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食管癌是一种致死率较高的恶性肿瘤，我国是食管癌发病率最高的国家之一，确诊和死亡人数均位居全球前列。根据国际流行病学的研究结果，目前我国食管癌的发病人数和死亡人数分别位于最常见癌症类型的第6位和第4位[1]，食管癌在确诊时常常已是中晚期。目前根治性放化疗仍是无法行手术切除的食管癌患者最为有效的治疗方法之一[2]。食管癌放化疗联合手术治疗（chemoradiotherapy for oesophageal cancer followed by surgery study，CROSS）试验结果显示，食管鳞状细胞癌患者的病理学完全缓解（pathologic complete response，pCR）率高达49%[3]。在精准医学时代，如何评价早期食管癌患者放化疗的疗效成为临床亟待解决的难题。目前食管癌的疗效评价普遍采用实体瘤的疗效评价标准（response evaluation criteria in solid tumors，RECIST）1.1版[4]，该标准以肿瘤病灶形态的变化为依据，但无法获取食管癌治疗前和治疗中瘤区血流灌注、血管通透性及微环境的变化。
功能MRI可以帮助医师在肿瘤体积发生变化之前观察到肿瘤的生物学和微观结构表征[5]。DWI能够提供反映肿瘤治疗前后肿瘤微环境变化的细胞学信息，而磁共振动态对比增强成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）可以提供肿瘤微环境中的血流灌注和血管通透性信息。近年来，已有国内外研究者将DCE-MRI应用于食管癌放化疗的疗效评估[6-8]。前期我们利用DCE-MRI参数评估进展期食管癌患者的放化疗疗效，发现其灵敏度较高（90.9%），但特异度较低（54.5%）。目前DCE-MRI联合DWI-MRI功能成像参数评估进展期食管癌根治性放化疗早期疗效的研究文献报道较为少见。本研究旨在利用这两者的功能成像参数建立预测模型，评价其评估进展期食管癌治疗早期疗效的价值。
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回顾性分析2018年2月至2021年6月于江苏省肿瘤医院确诊的48例进展期食管癌患者的临床资料，其中男性24例、女性24 例，年龄（67.1±7.7）岁。纳入标准：①经组织病理学检查确诊为食管癌，CT或18F-FDG PET/CT检查未发现血行转移；②临床分期为局部进展期食管癌（cT4N0~1M0或T3伴区域淋巴结转移）；③卡氏体力状态评分≥80分[9]；④既往未接受过放化疗；⑤无MRI检查禁忌（身体内无心脏起搏器、无金属支架，无幽闭恐惧征）。排除标准：①MRI图像质量差；②未能完成两次完整的DCE-MRI及DWI-MRI成像；③严重心脏、肝、肾功能障碍者。所有患者及家属均于检查前签署了知情同意书。本研究经江苏省肿瘤医院伦理委员会的批准（批准号：ZM201812）。
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所有患者分别于同步放化疗治疗前、开始治疗2~3周（治疗中）行MRI常规扫描及DCE-MRI、DWI-MRI成像。采用荷兰Philips公司的Philips Medical Systems Ingenia 3.0T MRI扫描仪，使用20通道头颈部和32通道体部相控阵线圈对患者进行扫描。检查前对患者进行呼吸训练，以减少呼吸运动对图像质量的影响。增强扫描利用高压注射器经肘静脉注射德国拜耳公司生产的钆喷酸葡胺注射液（0.1 mmol/kg），注射速率3 ml/s，对比剂注入后使用20 ml生理盐水冲管。扫描范围自下颈部至膈肌下，头先进。扫描参数如下。T1加权成像横断面：重复时间606 ms，回波时间18 ms，视野180 mm×180 mm， 层厚4 mm，矩阵224×224。小视野高分辨率横断面T2加权成像（使用呼吸导航）：重复时间2 000 ms，回波时间90 ms，视野140 mm×140 mm，层厚4 mm，矩阵232×232。横断面背景抑制全身扩散加权成像（DWIBS）采用平面回波成像序列：重复时间5 100 ms，回波时间64 ms，视野250 mm×250 mm，激励次数3，矩阵64×62，b值分别为0、800 s/mm2，层厚4 mm。根据两室模型，动态增强扫描分为两部分。①动态增强前扫描利用两个翻转角序列（5°和15°）生成T1 mapping图像：重复时间10 ms，回波时间2 ms；②动态增强扫描利用T1加权像三维快速自旋回波成像序列：重复时间10 ms，回波时间2 ms，视野240 mm×240 mm，矩阵172×134，激励次数1。扫描到第4个动态周期使用高压注射器注入对比剂。动态增强扫描一个时相所需时间为3.7 s，共80个时相。所有患者在治疗前、放化疗结束3个月后分别行胸部增强CT扫描及食管钡餐造影检查。
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由2名从事食管影像诊断的影像科医师（分别具有5年和9年工作经验）对所有患者治疗前及治疗开始2~3周（放疗约15次左右）（治疗中）的两次图像进行分析，意见不一致时协商达成一致。动态增强图像和DWI图像传送至后处理软件（荷兰 Philips公司IntelliSpace Portal），分别进行DCE-MRI和DWI-MRI 参数后处理。DCE图像传送至MR permeability（荷兰Philips公司），选取肿瘤实性部分强化范围最大的3个横断面，对照T2加权像（T2WI）高分辨率图像勾画最大ROI（避开出血、囊变坏死、血管区域），通过软件自动获得容量转移常数 Ktrans，速率常数 Kep，血管外细胞外间隙容积比Ve，并计算平均值。计算ΔKtrans、ΔKep、ΔVe，ΔKtrans=治疗中Ktrans−治疗前Ktrans，ΔKep=治疗中Kep−治疗前Kep，ΔVe=治疗中Ve−治疗前Ve。DWI-MRI图像传送至MR Diffusion（荷兰Philips公司），参照T2加权像（T2WI）高分辨率图像，选取肿瘤实性部分强化范围最大的3个横断面（避开囊变坏死区域），通过软件获得表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）数值及ΔADC，并计算平均值，ΔADC=治疗中ADC−治疗前ADC。
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肿瘤放疗总剂量为60~66 Gy，1.8~2.2 Gy/次，5次/周，共30~33次。在放疗的基础上使用紫杉醇（90 mg/m2）和顺铂（40 mg/m2）同步化疗，1次/周，静脉滴注，共4周。结合食管钡餐造影和胸部增强CT，依据RECIST 1.1版对同步放化疗的疗效进行评价：完全缓解（comolete response，CR）为肿瘤完全消失；部分缓解（partial responsne，PR）为病灶最大径的总和减少30%；进展（progressive disease，PD）为病灶最大径的总和增加20%或出现新病灶；稳定（stable disease，SD）为介于PR与PD之间。放化疗结束后3个月，依据上述评价标准，将患者分为有效组（CR、PR）和无效组（PD、SD）。
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应用SPSS 23.0对数据进行统计学分析。采用Shapiro-Wilk's 检验数据是否符合正态分布。符合正态分布的计量资料以
$\bar x\pm s $ 表示，不符合正态分布的计量资料采用M（Q1，Q3）表示，计数资料（包括位置、性别、T分期、N分期）以频数和百分比表示。治疗前、治疗中连续变量的比较：符合正态分布的计量资料的比较采用配对样本t检验，不符合正态分布的计量资料的比较采用Wilcoxon秩和检验；有效组、无效组各参数之间的比较：符合正态分布的计量资料采用独立样本t检验，不符合正态分布的计量资料采用Mann-Whitney U 检验；计数资料的比较采用χ2检验或Kruskal-Wallis 检验；采用单因素二元Logistic回归分析与疗效预测相关的变量，将筛选出的变量纳入多因素二元Logistic回归分析中，筛选出独立预测因素并建立预测模型；采用ROC曲线评价预测模型评估疗效的效能。P<0.05为差异有统计学意义。 -
纳入的48例患者中，46例经组织病理学检查确诊为食管鳞癌、1例为食管腺癌、1例为食管小细胞癌。由表1可知，治疗有效组与无效组患者年龄和性别的差异均无统计学意义（均P>0.05）。治疗有效组和无效组患者T分期的差异有统计学意义（P<0.05）。治疗有效组和无效组患者癌胚抗原（CEA）水平、肿瘤位置、N分期的差异均无统计学意义（均P>0.05）。
参数 有效组（n=32） 无效组（n=16） χ2值 P值 年龄[岁，M（Q1，Q3）] 68（65，72） 66（63，73） − 0.449 性别（例，%） 1.500 0.221 男 14（43.8） 10（62.5） 女 18（56.3） 6（37.5） 癌胚抗原水平（例，%） 0.807 0.369 正常 24（75.0） 10（62.5） 升高 8（25.0） 6（37.5） 肿瘤位置（例，%） 0.098 0.755 颈段 7（21.9） 4（25.0） 颈胸上段 2（6.3） 3（18.8） 颈胸中段 0（0） 1（6.3） 胸上段 12（37.5） 1（6.3） 胸下段 0（0） 1（6.3） 胸中段 5（15.6） 3（18.8） 胸中上段 3（9.4） 1（6.3） 胸中下段 3（9.4） 2（12.5） T分期（例，%） 6.524 0.011 T3 11（34.4） 0（0） T4a 20（62.5） 15（93.8） T4b 1（3.1） 1（6.3） N分期（例，%） 3.799 0.051 N1 14（43.8） 3（18.8） N2 10（31.3） 5（31.3） N3 8（25.0） 8（50.0） 注：−表示无此项数据 表 1 48例进展期食管癌同步放化疗患者的一般资料
Table 1. General data of 48 patients diagnosed with locally advanced esophageal carcinoma
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由表2可知，治疗有效组患者治疗前与治疗中Ktrans 、Kep 、ADC的差异均有统计学意义（均P<0.01）。由表3可知，治疗无效组患者治疗前与治疗中ADC的差异有统计学意义（P=0.001）。
项目 Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] Kep（min−1， $\bar x\pm s $ 
Ve[min−1，M（Q1，Q3）] ADC（×10−3 mm2/s， $\bar x\pm s $ 
治疗前 0.42（0.33，0.55） 3.13±0.96 1.62（1.28，2.12） 1.42±0.38 治疗中 0.31（0.20，0.45） 2.18±0.76 1.86（1.07，2.89） 2.30±0.43 检验值 Z=−2.820 t=4.383 Z=−0.081 t=−8.612 P值 0.006 <0.001 0.805 <0.001 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；Kep为速率常数；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ADC为表观扩散系数 表 2 32例进展期食管癌同步放化疗治疗有效组患者治疗前、治疗中DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较
Table 2. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters before and during treatment in response group in 32 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy
项目 Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] Kep（min−1， $\bar x\pm s $ 
Ve（min−1， $\bar x\pm s $ 
ADC（×10−3 mm2/s， $\bar x\pm s $ 
治疗前 0.29（0.25，0.42） 2.49±1.23 1.94±1.11 1.14±0.21 治疗中 0.30（0.25，0.61） 2.19±1.14 1.99±0.89 1.63±0.44 检验值 Z=−0.641 t=0.731 t=−0.139 t=−3.887 P值 0.520 0.470 0.890 0.001 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；Kep为速率常数；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ADC为表观扩散系数 表 3 16例进展期食管癌同步放化疗治疗无效组患者治疗前、治疗中DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较
Table 3. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging-magnetic resonance imaging parameters before and during treatment in non-response group in 16 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy
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由表4可知，治疗有效组患者治疗前Ktrans和ADC高于无效组治疗前Ktrans和ADC，且差异均有统计学意义（均P<0.05）。治疗有效组患者治疗中ADC、ΔADC高于无效组治疗中ADC和ΔADC，差异均有统计学意义（均P<0.01）。治疗有效组、无效组典型病例MRI图见图1、图2。
组别 治疗前Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗中Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] ΔKtrans[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗前Kep
（min−1，$\bar x\pm s$ 
治疗中Kep
（min−1，$\bar x\pm s $ 
ΔKep
（min−1，$\bar x\pm s $ 
有效组（n=32） 0.42（0.33，0.55） 0.31（0.20，0.45） −0.12（−0.25，0.30） 3.13±0.96 2.18±0.76 −0.95±1.03 无效组（n=16） 0.29（0.25，0.42） 0.30（0.25，0.61） −4.98（−0.13，0.24） 2.49±1.23 2.19±1.14 −0.31±1.24 检验值 Z=−2.909 Z=−0.569 Z=−1.815 t=−1.980 t=0.020 t=1.912 P值 0.007 0.519 0.081 0.054 0.984 0.060 组别 治疗前Ve[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗中Ve
（min−1，$\bar x\pm s $ 
ΔVe （min−1， $\bar x\pm s $ 
治疗前ADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ 
治疗中ADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ 
ΔADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ 
有效组（n=32） 1.62（1.28，2.12） 1.87±0.94 0.03±1.25 1.42±0.38 2.30±0.43 0.86±0.39 无效组（n=16） 1.72（1.14，2.34） 1.99±0.89 0.05±1.31 1.14±0.21 1.63±0.44 0.45±0.49 检验值 Z=−0.066 t=0.424 t=0.053 t=−3.244 t=−5.013 t=−3.068 P值 0.717 0.674 0.958 0.020 <0.001 0.004 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；Kep为速率常数；ΔKep为治疗中与治疗前Kep的差值；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ΔVe为治疗中与治疗前Ve的差值；ADC为表观扩散系数；ΔADC为治疗中与治疗前ADC的差值 表 4 48例进展期食管癌同步放化疗患者治疗有效组与无效组DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较（
$\bar x $ Table 4. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging-magnetic resonance imaging parameters between response and non-response groups in 48 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy (
$\bar x $ 
图 1 食管癌患者（女性，74岁）行同步放化疗前（A~D）和行同步放化疗开始第3周（E~H）的MRI图
Figure 1. MRI images of a patient (female, 74 years old) with esophageal carcinoma before (A−D) and during concurrent chemoradiotherapy (3 weeks) (E−H)
图 2 食管癌患者（女性，70岁）行同步放化疗前（A~D）和行同步放化疗开始第2周（E~H）的MRI图
Figure 2. MRI images of a patient (female, 70 years old) with esophageal carcinoma before (A−D) and during concurrent chemoradiotherapy (2 weeks) (E−H)
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单因素Logistic回归分析结果显示，治疗前Ktrans、ADC，ΔKtrans，治疗中ADC，ΔADC是同步放化疗疗效的影响因素（均P<0.05）（表5）。 将筛选出的治疗前Ktrans、ADC，ΔKtrans，治疗中ADC，ΔADC纳入多因素二元Logistic回归模型分析，结果显示，治疗中ADC是治疗有效的独立预测因素（95%CI：1.331~81.220，AUC=0.892，P=0.026）（表6，图3）。
因素 优势比 95%CI P值 治疗前Ktrans 1.093 1.021~1.171 0.011 ΔKtrans 0.968 0.939~0.997 0.032 治疗前ADC 18.304 1.606~208.659 0.019 治疗中ADC 22.678 3.920~131.211 <0.01 ΔADC 9.996 1.802~55.440 0.008 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；ADC为表观扩散系数；ΔADC为治疗中与治疗前ADC的差值；CI为置信区间 表 5 进展期食管癌同步放化疗患者DCE-MRI、DWI-MRI 参数预测放化疗疗效的单因素Logistic回归分析
Table 5. Results of univariate Logistic regression analysis of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters for predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in locally advanced esophageal carcinoma patients
因素 回归系数 标准误 Wald值 P值 OR值 95%CI 治疗前Ktrans 0.068 0.047 2.058 0.151 1.07 0.975~1.174 ΔKtrans 0.001 0.023 0.002 0.961 1.001 0.958~1.047 治疗前ADC 1.704 1.867 0.833 0.361 5.496 0.142~213.404 治疗中ADC 2.342 1.049 4.986 0.026 10.399 1.331~81.220 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；ADC为表观扩散系数；CI为置信区间 表 6 进展期食管癌同步放化疗患者DCE-MRI、DWI-MRI 参数预测放化疗疗效的多因素Logistic回归分析
Table 6. Results of multivariate Logistic regression analysis of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters for predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in locally advanced esophageal carcinoma patients
图 3 治疗中ADC对48例进展期食管癌患者接受同步放化疗治疗早期疗效预测效能的受试者工作特征曲线图
Figure 3. Receiver operating characteristic curve of apparent diffusion coefficient during concurrent chemoradiotherapy in predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in 48 locally advanced esophageal carcinoma patients
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局部进展期食管癌患者行根治性放化疗并准确评估治疗反应是改善临床结果的基础，尤其是较早地做出评估，可以为临床及时调整治疗方案提供依据。本研究探讨了定量DCE-MRI及DWI-MRI参数建立的预测模型对进展期食管癌患者同步放化疗后早期预测和评估治疗反应的价值，利用单因素及多因素Logistic回归确定了定量参数作为影响治疗疗效的因素，得到治疗中ADC是治疗有效的独立预测因素，AUC达到0.892。本研究共对48例进展期食管癌患者进行研究，放化疗结束3个月进行临床评估，将患者分为治疗有效组和无效组，治疗有效组的女性患者多于男性，与文献[10]中女性的内镜下pCR率高于男性的研究结果一致。本研究结果显示，治疗有效组和无效组临床T分期（T3、T4a、T4b）的差异有统计学意义，表明临床T分期较高的食管癌患者的放化疗疗效较差，与文献报道结果比较一致[10]。
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本研究结果显示，治疗有效组治疗前Ktrans和Kep均高于治疗中Ktrans和Kep，且差异均有统计学意义；治疗有效组治疗前Ktrans高于无效组，差异有统计学意义。Sun等[8]的研究结果表明，进展期食管癌患者同步放化疗后治疗有效组Ktrans、Kep显著下降，与本研究结果一致。单因素Logistic回归分析结果表明，治疗前Ktrans、ΔKtrans均是影响疗效的因素。临床研究表明，高度缺氧的肿瘤对化疗或放疗具有耐药性或放疗抵抗[11]；Gaustad等[12]通过肿瘤模型研究了DCE-MRI功能成像评估肿瘤缺氧程度的潜力，研究结果显示当肿瘤因血液灌注不足导致低氧时，Ktrans能够反映肿瘤的血液灌注和氧供应情况；瘤区缺氧也能导致肿瘤对放疗抵抗，Ktrans能够预测放疗抵抗的发生。该项基础研究为本研究提供了基本的理论依据，我们通过本研究的结果推测发现治疗前Ktrans较低表明进展期食管癌瘤区低血流灌注、瘤区缺氧程度较重，并进一步导致对放化疗的抵抗，因此放化疗的疗效较差。Ye等[13]的研究对早中期食管癌患者行同步放化疗，治疗后按RECIST评价标准将患者分为敏感组和耐药组，敏感组治疗前Ktrans显著高于耐药组，与本研究结果一致。本研究结果显示治疗有效组、无效组治疗前、治疗中Kep、Ve及ΔKep、ΔVe的差异均无统计学意义，Sun等[8]研究结果显示，进展期食管癌患者接受同步放化疗治疗前后Ve变化的差异无统计学意义。Gaustad等[12]的基础研究结果显示，Ve与缺氧无关。我们总结得到DCE-MRI参数中Ktrans是最敏感的血流灌注参数。
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本研究结果显示，经过同步放化疗，治疗有效组与无效组患者的ADC均有不同程度增加；说明放化疗均使病灶的微观结构发生了改变，提示肿瘤细胞膜的完整性丧失、间质和血管生成缺失、肿瘤凋亡和坏死。Borggreve等[14]和Wang等[5]的研究结果证实，进展期食管癌患者接受同步放化疗2~3周是预测肿瘤反应的最佳时机，肿瘤细胞在该时间段内发生最大程度的细胞裂解，是肿瘤对放化疗治疗最为敏感的时间[15]。治疗有效组治疗前ADC、治疗中ADC、ΔADC均高于无效组，且差异均有统计学意义，单因素Logistic回归分析结果表明，治疗前ADC、治疗中ADC、ΔADC是影响同步放化疗早期疗效的影响因素。一项关于ADC作为食管癌新辅助治疗组织病理学反应的预测因子的Meta分析的研究结果表明，在放化疗期间，pCR组患者的ADC明显增加[16]。John等[15]研究发现，治疗有效组患者的治疗中ADC均值显著高于无效组，基线治疗与治疗中ADC的差值（ΔADC）与肿瘤反应相关；上述研究与本研究结果一致。Aoyagi等[17-18]研究发现，ADC与食管癌肿瘤基质胶原的含量呈负相关，表明治疗无效组食管癌瘤区富有含胶原蛋白的纤维化基质，更易形成缺氧环境，对放疗产生抵抗；治疗前ADC与同步放化疗的反应和预后相关。对于功能成像参数评估食管癌同步放化疗长期生存率是否具有价值，我们将在日后的工作中进一步总结归纳。
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多因素二元Logistic回归分析结果显示，治疗中ADC是治疗有效的独立预测因素，AUC达到0.892。本研究将DCE-MRI、DWI-MRI两种功能成像结合，建立了进展期食管癌患者同步放化疗后早期疗效评估的联合功能成像预测模型，与单用DCE-MRI参数评估放化疗疗效相比[8]，提高了疗效的判断能力。有研究人员利用18F-FDG PET/CT和DWI联合模型评估食管癌患者放化疗后的pCR，结果显示，治疗后18F-FDG PET/CT的参数变化（SUV治疗后与平均值的差值）和DWI-MRI参数的早期变化（ΔADC）可作为预测食管癌疗效的功能成像参数[19]。然而，重复的PET显像会加重患者的身体负担，MRI成像可同时满足DWI-MRI及DCE-MRI功能成像，可操作性较强。Heethuis等[6]联合使用DWI和DCE-MRI对食管癌患者放化疗后的pCR进行预测，发现治疗后与治疗前DWI-MRI ADC差值（ΔADCpost-pre）的 P75（第75百分位）能够预测疗效，而治疗中（同步放化疗开始治疗2周）与治疗前DCE-MRI时间-浓度的AUC差值 （ΔAUCper-pre）的 P90（第90百分位）预测疗效的效能最佳，两者联合具有互补价值，但该研究中的AUC是基于时间信号曲线代入公式换算得到，操作相对复杂。而本研究侧重于利用Tofts（两室）模型获取DCE-MRI功能成像具体的定量参数，准确性更高。
本研究存在的局限性：（1）病例数相对有限，下一步的研究我们将加大样本量，确保研究结果的准确性。（2）因不同的硬件特征、DWI-MRI功能成像不同b值的选择，扫描时间和治疗方式的不同，可能导致区分有效组、无效组的最佳阈值不一致。因此在临床实践之前，需要对扫描条件进行统一规范。（3）目前已有研究者利用人表皮生长因子受体2（HER2）及其相关生物肿瘤标志物与影像学方法相结合构建临床放射预测模型并探讨它们对预测食管癌患者pCR的价值[20]。王坚等[21]研究发现，与放疗前相比，放疗中和放疗后食管癌患者的血清血管内皮生长因子（VEGF）水平呈逐渐降低的趋势，多因素分析结果显示，TNM分期、肿瘤组织病理学反应和血管内皮生长因子（VEGF）水平变化是影响无法行手术治疗的食管癌患者生存时间的独立影响因素。未来我们将会对血清标志物及血清标志物结合影像组学在进展期食管癌疗效评估方面进行更多的探索，为临床摸索出更加实用的评价方式。
综上所述，进展期食管癌患者行同步放化疗治疗前、治疗中DCE-MRI及DWI-MRI预测模型可以提供肿瘤组织的血供及与微观结构有关的量化参数，该预测模型评估进展期食管癌患者同步放化疗早期疗效的结果更好， 治疗中ADC是治疗有效的独立预测因素，AUC达到0.892，对预测疗效具有一定的价值。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 顾玲玲负责命题的提出与设计、数据的采集、论文的撰写：郭震负责病例的扫描、方法的建立、论文的审阅；沈文荣负责论文的审阅：董珉负责协助病例的收集；谢晓东负责数据的分析：钱普东负责协助病例的收集、数据的整理：江宁负责仪器参数的校正、论文的修订
MRI动态对比增强成像及DWI联合应用对进展期食管癌同步放化疗早期疗效评估的价值
Predictive value of DWI-MRI combined with DCE-MRI on the early efficacy of concurrent chemoradiotherapy in locally advanced esophageal carcinoma
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摘要:
目的 探讨MRI动态对比增强成像（DCE-MRI）联合磁共振弥散加权成像（DWI-MRI）在进展期食管癌同步放化疗患者早期疗效评价中的应用价值。 方法 回顾性分析2018年2月至2021年6月于江苏省肿瘤医院确诊的48例进展期食管癌患者放化疗治疗前、治疗第2~3周（治疗中）DWI-MRI和DCE-MRI的影像学及临床资料，其中男性24例、女性24 例，年龄（67.1±7.7）岁。根据实体瘤疗效评价标准（RESIST）（1.1版）将患者分为治疗有效组和无效组。采用配对样本t检验、Wilcoxon秩和检验比较容量转移常数（Ktrans）、速率常数（Kep）、血管外细胞外间隙容积比（Ve）、表观扩散系数（ADC）、Ktrans的差值（ΔKtrans）、Kep的差值（ΔKep）、Ve的差值（ΔVe）、ADC差值（ΔADC）在治疗前、治疗中的差异；采用独立样本t检验、Mann-Whitney U 检验比较Ktrans、Kep、Ve、ADC、ΔKtrans、ΔKep、ΔVe、ΔADC在治疗有效组、无效组之间的差异；计数资料的比较采用χ2检验或Kruskal-Wallis检验；采用单因素Logistic回归分析预测疗效的相关因素；采用多因素Logistic回归分析筛选出独立影响因素并建立疗效的预测模型，利用受试者工作特征（ROC）曲线评估模型的预测效能。 结果 48例患者中，治疗有效组32例、无效组16例。治疗有效组治疗前Ktrans高于无效组[0.42（0.33，0.55） min−1对0.29（0.25，0.42） min−1]，差异有统计学意义（Z=−2.909，P=0.007）；治疗有效组治疗前ADC高于无效组[（1.42±0.38）×10−3 mm2/s对（1.14±0.21）×10−3 mm2/s）]、治疗中ADC高于无效组[（2.30±0.43）×10−3 mm2/s对（1.63±0.44）×10−3 mm2/s]、ΔADC高于无效组[（0.86±0.39）×10−3 mm2/s对（0.45±0.49）×10−3 mm2/s]，且差异均有统计学意义（t=−3.244、 −5.013、−3.068，均P<0.05）。单因素Logistic回归分析结果显示，治疗前Ktrans（OR=1.093，95%CI：1.021~1.171）、ΔKtrans（OR=0.968，95%CI：0.939~0.997）、治疗前ADC（OR=18.304，95%CI：1.606~208.659）、治疗中ADC（OR=22.678，95%CI：3.920~131.211）、ΔADC（OR=9.996，95%CI：1.802~55.440）是同步放化疗疗效的影响因素（均P<0.05）；多因素二元Logistic回归分析结果显示，治疗中ADC是影响疗效的独立预测因素（95%CI：1.331~81.220，AUC=0.892，P=0.026）。 结论 DCE-MRI联合DWI-MRI参数预测模型可对进展期食管癌同步放化疗治疗效果进行早期评价。 -
关键词:
- 食管肿瘤 /
- 磁共振显像 /
- 磁共振动态对比增强成像 /
- 弥散加权成像 /
- 同步放化疗
Abstract:Objective To investigate the potential application of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) combined with diffusion-weighted imaging (DWI) in evaluating response to concurrent chemoradiotherapy (CCRT) in locally advanced esophageal carcinoma (EC). Methods The clinical data of 48 patients with locally advanced EC who were treated with CCRT at Jiangsu Cancer Hospital from February 2018 to June 2021 were retrospectively analyzed, including 24 males and 24 females, with an average age of (67.1±7.7) years. DCE-MRI and DWI-MRI were performed before and during CCRT (2–3 weeks). Patients were categorized into two groups, namely, the response group and non-response group, after 3 months of treatment in accordance with the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) version 1.1. The quantitative parameters of DCE-MRI (Ktrans, Kep, and Ve) and the changes in parameters (ΔKtrans, ΔKep, and ΔVe), as well as the quantitative parameter of DWI-MRI (apparent diffusion coefficient (ADC)) and the changes in ADC (ΔADC), were calculated and compared by using the paired sample t-test and Wilcoxon rank sum test before and during CCRT of the two groups, respectively. The independent sample t-test and Mann-Whitney U test were used to evaluate the differences between the response group and non-response group. Moreover, univariate and multivariate Logistic regression analysis were used to analyze the potential prognostic factors. Receiver operating characteristic curve was used to evaluate the efficiency of the prediction model. Results A total of 48 patients were divided into two groups: 32 in the response group and 16 in the non-response group. Ktrans before the start of CCRT in the response group was significantly higher than that in the non-response group (0.42(0.33, 0.55) min−1 vs. 0.29(0.25, 0.42) min−1, Z=−2.909, P=0.007), whereas ADC before the start of CCRT ((1.42±0.38)×10−3 mm2/s vs. (1.14±0.21)×10−3 mm2/s), ADC during CCRT ((2.30±0.43)×10−3 mm2/s vs. (1.63±0.44)×10−3 mm2/s), and ΔADC ((0.86±0.39)×10−3 mm2/s vs. (0.45±0.49)×10−3 mm2/s) also showed a remarkable difference between the two groups (t=−3.244, −5.013, −3.068; all P<0.05). Univariate Logistic regression analysis showed that Ktrans before the start of CCRT (OR=1.093, 95%CI: 1.021–1.171), ΔKtrans (OR=0.968, 95%CI: 0.939–0.997), ADC before the start of CCRT (OR=18.304, 95%CI: 1.606–208.659), ADC during CCRT (OR=22.678, 95%CI: 3.920–131.211), and ΔADC (OR=9.996, 95%CI: 1.802–55.440) were the potential prognostic factors for effective early treatment. Multivariable Logistic regression analysis showed that ADC during CCRT could be the best parameter to evaluate treatment performance (95%CI: 1.331–81.220, AUC=0.892, P=0.026). Conclusion The combination of DCE-MRI and DWI-MRI can be used in predicting response to CCRT in locally advanced EC. -
图 1 食管癌患者（女性，74岁）行同步放化疗前（A~D）和行同步放化疗开始第3周（E~H）的MRI图
Figure 1. MRI images of a patient (female, 74 years old) with esophageal carcinoma before (A−D) and during concurrent chemoradiotherapy (3 weeks) (E−H)
图 2 食管癌患者（女性，70岁）行同步放化疗前（A~D）和行同步放化疗开始第2周（E~H）的MRI图
Figure 2. MRI images of a patient (female, 70 years old) with esophageal carcinoma before (A−D) and during concurrent chemoradiotherapy (2 weeks) (E−H)
图 3 治疗中ADC对48例进展期食管癌患者接受同步放化疗治疗早期疗效预测效能的受试者工作特征曲线图
Figure 3. Receiver operating characteristic curve of apparent diffusion coefficient during concurrent chemoradiotherapy in predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in 48 locally advanced esophageal carcinoma patients
表 1 48例进展期食管癌同步放化疗患者的一般资料
Table 1. General data of 48 patients diagnosed with locally advanced esophageal carcinoma
参数 有效组（n=32） 无效组（n=16） χ2值 P值 年龄[岁，M（Q1，Q3）] 68（65，72） 66（63，73） − 0.449 性别（例，%） 1.500 0.221 男 14（43.8） 10（62.5） 女 18（56.3） 6（37.5） 癌胚抗原水平（例，%） 0.807 0.369 正常 24（75.0） 10（62.5） 升高 8（25.0） 6（37.5） 肿瘤位置（例，%） 0.098 0.755 颈段 7（21.9） 4（25.0） 颈胸上段 2（6.3） 3（18.8） 颈胸中段 0（0） 1（6.3） 胸上段 12（37.5） 1（6.3） 胸下段 0（0） 1（6.3） 胸中段 5（15.6） 3（18.8） 胸中上段 3（9.4） 1（6.3） 胸中下段 3（9.4） 2（12.5） T分期（例，%） 6.524 0.011 T3 11（34.4） 0（0） T4a 20（62.5） 15（93.8） T4b 1（3.1） 1（6.3） N分期（例，%） 3.799 0.051 N1 14（43.8） 3（18.8） N2 10（31.3） 5（31.3） N3 8（25.0） 8（50.0） 注：−表示无此项数据 
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表 2 32例进展期食管癌同步放化疗治疗有效组患者治疗前、治疗中DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较
Table 2. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters before and during treatment in response group in 32 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy
项目 Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] Kep（min−1， $\bar x\pm s $ Ve[min−1，M（Q1，Q3）] ADC（×10−3 mm2/s， $\bar x\pm s $ 治疗前 0.42（0.33，0.55） 3.13±0.96 1.62（1.28，2.12） 1.42±0.38 治疗中 0.31（0.20，0.45） 2.18±0.76 1.86（1.07，2.89） 2.30±0.43 检验值 Z=−2.820 t=4.383 Z=−0.081 t=−8.612 P值 0.006 <0.001 0.805 <0.001 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；Kep为速率常数；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ADC为表观扩散系数
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表 3 16例进展期食管癌同步放化疗治疗无效组患者治疗前、治疗中DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较
Table 3. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging-magnetic resonance imaging parameters before and during treatment in non-response group in 16 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy
项目 Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] Kep（min−1， $\bar x\pm s $ Ve（min−1， $\bar x\pm s $ ADC（×10−3 mm2/s， $\bar x\pm s $ 治疗前 0.29（0.25，0.42） 2.49±1.23 1.94±1.11 1.14±0.21 治疗中 0.30（0.25，0.61） 2.19±1.14 1.99±0.89 1.63±0.44 检验值 Z=−0.641 t=0.731 t=−0.139 t=−3.887 P值 0.520 0.470 0.890 0.001 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；Kep为速率常数；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ADC为表观扩散系数
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表 4 48例进展期食管癌同步放化疗患者治疗有效组与无效组DCE-MRI、DWI-MRI参数的比较（
$\bar x $ Table 4. Comparison of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging-magnetic resonance imaging parameters between response and non-response groups in 48 locally advanced esophageal carcinoma patients treated with concurrent chemoradiotherapy (
$\bar x $ 组别 治疗前Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗中Ktrans[min−1，M（Q1，Q3）] ΔKtrans[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗前Kep
（min−1，$\bar x\pm s$ 治疗中Kep
（min−1，$\bar x\pm s $ ΔKep
（min−1，$\bar x\pm s $ 有效组（n=32） 0.42（0.33，0.55） 0.31（0.20，0.45） −0.12（−0.25，0.30） 3.13±0.96 2.18±0.76 −0.95±1.03 无效组（n=16） 0.29（0.25，0.42） 0.30（0.25，0.61） −4.98（−0.13，0.24） 2.49±1.23 2.19±1.14 −0.31±1.24 检验值 Z=−2.909 Z=−0.569 Z=−1.815 t=−1.980 t=0.020 t=1.912 P值 0.007 0.519 0.081 0.054 0.984 0.060 组别 治疗前Ve[min−1，M（Q1，Q3）] 治疗中Ve
（min−1，$\bar x\pm s $ ΔVe （min−1， $\bar x\pm s $ 治疗前ADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ 治疗中ADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ ΔADC
（×10−3 mm2/s，$\bar x\pm s $ 有效组（n=32） 1.62（1.28，2.12） 1.87±0.94 0.03±1.25 1.42±0.38 2.30±0.43 0.86±0.39 无效组（n=16） 1.72（1.14，2.34） 1.99±0.89 0.05±1.31 1.14±0.21 1.63±0.44 0.45±0.49 检验值 Z=−0.066 t=0.424 t=0.053 t=−3.244 t=−5.013 t=−3.068 P值 0.717 0.674 0.958 0.020 <0.001 0.004 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；Kep为速率常数；ΔKep为治疗中与治疗前Kep的差值；Ve为血管外细胞外间隙容积比；ΔVe为治疗中与治疗前Ve的差值；ADC为表观扩散系数；ΔADC为治疗中与治疗前ADC的差值
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表 5 进展期食管癌同步放化疗患者DCE-MRI、DWI-MRI 参数预测放化疗疗效的单因素Logistic回归分析
Table 5. Results of univariate Logistic regression analysis of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters for predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in locally advanced esophageal carcinoma patients
因素 优势比 95%CI P值 治疗前Ktrans 1.093 1.021~1.171 0.011 ΔKtrans 0.968 0.939~0.997 0.032 治疗前ADC 18.304 1.606~208.659 0.019 治疗中ADC 22.678 3.920~131.211 <0.01 ΔADC 9.996 1.802~55.440 0.008 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；ADC为表观扩散系数；ΔADC为治疗中与治疗前ADC的差值；CI为置信区间
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表 6 进展期食管癌同步放化疗患者DCE-MRI、DWI-MRI 参数预测放化疗疗效的多因素Logistic回归分析
Table 6. Results of multivariate Logistic regression analysis of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging magnetic resonance imaging parameters for predicting the efficacy of concurrent chemoradiotherapy in locally advanced esophageal carcinoma patients
因素 回归系数 标准误 Wald值 P值 OR值 95%CI 治疗前Ktrans 0.068 0.047 2.058 0.151 1.07 0.975~1.174 ΔKtrans 0.001 0.023 0.002 0.961 1.001 0.958~1.047 治疗前ADC 1.704 1.867 0.833 0.361 5.496 0.142~213.404 治疗中ADC 2.342 1.049 4.986 0.026 10.399 1.331~81.220 注：DCE-MRI为磁共振动态对比增强成像；DWI-MRI为磁共振弥散加权成像；Ktrans为容量转移常数；ΔKtrans为治疗中与治疗前Ktrans的差值；ADC为表观扩散系数；CI为置信区间
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