盆腔MRI在直腸癌診治中的臨床應用及研究進展△

韓哲　　綜述　陳涓　陳敏#　審校

1北京醫院放射科，北京100730

2北京協和醫學院衛生部北京老年醫學研究所，北京100730

盆腔MRI在直腸癌診治中的臨床應用及研究進展△

韓哲12綜述陳涓1陳敏12#審校

1北京醫院放射科，北京100730

2北京協和醫學院衛生部北京老年醫學研究所，北京100730

直腸癌為消化道常見的惡性腫瘤，準確的術前診斷對于治療方案的選擇至關重要。磁共振成像（MRI）因具有良好的軟組織分辨力，多序列、多方位成像等優勢，是直腸癌術前診斷的重要方法。同時隨著磁共振功能成像的快速發展，直腸癌相關的MRI功能成像已經在諸如新輔助治療效果的評估等方面發揮越來越重要的作用。本文將從臨床及科研兩個角度，對盆腔MRI在直腸癌診治中的作用加以綜述。

直腸癌；磁共振成像；功能成像

結直腸癌占消化道腫瘤的第三位，其中直腸癌占結直腸癌的40%～50%。98%直腸癌為腺癌，其他類型如類癌、鱗癌、印戒細胞癌等罕見［1］。影響直腸癌預后的因素有：TNM分期、腫瘤浸潤深度、淋巴結轉移、大體類型、分化程度等，其中TNM分期最重要［2］。最近研究提出直腸癌的預后與腫瘤在直腸系膜內的浸潤深度和環周切緣是否有腫瘤浸潤相關［3-4］。多種成像方法都可以用于直腸癌的術前分期，但各有利弊。研究表明，腔內超聲及直腸內線圈磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）能清晰顯示腸壁各層結構，當腫瘤局限于肌層時，兩者的準確率基本相似［5］，高于其他方法；但是上述兩種方法的視野有限，當腫瘤侵犯全層或累及周圍脂肪組織時，體表相控陣線圈MRI更具有優勢。CT及PET-CT因組織分辨力低，結構顯示不清，且存在電離輻射，多用于全身轉移灶的檢出以及術后復發的評估［1］。

目前高分辨MRI已廣泛應用于直腸癌的診療中。高分辨MRI能夠顯示病變范圍，判斷浸潤深度并進行腫瘤分期，同時能夠準確判斷腫瘤與直腸系膜筋膜和周圍器官的關系，為治療方案的選擇提供依據［6］。另一方面隨著功能成像和分子影像學的發展，越來越多的新技術應用于預測腫瘤生物學及病理特性，評價新輔助治療的效果及判斷轉移淋巴結等方面［7］。

1　高分辨MRI的臨床應用

高分辨MRI即小視野（16 cm）、薄層（3 mm）的非脂肪抑制T2WI，圖像分辨率高［8］。目前高分辨MRI主要用于顯示腫瘤分期、范圍及新輔助治療效果評估兩個方面。

1.1腫瘤分期及范圍顯示

AJCC（第七版）結直腸癌TNM分期如下，T分期：T0無原發腫瘤證據；Tis原位癌：局限于上皮內或侵犯黏膜固有層；T1侵犯至黏膜下層；T2侵犯至固有肌層；T3侵犯固有肌層到達漿膜下層，或侵犯無腹膜覆蓋的結直腸旁組織；T4a腫瘤穿透臟腹膜；T4b腫瘤直接侵犯或粘連于其他器官或組織。N分期：N0無區域淋巴結轉移；N1有1～3枚區域淋巴結轉移；N2有4枚及以上區域淋巴結轉移。M分期：M0無遠處轉移，M1有遠處轉移［9］。

高分辨MRI與T分期：回顧以往的研究，Beets-Tan等［10］以及Gagliardi等［11］應用相位陣列線圈高分辨MRI預測直腸癌T分期的準確度分別為83%和86%。研究表明，直腸癌的預后與腫瘤在直腸系膜內的浸潤深度有密切關系，即便同為T3期腫瘤，其預后也有所不同。因此，根據浸潤深度＜1 mm、1～5 mm、6～15 mm、＞15 mm，將T3期分為T3a～d。最大浸潤深度（maximal extramural depth，EMD）即指T3期腫瘤最外緣與固有肌層最外緣的距離。EMD較TNM分期能夠更加精確地描述腫瘤的累及范圍，進而更加精確地判斷腫瘤預后。2007年MERCURY study group發表在Radiology的一篇大樣本、多中心的文獻，通過比較311例直腸腺癌在磁共振上與病理組織學上的EMD，從而對病變進行更加精細的再分期以及切緣評估，得出結論：在評估腫瘤侵犯深度上，高分辨率磁共振與病理組織學的誤差在0.5 mm以內［3］。Bissett等［12］以及Brown等［13］發現術前高分辨MRI與病理在顯示直腸系膜筋膜受侵上具有良好一致性（準確率分別為95%和92%），從而說明了MRI能夠對環周切緣（CRM）進行準確的評估。Branagan等［14］通過研究表明MRI與組織病理對CRM評價具有良好的相關性。

高分辨MRI與N分期：第三版《臨床放射腫瘤學》提出，高分辨率MRI在N分期中的敏感度和特異度分別約65%和80%，而文獻報道目前磁共振能夠顯示2 mm以上的淋巴結，敏感度和特異度分別約66%和76%，兩者結果基本相似［15-16］。Heijnen等［17］的研究表明擴散加權成像（DWI）能夠提高淋巴結的檢出率，但僅憑表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）值鑒別良性與惡性淋巴結并不可靠。Cho等［18］指出盡管ADC值可用于區分轉移淋巴結與良性淋巴結，但是診斷準確率僅為70%。目前淋巴結判定存在以下問題：①缺乏統一的淋巴結大小界定標準；②難以區分炎性增生淋巴結及轉移淋巴結；③無法評定“小淋巴結”中的微轉移［1，19-20］。若MRI發現某個淋巴結明顯增大（大于8 mm）、圓形或形態不規則、邊界不清楚、信號不均勻、明顯強化等，則提示轉移可能性大。

1.2新輔助治療效果的評估

直腸癌術前放化療后的完全緩解（CR）分為兩個方面，其一為臨床完全緩解（cCR），指在術前放化療后通過臨床、輔助檢查、活檢病理等均未見腫瘤證據者；其二為病理完全緩解（pCR），指在術前放化療后切除的病理標本中未見腫瘤細胞。而MRI通過形態學及功能學兩個主要方面來判斷新輔助治療的效果以及是否達到完全緩解。

Barbaro等［21］對局部進展期直腸癌高分辨率MRI研究發現，就新輔助治療后形態學及容積變化而言，MRI評估療效的陽性預測值高而陰性預測值低，N分期的準確性是86.8%。Dinter等［22］對接受過直腸癌新輔助治療的33例患者動態增強MRI發現，較單純對比治療前后腫瘤容積變化，動態增強MRI更有助于評估療效。新輔助放化療后，MRI腫瘤退縮程度分級（mrTRG）是區分腫瘤治療有效或無效的有價值的影像指標［23］。近年來，以DWI、動態增強MRI成像（DCE-MRI）為代表的功能成像在新輔助治療療效評估中發揮越來越重要的作用。

2　直腸癌MRI的研究進展

目前，直腸癌MRI的研集中在以擴散加權成像（DWI）和動態增強MRI成像（DCE-MRI）為主的功能成像和以超順磁性氧化鐵（suoeroaramagneticiron oxide，SPIO）為常用分子探針的分子影像學兩大方面。

2.1DWI與ADC值

ADC值與腫瘤的生物學特性及病理特性：Sun等［24］通過比較ADC值與T分期、周圍侵犯、CEA或CA19-9水平、Ki-67標志指數、AgNOR計數的相關性，得出ADC值是一種評價腫瘤生物學特性的有效生物標志。Akashi等［25］的研究結果表明平均ADC值與腫瘤的病理分級具有相關性。Curvo-Semedo等［26］的研究結果也證實了這一點。但國內陳應明等［27］將中分化與低分化直腸腺癌ADC值進行比較，差異無統計學意義。

ADC值與新輔助治療的評估：Sun等［28］2010年發表在Radiology的一篇文獻提出直腸癌病灶在第一周治療結束后ADC值的變化可預測其治療結束后的降期情況及術后5年復發率；而且治療前較低ADC值的腫瘤相對于較高ADC值的腫瘤治療后降期更加明顯，達到病理完全緩解的概率更高。Kim等［29］認為僅單獨分析新輔助治療后的ADC值，就能可靠地區分直腸癌pCR和非pCR。而Engin等［30］經過研究后提出在直腸癌治療后再分期中，ADC值的增加能夠預測治療反應，但不能明確地判定完全緩解。

2.2DCE-MRI

DCE-MRI原理：對比劑隨時間的推移從血管內漏出至腫瘤血管外細胞外間隙，導致周圍組織T1值縮短，反映的是病變組織內的血管密度，血管通透性和對比劑進入組織細胞外間隙的多少，反映對比劑在血管內、外及細胞外液的動態交換過程。運用Tofts等［31］的兩室模型（細胞外血管內血漿容積與細胞外血管外間質容積），可定量分析直腸癌病變局部的微循環情況。常用的定量參數為轉移常數（Ktrans）、回流常數（Kep）、血管外細胞外間隙容積分數（Ve），這些反映病變微血管通透性的參數，可以準確定量分析腫瘤微血管通透程度，預測直腸癌分級、腫瘤生物學特性以及新輔助治療療效。

定量DCE-MRI與分期、分級及生物學特性：Yao等［32］通過研究定量參數（Ktrans、Kep、Ve）與TNM分期、組織學分級、淋巴結轉移、血管受侵及MVD的相關性，得出Ktrans與淋巴結轉移及TNM分期有明顯相關性，Kep與TNM分期有中度相關性。Yeo等［33］研究定量參數與分期、組織學指標［表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、鼠類肉瘤病毒癌基因（kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS）突變，微血管密度（microvessel density，MVD）、血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達］的相關性后得出，高Ktrans區域的平均Kep值與MVD具有顯著相關性，平均Kep值與T分期呈負相關，EGFR陽性者平均Ktrans值高于EGFR陰性者。但是一篇韓國的文獻提出定量參數（Ktrans、Ve）與MVD、VEGF、T/N分期均無相關性［34］。這也進一步說明該方面的研究具有廣闊的提升空間。

定量DCE-MRI與新輔助治療的評估：多數研究認為Ktrans是評估腫瘤放化療效果以及是否達到pCR的重要參數［35-37］。但是Intven等［38］的最新研究表明，Ktrans對pCR和治療反應良好（GR）無診斷價值，而腫瘤體積縮小對于GR診斷價值有限，同時提出ADC值變化對pCR和GR是有前景的診斷指標。因此，將DCE-MRI與ADC值結合起來對直腸癌新輔助治療進行評估是未來研究的一個主要方向。

2.3分子影像學

MRI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正常或病理狀態下的分子過程。制備特異性分子探針是MRI分子成像的先決條件和核心內容。現常用的分子探針有兩類：順磁性物質釓（Gd）的有機金屬配合物（如Gd-DTPA）以及SPIO。由于Gd-DTPA離子較大，抗體結合數量往往有限且信號強度不高，且Gd類對比劑可能導致腎源性纖維化，故SPIO更為常用［39］。近年來，隨著納米技術水平的提高，SPIO類分子探針方面的研究有新的進展，其在細胞示蹤、基因標記、腫瘤靶向成像、炎性成像中均顯示出獨特價值［40］。SPIO可以被正常的網狀內皮細胞攝取吞噬，導致T2弛豫時間縮短。在病理性淋巴結中，由于其網狀內皮細胞被腫瘤細胞替代，無法攝取SPIO，導致T2WI信號增高。此種方法可用于轉移淋巴結的判定，但仍存在諸多問題。

3　小結與展望

綜上所述，盆腔MRI在直腸癌的診治中應用廣泛。從臨床應用的角度上，高分辨MRI可用于腫瘤的TNM分期，病變侵犯深度的顯示，環周切緣是否受累的評估，新輔助治療效果的評價等。從臨床科研的角度上，MRI功能成像和分子影像學在預測腫瘤生物學及病理特性，評價新輔助治療的效果及判斷轉移淋巴結中具有廣泛的前景。但是，目前仍存在著以下幾個問題：①對于淋巴結轉移的評估，效能不高；②ADC中不同的研究結果有所差異，且缺乏統一標準；③DCE-MRI和分子影像學均缺乏大樣本的研究，DCE-MRI不同研究結果差異較大，暫時難以推廣至臨床當中。隨著相關技術的發展，越來越多的MRI新方法將被應用到直腸癌的診治中。

［1］Ho ML，Liu J，Narra V.Magnetic resonance imaging of rectal cancer［J］.Clin Colon Rectal Surg，2008，21（3）:178-187.

［2］O’Connell JB，Maggard MA，Ko CY.Colon cancer survival rates with the new American Joint Committee on Cancer sixth edition staging［J］.J Natl Cancer Inst，2004，96（19）: 1420-1425.

［3］MERCURY Study Group.Extramural depth of tumor invasion at thin-section MR in patients with rectal cancer:results of the MERCURY study［J］.Radiology，2007，243（1）: 132-139.

［4］Wibe A，Rendedal PR，Svensson E，et al.Prognostic significance of the circumferential resection margin following total mesorectal excision for rectal cancer［J］.Br J Surg，2002，89（3）:327-334.

［5］Gualdi GF，Casciani E，Guadalaxara A，et al.Local staging of rectal cancer with transrectal ultrasound and endorectal magnetic resonance imaging:comparison with histologic findings［J］.Dis Colon Rectum，2000，43（3）:338-345.

［6］Klessen C，Rogalla P，Taupitz M.Local staging of rectal cancer:the current role of MRI［J］.Eur Radiol，2007，17（2）: 379-389.

［7］黃坤，徐萍，鄭可國，等.結直腸癌MR功能成像的研究進展［J］.影像診斷與介入放射學，2014，（6）:525-528.

［8］孫應實，張曉鵬，唐磊，等.直腸癌局部浸潤的高分辨率MRI征象與病理學T分期的對照研究［J］.中國醫學影像技術，2009，25（3）:465-468.

［9］Edge S，Byrd DR，Compton CC，et al.AJCC Cancer Staging Manual［M］.7th ed.New York:Springer，2010:347-376.

［10］Beets-Tan RG，Beets GL，Vliegen RF，et al.Accuracy of magnetic resonance imaging in prediction of tumour-free resection margin in rectal cancer surgery［J］.Lancet，2001，357（9255）:497-504.

［11］Gagliardi G，Bayar S，Smith R，et al.Preoperative staging of rectal cancer using magnetic resonance imaging with external phase-arrayed coils［J］.Arch Surg，2002，137（4）: 447-451.

［12］Bissett IP，Fernando CC，Hough DM，et al.Identification of the fascia propria by magnetic resonance imaging and its relevance to preoperative assessment of rectal cancer［J］.Dis Colon Rectum，2001，44（2）:259-265.

［13］Brown G，Radcliffe AG，Newcombe RG，et al.Preoperative assessment of prognostic factors in rectal cancer using high-resolution magnetic resonance imaging［J］.Br J Surg，2003，90（3）:355-364.

［14］Branagan G，Chave H，Fuller C，et al.Can magnetic resonance imaging predict circumferential margins and TNM stage in rectal cancer［J］.Dis Colon Rectum，2004，47（8）: 1317-1322.

［15］Leonard L，Gunderson JE.Clinical Radiation Oncology［M］.3rd ed.London:Tepper，2000:989-1015.

［16］Bipat S，Glas AS，Slors FJ，et al.Rectal cancer:local staging and assessment of lymph node involvement with endoluminal US，CT，and MR imaging--a meta-analysis［J］.Radiology，2004，232（3）:773-783.

［17］Heijnen LA，Lambregts DM，Mondal D，et al.Diffusionweighted MR imaging in primary rectal cancer staging demonstrates but does not characterise lymph nodes［J］. Eur Radiol，2013，23（12）:3354-3360.

［18］Cho EY，Kim SH，Yoon JH，et al.Apparent diffusion coefficient for discriminating metastatic from non-metastatic lymph nodes in primary rectal cancer［J］.Eur J Radiol，2013，82（11）:e662-668.

［19］Nicastri DG，Doucette JT，Godfrey TE，et al.Is occult lymph node disease in colorectal cancer patients clinically significant？A review of the relevant literature［J］.J Mol Diagn，2007，9（5）:563-571.

［20］Brown G，Richards CJ，Bourne MW，et al.Morphologic predictors of lymph node status in rectal cancer with use of high-spatial-resolution MR imaging with histopathologic comparison［J］.Radiology，2003，227（2）:371-377.

［21］Barbaro B，Fiorucci C，Tebala C，et al.Locally advanced rectal cancer:MR imaging in prediction of response after preoperative chemotherapy and radiation therapy［J］.Radiology，2009，250（3）:730-739.

［22］Dinter DJ，Horisberger K，Zechmann C，et al.Can dynamic MR imaging predict response in patients with rectal cancer undergoing cetuximab-based neoadjuvant chemoradiation［J］.Onkologie，2009，32（3）:86-93.

［23］王屹.局部進展期直腸癌新輔助放化療效果判斷中MRI的應用價值［J］.中華胃腸外科雜志，2015，（3）:216-220.

［24］Sun Y，Tong T，Cai S，et al.Apparent Diffusion Coefficient（ADC）value:a potential imaging biomarker that reflects the biological features of rectal cancer［J］.PLoS One，2014，9（10）:e109371.

［25］Akashi M，Nakahusa Y，Yakabe T，et al.Assessment of aggressiveness of rectal cancer using 3-T MRI:correlation between the apparent diffusion coefficient as a potential imaging biomarker and histologic prognostic factors［J］. Acta Radiol，2014，55（5）:524-531.

［26］Curvo-Semedo L，Lambregts DM，Maas M，et al.Diffusion-weighted MRI in rectal cancer:apparent diffusion coefficient as a potential noninvasive marker of tumor aggressiveness［J］.J Magn Reson Imaging，2012，35（6）: 1365-1371.

［27］陳應明，莊曉曌，余深平，等.直腸癌3.0T磁共振彌散加權成像及其與病理的相關性研究［J］.中華普通外科學文獻（電子版），2011，5（6）:524-529.

［28］Sun YS，Zhang XP，Tang L，et al.Locally advanced rectal carcinoma treated with preoperative chemotherapy and radiation therapy:preliminary analysis of diffusion-weighted MR imaging for early detection of tumor histopathologic downstaging［J］.Radiology，2010，254（1）:170-178.

［29］Kim SH，Lee JY，Lee JM，et al.Apparent diffusion coefficient for evaluating tumour response to neoadjuvant chemoradiation therapy for locally advanced rectal cancer［J］.Eur Radiol，2011，21（5）:987-995.

［30］Engin G，Sharifov R，Güral Z，et al.Can diffusion-weighted MRI determine complete responders after neoadjuvant chemoradiation for locally advanced rectal cancer［J］.Diagn Interv Radiol，2012，18（6）:574-581.

［31］Tofts PS，Brix G，Buckley DL，et al.Estimating kinetic parameters from dynamic contrast-enhanced T（1）-weighted MRI of a diffusable tracer:standardized quantities and symbols［J］.J Magn Reson Imaging，1999，10（3）:223-232.

［32］Yao WW，Zhang H，Ding B，et al.Rectal cancer:3D dynamic contrast-enhanced MRI；correlation with microvascular density and clinicopathological features［J］.Radiol Med，2011，116（3）:366-374.

［33］Yeo DM，Oh SN，Jung CK，et al.Correlation of dynamic contrast-enhanced MRI perfusion parameters with angiogenesis and biologic aggressiveness of rectal cancer:Preliminary results［J］.J Magn Reson Imaging，2015，41（2）: 474-480.

［34］Kim YE，Lim JS，Choi J，et al.Perfusion parameters of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in patients with rectal cancer:correlation with microvascular density and vascular endothelial growth factor expression［J］.Korean J Radiol，2013，14（6）:878-885.

［35］Kim SH，Lee JM，Gupta SN，et al.Dynamic contrast-enhanced MRI to evaluate the therapeutic response to neoadjuvant chemoradiation therapy in locally advanced rectal cancer［J］.J Magn Reson Imaging，2014，40（3）:730-737.

［36］Gollub MJ，Gultekin DH，Akin O，et al.Dynamic contrast enhanced-MRI for the detection of pathological complete response to neoadjuvant chemotherapy for locally advanced rectal cancer［J］.Eur Radiol，2012，22（4）:821-831.

［37］Intven M，Reerink O，Philippens ME.Dynamic contrast enhanced MR imaging for rectal cancer response assessment after neo-adjuvant chemoradiation［J］.J Magn Reson Imaging，2015，41（6）:1646-1653.

［38］Intven M，Monninkhof EM，Reerink O，et al.Combined T2w volumetry，DW-MRI and DCE-MRI for response assessment after neo-adjuvant chemoradiation in locally advanced rectal cancer［J］.Acta Oncol，2015，54（10）:1729-1736.

［39］邢曉宏，程英升.直腸癌MRI功能和分子成像的研究進展［J］.世界華人消化雜志，2013，21（18）:1726-1732.

［40］Hwang DW，Ko HY，Kim SK，et al.Development of a quadruple imaging modality by using nanoparticles［J］.Chemistry，2009，15（37）:9387-9393.

R735.3

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.06.05

2016-01-01）

公益性行業科研專項項目（201402019，主持單位中國醫學科學院北京協和醫院，合作單位北京醫院）

（corresponding author），郵箱：chenmin62@yahoo.com