磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像預(yù)測食管癌同步放化療療效的價(jià)值及與乏氧、血管生成相關(guān)性的研究.pdf

1、放化療是食管癌主要的治療方法之一，但療效差異明顯，提示食管癌個(gè)體間可能具有不同的自身特點(diǎn)。目前在食管癌的治療中尚存在許可不確定之處，如放射治療靶區(qū)的范圍、放射治療的劑量確定、鞏固化療維持周期、非手術(shù)食管癌臨床療效判定等。因此，尋找一種無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確的方法，在了解腫瘤治療后形態(tài)學(xué)變化的基礎(chǔ)上，能精確的反映其功能、代謝的變化，以對(duì)近期療效進(jìn)行客觀、量化、準(zhǔn)確地評(píng)估，為后續(xù)臨床治療方案的調(diào)整做出準(zhǔn)確判斷成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。近年來，功能影像技

2、術(shù)進(jìn)展迅速，在食管癌中尤以正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(Positron Emission Tomograpgy Computerized Tomography，PET-CT)及磁共振彌散加權(quán)成像(Diffusion-Weighted Imaging，DWI-MR)發(fā)展最為顯著，初步顯示在良惡性鑒別、靶區(qū)確定、療效預(yù)測中具有潛在價(jià)值。但仍存在諸多不足之處，如PET-CT SUV值受血糖、呼吸及掃描條件的影響較大，磁共振彌散加權(quán)成像受諸如分

3、辨率較低、血液灌注對(duì)表觀彌散系數(shù)(Apparent Diffusion Coefficient，ADC)值影響大、小病灶漏診、嚴(yán)重圖像扭曲變形及平面回波成像(Echo PlanarImaging，EPI)固有的特點(diǎn)使圖像產(chǎn)生各種各樣的偽影等因素的影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像(Dynamic contrast-enhanced magneticresonanace imaging，DCE-MR)在胸部腫瘤的應(yīng)用成為現(xiàn)

4、實(shí)，可對(duì)組織的血流灌注及微血管滲透性的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行定性研究，配合常規(guī)序列，可清楚的顯示腫瘤組織的形態(tài)學(xué)變化及灌注、乏氧等功能代謝特征，成為腫瘤研究熱點(diǎn)之一。基于以上研究背景，本研究擬以此為著眼點(diǎn)，通過對(duì)食管癌的磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像、磁共振彌散加權(quán)成像、CT、X線鋇餐等多模態(tài)影像特征進(jìn)行提取，分析對(duì)比磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像各參數(shù)在非手術(shù)食管癌放化療前后的變化及與病理組織微循環(huán)灌注、乏氧指標(biāo)的相關(guān)性，以期尋找一種能對(duì)食管癌療效評(píng)價(jià)、預(yù)后評(píng)估

5、提供有價(jià)值參考信息的技術(shù)手段。
　　第一部分磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像預(yù)測食管癌同步放化療療效的研究
　　目的
　　本研究旨在探討磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像預(yù)測食管癌同步放化療療效的價(jià)值。
　　方法
　　本研究入組了行同步放化療治療的76例非手術(shù)食管癌患者，均經(jīng)病理證實(shí)為食管鱗狀細(xì)胞癌，且入組前未經(jīng)抗腫瘤治療。于同步治療前1周、放療第3周行磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(DCE)和彌散加權(quán)成像(DWI)。獲取磁共振序列參數(shù):容量轉(zhuǎn)運(yùn)常

6、數(shù)(volume transfer constant，Ktrans)、血管外細(xì)胞外間隙容積比(volumefraction，Ve)、速率常數(shù)(rate constant，Kep)和ADC值，根據(jù)放療末期CT評(píng)價(jià)療效，分析治療前、治療中期的磁共振各參數(shù)預(yù)測近期療效的作用。
　　結(jié)果
　　1.76例患者中能夠按要求完成檢查且影像資料符合者56例，治療前56例病人GTV體積平均35.297±20.585cm3，治療中期平均22.4

7、79±13.349cm3，退縮率平均51.64％，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(T=8.233，P=0.000)。
　　2.食管癌組織治療前pre-Krans、pre-Kep、 pre-Ve、pre-ADC值平均值分別為:0.169±0.076/min、0.399±0.139/min、0.466±0.137/min、(1.733±0.517)×10-3mm2/s;治療中期during-Krans、during-Kep、during-Ve、dur

8、ing-ADC值平均值分別為:0.128±0.036/min、0.361±0.121/min、0.372±0.091/min、(2.506±0.488)×10-3mm2/s，治療前與治療中期比較，Krans、Ve、ADC差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），Kep之間未見明顯差異（P＞0.05）。在正常食管組織中各參數(shù)均未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。
　　3.根據(jù)放療末或放療結(jié)束后3月內(nèi)CT療效分組，治療前:CR組pre-Krans

9、、pre-ADC值明顯高于Non-CR組（P＜0.05），CR組pre-Kep值明顯低于Non-CR組（P＜0.05），pre-Ve值在兩組間未見明顯差異(P＞0.05);治療中期:during-Kep值CR組低于Non-CR組(P＜0.05)，during-Krans、during-Ve、during-ADC值在不同療效組間未見明顯差異(P＞0.05)。
　　4.CR組和Non-CR組DCE-MRI和DWI參數(shù)變化差值比較結(jié)果顯

10、示:ΔKrans和ΔADC在不同療效組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），ΔKep和ΔVe在不同療效組間未見明顯差異（P＞0.05）。
　　5.ROC曲線分析結(jié)果顯示pre-Krans、 pre-Kep、 pre-ADC、during-Kep、ΔKrans、ΔADC預(yù)測療效有意義，進(jìn)一步納入Logistic二元回歸分析計(jì)算聯(lián)合因子，聯(lián)合因子在ROC曲線下的面積分別為0.939，敏感性98.6％，特異性73.8％，Youden指數(shù)＞

11、0.211。
　　結(jié)論
　　磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像(DCE)檢查可以對(duì)食管癌放化療后的療效進(jìn)行預(yù)測。其與彌散加權(quán)成像(DWI)的聯(lián)合，相較于單獨(dú)應(yīng)用，多參數(shù)聯(lián)合檢測可能與治療反應(yīng)的關(guān)系更為密切。
　　第二部分動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振與食管癌新生血管生成及乏氧狀態(tài)關(guān)系的研究
　　目的
　　研究動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振參數(shù)與反映腫瘤新生血管和乏氧狀態(tài)的指標(biāo)MVD、VEGF、HIF-1α的相關(guān)性。
　　方法
　　將56例入組

12、患者分別于放療前1周及放療后3-4周行磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(DCE-MRI)，并通過后處理軟件獲取參數(shù)Krans、Kep、Ve值，并與臨床廣泛應(yīng)用的磁共振彌散加權(quán)成像(DWI)參數(shù)ADC值對(duì)比。運(yùn)用免疫組織化學(xué)方法檢測食管癌組織中微血管密度(Microvessel density, MVD)、血管內(nèi)皮生長因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）、缺氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxiainducib

13、le factor-1 alpha，HIF-1α)的表達(dá)情況。根據(jù)病理結(jié)果分組，分析DCE-MRI各參數(shù)及DWI參數(shù)與MVD、VEGF、HIF-α的相關(guān)性，通過ROC曲線分析判斷各參數(shù)預(yù)測VEGF、HIF-1α表達(dá)的準(zhǔn)確性。
　　結(jié)果
　　1.MVD陽性主要表達(dá)于小血管上皮細(xì)胞，平均值為27.62±6.79; VEGF主要表達(dá)于細(xì)胞胞漿，其中陽性29例(51.8％);HIF-1α主要表達(dá)于細(xì)胞核，其中陽性21例(37.5％)

14、。VEGF、MVD表達(dá)在不同T分期間有明顯差異(P＜0.05);HIF-1α隨臨床分期增加陽性率升高(P＜0.05)。VEGF與HIF-1α之間呈正相關(guān)(r=0.275，P=0.003);MVD值在不同HIF-1α表達(dá)組間存在明顯差異(P＜0.05)，在不同VEGF表達(dá)組間MVD值無明顯差異（P＞0.05）。
　　2.根據(jù)治療末期CT療效分組，VEGF、HIF-1α表達(dá)陰性組的療效好于陽性組（P＜0.05）;MVD值在不同療效組間

15、未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。
　　3.磁共振參數(shù)與MVD、VEGF、HIF-1α相關(guān)性比較顯示:pre-Krans、pre-Kep與MVD表達(dá)呈正相關(guān)（P＜0.05），pre-Ve、pre-ADC與MVD表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（P＞0.05）;根據(jù)VEGF與HIF-1α表達(dá)分組，治療前VEGF陽性組pre-Krans、pre-ADC值明顯低于陰性組(P＜0.05)，在治療中期during-Krans值明顯低于陰性組(P＜0.05);治療

16、前HIF-1α陽性組pre-Krans值明顯低于陰性組（P＜0.05），在治療中期during-Krans值明顯低于陰性組，during-ADC值高于陰性組（P＜0.05）。
　　4.磁共振參數(shù)預(yù)測VEGF表達(dá)的ROC曲線顯示，pre-Krans在ROC曲線下的面積分別為0.782，敏感性93.8％，特異性61.4％，Youden指數(shù)≤0.162，during-Krans、pre-ADC預(yù)測效能較低。各參數(shù)預(yù)測HIF-1α表達(dá)RO

17、C曲線分析顯示，pre-Krans在ROC曲線下的面積分別為0.742，敏感性71.4％，特異性74.3％，Youden指數(shù)＜0.124; during-Krans和pre-ADC曲線下面積、敏感性及特異性較低;提示pre-Krans預(yù)測VEGF和HIF-1α表達(dá)效能較高。
　　結(jié)論
　　VEGF、HIF-1α表達(dá)與食管癌同步放化療療效相關(guān)，治療前基礎(chǔ)Krans值與VEGF、HIF-1α表達(dá)的相關(guān)性強(qiáng)。
　　第三部分磁

18、共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像對(duì)食管癌放射性食管炎預(yù)測價(jià)值的研究
　　目的
　　本研究應(yīng)用動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振和血漿細(xì)胞因子相結(jié)合，探討預(yù)測急性放射性食管炎的最佳模式。
　　方法
　　本文前瞻性入組了56例未行抗腫瘤治療的食管癌患者，所有患者放療前1周及放療3-4周行DCE及DWI掃描，顯像劑為釓雙胺。并留取血漿標(biāo)本，通過ELISA法檢測炎癥細(xì)胞因子水平。利用西門子公司MultimodalityWorkplace(MMWP)圖像處理

19、軟件工作站計(jì)算磁共振參數(shù)，按照EORTC放射毒性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行放射性食管炎的分級(jí)。分析磁共振參數(shù)及血漿細(xì)胞因子預(yù)測放射性食管炎的價(jià)值。
　　結(jié)果
　　1.全組56例病人至DT40Gy時(shí)均出現(xiàn)放射性食管炎表現(xiàn)，其中1級(jí)20例(35.7％)，2級(jí)32例(57.1％)，3級(jí)4例(7.1％)。40Gy后放射性食管炎癥狀加重不明顯。
　　2.放療前血漿腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、轉(zhuǎn)化

20、生長因子-β(Transform growth factor beta，TGF-β)、白細(xì)胞介素-6(Sodium dodecylsulfate，IL-6)水平分別為:30.17±5.36、42.33±4.97、6.94±1.02;放療中期血漿TNF-α、TGF-β、IL-6水平分別為:46.63±7.69、67.21±6.52、10.26±3.17;放療前后比較均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。
　　3.放療前及放療中期血漿細(xì)胞

21、因子水平在放射性食管炎輕度組（0-1級(jí)）和重度組（2-3級(jí)）之間比較發(fā)現(xiàn):pre-TGF-β和pre-IL-6在不同程度放射性食管炎中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，而pre-TNF-α、during-TNF-α、during-TGF-β和during-IL-6在不同嚴(yán)重程度的急性放射性食管炎中無明顯差異(P＞0.05)。
　　4.放療前和放療中期DCE及DWI參數(shù)在放射性食管炎輕度組（0-1級(jí)）和重度組(2-3級(jí))之間比較發(fā)現(xiàn)

22、:Krans、Kep、Ve和ADC值在不同程度放射性食管炎組中無明顯差異(P＞0.05);多組變量的典型相關(guān)分析顯示:放療前及放療中期磁共振參數(shù)Krans、Kep、Ve、ADC值與血漿細(xì)胞因子TNF-α、TGF-β、IL-6之間無明顯相關(guān)性（P＞0.05）。
　　結(jié)論
　　放療前血漿TNF-α和IL-6水平與急性放射性食管炎的發(fā)生相關(guān)，對(duì)放射性食管炎的發(fā)生有較好的預(yù)測價(jià)值。而DCE參數(shù)及ADC值與放射性食管炎的發(fā)生無明顯相關(guān)