修回日期: 2019-02-26
接受日期: 2019-03-15
在线出版日期: 2019-04-08
食管癌死亡率位居恶性肿瘤第四位,五年生存率仅为5%-20%, 预后较差. 精确放疗虽是食管癌患者获得长期局部控制及生存获益的重要手段, 但实体瘤疗效评价标准基于肿瘤体积缩小评价疗效具一定滞后性, 并不适用于食管癌.
研究弥散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)预测食管癌放疗近期疗效的临床价值.
将2011-01/2014-07间拟在赣南医学院第一附属医院接受放疗的49例食管鳞癌患者纳入研究范围, 患者均分别于放疗前一周时、放疗中、放疗后行MRI-DWI, 参照实体瘤疗效标准评价化疗疗效, 以是否客观有效暴露分组, 对比两组放疗前一周时、放疗中、放疗后表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)及放疗前中ADC变化率(△ADC), 并采用ROC曲线分析ADC预测食管癌近期放疗疗效的最佳阀值.
49例食管癌患者放疗中、放疗后食管病变长度均显著缩短(P<0.05), 客观有效38(77.55%)例, 客观无效11(22.45%)例; 同时, 放疗中ADC平均值显著高于放疗前一周时(P<0.05); 且客观有效组放疗中ADC值、放疗后ADC值、△ADC均显著高于客观无效组(P<0.05), 经ROC曲线下分析, ADC变化值、△ADCROC曲线下面积分别为0.950、0.941, 以0.280 × 10-3 mm2/s为AUC变化值阈值时, 其预测食管癌放疗疗效的敏感度为88.47%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为95.77%、阴性预测值仅为39.92%; 以22.38%为ADC阈值时, △ADC预测放疗的敏感度为84.57%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为100.00%、阴性预测值为43.04%.
DWI用于食管癌放疗近期疗效预测有一定临床价值, ADC变化值、△ADC的高特异度、高阳性预测值均值得重视.
核心提要: 精确放疗是食管癌获取长期局部控制及生存获益的重要手段, 但常规实体瘤疗效评价标准并不适用于食管癌. 弥散加权成像则是磁共振成像方式之一, 放疗前后表观扩散系数变化情况可对食管癌精确放疗疗效发挥一定预测价值.
引文著录: 吴隆秋, 施华付, 卢绍辉. 弥散加权成像预测食管癌放疗近期疗效的临床研究. 世界华人消化杂志 2019; 27(7): 420-426
Revised: February 26, 2019
Accepted: March 15, 2019
Published online: April 8, 2019
The mortality of esophageal cancer ranks fourth among all malignant tumors, and the 5-year survival rate is only 5%-20%. Although precise radiotherapy is an important means of obtaining long term local control and survival in patients with esophageal cancer, the curative effect evaluation standard for solid tumors (response evaluation criteria in solid tumors) based on tumor size does not apply to esophageal cancer.
To assess the clinical value of diffusion-weighted imaging (DWI) in predicting the short-term efficacy of radiotherapy for esophageal cancer.
A total of 49 patients with esophageal squamous cell carcinoma who were scheduled to be treated with radiotherapy at the First Affiliated Hospital of Gannan Medical College from January 2011 to July 2014 were enrolled in the study. All of the patients underwent MRI-DWI 1 wk before radiotherapy, during radiotherapy, and after radiotherapy. The curative effect of radiotherapy was evaluated by referring to the evaluation standard of the curative effect on solid tumor. The patients were grouped according to the effect of radiotherapy. The apparent diffusion coefficient (ADC) values at 1 wk before radiotherapy, during radiotherapy, and after radiotherapy, and the change rate of ADC (△ADC) before and during radiotherapy were compared between the two groups. The optimal threshold of ADC in predicting the short-term curative effect of radiotherapy for esophageal cancer was analyzed by ROC curve analysis.
The length of the affected esophagus was significantly shortened during and after radiotherapy (P < 0.05). There were 38 (77.55%) cases of objective effectiveness (77.55%) and 11 (22.45%) cases of objective ineffectiveness. The mean value of ADC during radiotherapy was significantly higher than that at 1 week before radiotherapy(P < 0.05). The ADC values during radiotherapy and after radiotherapy and △ADC in the objectively effective group were significantly higher than those in the objectively ineffective group (P < 0.05). ROC curve analysis showed that the areas under the ROC curves of ADC change value and △ADC were 0.950 and 0.941, respectively. When the threshold value of ADC change value was 0.280 × 10-3 mm2/s, the sensitivity, specificity, accuracy, positive predictive value, and negative predictive value were 88.47%, 100.00%, 86.17%, 95.77%, and 39.92%, respectively. When the threshold of ADC was 2.238%, the sensitivity, specificity, accuracy, positive predictive value, and negative predictive value of △ADC for predicting the curative effect of radiotherapy were 84.57%, 100.00%, 86.17%, 100.00%, and 43.04%, respectively.
DWI is of certain clinical value in predicting the short-term curative effect of radiotherapy for esophageal cancer with regard to the change value of ADC and △ADC.
- Citation: Wu LQ, Shi HF, Lu SH. Diffusion-weighted imaging for predicting short-term curative effect of radiotherapy for esophageal cancer. Shijie Huaren Xiaohua Zazhi 2019; 27(7): 420-426
- URL: https://www.wjgnet.com/1009-3079/full/v27/i7/420.htm
- DOI: https://dx.doi.org/10.11569/wcjd.v27.i7.420
食管癌在恶性肿瘤性疾病中发病率位居第五, 多数患者待有临床症状而就诊时已处于进展期, 五年生存率仅为5%-20%, 预后较差, 其死亡率位居恶性肿瘤第四位[1]. 放疗是治疗进展期食管癌的主要治疗手段, 尤其是精确放疗手段, 虽当前对治疗过程中大体肿瘤区、靶区范围的确定、放化疗综合模式等仍未见统一行业化标准, 但有研究指出, 经精确放疗后, 食管癌长期局部控制及生存获益显著优于普通放射治疗[2]. 于食管癌患者而言, 如何有效评估放疗近期疗效, 并依据治疗情况制定后续治疗方案于患者预后有重要意义. 实体瘤疗效评价标准虽可用于大部分肿瘤治疗效果评估, 但基于肿瘤体积缩小评价疗效具一定滞后性[3]. 磁共振(magnetic resonance imaging, MRI)在表达肿瘤形态学特点的临床优势已十分明确, 弥散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)作为MRI新型功能成像技术, 可通过对组织内水分子的弥散运动状态表达来反映肿瘤组织的形态学改变、功能性特征; 恶性肿瘤代谢旺盛, 细胞增殖速率快, 细胞排列密度高, 多表现为细胞内外水分子自由扩散运动受限, 表达为DWI高信号, 表面弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)低信号[4,5]. 为探寻更全面、客观、严谨的食管癌放疗疗效预测方式, 进一步本研究将DWI用于食管癌放疗近期疗效预测, 具体报道如下.
将2011-01/2014-07间, 拟在赣南医学院第一附属医院接受放疗的49例食管鳞癌患者纳入研究范围, 其中男性30例, 女性19例, 年龄47-75岁, 平均年龄61.20岁±4.17岁, 肿瘤长径1.45-13.27 cm, 平均5.27 cm±1.09 cm, 病灶位置分别如下: 颈段10例、胸上段19例, 胸中段12例, 胸下段8例, 参照"非手术治疗食管癌临床分期"[6], TNMⅠ期7例, Ⅱ期30例, Ⅲ期12例, 35例有区域性淋巴结转移, 锁上转移6例, 纵膈转移12例, 胃左转移10例, 肺门区域转移7例.
纳入标准: (1)均符合食管鳞癌诊断要求, 并有明确胃镜咬检病理佐证; (2)术前有明确钡餐造影结果, 有明确可测量病灶; (3)放疗前、放疗中及放疗后MRI、DWI、CT影像资料完整无缺失; (4)均为首次针对食管鳞癌进行治疗.
排除标准: (1)卡氏评分<70分; (2)MRI检查禁忌症; (3)合并远处转移; (4)碘对比剂过敏患者; (5)不能配合持续随访患者.
1.2.1 治疗方法: 治疗设备为飞利浦Pinnacles3计算机治疗计划系统, 先行CT定位及图像融合, 取仰卧位, 双臂上举抱头, 平静呼吸后依次扫描颈部、胸部、上腹部, 扫描层厚3 mm、层间距3 mm, 扫描上下界分别为胸廓入口、肾脏下极, 将所采集图像上传至Pinnacle系统, 采用Syntegra完成图像融合, 综合脊髓、椎体、胸骨等重要解剖标记点进行刚性配准, 再由两位以上高年资放疗科医师依据所得CT影像勾勒肿瘤靶区(gross target volume, GTV), 包括原发灶、区域淋巴结, 依据所勾勒的GTV层面数计算病变长度, 综合钡餐造影、胃镜咬检、DEMRI等信息确定最终治疗靶区, 再行适形放疗或调强放疗, 处方剂量54-67 Gy, 评价1.80-2.0 Gy/次, 放疗频率为1次/d, 5次/wk, PTV 95%体积接受100%以上处方剂量照射, 心脏、脊髓所接受最大剂量分别不得>1500 cGy、4500 cGy.
1.2.2 MRI检查: 设备为飞利浦Intera 3.0T MRI, 先行常规MRI平扫, 扫查范围、体位参照CT定位; 依次完成横轴位T1WI(TR/TE 140 ms/2.5 ms、翻转角70°、BW 280、矩阵256×256、AVERAGE 2、层厚6 mm、层间隔20%)、T2WI(TR/TE 1580 ms/72 ms、翻转角140°、BW 315、矩阵384×276、AVERAGE 1、层厚6 mm、层间隔20%)、DWI横轴位(SE-EIP序列, TR/TE 6800 ms/70 ms、BW 260、矩阵128×128、AVERAGE 8、层厚4 mm、层间隔0), b值0、600 s/mm2, 高信号区视为参考GTV范围, 将对应图像融合获取ADC图. 记录ADC影像上食管癌病变、淋巴结肿大、正常食管的ADC值, 选取合适肿瘤层面作为感兴趣区域(ROI), 单个ROI重复测量三次, 取平均值为最终ADC, MRI扫描时间为放疗前1 wk、放疗中(放疗后3 wk)、放疗后(放疗后6 wk), 记录对应ADC变化值(放疗中ADC值-放疗前1周ADC值)及放疗前中ADC变化率(△ADC = 放疗中ADC值-放疗前1周ADC值/ADC放疗前).
1.2.3 Recist[7]近期疗效评价方式: 参照放疗前影像资料, 确认放疗后原食管病变范围、区域淋巴结, 对放疗后的食管最大管壁厚度、对应淋巴结长短径、体积进行测量, 综合《肿瘤放射治疗学》中食管癌部分将近期疗效分为完全缓解(PR, 放疗前钡餐造影、CT所见病灶消失, CT测得病变区域最大管壁厚度≤1.2 cm)、部分缓解(PR, 病灶长径总和降低30%, CT测得病变区域最大管壁厚度>1.2 cm)、疾病稳定(SD, 病灶长径总和缩小不足30%, 且未达PR标准或病灶长径增加不足20%, 未达PD标准), 疾病进展(PD, 病灶长径总和增加20%及以上、或出现新病灶), CR+PR为客观有效, PD+SD为客观无效.
统计学处理 采用SPSS 19.0软件进行统计学分析, 病变食管长度、ADC值、△ADC等计量资料用mean±SD表示, 采用独立样本t检验行两两比较, 多组计量资料用F方差分析, 计数资料用%表达, 行χ2检验, 并以ADC变化值、ADC变化率为检验变量, 疗效为状态变量绘制ROC曲线分析ADC变化值、ADC变化率对食管癌近期疗效的预测价值; P＜0.05为差异有统计学意义.
49例患者放疗前、放疗中、放疗后食管病变长度比较 放疗中、放疗后食管病变长度均显著缩短, 较放疗前, 差异均有统计学意义; 结合放疗前、后食管病变长度, 参照Recist实体瘤疗效标准, 完全缓解11例, 部分缓解27例, 11例SD, PD 0例, 客观有效38例, 客观无效11例, 见表1.
| 时间 | 放疗前1 wk | 放疗中 |
| ADC平均值(×10-3 mm2/s) | 1.43 ± 0.39 | 2.27 ± 0.74 |
| ADC值范围(×10-3 mm2/s) | 0.96-2.33 | 1.35-3.72 |
| 放疗前中ADC变化值 | ||
| (×10-3 mm2/s) | 0.95 ± 0.80 | |
| △ADC(%) | 71.16 ± 66.38 |
放疗中ADC平均值显著高于放疗前一周时, 差异有统计学意义, 见表2.
| 时间 | 放疗前1 wk | 放疗中 |
| ADC平均值(×10-3 mm2/s) | 1.43 ± 0.39 | 2.27 ± 0.74 |
| ADC值范围(×10-3 mm2/s) | 0.96-2.33 | 1.35-3.72 |
| 放疗前中ADC变化值 | ||
| (×10-3 mm2/s) | 0.95 ± 0.80 | |
| △ADC(%) | 71.16 ± 66.38 |
客观有效组、客观无效组放疗前ADC值比较无差异; 但客观有效值放疗中ADC值、放疗后ADC值、△ADC均显著高于客观无效组, 差异有统计学意义, 见表3.
| ADC值 | 客观有效 | 客观无效 | t | P值 |
| 放疗前ADC值(×10-3 mm2/s) | 1.41 ± 0.40 | 1.60 ± 0.28 | 1.469 | 0.148 |
| 放疗中ADC值(×10-3 mm2/s) | 2.33 ± 0.75 | 1.75 ± 0.30 | 2.492 | 0.016 |
| 放疗后ADC值(×10-3 mm2/s) | 1.03 ± 0.79 | 0.24 ± 0.26 | 3.244 | 0.002 |
| △ADC(%) | 78.25 ± 66.57 | 9.87 ± 11.26 | 3.263 | 0.001 |
经ROC曲线下分析, ADC变化值ROC曲线下面积为0.950, △ADC为0.941, 当ADC变化值为0.280×10-3 mm2/s时, ADC变化值预测食管癌放疗疗效的敏感度为88.47%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为95.77%、阴性预测值仅为39.92%; 而当以22.38%为ADC临界点时, ADC值预测放疗的敏感度为84.57%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为100.00%、阴性预测值为43.04%, 见图1.
于无手术机会的中晚期食管癌患者而言, 放疗是取得生存获益的主要治疗方案, 于放疗疗效佳患者, 可继续放疗会手术治疗, 而对疗效不佳患者, 则应及时调整治疗方案, 考虑靶向或免疫治疗、早期手术干预等, 以最大限度提升治疗有效率, 延长生存期[8]. 但当前用于评价肿瘤疾病治疗疗效的Rescis是基于形体学的改变, 但因肿瘤体积缩小的滞后性、加之食管为形态不规则的空腔脏器, 因此, 基于形体学的Rescist疗效评价标准并不适用[9].
研究指出, 组织器官含水量变化有关的病理生理学改变要早于肿瘤形态学变化, 而DWI则可有效表达组织水分子弥散活动情况, 基于DWI的ADC值可对水分子扩散程度进行量化[10]. 通常来说, 恶性肿瘤细胞增殖活跃, 故肿瘤组织细胞数量要多于正常细胞, 最终发生形态改变, 导致细胞外容积减少, 限制水分子扩散, 对应ADC值处于低水平; 而放疗后肿瘤细胞膜被破坏, 细胞坏死溶解, 血管内皮生长因子大量释放, 致使血管通透性增加, 细胞外间隙扩大, 水分子扩散也随即增加, ADC值则相应上升, 既往有学者将其用于颅内肿瘤、头颈部肿瘤、乳腺癌等的化疗疗效评级均取得满意结果[11-14], 这一变化趋势在本研究亦得以体现, 研究显示, 较放疗前, 放疗中ADC值明显上升, 且差异有统计学意义, 与[15]的报道相符, 进一步证实DWI用于食管癌化疗疗效评估有重要价值.
同时, 放疗后, 肿瘤形态学在早期可因组织炎症反应出现假阳性, 加之放疗后食物黏膜反应仍十分显著, 行内窥镜等有创检查并不适用, 且食管黏膜表面大量纤维蛋白渗出物也导致肿瘤组织采集困难, 从而出现假阴性[16], 因此, 为获取最大限度的Rescist疗效评价效能, 研究以放疗结束4 wk后MRI检查所测得的食管长度为客观评价表标准, 并以客观有效、客观无效暴露分组, 客观有效组放疗中、放疗后的ADC值均高于客观无效组, 且差异有统计学意义. 进一步经ROC曲线确定ADC敏感阀值, 以0.280×10-3 mm2/s为ADC变化值临界点时, ADC变化值预测放疗的敏感度为88.47%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为95.77%、阴性预测值仅为39.92%; 王澜等[17]的报道放疗第三周时ADC预测食管癌放疗近期疗效的ROC曲线下面积0.857, 阀值2.02×10-3 mm2/s, 亦提示ADC用于食管癌患者放疗近期疗效预测有重要临床价值, 但本研究主要基于ADC变化值、变化率等预测, 充分考虑放疗后病灶病理生理变化过程; 且其研究中未分析△ADC最佳阀值, 而本研究以22.38%为临界点时, △ADC值预测放疗的敏感度为84.57%、特异度为100.00%、准确度为86.17%、阳性预测值为100.00%、阴性预测值为43.04%. 当前研究虽在ADC预测食管癌放疗近期疗效的最佳阀值上存在一定差异, 且无统一规范标准, 但张安度等[18]的报道也指出, 经多因素Cox模型分析ADC或可为预测食管癌预后的独立因素, 可有效预测食管癌治疗反应及预后, 由此也可见, DWI用于预测食管癌治疗的近期疗效有重要意义, 但仍需大量临床试验予以持续补充及完善.
总之, DWI用于食管癌放疗近期疗效预测有重要价值, 但本研究也存在一定不足之处, 如样本数量相对狭窄对统计学的影响、未对ADC值与食管癌疾病进展及长期生存的相关性进行探究, 总而言之, ADC用于食管癌治疗疗效的预测值得探究, 仍有极大深入探究空间, 需大量临床试验予以持续补充及完善.
食管癌精确放疗的临床价值已然明确, 但在疗效评价上多沿用实体瘤疗效评价标准, 不具时效性优势. 而当前基于食管癌疗效评价的临床报道虽并不少见, 但针对性研究弥散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)对食管癌近期放疗疗效预测价值类报道鲜见, 本研究拟通过分析DWI对食管癌近期放疗疗效预测价值, 为食管癌的临床治疗提供理论依据.
本研究着重分析食管癌患者放疗不同阶段及不同疗效等级患者不同时间段的表观弥散系数变化情况, 并通过对上述资料绘制受试者工作特征曲线明确表观弥散系数变化值及变化率对食管癌疗效的预测价值, 为食管癌患者后续治疗方案的制定提供参考意见.
本研究通过分析食管癌患者放疗不同阶段及不同疗效等级患者不同时间段的表观弥散系数变化情况、ROC曲线绘制明确DWI或可用于评价食管癌放疗近期疗效, 并具高特异度及高阳性预测效能, 临床或可依据这一参数值预测食管癌疗效, 对预测疗效不佳患者及时更改治疗方案, 以获取最佳治疗获益.
本研究重点在于绘制ROC曲线, ROC曲线能可有效识别任意界限值时的对疾病的识别能力, 且ROC曲线越靠近左上角,试验的准确性就越高, 最靠近左上角的ROC曲线的点是错误最少的最好阙值, 其假阳性和假阴性的总数最少, ROC曲线下的面积越大, 则哪一种试验的诊断预测价值越佳.
本研究中食管癌患者放疗中、放疗后食管病变长度较放弃均显著缩短, 客观有效率达77.55%, 且放疗中表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)平均值显著高于放疗前一周时; 同时, 客观有效组放疗中ADC值、放疗后ADC值、ADC变化率(△ADC)均显著高于客观无效组, 经ROC曲线下分析, ADC变化值、△ADC ROC曲线下面积分别为0.950、0.941, 提示均可对食管癌放疗疗效发挥一定预测价值, 或可为食管癌患者临床治疗方案的制定提供更高价值影像学参考意见.
基于DWI参数预测食管癌放疗疗效, 不仅可为食管癌患者放疗治疗、疗效预测及后续治疗方案的制定提供参考意见, 亦可进一步补充及完善当前食管癌的疗效评价方式, 规范食管癌放疗疗效评价.
本研究样本量狭窄, 且未进一步分析ADC值与食管癌进展及长期生存的关系. 本研究未来研究的方向是探究ADC值与远期疗效、疾病复发等的关系, 进一步印证本研究结论. 本研究未来研究的最佳方法是拟采集更大样本量后设计更严谨的研究思路, 避免样本量限制所引起的统计学核算误差、进一步规范统计学分析, 最大限度排除病情分期、病理类型等混杂因素对研究结果的影响; 并拟对研究对象进行长时程随访, 进一步明确DWI相关参数与食管癌患者疾病进展、长期生存间的相关性, 持续补充及完善本次研究结论.
学科分类: 胃肠病学和肝病学
手稿来源地: 江西省
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编辑:崔丽君 电编:张砚梁
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