體素內(nèi)不相干運動擴散加權(quán)成像鑒別早期鼻咽癌與鼻咽良性增生的價值

肖錚,劉樹學,曹明明,楊榮強,唐玉德,張雄彪,任明達,梁方旭

早期鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)需要與鼻咽部良性增生進行鑒別,尤其是在NPC流行地區(qū)。早期NPC會引起局灶性腫塊和腺樣體形態(tài)結(jié)構(gòu)的消失或扭曲[1-2]。鼻咽部良性增生通常表現(xiàn)為鼻咽部黏膜或者黏膜下層增厚,腺樣體增大[3],少數(shù)患者表現(xiàn)為鼻咽部不對稱增厚,造成診斷困難。有研究表明12%的T1期NPC可引起鼻咽部彌漫性對稱性增厚,與良性增生相似[4]。MRI對鼻咽鏡檢查中存在的10%的隱匿NPC發(fā)揮著重要作用[5-7]。體內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion,IVIM)擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是一種新型MRI技術(shù),所得到參數(shù)可分別反映水分子擴散運動和毛細血管網(wǎng)內(nèi)血液流動所致的擴散效應[8-10]。報道顯示,IVIM-DWI可鑒別NPC與鼻咽腺樣體增殖[11]。因此,本研究應用IVIM-DWI以及常規(guī)DWI對鼻咽部良性增生和早期NPC進行診斷,比較二者的診斷性能,旨在探討IVIM-DWI在鑒別鼻咽良惡性增生中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2018年5月至2019年5月在中山市中醫(yī)院行鼻咽部MRI檢查并進行IVIM-DWI成像的早期NPC患者和鼻咽部良性增生患者作為研究對象,所有患者對研究過程知情且簽署知情同意書。早期NPC患者納入標準:①初次診斷并經(jīng)組織病理學證實的NPC;②原發(fā)腫瘤局限于鼻咽部(T1期),未累及鼻腔、口咽部或向鼻咽深部侵犯;③原發(fā)腫瘤>5 mm。鼻咽部良性增生患者納入標準:①鼻咽組織病理學診斷良性,隨訪無NPC傾向;②MRI檢查顯示鼻咽部組織厚度>5 mm。排除標準:①檢查前行化療、放療、生物免疫治療的患者;②資料不完善,無病理學結(jié)果者;③無法行MRI檢查者:如有起搏器或金屬植入物等;④患者精神障礙無法配合檢查者。經(jīng)篩選最終納入符合標準的早期NPC患者46例(早期NPC組),鼻咽良性增生患者43例(鼻咽良性增生組)。兩組患者一般資料見表1。

表1 兩組患者一般資料

1.2 儀器和設備 使用美國GE3.0T Tsigna HDxtMR掃描儀進行掃描,梯度場40 mT/m,16通道頭頸相控陣線圈。所有患者均常規(guī)獲取軸位壓脂T2WI圖像(TR/TE:5 200 ms/137 ms;層厚4 mm;層距:1 mm;NEX 2)及自旋回波軸位T1WI圖像(TR/TE:600 ms/23 ms;層厚4 mm;層距:1 mm;NEX 2),軸位及冠狀位增強T1WI掃描,增強掃描對比劑為Gd-DTPA(劑量0.1 mmol/kg)。IVIM-DWI采用單次激發(fā)自旋回波擴散加權(quán)平面回波成像序列,(TR/TE:2 000 ms/50 ms;FOV:230 mm×230 mm;層厚:4 mm;層距:1 mm;掃描矩陣:128×128;NEX1-4),選取14個b值(0、40、80、100、150、200、300、400、500、600、700、800和1 000、1 200,單位:s/mm2)。IVIM-DWI序列掃描時間為2.5 min。

1.3 圖像分析 所有圖像均以DICOM格式存儲和傳輸。IVIM-DWI圖像采用Olea Sphere 3.0軟件進行后處理后并獲得相應參數(shù);IVIM參數(shù)計算公式:Sb/S0=fe-bD*+(1-f)-bD

其中Sb、S0是b值不為0和為0時候的信號強度,b為b值,f是灌注分數(shù),D*是灌注相關(guān)擴散系數(shù),D是真實擴散系數(shù)。

使用6個b值(0 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2、1 000 s/mm2)擬合單指數(shù)擴散模型來計算傳統(tǒng)的ADC值(ADC0～1 000)。使用b值為300 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2和1 000 s/mm2的擴散信號Sb進行線性擬合,可算得真實擴散系數(shù)D,接著固定D值,將所有b值得擴散信號Sb擬合公式,擬合過程使用Levenberg-Marquardt非線性方法,計算得出灌注分數(shù)f和灌注相關(guān)擴散系數(shù)D*。由具有20多年頭頸部MRI診斷經(jīng)驗的醫(yī)師和4名研究人員手動在ADC圖像上圍繞整個原發(fā)腫瘤或良性增生勾畫感興趣區(qū)(regionofinterest,ROI),繪制過程中避免壞死或囊變區(qū)域。每個層面上手動勾畫的橫截面積的總和乘以層厚4 mm,即為鼻咽部異常的總體積。

2 結(jié)果

2.1 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較 早期NPC組和鼻咽良性增生組的IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較如表2所示。與鼻咽良性增生相比,早期NPC的D值、ADC0～1 000值、ADC300～1 000值降低,D*值更高(P<0.001);兩組患者f值比較差異無統(tǒng)計學意義(表2,圖1)。

表2 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)比較

2.2 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)診斷性能 IVIM-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)診斷性能比較如表3、圖2所示。D值在早期NPC中的靈敏度、特異度、準確度最佳,分別為100.0%、97.5%、96.9%,AUC為0.985;其次為ADC300-1 000,其靈敏度、特異度、準確度分別為95.7%、95.2%、95.3%,AUC為0.988。分析結(jié)果中D值和ADC0～1 000值的一致性最好(ICC:0.963;95%CI:0.940～0.978),其次是D*值(ICC:0.953;95%CI:0.922～0.971)和F值(ICC:0.920;95%CI:0.868～0.951)(均P<0.001)。ADC300～1 000與D值診斷和鑒別早期NPC與鼻咽良性增生的閾值和AUC比較接近(ICC:0.968;95%CI:0.948～0.981)(P=0.823)。

注:早期鼻咽癌的D值和ADC0～1 000值分別為0.59×10-3mm2/s(1B)和0.82×10-3mm2/s(1D),鼻咽良性增生的D值和ADC0～1 000值分別為0.76×10-3mm2/s(1F)和0.93×10-3mm2/s(1H)圖1 早期鼻咽癌組(1A～1 D)和鼻咽良性增生組(1E～1H)的真實擴散系數(shù)(D)、表觀擴散系數(shù)(ADC0～1 000)圖和直方圖

表3 IVIM-DWI診斷早期鼻咽癌性能比較

圖2 IVMI-DWI和常規(guī)DWI參數(shù)ROC曲線以及AUC圖

3 討論

目前,MRI被認為是活檢證實NPC分期的首選影像學檢查方法[12]。雖然鼻咽鏡可用于鼻咽部增生的檢查,并且能夠取材進行活檢,但是對于鼻咽深部組織增生或隱匿性鼻咽增生的診斷依舊存在假陰性,致使病灶漏診而延誤治療[13]。血清腫瘤標志物亦可用于篩查早期NPC,然而特異性較低。隨著MRI技術(shù)的發(fā)展,新的掃描序列方法日益增多。然而,對于早期NPC,病灶往往未發(fā)生深度侵犯或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移,缺乏足夠提示惡性的MRI征象,這時就給早期NPC和鼻咽良性增生的鑒別帶來困難[14]。因此,亟需研究新的成像方法和掃描技術(shù)以提高MRI診斷和鑒別早期NPC與鼻咽良性增生的性能,進而為臨床早期干預提供重要的信息。傳統(tǒng)DWI的ADC值主要反映活體組織水分子擴散,在一定程度上可以從分子水平評價疾病的病理生理過程,但缺乏組織中血液微循環(huán)灌注對ADC值的影響。而IVMI-DWI采用雙指數(shù)模型，可以更精確地評估組織的擴散系數(shù)和組織微血管灌注。

Qin等[9]利用基于IVMI-DWI的灰度共生矩陣紋理分析預測鼻咽癌放化療效果的評價中亦發(fā)現(xiàn),IVMI-DWI參數(shù)對預測早期治療反應有重要價值。在本研究中,IVIM-DWI參數(shù)D和D*值可用于鑒別早期NPC和鼻咽部良性增生,這表明了IVMI-DWI在鼻咽病變中的診斷價值。相比鼻咽良性增生,早期NPC的D值顯著降低而D*值顯著升高,提示早期NPC細胞更為豐富,細胞外空間縮小,血管較豐富。在這兩個參數(shù)中,D值的診斷性能和可重復性最佳。本研究結(jié)果顯示,常規(guī)DWI的ADC0～1 000在鑒別診斷中具有重要價值。與D值類似,早期NPC的ADC0～1 000顯著低于鼻咽良性增生,這表明與病灶組織微循環(huán)相比,ADC0～1 000值更多地受單純擴散的影響[15]。盡管ADC0～1 000值的診斷準確度略低于D值,但常規(guī)DWI仍然能在早期NPC的診斷中發(fā)揮重要的作用,特別是對那些無法忍受較長時間掃描的患者。

通過將限制b值在300 s/mm2和1 000 s/mm2之間的常規(guī)DWI獲得ADC300～1 000可以進一步縮短掃描時間。本研究發(fā)現(xiàn)，ADC300～1 000在診斷和鑒別早期NPC和鼻咽良性增生中的性能與IVIM-DWI中的D值相似。對具有低D值或低ADC300～1 000值的鼻咽病灶進行活檢對診斷早期NPC具有高靈敏度,且假陽性率較低。張水興等[16]采用5個b值進行D值的計算,發(fā)現(xiàn)鼻咽部良性增生的D值高于NPC組,這意味著癌灶擴散受限較炎癥明顯,這可能與NPC癌細胞結(jié)構(gòu)更為致密、間質(zhì)成分更為豐富有關(guān)。另外,常規(guī)DWI圖像采集期間應使用快速自旋回波序列而不是平面回波序列,因為快速自旋回波序列能減少鼻咽部檢查過程中的偽影[17]。

相對于良性增生,惡性腫瘤的ADC值通常較低,這反映了增生組織中水分子擴散受限更為嚴重[18]。有研究表明,頭頸部IVIM-DWI檢查結(jié)果顯示惡性腫瘤的D值相對低于良性增生[19-20],包括NPC與鼻咽部良性增生[8],這與本研究結(jié)果相一致。

本研究顯示，雖然D值相對于ADC0～1 000值和D*值診斷性能更好,但是差異沒有統(tǒng)計學意義,可能與樣本量較小有關(guān);本研究中獲得的最佳診斷閾值在應用于臨床實踐之前尚需要進一步驗證。

綜上所述，IVIM-DWI以及常規(guī)DWI參數(shù)在鑒別早期NPC和鼻咽良性增生中具有一定的價值。與鼻咽部良性增生相比,早期NPC的D、ADC0～1 000、ADC300～1 000較低而D*較高,其中,參數(shù)D和ADC300～1 000診斷性能最佳s。