DWI技術(shù)對(duì)肺癌的臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展

高 莎 ，侯 鍵 （通訊作者）

（1成都中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 四川 成都 610075）

（2成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科 四川 成都 610075）

肺癌是全球最主要的癌癥之一，也是我國(guó)第一大癌癥，其發(fā)病率仍呈不斷上升趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)居民的健康構(gòu)成了巨大的威脅[1]。目前可用于肺癌篩查、診斷和隨訪的成像方式包括CT、PET-CT、磁共振等，可反映腫瘤的形態(tài)學(xué)和功能信息。磁共振沒(méi)有輻射損傷，較PET-CT也更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因此更有利于需要頻繁檢查的腫瘤患者；且磁共振具有優(yōu)越的軟組織對(duì)比度和較高的空間分辨率。本文就DWI的最新進(jìn)展及對(duì)肺癌的診斷價(jià)值、發(fā)展前景加以概述。

1 DWI的技術(shù)進(jìn)展及相關(guān)參數(shù)

DWI是基于水分子的擴(kuò)散特性，反映細(xì)胞密度等組織參數(shù)，能夠揭示腫瘤細(xì)胞分布。近年來(lái)在肺部病變的臨床研究中所用到的DWI新技術(shù)主要有：（1）體素非相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像（intravoxel incoherent motion-based diffusion-weighted imaging，DW-IVIM）即多b值擴(kuò)散加權(quán)成像。由于微循環(huán)的影響，傳統(tǒng)的單指數(shù)模型DWI獲得的ADC值不能準(zhǔn)確地反映實(shí)際擴(kuò)散率，DW-IVIM是DWI的進(jìn)一步發(fā)展，可以分離組織中的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與微循環(huán)灌注，從而更有助于疾病的診斷[2]。IVIM常采用多個(gè)b值，并對(duì)不同b值圖像中相應(yīng)體素內(nèi)的測(cè)量值進(jìn)行擬合計(jì)算，得到ADC、D、D*、f等參數(shù)。D值是描述組織結(jié)構(gòu)中水分子真實(shí)擴(kuò)散的參數(shù)；D*值描述ROI內(nèi)由于微循環(huán)灌注所致的擴(kuò)散效應(yīng)；f值反映了微循環(huán)灌注形成的假性擴(kuò)散在IVIM中所占的比例[3]。（2）擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是基于DTI技術(shù)上的延伸。傳統(tǒng)DWI和DTI技術(shù)的成像基礎(chǔ)是假設(shè)組織中水分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)滿足高斯分布，然而在活體生物組織中，水分子由于受到局部組織結(jié)構(gòu)等的影響，其擴(kuò)散常屬于非高斯擴(kuò)散[4]。DKI可以對(duì)組織中水分子的真實(shí)擴(kuò)散情況與理想的高斯分布之間的偏離程度進(jìn)行定量分析，因此，能對(duì)病變組織的微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性做出更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)分析。DKI的參數(shù)中，平均峰度（mean kurtosis，MK）是最常用的指標(biāo)，是所有空間各梯度方向擴(kuò)散峰度的平均值，MK值越大，反映了ROI內(nèi)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜[5]。（3）磁共振全身擴(kuò)散加權(quán)成像（Whole body diffusion weighted image,WB-DWI），結(jié)合了快速成像及脂肪抑制等技術(shù)，可以完全抑制背景信號(hào)，且無(wú)需摒氣，在自由呼吸狀態(tài)下即可實(shí)現(xiàn)大范圍、薄層的體部掃描，病人易配合，所得圖像的信噪比和對(duì)比度都較好，經(jīng)3D-MIP后處理，與PET有許多相似之處，故也稱為“類PET”技術(shù)[6]。已在惡性腫瘤的檢出與臨床分期等方面較廣泛的運(yùn)用于臨床研究上[7]。

2 DWI對(duì)于肺部良、惡性病變鑒別的應(yīng)用價(jià)值

細(xì)胞密度增大、細(xì)胞外間隙減小以及細(xì)胞核增大、細(xì)胞器增多等組織學(xué)表現(xiàn)為大多數(shù)惡性腫瘤的特征，這導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)外水分子運(yùn)動(dòng)受限，故而，理論上ADC值相對(duì)減低。Shen等[8]及Li[9]等分別進(jìn)行meta分析，均認(rèn)為惡性肺病變ADC值明顯低于良性病變。IVIM能將真實(shí)的水分子擴(kuò)散信息與微循環(huán)灌注信息很好地進(jìn)行區(qū)分，從而更加真實(shí)地提供病變組織的功能信息。黃亮等[2]和Yuan等[10]研究顯示：肺的占位性病變中，惡性組的ADC值和D值明顯低于良性組，且以D值的診斷效能較好。Wang LL等[11]研究顯示：肺癌的ADC值、D值及f值均較肺不張低。雷永霞[12]等研究顯示：周圍型肺癌患者病灶處的f值低于感染性肉芽腫患者。DKI以非高斯分布模型為基礎(chǔ)，對(duì)組織微結(jié)構(gòu)更敏感，更有利于病變的早期發(fā)現(xiàn)。已有的肺部DKI研究顯示[5]，在良、惡性結(jié)節(jié)中，惡性組的MK值明顯高于良性組，這說(shuō)明了惡性結(jié)節(jié)的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，水分子在惡性結(jié)節(jié)中的非高斯擴(kuò)散更明顯。但目前的研究中，MK值并沒(méi)有表現(xiàn)出比傳統(tǒng)DWI的ADC值更好的診斷效能，有待于更多的研究。

3 DWI對(duì)肺癌病理亞型判別的應(yīng)用價(jià)值

根據(jù)世界肺癌組織學(xué)分類的指導(dǎo)，肺癌最主要的組織學(xué)分型有：①腺癌，癌細(xì)胞沿肺泡壁替代生長(zhǎng)；②鱗癌，癌細(xì)胞壓縮式增殖和非替代性侵犯；③小細(xì)胞癌，常為小圓形或卵圓形細(xì)胞，細(xì)胞密度較高；腫瘤細(xì)胞不同的生長(zhǎng)方式導(dǎo)致了腫瘤組織構(gòu)成的差異[13]。而這將導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限程度的差異，從而有助于不同組織學(xué)分型的判別。目前的研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的密度越高，其ADC值越低，ADC值和腫瘤的異質(zhì)性呈負(fù)相關(guān)，即惡性程度越高的肺癌，其ADC值越低，反之亦然。邢健等[14]研究表明，鱗癌及分化較差的腺癌，ADC值較低；而分化較好的腺癌，ADC值相對(duì)較高。一項(xiàng)meta分析[10]表明小細(xì)胞肺癌的ADC值明顯低于非小細(xì)胞癌，與小細(xì)胞癌密度較非小細(xì)胞癌高的組織學(xué)特性相符。彭琴等[3]研究發(fā)現(xiàn)，鱗癌組的ADC值和f值低于腺癌組，小細(xì)胞癌組的ADC值和f值與腺癌組相比明顯減低，其中f值在肺癌各亞型中的差異反映了腫瘤組織灌注的特性。但僅憑腫瘤細(xì)胞密度的差異造成的ADC值的差異來(lái)判別是具有局限性的，還需更進(jìn)一步的研究。

4 DWI對(duì)肺癌臨床分期及療效評(píng)估的應(yīng)用價(jià)值

以往，對(duì)于肺癌的分期和療效評(píng)估等多采用CT和PET-CT來(lái)進(jìn)行觀察。但CT主要是從形態(tài)學(xué)特征上來(lái)判斷，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)雖可觀察病灶的血供情況、有無(wú)壞死等，診斷敏感性高，但特異性較低；PET-CT能反映細(xì)胞的代謝情況，相比于CT其特異性較高，但價(jià)格較為昂貴、假陽(yáng)性率較高[15]。而DWI不僅能提供形態(tài)學(xué)信息，還能提供功能信息，在腫瘤的分期及治療評(píng)價(jià)等方面表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)。

目前采用TNM臨床分期法，T分期主要是對(duì)腫瘤的大小以及與臨近結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估；N分期主要對(duì)是否存在淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移進(jìn)行評(píng)估；M分期是對(duì)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的情況進(jìn)行評(píng)估。胡秀峰等[16]一項(xiàng)研究顯示，DWI對(duì)肺癌T分期診斷總精確度為92.96%，對(duì)肺癌N分期診斷總精確度為91.55%，與病理結(jié)果進(jìn)行診斷一致性檢顯示差異不顯著。據(jù)報(bào)道[17]，DWI不僅在原發(fā)性病變的檢測(cè)方面優(yōu)于PETCT，而且在肺癌的淋巴結(jié)評(píng)估方面也優(yōu)于PET-CT。Ohno等[18]研究結(jié)果表明，WB-DWI檢查在非小細(xì)胞肺癌的M分期上優(yōu)于CT及PET-CT等檢查。

有效化療后，因藥物的細(xì)胞毒性作用，腫瘤細(xì)胞的完整性被破壞，同時(shí)被誘導(dǎo)凋亡、壞死，這些機(jī)制導(dǎo)致細(xì)胞密度減低，從而使水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)增加。由于形態(tài)學(xué)的改變相對(duì)滯后于細(xì)胞代謝和功能的變化，因此DWI比CT能更早、更靈敏地反映化療療效。張艷明等[19]一項(xiàng)對(duì)60例肺癌患者進(jìn)行化療的研究顯示，化療后治療有效組和無(wú)效組相比，ADC值均有所升高，但治療有效組ADC值升高更明顯，變化率更顯著；且ADC值的變化率與腫瘤縮小率顯著相關(guān)，證明了ADC值可作為腫瘤化療療效的預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)指標(biāo)。江建芹等[20]研究顯示，非小細(xì)胞肺癌化療后，有效組的ADC值和D值較化療前升高，而無(wú)效組無(wú)明顯變化。這些研究表明了擴(kuò)散參數(shù)ADC值和D值能從細(xì)胞分子水平早期、有效地監(jiān)測(cè)肺癌化療療效；化療后f值明顯上升，提示化療后的早期階段，暫時(shí)性的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致了小血管的過(guò)度增生、微循環(huán)灌注增加；研究還顯示，化療前ADC值、D值較高者化療效果較差，分析可能是細(xì)胞密度低或存在微小的壞死、囊變的區(qū)域?qū)煹拿舾行云汀?/p>

5 小結(jié)

隨著磁共振設(shè)備和成像技術(shù)的發(fā)展，使得DWI能在肺部病變中發(fā)揮一定作用，從分子水平反映病變組織微觀環(huán)境的改變，從而為肺癌的診斷以及療效的預(yù)測(cè)、評(píng)估等提供更可靠的依據(jù)。而且與PET-CT相比，DWI具有無(wú)輻射、掃描時(shí)間短及經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)勢(shì)。從目前國(guó)內(nèi)外的研究狀況來(lái)看，DWI可以成為肺癌患者的重要影像檢查手段，但仍存在一些局限。另外對(duì)于最佳檢查序列及參數(shù)的選擇以及診斷的標(biāo)準(zhǔn)尚未有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，還需更進(jìn)一步的研究?？傊?，DWI在肺癌的臨床應(yīng)用研究中有巨大的發(fā)展前景，同時(shí)也有不少挑戰(zhàn)。