鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma，NPC)是我国高发恶性肿瘤之一，发病率居耳鼻咽喉恶性肿瘤之首。准确的临床分期对鼻咽癌治疗方案的制订、疗效评估以及预后的判断非常重要。体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)双指数模型能够无创地检测并提取活体组织的扩散和灌注信息，近年来已运用于多种器官肿瘤的灌注测量中^[1,2,3]，在鼻咽部的应用国内外已有较多研究报道^[4,5]，具有良好的可重复性，对鼻咽癌临床分期具有一定的指导意义^[6,7,8]。三维准连续动脉自旋标记(three-dimensional pseudo continuous arterial spin labeling，3D pCASL)技术无需对比剂，能安全无创地评估组织的灌注信息，在神经系统的应用上已经取得了很多显著成果^[9,10]，在头颈部肿瘤等方面也有部分应用研究^[11,12]，但用于NPC临床分期目前少见研究报道。本研究的目的是通过与IVIM进行对照，研究3D pCASL参数与鼻咽癌各分期指标的相关性，以及3D pCASL与IVIM在鼻咽癌血流灌注方面的相关性，探讨3D pCASL在鼻咽癌临床分期中的应用价值。

1　材料与方法

1.1　病例资料

       搜集2016年6~12月在本院行MRI检查的NPC患者36例，其中男26例，女10例，年龄35~72岁，平均年龄55岁。所有研究对象在接受MRI检查前均经病理诊断为NPC且均为未做任何治疗的初诊患者。经本院伦理委员会批准，所有患者检查前均签署知情同意书。

       参照相关文献^[6]，将鼻咽癌分为高低级别两个组：临床Ⅰ、Ⅱ期及T1、T2期和N0、N1期归入低级别组，临床Ⅲ、Ⅳ期、T3、T4期及N2、N3期归入高级别组(表1)。

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表1  35例鼻咽癌患者的临床分期(例)
Tab. 1  Clinical staging of 35 patients with nasopharyngeal carcinoma (n)

1.2　检查方法

       采用GE Discovery MR750W 3.0 T磁共振扫描仪，头颈联合线圈。所有患者均行鼻咽部常规MR平扫后，进行多b值扩散加权序列(multiple B-DWI，MB-DWI)和3D pCASL扫描，然后进行增强扫描。常规MR扫描包括轴面T1WI (TR 610 ms，TE 12.9 ms)、T2WI (TR 7562 ms，TE 123 ms)、冠状面T2WI-FS (TR 3000 ms，TE 67.1 ms)平扫，以及轴面和冠状面T1WI-FS (TR 655 ms，TE 9.5 ms)增强扫描，FOV 23 cm×23 cm，层厚5 mm，层间距1 mm。多b值扩散加权序列：MB-DWI采用EPI序列，采用0、10、20、40、60、80、110、140、170、200、400、600、800、1000、1500、2000 s/mm²共16个b值，3个垂直方向同时施加，FOV 23 cm×23 cm，TR 3560 ms，TE 76 ms，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵128×128。动脉自旋标记序列：采用3D pCASL序列，3D螺旋采集方式，标记延迟时间：1525 ms，FOV 23 cm×23 cm，TR 4640 ms，TE 10.5 ms，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵512×8，NEX为3。

1.3　MRI数据处理与分析

       将扫描所获得的MB-DWI和ASL原始数据传入GE-AW 4.6工作站Functool软件进行后处理。MB-DWI采用IVIM双指数模型软件处理得出相应的快扩散系数D^* (fast ADC)，慢扩散系数D (slow ADC)和快速扩散成分所占的容积分数f (fraction of fast ADC)图，ASL数据经后处理获得肿瘤血流量(blood flow，BF)图。结合增强图像，由2名放射科医师共同协商，选取肿瘤灌注最高层面的中心区域，手动绘制感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI面积不少于30 mm²，避开伪影、病灶边缘及囊变、坏死区、邻近骨质和空气等。分别测量肿瘤实质区D^*、D、f值及最大BF值。所有上述值均进行三次测量，取其平均值。

       根据NPC中国2008分期标准^[13]，MRI检查后对所有纳入的对象进行临床总分期及TNM分期。

1.4　统计学分析

       采用SPSS 19.0统计学软件分析数据，IVIM及3D pCASL各参数值以±s表示。高、低级别鼻咽癌组间各参数采用独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。肿瘤的BFASL值、D^*值、D值、f值与临床各分期间的相关性分析采用Spearman相关分析及受试者操作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲线分析，肿瘤的BFASL值与相应的D^*值、f值行Pearson相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　临床分期

       共36例患者接受检查，其中1例因NPC病灶太小难以进行参数测量被剔除，其余35例患者纳为研究对象，对其进行临床总分期及TNM分期(表1)。

2.2　ASL及IVIM图像定量分析

       在BFASL图像上，高级别组肿瘤表现为明显高灌注(图1)，低级别组肿瘤表现为稍高或中低灌注(图2)，与IVIM双指数获得的D^*图对肿瘤高灌注区域的显示具有较好的一致性。在总分期、T分期及N分期中，高级别组肿瘤的BFASL值及D^*值显著高于低级别组，f值高于低级别组，D值低于低级别组，均具有统计学意义(P<0.05；表2)。

       将鼻咽癌临床分期与ASL及IVIM各参数值进行相关性分析，分析结果显示，BFASL值、D^*值及f值与总分期、T分期及N分期均成正相关，D值与总分期、T分期及N分期均成负相关(表3)。

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图1  男，53岁，NPC临床IVa (T4N2)期患者。A：T2WI显示左侧鼻咽部肿瘤；B：增强T1WI显示左侧病变明显强化；C：BFASL图显示病变呈明显高灌注，BFASL值为136.9 ml/(100 g.min)；D：D^*图显示病变呈高灌注，D^*值为26.3×10^-3 mm²/s；E：D图，D值为0.534×10^-3 mm²/s；F：f图，f值为0.386
图2  男，49岁，NPC临床Ⅱ (T2N1)期患者。A：T2WI显示右侧鼻咽部肿瘤；B：增强T1WI显示右侧病变明显强化；C：BFASL图显示病变呈稍高灌注，BFASL值为67.2 ml/(100g.min)；D：D^*图显示病变呈稍高灌注，D^*值为21.9×10^-3 mm²/s；E：D图，D值为0.528×10^-3 mm²/s；F：f图，f值为0.36
Fig. 1  Male, 53 years, NPC Clinical stage IVa (T4N2) patient. A: T2WI image, showing the left pharyngeal tumor. B: T1WI enhanced image. The left lesion is significantly enhanced. C: BFASL image. The lesions show obviously high perfusion and the BFASL value is 136.9 ml/(100g.min). D: D^* image. The lesions show high perfusion and the D^* value is 26.3×10^-3 mm²/s. E: D image. The D value is 0.534×10^-3 mm²/s. F: f image. The f value is 0.386.
Fig. 2  Male, 49 years, NPC Clinical stage Ⅱ (T2N1) patient. A: T2WI image, showing the right pharyngeal tumor. B: T1WI enhanced image. The right lesion is significantly enhanced. C: BFASL image. The lesions show slightly perfusion and the BFASL value is 67.2 ml/(100g.min). D: D^* image. The lesions show slightly perfusion and the D^* value is 21.9×10^-3 mm²/s. E: D image. The D value is 0.528×10^-3 mm²/s. F: f image. The f value is 0.36.

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表2  不同临床分期高低级别组间ASL及IVIM各参数值的统计学差异(±s)
Tab. 2  Statistical difference of ASL and IVIM values in different clinical stages (±s)

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表3  鼻咽癌临床分期与ASL及IVIM各参数的相关性
Tab. 3  Correlation between clinical staging of nasopharyngeal carcinoma and parameters of ASL and IVIM

2.3　ASL与IVIM相关性分析

       将所有患者的肿瘤BFASL值与相应的D^*值、f值进行相关性分析，分析结果显示BFASL值与D^*值、f值具有很好的正相关性(图3)。

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图3  IVIM参数D^*、f与相应的BFASL相关分析图。A：D^*与BFASL值的相关线性图(r=0.753，P<0.01)，两者呈现正相关性B：f值与BFASL值的相关线性图(r=0.559，P<0.01)，两者呈现正相关性
图4  BF、D^*、f及D值与临床总分期、T分期及N分期间的ROC曲线图。A：各指标在总分期的ROC曲线图；B：各指标在T分期的ROC曲线图；C：各指标在N分期的ROC曲线图
Fig. 3  IVIM parameters D^*, f and the corresponding BFASL correlation analysis. A: D^* and BFASL value of the associated linear graph (r=0.753, P<0.01), a positive correlation between them. B: f value and BFASL value of the associated linear graph (r=0.559, P<0.01), a positive correlation between them.
Fig. 4  BF, D^*, f and D values and clinical stage, T stage and N stage during the ROC curve. A: Indicators in the total stage of the ROC curve. B: Indicators in the T stage of the ROC curve. C: Indicators in the N stage of the ROC curve.

2.4　ASL与IVIM各参数值诊断效能比较

       利用SPSS统计学软件绘制ASL及IVIM各参数与各临床分期间的ROC曲线图，判断各参数对临床总分期、T分期及N分期的诊断效能。分析结果显示BFASL、D^*、f及D值均有很好的诊断效能，在临床总分期、T分期及N分期中，BFASL值诊断效能最佳，ROC面积分别约为0.96、0.94、0.97 (图4；表4)。

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表4  各临床分期与ASL及IVIM各参数间ROC曲线分析
Tab. 4  ROC curves of each clinical stage and ASL and IVIM parameters

3　讨论

       鼻咽癌是我国高发恶性肿瘤之一，而且大多数肿瘤早期对放射治疗具有很好的敏感性。鼻咽癌常采用放化疗综合治疗，优化的个体化治疗方案对疗效及预后具有至关重要的影响。治疗前准确的临床分期对个体化治疗方案的制订具有很好的指导作用。IVIM及3D pCASL可以安全无创地评估组织的灌注信息，对肿瘤的分级及临床分期具有一定的指导意义^{[6,7,8,11,12]}。

       IVIM双指数模型可以将毛细血管网内和细胞内、细胞间的水分子运动区分开来，可以获得组织更真实的扩散和灌注信息，即反映微循环灌注的快速扩散D^*，和反映细胞内外水分子布朗运动的慢速扩散D，及快速扩散成分所占的容积分数f。IVIM近年来已运用于多种器官组织肿瘤的血流灌注测量中，在鼻咽癌临床分期方面的研究也越来越多。黄琬云等^[7]及李飞平等^[8]均研究发现NPC的T分期与D^*值成正相关，与D值呈负相关。本研究IVIM结果显示，高级别组肿瘤的D^*值、f值明显高于低级别组肿瘤，D^*值、f值与总分期、T分期及N分期均呈正相关，D值与总分期、T分期及N分期均呈负相关，表明随着分期级别的增高，肿瘤的D^*值增高，D值降低，与多个研究结果基本一致^[6,7,8]，表明D^*值、f值可以反映鼻咽癌的血流量与肿瘤级别的关系，有助于预测鼻咽癌治疗前的临床分期。

       ASL技术是反映组织血流灌注情况的一种功能MRI技术。3D pCASL通过连串的射频脉冲模拟连续的反转脉冲，可以进行大范围容积血流灌注成像，拥有良好的信噪比和标记率，图像质量好，准确率高，重复性好^[14]。ASL可以定量测定灌注参数，比起单纯定性评价，更有助于辨别病变治疗前后状态、肿瘤复发与炎症反应，以及肿瘤的组织学分级。陈钰等^[15]通过对25例头颈部肿瘤进行3D pCASL灌注成像，发现采用3D pCASL高场磁共振进行头颈部肿瘤非对比剂增强灌注成像可以获得比较满意的图像质量，并且肿瘤BF值具有较好的重复测量可信度。Fujima等^[16]通过对18例头颈部鳞癌进行3D pCASL与DCE灌注成像的对照研究，结果表明3D pCASL得到的TBF值与DCE灌注的肿瘤血流量BF值具有较高的一致性，可以作为头颈部鳞癌的一项灌注参数，应用于治疗效果的评价及随访。Lin等^[17]研究发现ASL可以定量评估鼻咽癌肿瘤灌注。由此可见3D pCASL用于鼻咽癌的灌注成像是可行的。在本研究中，3D pCASL结果与IVIM结果具有很好的一致性，BFASL值与总分期、T分期及N分期均成正相关，且在各分期中，高级别组肿瘤的BFASL值显著高于低级别组，这可能跟肿瘤的细胞密度及血管生成情况有关。一般肿瘤内血管生成程度与其恶性程度密切相关，肿瘤恶性程度越高，血管生成越明显，血管丰富，灌注增强；肿瘤恶性程度越高，侵袭性越强，向周围组织侵犯及淋巴结、远处组织转移的能力也就越强，需要更丰富的血供。本研究中从低分期到高分期，BFASL值越来越高，说明3D pCASL灌注成像可以反映肿瘤的血供特点，从而对鼻咽癌进行临床分期。

       3D pCASL和IVIM均为安全无创的非对比剂增强灌注成像，都可以反映肿瘤的血流灌注信息。在本研究中，3D pCASL参数BFASL值与IVIM参数D^*值、f值之间具有较好的相关性，而且在各临床分期均具有很好的诊断效能，在临床总分期、T分期及N分期中，BFASL值诊断效能最佳。这可能与鼻咽部特殊的解剖结构有关。常规IVIM基础DWI序列为单次激发平面回波成像(single-shot spin-echo echo-planar imaging，ss-EPI)，容易受到气体、颅底骨质及软组织等交界区信号差异的影响，产生磁敏感伪影导致图像变形失真。3D pCASL采用3D螺旋采集方式，在提高图像信噪比的同时降低了运动伪影及磁敏感伪影，保证了图像的高保真度^[18]。本研究结果表明3D pCASL和IVIM均可用于预测鼻咽癌的临床分期，但3D pCASL在预测各临床分期方面的诊断效能要高于IVIM。

       本研究尚处于初步阶段，仍存在一些不足。目前3D pCASL主要应用在头部，因此BFASL值的计算公式也是按照头部的情况设计，是否能符合鼻咽部灌注情况还需要进一步研究；而且3D pCASL灌注结果易受体位及延迟标记时间影响，本研究只设定了一个标记后延迟时间(postlabeling delay time，PLD)，该PLD是否为最佳时间，还需要进一步研究。另外本研究样本量偏小，可能会对结果造成一定的影响。

       综上所述，3D pCASL与IVIM作为一种无创的功能磁共振灌注成像技术，可以很好地评估鼻咽癌的血流灌注信息，用于预测鼻咽癌治疗前的临床分期，且3D pCASL的诊断效能要高于IVIM。