弥散加权磁共振成像在肺癌诊断及治疗疗效评价中的应用研究

摘要

研究背景和研究目的：
　　肺癌的发病率及死亡率已成为恶性肿瘤之首，尽管早期肺癌可以选择手术治疗，但由于目前筛查技术和诊断水平的限制，大多数肺癌患者出现症状就诊时已处于Ⅲ～Ⅳ期，失去了手术机会，需要选择化疗为主的综合治疗。我国肺癌患者的5年生存率仅15.6％，原因同样是大约75%的患者在就诊发现时已处于疾病中晚期。因此，要降低肺癌死亡率必须要提高肺癌筛查的技术，使得肺癌患者能够早期得到及时准确的诊断；与此同时对于临床上众多的不能选择手术的只能选择放化疗治疗的中晚期肺癌患者，精准的评估肺癌治疗疗效，有助于临床医生及时合理地调整治疗方案，提高疗效，以实现真正意义上的个体化精准治疗。
　　目前，临床上常用于筛查和评估肺癌化疗疗效的影像学检查主要还是胸部螺旋CT等仅仅通过形态学检查的手段，并且患者检查和治疗期间短时间内多次重复检查存在射线累积损害。在活体组织内，水分子的布朗运动是弥散加权磁共振（diffusion weighted magnetic resonance imaging，DWI）的物理学基础，不同组织及不同细胞学基础下的水分子弥散程度不同，这是DWI检查的病理生理学基础。水分子的弥散能力是影响DWI成像的主要因素，通常用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient， ADC）表示。ADC值实现了对 DWI的量化分析，为不同病理状态提供定量分析及诊断的信息，从而更有效地反映组织内部结构的微观变化。
　　DWI检查对于肺部良、恶性病变的鉴别具有较高的临床应用价值。临床上肺癌不同病理类型及增殖程度是决定治疗方案选择和判断预后的重要因素，故ADC值与肺癌不同病理类型及增殖程度的关系的研究具有极其重要的临床意义和研究价值。此外，理论上有效的放化疗治疗可以灭活肿瘤细胞，减小肿瘤细胞间的密度，破坏部分细胞膜完整性，损伤血管内皮细胞，进而促使水分子扩散活动增加。DWI检查及ADC值不仅可以通过形态学评价肺癌治疗的疗效，还可以通过组织学从微观上反映治疗疗效。目前临床上用DWI检查评估肺癌化疗疗效的研究十分有限，仍需进一步探讨其应用价值。因此，本研究的目的是探讨ADC值在区分肺癌不同病理类型间的作用、其与肺癌不同增殖程度之间的关系、其在预测化疗疗效方面的意义以及其联合血清学肿瘤标志物用于诊断肺癌不同组织病理类型的诊断价值。进一步研究应用DWI技术评估肺癌化疗疗效，通过与传统螺旋CT比较明确DWI检查及其ADC值在肺癌化疗疗效评估中的价值和意义。
　　研究方法和研究结果：
　　a.基线ADC值有助于区分肺癌组织病理类型
　　采用两独立样本t检验及单因素方差分析90例不同病理类型的肺癌患者的基线ADC值结果显示：非小细胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer,NSCLC)的基线ADC值与小细胞肺癌(Small Cell Lung Cancer,SCLC)的基线ADC值之间差异有统计学意义（P=0.000)。腺癌与SCLC的基线ADC值差异有统计学意义（P=0.000），鳞癌与SCLC的基线ADC值差异有统计学意义（P=0.002），而腺癌与鳞癌的基线 ADC值差异无统计学差异（P=0.646）。ROC分析显示ADC值应用于区分NSCLC及SCLC具有一定的临床意义（AUC=0.752）。因此，基线 ADC值有助于区分肺癌组织病理类型。
　　b.基线ADC值可以帮助判断肿瘤的增殖程度
　　采用Pearson相关分析70例肺癌患者的基线ADC值与肿瘤增殖指数Ki-67的关系可见两者之间有相关关系（r=-0.408，P=0.000）。ADC值越低，肿瘤的增殖指数越高，ADC值对于判断肿瘤的增殖程度具有一定的意义。
　　c.联合应用ADC值及血清肿瘤标志物检测可以提高区分NSCLC及SCLC的诊断能力
　　采用 ROC曲线及 Logistic回归分析入组患者的结果显示：单独应用癌胚抗原(carcino-embryonic antigen,CEA)及ADC值诊断NSCLC的AUC分别为0.619、0.741，而联合两指标后的AUC为0.772；单独应用鳞状细胞癌抗原(Squamous cell carcinoma antigen,SCC)、ADC值诊断NSCLC的AUC分别为0.766、0.766，而联合两指标后的AUC为0.821；单独应用神经元烯醇化酶（Neuron-specific enolase,NSE）及ADC值诊断SCLC的AUC分别为0.589、0.752，而联合两指标后的AUC为0.761。联合应用ADC值及血清肿瘤标志物可以提高区分NSCLC及SCLC的诊断能力。
　　d.基线ADC值可以帮助预测肺癌化疗疗效
　　采用两变量间相关分析及计算Pearson相关系数分析30例肺癌患者的基线ADC值与化疗前后CT评估肺癌最大径的变化率之间有相关性（r=-0.434，P＜0.05）。基线ADC值可以用来帮助预测肺癌化疗疗效，治疗前ADC值较高的肺癌患者比治疗前ADC值较低的肺癌患者的治疗效果差。
　　e. DWI检查可以用于评估肺癌化疗疗效
　　采用两独立样本t检验分析30例肺癌患者治疗前后数据显示PR组与SD组间CT所测的肿瘤最大径总和的变化率、DWI所测的肿瘤最大径总和的变化率在PR组与SD组之间存在统计学差异（P＜0.05），提示DWI检查中T2加权像(T2 weighted image，T2WI)所测的肿瘤最大径的变化率亦可以用于区分PR组与SD组。分别比较化疗前后 CT及 DWI/T2WI所测得的肿瘤最大径总和的差异，结果显示治疗前后两者之间无统计学差异（P＞0.05），表明DWI检查的T2WI与胸部CT检查在评估肺癌病灶大小上无差异，DWI/T2WI可以从形态学上评价肺癌化疗疗效。通过进一步分析可见， CT所测得肿瘤最大径总和均数在治疗前与治疗后之间无统计学差异（P>0.05），而DWI/T2WI所测得的肿瘤最大径总和均数在治疗前后两组均数有统计学差异（P<0.05），证实DWI/T2WI所测的形态学变化指标能够更加敏感的评价肺癌化疗前后病灶形态学的改变。
　　f. ADC值可以用于评估肺癌化疗疗效
　　采用两独立样本t检验分析30例肺癌患者治疗前后数据显示PR组与SD组间基线ADC值无统计学差异（P＞0.05），而ADC值的变化量和变化率在PR组与SD组之间存在统计学差异（P＜0.05），进一步行ADC值的变化率与CT测得的肿瘤最大径总和变化率之间的相关性分析，结果显示两者呈正相关（r=0.523，P=0.003），表明DWI所测的ADC值可以作为一项生物学指标用于评价肺癌化疗后组织细胞结构变化的疗效评估，而不仅仅是形态学评价。进一步运用ROC曲线分析：用化疗前后ADC值的变化率来评估化疗疗效的曲线下面积为0.804（P＜0.05），显示ADC值的变化率对于评估肺癌化疗疗效具有一定的诊断效能，ADC值的变化率可以作为一项评价肺癌化疗疗效的指标。分析可见CT所测得肿瘤最大径总和在治疗前与治疗后之间无统计学差异（P＞0.05），而 DWI所测得 ADC值在治疗前后两组均数有统计学差异（P＜0.05），证实 DWI所测 ADC值的变化能够更加敏感的反映肺癌化疗后病灶形态学及组织结构的改变。
　　结论：
　　综上所述，DWI检查的ADC值可以帮助判断肺癌不同组织学病理类型及增殖程度；其联合血清肿瘤标志物（CEA、SCC、NSE）可以提高对于肺癌组织病理的诊断能力；基线ADC值可以预测肺癌化疗疗效；DWI检查可以用于肺癌治疗疗效的评估，并且ADC值能够更加敏感的评估化疗疗效。

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前言

文献回顾

实验一不同病理类型肺癌ADC值的分析

1 材料

2 方法

3 结果

4讨论

实验二ADC值与Ki-67的关系

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验三基线ADC值联合血清肿瘤标志物用于区分NSCLC及SCLC的诊断价值

1材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验四基线ADC值用于预测肺癌化疗疗效

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验五DWI用于评估肺癌化疗疗效

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

实验六ADC值用于评估肺癌化疗疗效

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢