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经验交流
磁共振扩散加权成像在肝癌微波消融预后评估中的应用研究
刘铁芳 藏晓 李萌 胡坚兴 张德康 张朝赫

Cite this article as: Liu TF, Zang X, Li M, et al. Application of magnetic resonance diffusion-weighted imaging in prognostic evaluation of microwave ablation of hepatocellular carcinoma[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(6): 112-116.本文引用格式:刘铁芳, 藏晓, 李萌, 等. 磁共振扩散加权成像在肝癌微波消融预后评估中的应用研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(6): 112-116. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.06.022.


[摘要] 目的 探讨磁共振扩散加权成像(magnetic resonance diffusion weighted imaging,MR-DWI)在肝癌微波消融(microwave ablation,MVA)患者预后评估中的应用价值。材料与方法 回顾性分析2016年10月至2017年8月解放第一医学中心介入超声科连续收治的62例符合米兰标准的肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者的资料[男35例,女27例,年龄(57.8±3.56)岁],所有患者均行超声引导下MWA,并在MWA前后1周内行MR-DWI检查,并且术后进行规律随访。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估DWI定量参数的预测价值。采用Cox比例风险回归模型进行多因素分析。结果 62例HCC患者共73个病灶均完全消融,在随访过程中有23例出现早期复发转移(局部复发13例,肝内转移8例,肝外转移2例)。表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)与指数化表观扩散系数(exponential apparent diffusion coefficient,eADC)评估MVA术后早期复发转移的ROC曲线下面积分别为0.901、0.875;最佳诊断界值分别为:1.27×10-3 mm2/s (敏感度93.1%,特异度90.6%)、0.364 (敏感度87.9%,特异度89.5%)。根据随访结果将入组患者分为早期复发转移组与非早期复发转移组,非早期复发转移组患者的ADC值[(1.43±1.52)×10-3 mm2/s]高于早期复发转移组[(1.15±0.94)×10-3 mm2/s],差异具有统计学意义(P<0.05);非早期复发转移组eADC值(0.42±0.04)高于早期复发转移组(0.32±0.04),差异具有统计学意义(P<0.05)。多因素分析显示ADC值与eADC值与术后最小消融安全边界(minimal ablative margin,MAM)是肝癌MVA术后无复发生存的独立预测因子。结论 MVA术前ADC值与eADC值是肝癌MVA术后早期复发的独立预测因子,对预测肝癌MVA术后早期复发具有一定临床价值。
[Abstract] Objective To investigate the application value of magnetic resonance diffusion-weighted imaging (MR-DWI) in the prognostic assessment of patients with hepatocellular carcinoma (HCC) that underwent microwave ablation (MVA).Materials and Methods Sixty two consecutive patients with HCC treated by MVA in the Department of Interventional Ultrasound, PLA General Hospital from October 2016 to August 2017 [35 males, 25 females, age (57.8±3.56) years old] were retrospectively enrolled in our study. All patients underwent MR-DWI examination within 1 week before and after MVA, and regular follow-up. To analyze the value of DWI in the prognostic evaluation of MVA for HCC.Results A total of 73 lesions in 62 patients with primary liver cancer were completely ablated. During follow-up, 23 cases had early recurrence and metastasis (13 cases of local recurrence, 8 cases of intrahepatic metastasis, and 2 cases of extrahepatic metastasis). The area under the ROC curve of the apparent diffusion coefficient (ADC) and exponential apparent diffusion coefficient (eADC) for evaluating early recurrence and metastasis after microwave elimination are 0.901 and 0.875 respectively, and the best diagnostic cut-off value is 1.27×10-3 mm2/s (sensitivity: 93.1%, specificity: 90.6%), 0.364 (sensitivity: 87.9%, specificity: 89.5%); according to the follow-up results, the enrolled patients were divided into early recurrence group and no-early recurrence group. The ADC value of patients in no-early recurrence group [(1.43±1.52)×10-3 mm2/s] was significantly higher than that of the early recurrence and metastasis group [(1.15±0.94)×10-3 mm2/s] (P<0.05); eADC value in no-recurrence group (0.42±0.04) was significantly higher than that of early recurrence group (0.32±0.04), and the difference was statistically significant (P<0.05). Multivariate analysis showed that ADC value and eADC value and safety margin after ablation were independent predictors of recurrence-free survival (RFS) after MVA of liver cancer.Conclusions The preoperative ADC value and eADC value have certain clinical value in predicting the early recurrence and metastasis of liver cancer after MVA.
[关键词] 肝细胞癌;扩散加权成像;指数化表观扩散系数;表观扩散系数;微波消融;无复发生存;磁共振成像
[Keywords] hepatocellular carcinoma;diffusion weighted imaging;exponential apparent diffusion coefficient;apparent diffusion coefficient;microwave ablation;recurrence-free survival;magnetic resonance imaging

刘铁芳 1   藏晓 1   李萌 1   胡坚兴 1   张德康 1   张朝赫 2*  

1 解放军总医院第一医学中心放射诊断科,北京 100853

2 解放军总医院第一医学中心介入超声科,北京 100853

张朝赫,E-mail:zhangzhaohe88888@sina.com

作者利益冲突声明:全部作者均声明无利益冲突。


收稿日期:2021-11-22
接受日期:2022-05-23
中图分类号:R445.2  R735.7 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.06.022
本文引用格式:刘铁芳, 藏晓, 李萌, 等. 磁共振扩散加权成像在肝癌微波消融预后评估中的应用研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(6): 112-116. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.06.022

       肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是全球第五位最常见的恶性肿瘤和第三位的恶性肿瘤死亡病因[1, 2]。根治性切除术是肝癌的首选治疗策略,然而受到患者肝功能储备以及部分病灶位置特殊的制约,仅有约20%的患者适合手术切除[3]。微波消融(microwave ablation,MVA)具有热效率高、可多点消融、重复操作等优势,可以在原位灭活肿瘤的基础上最大程度地保留正常肝组织。国内外各大肝癌诊疗指南也将MVA作为早期肝癌的一线治疗手段之一[4, 5]。然而MVA术后的早期复发依然是临床中的巨大挑战。一方面MVA术后肿瘤及瘤周急性炎症渗出往往可以模拟肿瘤的增强模式,为消融疗效评估带来巨大挑战;另外穿刺活检虽然是MVA术后疗效评估的金标准,但是其有创性使其难以广泛应用[6]。寻找合适的疗效预测因子对改善患者预后及诊疗决策有着重要意义。扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)通过评估肿瘤内部水分子的布朗运动来反映肿瘤组织结构和生理特性,可以在肿瘤出现宏观改变前发现肿瘤的微观异常,同时DWI具有无需对比剂、敏感性高、定量分析等优势,在肝脏肿瘤的鉴别诊断、病理分级、疗效预测方面显示出了巨大潜能[7, 8]。本研究旨在分析DWI定量参数与肝癌MVA术后早期复发的相关性,进一步探讨DWI在肝癌MVA术后随访中的价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       本研究回顾性分析2017年6月至2018年8月解放军总医院介入超声科连续收治的62例穿刺病理诊断为HCC并拟行超声引导下MVA患者的临床及影像资料,男35例,女27例,年龄(57.8±3.56)岁。本研究经解放军总医院第一医学中心伦理委员会批准,免除受试者知情同意,批准文号:91859201。纳入标准:(1)单个肿瘤最大直径≤5 cm,或肿瘤结节<3个、最大直径≤3 cm;(2)肝功能Child-Pugh A或B级;(3)治疗之前未接受过其他肿瘤相关治疗;(4)血小板>50×109/L;(5) MVA前后均行MRI评估。排除标准:(1)存在门静脉侵犯或远处转移;(2)合并严重的心脑血管疾病者;(3)图像质量不佳,严重影响消融前后患者评估的患者;(4)术后未进行规律随访。

1.2 MR检查方法

       采用GE signa 3.0 T HDX TWINSP磁共振扫描系统,扫描前患者禁食水4 h并训练呼吸。使用8通道体部相控阵线圈。MRI平扫:轴位T2WI、T1WI脂肪抑制序列,双回波T1同反相位以及冠状位、矢状位T2WI。DWI扫描采用平面回波成像(echo planar imaging,EPI)序列,TR:7500 ms,TE:57.5 ms,层厚:6 mm,层间距:2 mm,矩阵:128×128,FOV:420 mm×420 mm,扩散系数b=0、800、1000 s/mm2。动态增强采用LAVA序列,TR:3.4 ms,TE:1.5 ms,层厚5 mm,翻转角15°,高压注射器经肘静脉注射对比剂(钆喷酸葡胺,浓度0.5 mmol/mL,GE药业),剂量为0.2 mL/kg,流速:1.5~2.0 mL/s。连续扫描5期,每期扫描时间为15 s,分别为蒙片、动脉期(30 s)、门脉期(60 s)、平衡期(100 s)及延迟期(150 s)。

1.3 超声引导下MVA

       仪器:美国GE LOGIQ E9彩超仪用于穿刺引导定位。微波仪:南京康友ky-2450,内置水循环冷却系统,可根据水流量控制天线温度,输出功率:10~120 W。消融针:ky-2450A。

       治疗方法:手术在全麻下进行,麻醉起效后通过超声引导定位,明确肿瘤的位置、大小,确定穿刺点,选择合理的穿刺路径。由两名具有5~10年MVA经验的医生进行消融,经1%利多卡因局部麻醉后,经彩超引导下经皮穿刺逐级进针,使用18G活检针穿刺活检2~3条组织行病理检验。活检完成后,在超声引导下依次将消融针刺入术前规划好的部位。根据肿瘤的部位、大小、数目等确定输出功率及消融时间,功率在40~60 W之间,消融遵循由深到浅、多点消融的原则,其消融范围要超过肿瘤边缘0.5~1.0 cm,紧邻重要器官的肿瘤部分,应用水分离技术在肿瘤与邻近脏器间注射0.9%生理盐水进行分离隔热。保证安全前提下尽可能实现病灶的完全消融。

1.4 MR图像分析

       将DWI图像导入GE后处理工作站,基于Functool后处理软件对DWI图像进行处理,评估由两名具有6年以上腹部MRI阅片经验的放射科医师完成,出现分歧后交由第3位高年资医师(具有10年以上诊断经验)审阅得出。结合T2WI和增强序列,选择肿瘤最大层面沿病灶边缘勾画感兴趣区(region of interest,ROI),包含肿瘤内部的囊变及坏死,在表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)图与指数化表观扩散系数(exponential apparent diffusion coefficient,eADC)图上得到相应的ADC值与eADC值。

1.5 术后随访

       患者MVA术后采取常规保肝、对症治疗措施,术后1周内行MRI评估消融疗效,如果原病灶内部或周围仍可见强化,则表明有残留病灶,患者需再次行MVA治疗,直至病灶完全消失。病灶灭活完全后,随访期内每3个月门诊复查腹部增强CT或增强MRI、肝肾功能、血清肿瘤标志物以了解肿瘤复发情况,若复查发现肝内或肝外出现异常强化灶、肿瘤标记物升高则判定为病情进展,对于在随访过程中2年内出现复发转移的患者将其视为早期复发转移。

1.6 观察指标

       观察指标包括:(1)两组患者治疗前血清肿瘤标志物甲胎蛋白(α-fetoprotein,AFP)表达水平;(2)基于治疗前MRI扫描测得的病灶大小、数目、位置、包膜情况、ADC值、eADC值及治疗前后ADC值和eADC值的变化(△ADC和△eADC);(3)基于术前术后的MRI影像测得的消融后的安全边界(图1);(4)两组术后进行随访记录的生存率、复发率。

图1  男,52岁,肝S5段肝细胞癌微波消融术前、后MRI图。1A:术前T1WI增强图像显示S5段类圆形病灶,呈不均匀高增强;1B:术前DWI (b=800 s/mm2)显示病灶扩散受限;1C:术前ADC图中测量ADC值为1.04×10-3 mm2/s;1D:术前eADC值1.34;1E~1H:术后T2WI显示病灶完全消融,安全边界>0.5 cm,规律随访9个月时出现局部复发。注:DWI:扩散加权成像;ADC:表观扩散系数;eADC:指数化表观扩散系数。

1.7 统计分析

       数据分析均采用SPSS 22.0版本统计学软件。计量资料采用均数±标准差(x¯±s)表示,分类资料采用(%)表示;采用独立样本t检验进行组间比较;等级资料较采用卡方(χ2)检验或Fisher精准概率法。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估ADC与eADC值预测消融预后的价值。使用Cox比例风险回归分析各因素对无进展生存时间的影响。Kaplan-Meier法绘制生存曲线,采用Log-rank检验比较两组生存率。以P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 疗效及预后评估

       入组的62例患者共73个病灶MVA术后MRI复查显示均达到完全消融。截至末次随访,死亡2例(3.2%);23例(37.1%)出现复发转移,其中局部复发13例(21.0%),肝内远处转移8例(12.9%),远处转移2例(3.2%);39例(62.9%)未出现复发转移。非早期复发转移组ADC值、△ADC [(1.43±1.52)×10-3 mm2/s、(0.28±0.23)×10-3 mm2/s]高于早期复发转移组[(1.15±0.94)×10-3 mm2/s、(0.25±0.13)×10-3 mm2/s],差异具有统计学意义(P<0.05)。非早期复发转移组的eADC值(0.42±0.04)高于早期复发转移组(0.32±0.04),差异具有统计学意义(P<0.05),见表1。ADC值预测肝癌MVA术后复发转移的ROC曲线下面积为0.901 (95% CI: 0.87~0.93),敏感度93.1%,特异度90.6%,最佳界值为1.27×10-3 mm2/s;eADC值预测肝癌MVA术后复发转移的ROC曲线下面积为0.875 (95% CI:0.877~0.911),敏感度87.9%,特异度89.5%,最佳界值为0.364。

表1  肝癌微波消融后单因素分析

2.2 多因素分析结果

       单因素分析显示,年龄、性别、肿瘤位置、病灶数目、肝硬化病因等差异均无统计学意义(P>0.05)。Cox多因素比例风险回归分析显示,肿瘤最大径、术前ADC值<1.27×10-3 mm2/s、eADC值<0.364及术后最小消融安全边界(minimal ablative margin,MAM)<0.5 cm与MVA术后无进展生存相关,是肝癌MVA术后无进展生存的独立预测因子,见表2

表2  肝癌微波消融Cox多因素分析结果

2.3 肝癌MVA术预后影响因素分析

       入组的62例肝癌MVA术后患者无进展生存时间2.3~45.5个月,中位时间16.8个月,分别以ADC=1.27×10-3 mm2/s与eADC=0.364为Cut-off值,高ADC值组无进展生存率优于低ADC值组;高eADC值组无进展生存率优于低eADC值组,见图2

图2  肝癌微波消融术后无进展生存分析。2A:高ADC组与低ADC组;2B:高eADC组与低eADC组。注:ADC:表观扩散系数;eADC:指数化表观扩散系数。

3 讨论

       本研究结果显示,MVA术前ADC值<1.27×10-3 mm2/s、eADC值>0.364与肝癌MVA术后早期复发存在相关性,是肝癌MVA术后早期复发的独立危险因素,可以作为无创的影像学定量指标预测MVA术后的早期复发。

3.1 本研究的创新及临床应用价值

       消融作为一种治愈性手段,需要获得病理学完全消融,消融范围应覆盖主病灶、微浸润和卫星灶,一般需要获得5~10 mm的安全边界,因此MAM成为MVA术后疗效及预后评估的重要指标[9]。Joo等[10]研究表明MAM是肝癌MVA术后局部复发的独立预测指标,然而肝癌MVA术后复发受多重因素影响。虽然足够的消融边界可以大大降低术后肿瘤局部进展的发生,但是术后的肝内与肝外转移主要与肿瘤的生物学行为以及低效的消融相关,单纯依赖MVA术后MAM评估消融预后存在局限[11]。Teng等[12]的研究也指出了MAM对于MVA术后的总复发的预测价值依然存在局限。寻找无创的影像学指标对MVA术后疗效进行预测对改善患者预后有着重要意义。高紫红等[13]研究证明了ADC和eADC值可在一定程度上对HCC的生物学行为进行无创性评估。但是ADC和eADC值在肝癌MVA术后评估评估中的应用价值鲜有报道。本研究的创新之处在于分析了MVA术前DWI定量参数ADC值与eADC值与符合米兰标准的HCC患者MVA术后早期复发的相关性,探讨了ADC值与eADC预测肝癌MVA术后早期复发的价值,证明了DWI可以作为一种潜在的补充影像学手段与MAM预测肝癌MVA预后。

3.2 DWI定量参数测量结果分析

       MVA术后MRI信号改变与肿瘤凝固坏死和炎症出血改变密切相关,然而对于是否有残存的瘤组织,常规MRI图像上往往无特异性表现;另一方面由于MVA术后炎症与肉芽组织的存在,早期复发肿瘤在动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)中出现典型的廓清表现的也仅占12%[14],因此,常规MRI与DCE-MRI对肝癌MVA术后局部复发的评估存在一定的局限。DWI可以在肿瘤出现形态学改变前反映肿瘤微观功能层面的定量信息,在肿瘤疗效早期评价方面具有巨大潜能[15, 16]。高紫红等[13]研究表明基线状态下的ADC值与HCC射频消融疗效有关。本研究显示复发转移组的肿瘤最大层面的ADC值与eADC值是肝癌MVA后的独立预测因子,Hoffmann等[17]的报道也很好地支持了本研究的观点,基线状态下低ADC值与高eADC值可以反映肿瘤较差的生物学特征,有可能出现延迟复发。本研究显示治疗前复发转移组的ADC值与△ADC值低于非早期复发转移组,多因素分析结果显示消融前AFP、ADC值、eADC值与可以作为肝癌MVA术后早期复发的独立预测因子。本研究采用最大层面法勾画ROI以保证ADC值测量的稳定性。Schraml等[18]认为消融区周围ADC值对预测早期肿瘤复发具有重要价值,然而其研究的病例数仅为16,同时其ADC值测量时需要较小的ROI,测量的稳定性还需要进一步论证。本研究结果证明了肿瘤最大层面ADC值与消融后复发转移密切相关。大量的研究也表明,ADC值与肿瘤分化程度及微血管浸润密切相关[19, 20]。因此ADC值可以反映肿瘤的生物学行为,并用来进行疗效及预后评估。当肿瘤侵袭性很强时即使进行了完全消融,肿瘤残骸内部及边缘依然有一定的概率残留一定的活性组织,从而造成延迟复发以及远处播散。叶卫川等[21]研究表明HCC射频消融(radiofrequency ablation,RFA)术后的侵袭性节段复发与术前ADC值有关。Lee等[22]研究也证实了术前ADC值对于术后早期复发的预测作用。

3.3 临床指标测量结果分析

       众多的研究表明肿瘤大小一般是影响手术的重要因素[23, 24],但是本研究并未证实肿瘤大小对消融预后的预测作用。可能由于本研究中大部分病灶≤3 cm。另一方面本研究也证明了术后MAM<5 mm是预后不良的重要因素。消融作为根治性治疗手段,足够的消融安全边界可以减低MVA术后复发。Laimer等[25]研究肯定了术后MAM在预后评估中的作用,证明了术后MAM是MVA术后局部复发的独立的预测因子。众所周知AFP是肝癌重要的血清学标志物,AFP与预后的相关性已经被大量研究所证实[26]。基于本研究所得结果,我们建议对消融前AFP高、消融后MAM<5 mm且ADC值<1.27×10-3 mm2/s、eADC值<0.364的患者进行密切临床和MRI随访。对早期复发转移风险高的患者尽早进行活检和补充消融治疗。

3.4 局限性与展望

       本研究存在一定的局限性。首先,本研究为一项回顾性研究,病例选择时不可避免存在一定的选择偏倚;其次,本研究纳入病例数相对较少,还需要进行大样本研究;再次,本研究仅对MVA术前DWI的定量参数进行分析,DWI对于肝癌MVA疗效的预测价值还需要大样本、设计更加完善的前瞻性试验进行验证;另外,本研究结论适用于符合米兰标准的HCC MVA患者,对于>5 cm巨块型肝癌的适用性还需进一步探讨。

       综上所述,术前ADC值与eADC值是早期肝癌MVA疗效与预后的重要预测指标,联合肿瘤大小和术后MAM对肝癌MVA短期疗效与预后评估有着重要意义。

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