蔣潔智 綜述 丁瑩瑩 審校

肺癌是目前發(fā)病率和病死率最高的惡性腫瘤，因此其診療狀況成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著MRI硬件和軟件的快速發(fā)展，磁共振功能成像已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）的研究發(fā)展迅速，已不僅僅局限于神經(jīng)系統(tǒng)的研究，在全身體部各臟器均取得了一定進(jìn)展，肺部病變的DWI研究也已有所突破。本文就DWI在肺癌診斷及治療療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用和研究進(jìn)展做一綜述。

DWI的概念及相關(guān)參數(shù)

DWI作為磁共振功能成像之一，是目前唯一能在活體組織內(nèi)檢測(cè)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的無創(chuàng)影像檢查技術(shù)，它將生理及病理狀態(tài)下細(xì)胞外液水分子擴(kuò)散的變化和組織結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)及生理學(xué)改變聯(lián)系起來，能在宏觀成像中反映活體組織中水分子的微觀擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)情況。

1.表觀擴(kuò)散系數(shù)及其影響因素

人體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的能力常用表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值來表示。ADC值可以作為評(píng)估水分子擴(kuò)散狀況的量化指標(biāo)，定量評(píng)估組織的微觀結(jié)構(gòu)及病理生理狀態(tài)。ADC值的大小受組織內(nèi)各種形式水分子運(yùn)動(dòng)的影響，其中細(xì)胞外水分子運(yùn)動(dòng)和微循環(huán)灌注是主要影響因素。

2.b值的選擇與DWI信號(hào)強(qiáng)度、ADC值的關(guān)系

DWI通常采用單次激發(fā)EPI技術(shù)，取多個(gè)擴(kuò)散敏感系數(shù)（b值）進(jìn)行多次成像。并行采集技術(shù)的應(yīng)用，可縮短成像時(shí)間，改善空間分辨力。b值反映擴(kuò)散梯度場(chǎng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，b值越大，對(duì)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越敏感，DWI的擴(kuò)散對(duì)比度越強(qiáng)，但會(huì)引起較大的信號(hào)衰減，造成DWI的空間分辨力減低，圖像出現(xiàn)不同程度的扭曲、變形，信噪比差，從而影響對(duì)病變特別是較小病變的檢出；b值越小，水分子的擴(kuò)散受局部組織微循環(huán)灌注的影響越大，所測(cè)得的ADC值穩(wěn)定性差，易受其他生理運(yùn)動(dòng)的影響，不能有效反映水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。因此，b值的選取是否合適直接影響到診斷結(jié)果。目前對(duì)于肺癌DWI掃描的b值選擇及幾組b值的聯(lián)合仍沒有達(dá)成共識(shí)，一般認(rèn)為b值的最大值為500～1000s／mm2較為適合肺部病變的評(píng)價(jià)。但是，目前關(guān)于不同b值及多種b值聯(lián)合對(duì)肺癌的研究國(guó)內(nèi)未見相關(guān)報(bào)道，可能成為今后研究的方向。

DWI在肺癌診斷中的應(yīng)用

隨著磁共振成像技術(shù)的不斷進(jìn)步，DWI也逐漸被應(yīng)用到腫瘤的診斷及鑒別診斷中，并且推動(dòng)了全身DWI的臨床研究和發(fā)展[1]?，F(xiàn)在已有令人信服的數(shù)據(jù)支持DWI在惡性腫瘤特征性描述方面的應(yīng)用，包括鑒別病變的良惡性及區(qū)分淋巴結(jié)性質(zhì)，通過分析病理狀態(tài)下細(xì)胞外間隙和細(xì)胞內(nèi)外水分子的擴(kuò)散變化來診斷疾病，DWI在體部其他臟器如肝臟、胰腺、腎上腺及盆腔臟器如直腸、前列腺、子宮等良惡性病變及臟器功能方面均有臨床研究及應(yīng)用價(jià)值[2-4]，這為DWI在肺癌的研究及臨床應(yīng)用提供了大量經(jīng)驗(yàn)。

磁共振在肺部的應(yīng)用，因受肺實(shí)質(zhì)質(zhì)子密度低、磁敏感性不均勻、肺內(nèi)擴(kuò)散、灌注和血流效應(yīng)、呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟搏動(dòng)偽影等因素的影響，圖像信噪比低，成像質(zhì)量不高。隨著高場(chǎng)強(qiáng)MR的應(yīng)用、快速成像序列的開發(fā)、聯(lián)合并行采集技術(shù)以及呼吸和心電門控的應(yīng)用，圖像信噪比明顯提高，保證了圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性。MRI在肺癌的診斷、鑒別診斷、分期等方面顯示出了更多的應(yīng)用價(jià)值。

1.DWI對(duì)肺癌的診斷及鑒別診斷

多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞排列密集，細(xì)胞外間隙減小，水分子的運(yùn)動(dòng)阻力較大，擴(kuò)散受限，而壞死組織及良性腫瘤中水分子的運(yùn)動(dòng)阻力較小，水分子活動(dòng)相對(duì)自由。因此可利用良性與惡性腫瘤組織在DWI上存在信號(hào)強(qiáng)度及ADC值的差異來進(jìn)行鑒別。在肺癌研究方面，Liu等[4]對(duì)62例肺部病變患者行DWI掃描，發(fā)現(xiàn)良惡性腫瘤的DWI信號(hào)無明顯差異，但良性腫瘤的ADC值明顯高于惡性腫瘤。Mori等[5]對(duì)DWI和PET／CT在肺內(nèi)腫瘤診斷價(jià)值方面進(jìn)行了對(duì)比研究，認(rèn)為DWI對(duì)肺內(nèi)惡性腫瘤的診斷符合率與PET／CT無明顯差異，但對(duì)肺內(nèi)良性腫瘤的診斷敏感度高于PET／CT，主要原因是DWI對(duì)一些活動(dòng)性炎癥診斷的假陽性率低于PET／CT，提示DWI較PET／CT對(duì)肺內(nèi)良、惡性腫瘤的鑒別診斷更有優(yōu)勢(shì)。Satoh等[6]對(duì)51例患者的54個(gè)肺結(jié)節(jié)進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)DWI診斷良、惡性肺結(jié)節(jié)的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率分別為88.9%、61.1%、79.9%，提示 DWI對(duì)鑒別肺結(jié)節(jié)的良惡性具有一定價(jià)值。但是，對(duì)于小的轉(zhuǎn)移性結(jié)節(jié)、非實(shí)質(zhì)性腺癌、肉芽腫及活動(dòng)性炎性結(jié)節(jié)的診斷仍存在一定困難。

2.DWI對(duì)中央型肺癌與肺不張的鑒別

臨床工作中，中央型肺癌合并阻塞性肺炎或肺不張很常見，準(zhǔn)確地區(qū)分腫塊與不張肺組織對(duì)于腫瘤的臨床分期、治療方法的選擇、確定放療放射野及預(yù)后評(píng)價(jià)具有重要意義。Qi等[7]對(duì)33例經(jīng)病理確診的肺癌伴有肺不張患者行 MRI檢查，在DWI圖像上腫塊信號(hào)明顯高于不張的肺組織，兩者可進(jìn)行鑒別，其中8例在T2WI上很難區(qū)分腫塊和肺不張，而DWI可以區(qū)分，因此認(rèn)為DWI有助于兩者的鑒別診斷。將T2WI良好的解剖細(xì)節(jié)顯示與DWI對(duì)腫瘤的細(xì)節(jié)顯示結(jié)合起來，對(duì)腫瘤與肺不張的鑒別能提供更多信息，因此有學(xué)者認(rèn)為DWI對(duì)肺癌、肺不張的鑒別能力優(yōu)于T1WI及CT增強(qiáng)掃描，且聯(lián)合T2WI與DWI對(duì)腫塊與肺不張的鑒別能力明顯高于單獨(dú)運(yùn)用T2WI[8]。DWI圖像上肺癌的信號(hào)強(qiáng)度高于肺不張，而ADC值低于肺不張，用DWI來鑒別肺癌和肺不張是可行的。

3.DWI對(duì)不同類型肺癌的鑒別和在肺癌分期中的應(yīng)用

由于不同分化程度肺癌之間的腫瘤細(xì)胞排列方式、細(xì)胞密度以及周圍間質(zhì)均存在差異，因此水分子的擴(kuò)散程度亦存在一定差異，從而可以利用DWI把腫瘤內(nèi)部特征顯示出來并加以鑒別。Liu等[4]研究表明小細(xì)胞肺癌的平均ADC值明顯低于非小細(xì)胞肺癌，這種ADC值的差異或許反映了不同腫瘤的不同組織病理學(xué)特征。Koyama等[9]認(rèn)為DWI和ADC值可在一定程度上區(qū)分肺癌的細(xì)胞分化程度，且短反轉(zhuǎn)時(shí)間的反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short T1inversion recovery，STIR）序列可用于非小細(xì)胞肺癌及其他惡性腫瘤的診斷及臨床分期的評(píng)估。Matoba等[10]對(duì)30個(gè)肺癌結(jié)節(jié)進(jìn)行了DWI成像研究，肺鱗癌的ADC值為（1.63±0.50）×10－3mm2／s，肺腺癌的 ADC 值為（2.12±0.60）×10－3mm2／s，肺腺癌的ADC值明顯高于肺鱗癌，高分化腺癌的ADC值高于低分化腺癌。因此認(rèn)為肺癌的ADC值與分化程度有一定的相關(guān)性，可以通過ADC值對(duì)不同類型的肺癌進(jìn)行鑒別。

傳統(tǒng)影像學(xué)判斷縱隔肺門淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移主要依賴于淋巴結(jié)的大小、形態(tài)變化、內(nèi)部壞死、淋巴結(jié)外侵犯及強(qiáng)化程度等指標(biāo)，但是這些指標(biāo)對(duì)于正常大小淋巴結(jié)內(nèi)微轉(zhuǎn)移灶診斷困難。而肺癌治療依賴于準(zhǔn)確的分期，即對(duì)腫瘤大小、侵犯程度、局部淋巴結(jié)浸潤(rùn)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移情況做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。CT主要依據(jù)淋巴結(jié)的大小來評(píng)價(jià)其良惡性，但有研究表明縱隔淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移與淋巴結(jié)大小之間沒有必然聯(lián)系，而DWI和ADC值在鑒別全身炎性淋巴結(jié)和腫瘤性淋巴結(jié)中具有較高的價(jià)值。Abdel－Razek[11]的研究顯示，頸部轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)及淋巴瘤引起的淋巴結(jié)腫大其ADC值明顯低于良性淋巴結(jié)。

Kosueu等[12]用DWI來評(píng)價(jià)縱隔淋巴結(jié)的性質(zhì)，通過測(cè)量病灶的ADC值和信號(hào)強(qiáng)度值，表明惡性淋巴結(jié)的ADC值明顯低于良性。Hasegawa等[13]對(duì)42例非小細(xì)胞肺癌患者行DWI檢查來評(píng)價(jià)縱隔淋巴結(jié)，其診斷的敏感度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值、診斷符合率分別為80%、97%、80%、97%、95%，結(jié)果顯示DWI具有較高的陰性預(yù)測(cè)值，可成為肺癌手術(shù)前評(píng)估縱隔淋巴結(jié)分期的一種有效的檢查方法。

DWI在肺癌治療療效評(píng)價(jià)方面的初步研究探討

隨著化療方案和藥物類型的不斷更新，以鉑類化療藥物為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療現(xiàn)被列為非手術(shù)肺癌患者的一線治療方案，大大改善了患者的生活質(zhì)量，延長(zhǎng)了生存期。個(gè)體化治療是近年來新興的一種治療方法，具有較廣闊的臨床應(yīng)用前景[14]。因此如何及時(shí)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)肺癌化療的療效，對(duì)制定適合的個(gè)體化治療方案至關(guān)重要。

1.目前評(píng)價(jià)肺癌治療療效的影像學(xué)方法

目前評(píng)價(jià)肺癌治療療效的影像學(xué)方法主要包括MSCT、MRI和PET／CT等。MSCT主要顯示腫瘤大小的變化情況，主要依據(jù)RECIST標(biāo)準(zhǔn)即實(shí)體瘤療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，但其具有以下局限性：①難以鑒別腫瘤組織與壞死或纖維化成分，故敏感度和診斷符合率不高；②根據(jù)RECIST標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)時(shí)間在治療后4周左右進(jìn)行，但由于組織代謝的改變?cè)缬谛螒B(tài)學(xué)改變，故在腫瘤縮小與腫瘤細(xì)胞死亡間存在著時(shí)間的不同步性，對(duì)療效的評(píng)價(jià)存在滯后和明顯不足，因而其對(duì)于評(píng)價(jià)早期療效存在一定的局限性[15]。

PET／CT作為一種新的成像技術(shù)能夠定量評(píng)價(jià)肺癌組織生物學(xué)指標(biāo)，通過結(jié)合體外組織分析，可能是指導(dǎo)治療的理想手段。但由于受部分容積效應(yīng)的影響，PET／CT在對(duì)肺內(nèi)小病灶進(jìn)行測(cè)量時(shí)，氟脫氧葡萄糖（Fluorodeoxyglucose，F(xiàn)DG）攝取值可能偏低，其測(cè)量值也會(huì)受活動(dòng)性炎癥的影響，因此存在較高的假陰性率和假陽性率[16]，且PET／CT價(jià)格昂貴，目前還難以普及運(yùn)用。

常規(guī)MRI檢查可以鑒別正常肺組織與腫塊、肺不張，MRI平掃即可顯示病灶與肺門血管、縱隔淋巴結(jié)間的關(guān)系，但在鑒別腫瘤的良惡性及早期淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移方面存在一定局限性。目前，隨著MRI新技術(shù)的發(fā)展，磁共振功能成像在評(píng)價(jià)肺癌縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、胸膜轉(zhuǎn)移、心包及縱隔侵犯等方面發(fā)揮了重要作用，已有研究表明DWI有助于對(duì)肺癌化療療效的評(píng)估[17]。

2.DWI評(píng)價(jià)腫瘤療效的基本原理

生物組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)與組織空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，分子粘滯度、核漿比、胞漿內(nèi)大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)的分布、細(xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)之間膜通透性、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)等均可對(duì)其產(chǎn)生影響。對(duì)于實(shí)性腫瘤，腫瘤細(xì)胞密度對(duì)水分子擴(kuò)散的影響更為重要，而細(xì)胞密度也是預(yù)測(cè)腫瘤預(yù)后的一個(gè)指標(biāo)[18-19]。在細(xì)胞致密區(qū)域由于細(xì)胞密度增加、細(xì)胞外間隙減小、組織間液壓力的升高及細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)明顯受限，DWI信號(hào)升高，ADC值減低，而腫瘤組織常較其起源組織細(xì)胞更加致密，因此DWI上表現(xiàn)為相對(duì)高信號(hào)。有效的抗腫瘤治療使腫瘤細(xì)胞壞死、細(xì)胞密度減小、細(xì)胞膜完整性消失、細(xì)胞外間隙增加及血管損傷，因而水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增加，DWI信號(hào)降低，ADC值升高[20]。

目前DWI在肺癌化療療效評(píng)估中的研究報(bào)道較少，但是DWI在乳腺癌新輔助化療療效評(píng)價(jià)方面的研究頗為成熟，這為肺癌化療療效評(píng)估的臨床應(yīng)用提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)[21]。

3.DWI評(píng)估肺癌患者化療前后腫瘤最大徑變化率和ADC值的變化趨勢(shì)

DWI檢查具有無創(chuàng)性、短期內(nèi)可重復(fù)進(jìn)行、無輻射等優(yōu)勢(shì)。最近國(guó)內(nèi)學(xué)者周榮超等[22]對(duì)19例患者分別于化療前一周和化療開始后一個(gè)月行MRI常規(guī)平掃及DWI檢查，對(duì)本組肺癌化療前后ADC值及腫瘤各徑線進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示腫瘤化療后ADC值較化療前明顯升高（P＝0.004），腫瘤各徑線較化療前減小，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，證實(shí)本組腫瘤ADC值的變化比形態(tài)學(xué)（長(zhǎng)徑、短徑和平均徑）變化更敏感地反映了腫瘤化療后的早期改變，推測(cè)與化療后腫瘤ADC值的變化早于其形態(tài)學(xué)改變有關(guān)；本組肺癌ADC值的變化率與腫瘤長(zhǎng)徑、短徑及兩者平均徑變化率均呈顯著正相關(guān)，而且與長(zhǎng)徑變化率之間的相關(guān)性最高，表明腫瘤的長(zhǎng)徑是評(píng)估化療療效的一個(gè)有用的形態(tài)學(xué)測(cè)量指標(biāo)。ADC值的變化早于形態(tài)學(xué)改變，能較早地對(duì)臨床治療療效做出評(píng)價(jià)，可為化療方案的制定及修改提供影像學(xué)依據(jù)。但是，關(guān)于肺癌化療后ADC值的變化率與腫瘤體積的相關(guān)性，肺癌放療、放化療聯(lián)合治療以及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)在治療早期DWI信號(hào)的變化情況、ADC值的變化趨勢(shì)，在療效評(píng)價(jià)中的時(shí)間窗選擇等，這些可能成為今后研究的方向，為臨床各項(xiàng)治療提供更多影像學(xué)資料。

4.DWI在非小細(xì)胞肺癌療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

進(jìn)展期非小細(xì)胞肺癌多進(jìn)行全身化療和放療，因此及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行療效監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估具有重要意義。Yabuuchi等[23]通過動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描聯(lián)合DWI對(duì)非小細(xì)胞肺癌患者化療前后進(jìn)行追蹤研究，認(rèn)為ADC值可以監(jiān)測(cè)非小細(xì)胞肺癌化療后的早期療效評(píng)估及預(yù)測(cè)預(yù)后。因此，對(duì)肺癌患者在治療前和治療過程中進(jìn)行ADC值監(jiān)測(cè)，可顯示腫瘤組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)胞構(gòu)成變化，從而指導(dǎo)化療方案的制定和化療藥物的調(diào)整。

總之，DWI不同于常規(guī)磁共振成像，可相對(duì)穩(wěn)定地提供細(xì)胞分子水平的相關(guān)信息改變，具有不需要進(jìn)行增強(qiáng)掃描的優(yōu)勢(shì)，加之可量化的ADC值測(cè)量，從微觀結(jié)構(gòu)的改變方面為肺癌的診斷提供更可靠、客觀的影像資料。同時(shí)，隨著DWI在肺癌不同治療方法中療效評(píng)估的深入研究，也將為肺癌早期療效的評(píng)估提供更及時(shí)、準(zhǔn)確的影像學(xué)資料。

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