3T磁共振非高斯模型扩散成像评价直肠癌放疗疗效的定量化分析

It is of great importance to establish an early response evaluaion criteria to guide clinical treatment. Radiological modalities have significant value in the early evaluation of response to the neo-adjuvant therapies for patients with rectal cancer. The study applicants have found diffusion-weighted magnetic resonance imaging with the ADC value can be used to predict the response. However，further studies showed that ADC values that based on Gaussian model may perform wrong judgments of responses, because of the low soft tissue resolution caused by the heterogeneous tumor components. Our team has simulated the non- Gaussian FROC model which more approaches the real diffusion, using multi-high-b-value DWI on 3T scanner, and extracted parameters those can better discriminate the tumor and the normal tissue than the ADC value. In this, we plan to carry out a study including laboratory animal tests and clinical trials. We propose to uncover the more stable and sensitive parameters in the early prediction of treatment response to the neo-adjuvant therapies for patients with rectal cancer, and at the same time clarify the histopathological mechanism of the evolution of the FROC model parameters. Furthermore, we aim to make the time point for evaluation and surveillance confirmed, in order to provide effective parameters for early quantitative response evaluation and finally realize the personalized medicine.

建立早期、准确的肿瘤疗效评价方法和明确其理论基础是指导肿瘤治疗的关键。影像学手段对于直肠癌新辅助治疗早期评效意义重大。本课题组前期研究显示磁共振扩散成像指标ADC值可以用来早期监测直肠癌放疗疗效。但基于高斯模型推导的ADC值在肿瘤成分混杂时,由于组织辨识率不高而导致部分肿瘤疗效出现错判。本研究利用3T磁共振多高b值DWI拟合出更接近真实扩散特征的非高斯FROC模型，通过微积分推导提取出反映肿瘤组织均匀度和扩散距离的参数，以此更好的区分肿瘤和正常组织。研究包括基础动物实验和临床应用评效两个部分，通过影像-病理对照阐明DWI非高斯模型各参数演变的病理组织学机制，挖掘并筛选更稳定、更敏感的反映直肠癌新辅助治疗效果的DWI模型参数，同时确定评效和监测的敏感时间窗，为直肠癌新辅助放疗个体化的实现提供新的思路、理论基础和依据。

建立早期、准确的肿瘤疗效评价方法和明确其理论基础是指导肿瘤治疗的关键。 影像学手段对于直肠癌新辅助治疗早期评效意义重大。本课题组前期研究显示基于高斯模型推导的 ADC 值在肿瘤成分混杂时，由于组织辨识率不高而导致部分肿瘤疗效出现错判。本研究利用 3T 磁共振多高 b 值 DWI 拟合出更接近真实扩散特征的非高斯 FROC 模型，通过微积分推导提取出反映肿瘤组织均匀度和扩散距离的参数，以此更好的区分肿瘤和正常组织。研究包括基础动物实验和临床应用评效两个部分，研究结果表明：1. DWI FROC模型定量参数Df和μ值在实验动物放疗组和对照组的变化趋势显著不同，且在早期时点更加敏感，提示Df和μ值可能作为早期反映肿瘤不同生物学行为的敏感指标。2. Df和μ值与免疫组化指标密切相关，提示其从机制上能反映肿瘤增殖、凋亡变化。3. 将DWI多模型定量功能参数应用于临床直肠癌病例的术前新辅助治疗评效，初步证明FROC模型Df和μ值及其新辅助治疗后变化率具有术前预测直肠癌新辅助治疗疗效的诊断价值，提示此指标具有应用于临床评效的潜力。但将FROC模型参数与其他DWI模型参数结合结合用于直肠癌术前新辅助治疗评效的临床应用价值可能不大。