直腸癌高分辨MRI臨床研究相關進展

庫雷志，馬明平，包強，俞順

直腸癌高分辨MRI臨床研究相關進展

庫雷志，馬明平，包強，俞順

【摘要】高分辨力MRI能較清晰顯示直腸癌及周圍組織的解剖結構，根據腫瘤大小、腸壁及浸潤深度、局部及遠處淋巴結轉移情況對直腸癌進行T分期、N分期、M分期，對直腸癌直腸系膜全切除術后環周切緣狀態進行評估，運用擴散加權成像、動態增強MRI、體素內不相干運動等新技術評估直腸癌新輔助放化療療效、預后等，指導臨床醫生選擇合理的治療方案，降低患者術后的復發率，提高患者生活質量，延長患者生存時間。本文就目前高分辨力MRI在直腸癌中的臨床研究進展作一簡要綜述。

【關鍵詞】直腸腫瘤；高分辨力；磁共振成像

作者單位：350003 福州，福建中醫藥大學（庫雷志）；350001 福州，福建中醫藥大學省立臨床醫學院放射科（馬明平、包強、俞順）

結直腸癌是人類最常見的惡性腫瘤之一，年累積人數約100萬，年死亡人數近50萬［1］。在美國，結直腸癌是男性繼前列腺和肺癌之后第三常見腫瘤，是女性繼乳腺癌之后第二常見腫瘤，且有三分之一的結直腸癌發生在直腸［2］。在我國，結直腸癌的發病率和死亡率有逐年增高的趨勢，發病年齡也明顯提前，目前發病率已居惡性腫瘤第4位，成為威脅我國人民健康和影響生活質量的主要疾病之一［3］。直腸癌局部侵犯是影響直腸癌治療方案選擇和預后的重要因素，準確分期對選擇治療方案、療效評估及預后判斷十分重要［4-5］。高分辨力MRI可獲得高質量的T2WI圖像，多方位顯示直腸腫瘤、直腸系膜筋膜和鄰近器官，有效評估腫瘤與直腸系膜筋膜的關系，是直腸癌診斷與分期較有效的非侵襲性檢查手段［6］。本文就近年來高分辨力MRI最新技術在直腸癌臨床研究的相關進展作簡要綜述。

MRI在直腸癌患者T分期中的臨床應用

高空間分辨力MRI T2WI可以清楚地顯示直腸壁三層結構，即黏膜層、黏膜下層和肌層，故可以較準確地判斷直腸癌在腸壁的浸潤深度。蔡香然等［7］應用相位陣列體線圈高分辨力MRI顯示T分期的整體準確度為86%，對T1和T2期分期的準確度為89%，對T3期分期的準確度為80%，對T4期分期的準確度為100%。Zhang等［8］報道3D動態增強MRI對直腸癌T分期的準確度為92.1%。但因MRI成像對組織纖維化、炎癥反應、水腫形成及纖維中殘留腫瘤組織等鑒別診斷存在一定困難，故常對直腸癌患者T分期過高或過低估計［9］。Martens等［10］根據自由水和腫瘤大分子結合水中氫質子在磁場中特性不同，運用磁化傳遞（magnetisation transfer，MT）磁共振成像發現纖維化組織平均磁化傳遞率（magnetisation transfer ration，MTR）為37.7%，顯著高于腫瘤組織的29.6%、正常直腸壁的30.3%及水腫直腸壁的18.2%，且根據MTR在診斷直腸癌患者纖維化受試者特性曲線（receiver operating characteristic，ROC）下面積為0.96，敏感度為88%，特異度為90%，因此MTMRI檢查技術在區分放化療后殘余腫瘤與纖維化、炎癥水腫方面有一定價值。

MRI對判斷直腸癌淋巴結轉移的價值

實體腫瘤是否存在淋巴結轉移是決定預后和是否化療的最重要因素之一，無淋巴結轉移的結直腸癌根治術后無需化療，預后尚好，其5年生存率約為75%［11］。MRI評估淋巴結轉移有不同標準，有的以淋巴結大小為標準.有的將淋巴結輪廓不規則和信號不均勻為判別標準，有的通過對淋巴結的表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）值測定來判斷良、惡性淋巴結［12］。Brown等［13］以淋巴結直徑＞5mm為閾值，診斷敏感度、特異度和準確度分別可達81%、68%和58%。de Bondt等［14］報道，直腸癌轉移淋巴結的平均ADC值為0.78× 10-3mm2/s，良性病變為1.24×10-3mm2/s，顯示惡性淋巴結ADC值明顯低于良性淋巴結。謝偉等［15］以Gd-DTPA為對比劑，觀察T2WI系膜內等信號淋巴結的強化表現，依強化程度分為輕度強化、中度強化及重度強化，發現輕度強化組診斷淋巴結轉移的敏感度（77.27%）、特異度（71.43%）、準確度（77.78%）、陽性預測值（85.00%）和陰性預測值（68.75%）均高于另外兩組，這對預測直腸癌淋巴結轉移有一定價值。Lambregts等［16］采用釓磷維塞鈉行增強MRI檢查，發現良性淋巴結顯著強化，轉移淋巴結強化不明顯，并且強化淋巴結可通過化學位移影響周圍淋巴結，根據這兩個特征釓磷維塞鈉MRI增強掃描對直腸癌轉移淋巴結有較高的診斷價值。Heijnen等［17］通過前瞻性研究證實了釓磷維塞對比增強MRI掃描對直腸癌的淋巴結（再）分期具有很好的診斷效能且更有利于患者個體化治療方案的選擇。Koh等［18］采用超小超順磁性氧化鐵（ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO）作為淋巴結靶向MRI對比劑，根據T2WI信號特點將淋巴結分為4類:均勻低信號、中心低信號、偏心高信號和均勻高信號，研究發現96%的非癌性淋巴結呈均勻低信號或中心低信號，中心低信號淋巴結比均勻低信號淋巴結更常見于反應性淋巴結增生，其陽性預測值為67%；95%的偏心高信號和均勻高信號淋巴結見于直徑1mm以上的轉移性淋巴結。

MRI在直腸癌M分期中的臨床應用

滑動多層（slidingmulti-slice，SMS）技術是軸位連續進床式

（continuously moving table，CMT）MR中間插頁多層采集技術。它能夠在不損失圖像質量的同時最小化視野（field-ofview，FOV），允許任意數目的軸位層面的無縫采集，可以在腹部和盆腔獲得和常規靜止MRI類似的圖像質量。Ludwig等［19］研究顯示SMS與MSCT對于肝轉移灶的偵測一致性非常好，Kappa值為0.975；對于轉移淋巴結的偵測有中等一致性，Kappa值為0.5；但對于骨病灶的偵測SMS遠優于MSCT。因此，SMS能為腫瘤的分期提供重要信息。

MRI對直腸癌直腸系膜全切除術后環周切緣狀態的評估

直腸系膜筋膜是直腸與周圍鄰近器官之間的重要屏障，可有效防止直腸炎癥或腫瘤等病變向其它腹膜外間隙擴散，對阻止腫瘤的局部浸潤和遠處轉移具有重要意義［20］。全直腸系膜切除（total mesorectal excision，TME）術前評估主要包括3個方面:①系膜筋膜是否受累；②筋膜外淋巴結轉移情況；③腫瘤下緣與肛緣的準確距離［21］。MRI能清楚顯示系膜筋膜結構，并精確測量腫瘤與系膜筋膜的距離，對判斷TME術后環周切緣（circumferential resection margin，CRM）是否為陽性準確率很高。蔡香然等［7］研究顯示高分辨力MRI對CRM陽性預測的敏感度為92.3%，特異度為82.2%，準確度為90.0%。Trakarnsanga等［22］研究顯示高級別直腸癌在新輔助放化療后行TME術，CRM≤1mm被認為切緣陽性，是局部復發的獨立危險因素，CRM≤2mm是腫瘤病理和淋巴結分期的獨立危險因素，與遠處復發相關。Beets-Tan等［23］在MRI上測量腫瘤、轉移淋巴結及癌結節的外緣與直腸系膜筋膜的最短距離，距離≤5mm記為CRM（+），＞5mm則記為CRM（-），此標準與病理上癌細胞距直腸系膜筋膜≤1mm具有高度相關性。

動態對比增強磁共振在評估直腸癌療效及預后中的臨床價值

最近一項研究顯示動態對比增強（dynamic contrast enhanced，DCE）MRI測量腫瘤微血管的異質性可以作為預測和判斷直腸癌預后的標志［24］，腫瘤DCE-MRI可通過多種方法進行定性、半定量和定量分析。定性分析主要是對掃描圖像進行直接評估，直觀、簡便，但有較大的主觀性，適于腫瘤的篩查。半定量分析基于時間-信號強度曲線通過多種指標對組織強化進行分析，如起始強化時間、強化曲線的平均和初始上升梯度、峰值時間、最大信號強度、對比劑濃度下積分面積等，是目前應用最為廣泛的分析方法。定量分析利用擬合多種已知的藥代動力學模型（如Tofts模型等）為基礎，基于時間-濃度曲線計算出一系列參數，如對比劑容積轉運常數（Ktrans）、體積百分數（Ve）和速率常數（Kep），三者之間的關系為Kep=Ktrans/Ve。這些定量的血流動力學參數直接反應組織生理學信息，因此在腫瘤代謝評估方面受到越來越多研究者的關注［25］。Hirashima等［26］研究顯示DCE-MRI的藥代動力學參數Ktrans和Kep在1周時即能預測FOLFIRI聯合貝伐單抗治療肝轉移性大腸癌（colorectal cancer，CRC）的治療效果，與疾病進展時間（time to progression，TTP）相關。De Bruyne等［27］評估DCE-MRI和FDG-PET/CT預測貝伐單抗聯合化療治療潛在可切除肝轉移CRC療效的研究結果表明，治療后Ktrans（DCE-MRI預測參數）降低40%以上、治療后將低的SUVmax（PET預測指標）是療效預測因子。Hong等［28］通過研究DCE-MRI的4個半定量參數斜率（slope，SLP）、峰值時間（time to peak，Tp）、快速期強化程度（enhanced rise，Erise）、最大強化值（enhanced maximum，Emax）與直腸癌T分期、N分期、組織學分級、腫瘤新生血管通微血管計數（microvessel counts，MVC）、微血管面積估計（microvessel area，MVA）、分子生物學因素原癌基因K-ras突變及微衛星不穩定性（microstatalite instability，MSI）等預后因素的相關性，發現Erise與N分期、Tp與組織學分級、MVA與SLP 和Erise、MCV與Emax有相關性，但這些半定量參數與T分期、K-ras突變和MSI無明顯相關性，通過這些半定量參數分析，可以反映腫瘤的微循環，為直腸癌患者提供有價值的預后信息。Alberda等［29］研究發現DCE-MRI對直腸癌放化療后淋巴結再分期有一定價值，但對腫瘤T分期、CRM判斷及腫瘤是否完全緩解等無明顯優越性。而Gollub等［30］研究發現DCEMRI參數Ktrans、kep與環周切緣負相關，而Ktrans、kep、Ve、AUC與總生存期、腫瘤再復發時間無顯著相關性，這將為個體化治療提供相關信息。

DWI、ADC及IVIM在直腸癌診斷及放化療療效預測中的臨床應用

1.擴散加權成像

擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）是一種MRI功能成像技術，通過反映水分子運動來了解病變內部結構變化，包括細胞密度、細胞膜完整性、細胞壞死等。ADC值主要反映細胞內、細胞間隙內及血管內水分子擴散，與細胞密度、細胞內外體積比及細胞膜完整性相關，由于不同組織水分子擴散不完全一樣，因此行DWI檢查、測量ADC值不僅可用于直腸癌的診斷，同時還能根據放化療前、中、后ADC值的改變來預測術前放化療療效［31］。Akashi等［32］研究發現不同組織病理學分級的直腸癌患者腫瘤平均ADC值不同，不同癌胚抗原（carcino-embrynic artigen，CEA）水平、T分期、N分期、直腸系膜筋膜（mesorectal fascia，MRF）狀況、淋巴結血管受累情況、局部復發率的患者腫瘤平均ADC值沒有明顯差異。ADC值與直腸癌不同分化程度有明顯相關性，ADC值可以作為侵襲性腫瘤的生物影像標記，但不能單獨作為反映直腸癌生物學特性的影像學指標。Curvo-Semedo等［33］對局部晚期直腸癌新輔助放化療腫瘤達完全緩解后用DWI、ADC值和DWI聯合常規T2WI測量腫瘤體積改變，發現新輔助放化療后DWI測量腫瘤體積比常規T2WI測量體積改變具有更好的診斷價值，DWI測量腫瘤體積與DWI+T2WI準確性相當，在放化療前行DWI測量腫瘤體積和ADC值較可靠。Genovesi等［34］研究28例局部晚期直腸癌（locally advanced rectal cancer，LARC）在新輔助放化療（chemoradiotherapy，CRT）8周后，用T2WI計算腫瘤體積（tumor volume，TV）和DWI計算ADC值，發現病理完全緩解（comlete response，CR）患者ADC值增加明顯高于病理非完全緩解（non-CR）患者，CR患者腫瘤體積（TV）減少與non-CR患者無明顯差異，據此，依據ADC值改變鑒別CR與non-CR的準確率明顯高于依據TV改變鑒別CR與non-CR。

2.體素內不相干運動

體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）采

用多個包含低b值的DWI進行圖像采集，通過雙指數模型得到灌注分數（f）、單純擴散系數（D）和微循環擴散系數（D＊）等量化參數，可對水分子擴散和微循環灌注進行分離，從而更精確地對組織擴散系數和微循環灌注信息進行量化分析。B?uerle等［35］研究顯示沒有接受過放化療直腸癌的D值、f值與血管面積分數分別呈負相關與正相關，表明D值與血管相對豐富的活躍腫瘤組織有關。Ganten等［36］應用IVIM技術對18例直腸癌患者放化療前（1周內）、中（放化療后第2周）、后（手術前1～4天）三個時間點進行DWI掃描，得到的D值分別為（0.94± 0.12）×10-3、（1.18±0.13）×10-3和（1.24±0.14）× 10-3mm2/s，呈明顯增高趨勢，差異有統計學意義，而f值改變不大，差異無統計學意義，初步研究顯示灌注效應對直腸癌放化療前后的影響較小。但這些研究的樣本量較小，更多的直腸癌IVIM參數特性有待大樣本的研究。

MRI分子成像在直腸癌中的臨床應用價值

MR分子成像是利用MRI技術并借助對比劑生化特征，直接或間接反映活體條件下生物細胞內的正?；虿±頎顟B下的分子運動過程，其核心是分子探針制備［37］。MRI分子探針是以納米材料為基礎合成的一系列復合物，現常用的有以釓或錳螯合物、氧化鐵為基礎的分子探針。由于釓螯合物與大分子抗體或蛋白質結合后不能被腎臟濾過和排除，在體內長期滯留后可導致腎纖維化等不良反應，而錳螯合物在高濃度時有生物毒性，故以大小不同的超順磁性氧化鐵（superparamagnetic iron oxide，SPIO）顆粒為基礎的MRI分子探針應用更廣［38-39］。最近有研究顯示SPIO類分子探針在細胞示蹤、基因標記、腫瘤靶向成像、炎性成像中均顯示出獨特價值［40］。王濱等［41］研究發現，根據MRI大分子對比劑在腫瘤細胞外基質（extracellular matrix，ECM）內會向血管外轉運的現象，可定量評估ECM的完整性。張琨等［42］采用攜帶納米鐵顆粒的抗血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）分子探針將腫瘤血管生成的評價發展到受體水平，為腫瘤血管生成的診斷與抗血管生成的治療提供了新的思路。因此進一步對直腸癌磁共振功能和分子成像進行深入研究，將為臨床更好地診斷和治療直腸癌提供新思路與新方法。

盡管高分辨力MRI在直腸癌患者手術前后新輔助放化療T分期、N分期、淋巴結轉移判斷、術后環周切緣評估、放化療療效評估等方面具有明顯的優越性，然而在對殘留腫瘤組織與纖維組織、炎癥、水腫鑒別、局部陽性轉移淋巴結的檢出率和轉移淋巴結陽性標準的界定、術后環周切緣狀態的陽性標準判斷、放化療療效的預測準確性等方面還需要進一步深入研究。隨著MRI擴散成像、灌注成像、動態增強掃描及分子功能影像學新技術的發展和應用，將為解決上述問題提供新的途經和方法。

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收稿日期:（2014-08-06修回日期:2014-09-19）

通訊作者：馬明平，E-mail:15859043670@qq.com

作者簡介：庫雷志（1985-），男，湖北武漢人，碩士研究生，主要從事影像診斷工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.023

【中圖分類號】R735.3；R445.2

【文獻標識碼】A

【文章編號】1000-0313（2015）05-0603-04