多b值DWI在局部進(jìn)展期胰腺癌射波刀治療療效評估中的應(yīng)用

江林宮 張瑜 居小萍 馬超 陳世躍 陳煒 代智濤 張火俊 陸建平

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·論著·

多b值DWI在局部進(jìn)展期胰腺癌射波刀治療療效評估中的應(yīng)用

江林宮 張瑜 居小萍 馬超 陳世躍 陳煒 代智濤 張火俊 陸建平

目的 探討多b值磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(MbDWI)在局部進(jìn)展期胰腺癌(LAPC)射波刀治療后近期療效評估中的應(yīng)用價(jià)值。方法 36例LAPC患者在放療前及放療后1、3個(gè)月均接受胰腺M(fèi)RI常規(guī)序列及MbDWI掃描(b值分別為0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1 000 s/mm2)，采用單指數(shù)模型及雙指數(shù)模型分別擬算出標(biāo)準(zhǔn)表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值(ADCtot)、灌注分?jǐn)?shù)(f)、假性擴(kuò)散系數(shù)(Dfast)及單純擴(kuò)散系數(shù)(Dslow)，觀察諸參數(shù)在放療前后的變化趨勢。結(jié)果 放療前及放療后1、3個(gè)月病灶實(shí)質(zhì)區(qū)ADCtot值分別為(1.56±0.29)×10-3、(1.75±0.31)×10-3、(1.86±0.46)×10-3mm2/s；Dslow值分別為(1.10±0.73)×10-3、(1.19±0.97)×10-3、(1.49±0.46)×10-3mm2/s； Dfast值分別為(83.33±62.57)×10-3、(124.57±123.10)×10-3、(108.07±96.67)×10-3mm2/s；f值分別為(26.81±23.74)%、(23.61±22.75)%、(21.34±15.36)%。放療后1、3個(gè)月ADCtot值顯著高于放療前，放療后3個(gè)月Dslow值顯著高于放療前，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)，其余兩兩組間及放療前后病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dfast、f值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論 射波刀治療后，ADCtot及Dslow均有明顯增大的趨勢，目標(biāo)靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)囊變程度變大，能夠反映射波刀治療后的近期療效。

胰腺腫瘤； 射波刀； 磁共振成像，彌散； 放射療法

局部進(jìn)展期胰腺癌(locally advanced pancreatic carcinoma, LAPC)指癌灶累及局部周圍重要結(jié)構(gòu)失去根治性手術(shù)切除機(jī)會(huì)，但暫時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者，此類患者的治療手段是以放、化療為主的綜合治療。射波刀因局部控制率高，能夠在短期內(nèi)緩解患者臨床癥狀等[1]諸多優(yōu)點(diǎn)而成為越來越多的LAPC患者姑息性綜合治療的主要手段之一。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)屬于功能成像，因其表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)能夠從功能上量化病灶活性而成為腫瘤療效評估領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。胰腺DWI最佳掃描技術(shù)為呼吸觸發(fā)技術(shù)(respiratory triggered，RT)[2]。因ADC的精確度受擴(kuò)散梯度因子(b)值及ADC值的擬算模型影響[3-7]，目前常用的單指數(shù)模型不能區(qū)分出并不能忽略不計(jì)的微循環(huán)血液灌注信息而影響ADC值的精確度[5-7]。基于多b值的DWI(multiple b value DWI，MbDWI)在LAPC射波刀治療后近期療效評估中的應(yīng)用研究目前尚未見報(bào)道，本研究采用11個(gè)b值(0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1 000 s/mm2)并同時(shí)采用單、雙指數(shù)模型擬合計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)ADC值(standard ADC，ADCtot)、灌注分?jǐn)?shù)(fraction of fast ADC Bi,f)、假性擴(kuò)散系數(shù)(fast ADC Bi,Dfast)以及單純擴(kuò)散系數(shù)(slow ADC Bi,Dslow)等諸參數(shù)對LAPC射波刀治療后近期療效進(jìn)行評估，探討MbDWI的臨床應(yīng)用價(jià)值。

資料和方法

一、臨床病例

前瞻性收集2013年12月至2016年1月期間在上海長海醫(yī)院放療科接受射波刀治療的36例LAPC患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡在18～80歲之間；(2)卡氏評分(karnofsky,KPS)60～100分；(3)病理活檢證實(shí)或臨床確診為胰腺癌(典型的臨床癥狀、CT或MRI檢查及CA19-9檢測)，PET-CT檢查確定無遠(yuǎn)處臟器轉(zhuǎn)移者；(4)外科會(huì)診無手術(shù)指征，或患者拒絕姑息性手術(shù)治療。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)有明確MRI檢查禁忌證者；(2)呼吸不配合者；(3)有遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移者；(4)伴有其他系統(tǒng)惡性腫瘤或者其他系統(tǒng)慢性消耗性疾病患者。

36例患者中男性22例，女性14例，年齡41～79歲，中位年齡63歲。所有患者均采用椎體追蹤技術(shù)避免呼吸運(yùn)動(dòng)誤差。胰頭、頸部腫瘤7例，胰體尾部腫瘤28例,全胰癌1例。

二、磁共振檢查

MRI檢查前禁食、水6 h，掃描時(shí)患者取仰臥位。應(yīng)用3.0T超導(dǎo)磁共振儀(Signa HDxt，GE Healthcare，Milwaukee，USA)掃描，嵌入式體部線圈用于信號(hào)激發(fā)，8通道體部相控陣線圈位于劍突下2～3 cm處用于信號(hào)接收。掃描序列包括二維重水胰膽管成像(BH 2D MRCP)：斜冠狀位掃描，重復(fù)時(shí)間(repetition time, TR)7 000 ms，回波時(shí)間(echo time, TE)1 221 ms，帶寬31.25 Hz，矩陣288×288，層厚5 cm，間距0 cm，視野(field of view,FOV)30 cm×30 cm，時(shí)間(每次)3s；T13D快速掃描序列(BH Ax LAVA-FLEX，LAVA)：TE 1.3 ms，反轉(zhuǎn)角12°，帶寬166.67 Hz，矩陣320×224，層厚0.5 cm，F(xiàn)OV 40 cm×36 cm，時(shí)間18 s；FSE T2壓脂序列(RTr Ax fs T2,T2WI)：TE 72 ms，回波鏈長16，帶寬83.33 Hz，矩陣320×192，層厚0.5 cm，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm，時(shí)間133 s；MbDWI：TE65.9 ms，矩陣96×128，層厚0.5 cm，F(xiàn)OV 38 cm×22.8 cm，時(shí)間372 s。最后行LAVA序列動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描。MbDWI序列掃描時(shí)患者規(guī)律自由呼吸，屏氣序列采用深呼氣末屏氣掃描。

三、射波刀放療

使用美國Accuray公司生產(chǎn)的射波刀SRS治療系統(tǒng)(G4)，采用椎體追蹤技術(shù)。根據(jù)患者的實(shí)際情況(病灶與周圍臟器的位置關(guān)系等)進(jìn)行單次射線劑量及治療次數(shù)的調(diào)整。單次劑量范圍6～8 Gy，分割次數(shù)為4～8次。

患者取仰臥位，帶上固定體部的真空墊，進(jìn)行螺旋CT增強(qiáng)掃描。CT層厚為1.5 mm，掃描范圍包括全胰腺和病灶上下緣10 cm。計(jì)劃靶區(qū)(planning target volume，PTV)定義為腫瘤區(qū)(gross target volume, GTV)，在x、y、z軸方向各外放2～3 mm，以避免呼吸跟蹤所產(chǎn)生的誤差，同時(shí)勾畫出胃、十二指腸、肝臟、雙腎等正常組織。處方劑量定義為85%～90%的PTV所受劑量。

四、數(shù)據(jù)處理

參照LAVA平掃、LAVA增強(qiáng)及RTr Ax fs T2圖像，在彌散圖像同一層面同一個(gè)位置識(shí)別并確定面積相仿的感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)。選擇ROI時(shí)注意觀察上下層圖像并避開偽影、腫塊邊緣及腫塊內(nèi)囊變壞死出血區(qū)，避免因ROI過大造成部分容積效應(yīng)影響帶來的測量誤差。ROI面積>20 mm2，為類圓形或橢圓形。利用GE 3.0T MRI后處理工作站(GE adw4.4，USA)的自帶分析軟件(Function 6．3．13,GE adw4．4，USA)重建ADC偽彩圖譜，并由軟件自動(dòng)擬合計(jì)算出ROI區(qū)的ADCtot、f、Dfast以及Dslow值。所有參數(shù)的測量由一位臨床研究經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師和一位從事胰腺疾病研究的臨床醫(yī)師討論一致情況下完成，測量3次，取平均值。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié)果

一、放療前后病灶實(shí)質(zhì)區(qū)ADCtot值的變化

36例LVPC患者放療前病灶實(shí)質(zhì)區(qū)ADCtot值為(1.56±0.29)×10-3mm2/s，放療后1、3個(gè)月(3月為35例)分別為(1.75±0.31)×10-3、(1.86±0.46)×10-3mm2/s，放療前后ADCtot值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=7.249，P<0.001)，其中放療后1、3個(gè)月ADCtot值均較放療前顯著增大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.673，P=0.009；t=-0.3290，P=0.020)，而放療后1、3個(gè)月間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-1.170，P=0.246，圖1)。

二、放療前后病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dslow值的變化

放療前靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dslow值為(1.10±0.73)×10-3mm2/s，放療后1、3個(gè)月分別為(1.19±0.97)×10-3、(1.49±0.46)×10-3mm2/s，放療前后靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dslow值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=3.361，P=0.041)，其中放療后3個(gè)月Dslow值顯著高于放療前，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-2.677，P=0.009)，而放療后1個(gè)月與放療前及放療后3個(gè)月之間的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.453，P=0.652；t=-1.646，P=0.106，圖2)。

圖1 女，80歲，放療前及放療后1、3個(gè)月的靶區(qū)LAVA增強(qiáng)圖(1A、1B、1C)，T2WI圖(1D、1E、1F)，b=25 s/mm2時(shí)彌散成像局部放大圖(1G、1H、1I)及靶區(qū)ADCtot偽彩圖(1J、1K、1L)。感興趣區(qū)域的ADCtot值分別為(1.55×10-3)、(1.68×10-3)、(1.72×10-3)mm2/s

圖2 女，70歲，放療前及放療后1、3個(gè)月的靶區(qū)LAVA平掃圖(2A、2B、2C)，T2WI圖(2D、2E、2F)，b=25 s/mm2時(shí)彌散成像局部放大圖(2G、2H、2I)，靶區(qū)ADCslow偽彩圖(2J、2K、2L)。感興趣區(qū)域的Dslow值分別為(0.89×10-3)、(1.37×10-3)、(1.91×10-3)mm2/s

三、放療前后病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dfast值及f值的變化

放療前及放療后1、3個(gè)月靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dfast值分別為(83.33±62.57)×10-3、(124.57±123.10)×10-3、(108.07±96.67)×10-3mm2/s；f值分別為(26.81±23.74)%、(23.612±22.75)%、(21.34±15.36)%。 放療前后靶病灶實(shí)質(zhì)區(qū)Dfast、f值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=1.695,P=0.191；F=1.189,P=0.311)。

討論

DWI是無創(chuàng)功能成像技術(shù)，能夠從微觀水平上反映活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)能力，間接地反映組織所處的病理生理狀態(tài)。大多數(shù)研究常采用單指數(shù)模型擬合計(jì)算出的ADC值不僅包括了活體組織內(nèi)水分子單純擴(kuò)散信息，還包括了微循環(huán)血流灌注信息，不能將兩者有效區(qū)分開來。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion， IVIM)理論指出人體內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)主要包括真正細(xì)胞內(nèi)外水分子的單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)內(nèi)血液灌注[8-10]，并且血流灌注效應(yīng)不可忽略不計(jì)[5-7]?；贗VIM理論的雙指數(shù)模型能夠有效區(qū)分出水分子的單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)內(nèi)血液灌注。胰腺DWI最佳掃描技術(shù)為呼吸觸發(fā)技術(shù)，DWI成像時(shí)b值越大，采集的DWI圖像質(zhì)量越好，單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)權(quán)重越大，擬算出的ADC值越精確，但是隨著b值的增大，圖像的信噪比下降從而影響ADC值的精確度[2-4]。在基于IVIM理論的多b值雙指數(shù)模型中，為了獲得敏感灌注信息，需要使用低b值(低于100～200s/mm2)[11]，與此同時(shí)為了獲得敏感的單純擴(kuò)散信息，有學(xué)者建議至少使用兩個(gè)高于100s/mm2的b值[12-13]。鑒于以上所述，本研究采用呼吸觸發(fā)技術(shù)并探索性地采用11個(gè)b值，即0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1000 s/mm2，對LAPC患者進(jìn)行MbDWI成像檢查，獲得了質(zhì)量滿意的MbDWI圖像。

本研究結(jié)果顯示，單指數(shù)模型擬算出的ADCtot值在射波刀治療后顯著增大，與放療前的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而放療后1、3個(gè)月間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；贗VIM理論的雙指數(shù)模型擬合計(jì)算出的Dslow值在放療后顯著增大，其中放療后3個(gè)月顯著高于放療前。射波刀治療后ADCtot值及Dslow值的顯著增大是因?yàn)槟繕?biāo)靶病灶腫瘤細(xì)胞DNA遭到射波刀(6MV-X線)破壞后腫瘤細(xì)胞囊變壞死，細(xì)胞器減少，腫瘤細(xì)胞數(shù)量減少，密度減低，細(xì)胞膜通透性增加，因此組織內(nèi)的水分子的運(yùn)動(dòng)空間變大，自由度也增大。放療后1個(gè)月與放療前及放療后3個(gè)月的Dslow值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其原因可能與癌灶內(nèi)的水分子彌散運(yùn)動(dòng)能力在放療后1個(gè)月后進(jìn)入穩(wěn)定期、研究樣本量不夠多、多b值(10個(gè)以上的b值)雙指數(shù)模型擬合計(jì)算時(shí)灌注相關(guān)參數(shù)有高度的變異性[14-15]等因素有關(guān)。

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(本文編輯：屠振興)

The application of multiple b value DWI in evaluating the short-term efficacy of cyberknife for locally advanced pancreatic cancer

JiangLingong,ZhangYu,JuXiaoping,MaChao,ChenShiyue,ChenWei,DaiZhitao,ZhangHuojun,LuJianping.

DepartmentofRadiationOncology,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai2000433,ChinaCorrespondingauthor:ZhangHuojun，Email：chyyzhj@163.com

Objective To explore the value of Multiple b value DWI (MbDWI) in the short-term efficacy evaluation of cyberknife radiotherapy for locally advanced pancreatic cancer(LAPC). Methods A total of 36 patients underwent both conventional sequence and respiratory triggered MbDWI (b=0, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 400, 600, 800, 1 000 s/mm2) before cyberknife radiotherapy, 1 month and 3 months after the radiotherapy, respectively. ADCtot, f, Dfast and Dslow were calculated using single and double exponential model and the changes before and after radiotherapy were observed. Results Before radiotherapy, 1 month and 3 months after radiotherapy, the ADCtot values of solid lesions were (1.56±0.29)×10-3mm2/s, (1.75±0.31)×10-3mm2/s and (1.86±0.46)×10-3mm2/s; the values of Dslow were (1.10±0.73)×10-3mm2/s, (1.19±0.97)×10-3mm2/s and (1.49±0.46)×10-3mm2/s; the values of Dfast were(83.33±62.57)×10-3mm2/s,(124.57±123.10)×10-3mm2/s and (108.07±96.67)×10-3mm2/s; f values were (26.81±23.74)%,(23.61±22.75)% and (21.34±15.36)%, respectively. ADCtot values 1 month and 3 months after treatment were significantly higher than those before treatment and Dslow 3 months post-treatment was higher than that before treatment, and the differences were statistically significant (bothP<0.05) and no other differences between two groups were significant. There were no statistical differences on Dfast and f before and after radiotherapy. Conclusions ADCtot and Dslow both showed a significant growth trend after cyberknife radiotherapy. The advanced degree of parenchymal cystic in the targeted lesion could reflect the short-term efficacy of cyberknife treatment.

Pancreatic neoplasms; Cyberknife; Diffusion magnetic resonance imaging; Radiotherapy

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.05.001

200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院放療科(江林宮、居小萍、張火俊、代智濤)，放射科(張瑜、陳世躍、馬超、陳煒、陸建平)

張火俊，Email: chyyzhj@163.com

2016-03-15)