MRI新技術在評估結直腸癌肝轉移中的應用

張 換，童 彤

復旦大學附屬腫瘤醫院放射科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海 200032

MRI新技術在評估結直腸癌肝轉移中的應用

張 換，童 彤

復旦大學附屬腫瘤醫院放射科，復旦大學上海醫學院腫瘤學系，上海 200032

童彤，副主任醫師，復旦大學附屬腫瘤醫院放射診斷科主任助理。 2003年畢業于復旦大學臨床醫學系，2008年獲復旦大學影像醫學與核醫學博士學位，2014年在美國斯隆-凱特琳癌癥中心胃腸影像組做訪問學者。以第一責任人承擔多項省部級及局級科研基金項目研究。在國內外核心期刊發表學術論文20余篇，其中SCI收錄期刊發表學術論文7篇。目前擔任上海市醫學會放射學專科分會青年學組委員，并兼任《放射學實踐》雜志審稿專家。

多層螺旋CT是評估結直腸癌肝轉移最常用的影像學技術。與CT相比，MRI具有較高的軟組織對比度，特別是引入擴散加權成像、動態增強、肝膽特異性對比劑等成像新技術后，MRI在肝轉移灶評價中的優勢愈加明顯。該文綜述了MRI新技術的基本原理、主要功能學參數及其在結直腸癌肝轉移評價中的應用。

結直腸癌肝轉移；磁共振成像；擴散加權成像；動態增強；肝膽特異性對比劑

結直腸癌是常見惡性腫瘤之一。2015年中國癌癥數據調查顯示，結直腸癌發生率在男性、女性中分別居第5和第4位，死亡率在所有癌癥相關死亡中居第5位[1]。Siegel等[2]預測2016年結直腸癌以男女人群中各8%的發生率位列第三大常見腫瘤。轉移是影響患者預后的不良因素，肝臟則是結直腸癌最常發生轉移的器官，超過一半的患者發生同時或異時性肝轉移[3]。肝轉移灶的手術切除可顯著提高患者的生存率，但目前只有少數結直腸癌肝轉移患者可實現根治性手術切除[4-5]。對于不可切除和廣泛擴散的患者來說，其主要治療方式是姑息性化療。影像學技術可幫助評價病灶數量、大小及位置分布，從而判斷可切除性，評估治療反應及監測復發，在結直腸癌肝轉移患者病情評估中起著十分重要的作用。

多層螺旋CT是最常用于結直腸癌肝轉移灶檢出和評估的影像學方法[6]。在肝臟脂肪浸潤情況下，CT對轉移灶的檢出很困難，而患者化療后并發脂肪肝及脂肪性肝炎是其常見不良反應[7-8]。CT平掃和增強圖像上肝實質背景密度取決于脂肪浸潤程度而相應降低，使少血管肝轉移灶的檢出大打折扣[9]。不僅如此，CT所應用的傳統實體瘤評價標準主要是基于腫瘤形態學變化，并不能良好反映病灶的病理學反應[10]，而治療后與患者預后息息相關的正是轉移灶中殘活腫瘤細胞的存在[11]。

MRI技術可多參數、多序列、多方位成像，具有較高的軟組織對比度和良好的空間分辨率。研究表明，對于新輔助化療后并發肝脂肪變時結直腸癌肝轉移灶的檢出，MRI以明顯的統計學差異優于多層螺旋CT，特別是對小病灶(≤1 cm)的檢出[9,12]。尤其在引入動態增強MRI (dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)和擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)等功能學成像方式后，MRI在結直腸癌肝轉移影像學評估中的優勢更加明顯[13-15]。

1 DWI在評價結直腸癌肝轉移中的應用

DWI的顯像原理是基于水分子的自由擴散，亦即布朗運動。但在活體生物組織中，由于細胞外微體系結構、主動運輸機制及微血管循環等因素，水分子擴散得以緩慢進行。這種水分子自由擴散的限制性合成效應在DWI中以表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)來定量顯示。研究發現，結直腸癌肝轉移灶的早期ADC值變化可預測治療效果[16-17]。其中，治療無效組較治療有效組有更高的ADC均值，且有效組的治療后ADC值較治療前明顯升高，最早出現于化療3～7 d后，早于瘤體的大小變化。Wagner等[18]進一步以結直腸癌肝轉移患者治療后的病理學結果作為參照，發現轉移灶外周部位(殘活腫瘤細胞主要存在部位)的ADC值隨著病理學反應不同而差異很大，絕大部分病理緩解組的均值為1.749，顯著高于局部性病理緩解組(1.346；P=0.013)及病理無緩解組(1.398；P=0.013)。

組織DWI信號衰減除取決于水分子擴散外，還受微循環血流灌注的影響，基于隨b值呈線性衰減的DWI模型(即單指數模型)會導致組織ADC值偏高[19-21]。因此，DWI單指數模型過于簡單，不能真實反映生物組織的復雜結構及其分子的運動情況。體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)雙指數模型是描述DWI信號非單指數衰減最常用的模型。IVIM雙指數模型基于非高斯擴散理論，可描述組織非高斯擴散特性，反映擴散的兩種成分，即單純水分子擴散和灌注相關擴散，較普通單指數模型能更好地擬合DWI上影像信號衰減，量化相關參數，揭示組織異質性，反映組織病理生理學的微觀變化。IVIMDWI通過較大范圍內的多b值相結合，包括低b值(＜200 s/mm2)和高b值(≥200 s/mm2)，不僅限于計算ADC值，更可真實衡量水分子擴散和微循環灌注的各自影響，并由此衍生出自由水分子擴散參數(D)、灌注參數(D*)及灌注分數(f)。ADC值較其他參數更利于對肝臟病灶進行定性[22]。Chiaradia等[23]研究發現，結直腸癌肝轉移灶的f值明顯小于周圍正常肝組織(P＜0.001)，以病理學作為參照標準發現病灶壞死比例與ADC、D值正相關。Granata等[24]發現，灌注參數f與病灶的血管靶向藥物治療反應具有統計學相關性，提出f值治療前后下降54%可作為評價結直腸癌肝轉移治療有效的生物學指標，靈敏度和特異度分別為62%和93%。

2 MRI肝膽特異性造影劑在評價結直腸癌肝轉移中的應用

MRI對比劑有釓類、鐵類、錳類等，大多通過腎臟排泄，極少數可被肝細胞攝取并通過肝膽系統排泄。傳統的非特異性細胞外釓對比劑如釓噴酸葡胺(gadolinium-diethylenetriamine pentaacetic，Gd-DTPA)在肝臟分布無特異性，靜脈注射后迅速分布于全身血管系統，隨后彌漫至細胞外間隙，主要反映組織血液供應狀態，通過多時相掃描動態觀察肝內病灶強化方式的演變過程。結直腸癌肝轉移灶是典型的少血供病灶，在動脈期呈等信號或稍低信號，門靜脈期病灶顯示最明顯，呈環狀強化，平衡期對比劑退出顯示低信號或中心等信號[1]。

能通過肝膽系統代謝的對比劑即肝膽特異性對比劑，正在逐步取代傳統性對比劑，在肝臟腫瘤對比劑中占主要地位[25]。其一方面具有與Gd-DTPA相似的細胞外代謝過程，能提供與前者類似的多期動態增強掃描圖像，另一方面則優先被有功能的肝細胞攝取并隨后分泌入膽管，在延遲一定時期后出現肝實質和膽管系統的特異性強化。靜脈注射后，這些對比劑有雙相增強模式，第一相隨注射立即發生，延遲相則發生在10～120 min內[26]。病灶對對比劑的吸收程度間接反映病灶內細胞學特性，特別是對于肝轉移患者來說，其肝功能多數是正常的，鑒于肝轉移灶對肝特異性對比劑的較少攝取，其肝膽特異性增強相的信號強度會明顯低于正常肝實質背景信號，十分有利于轉移灶的檢出[28]。目前，常用的兩種肝膽特異性對比劑分別是釓塞酸(gadolinium-ethoxybenzyl-diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-EOB-DTPA)和釓貝葡胺(gadobenate dimeglumine，Gd-BOPTA)，均為非特異性對比劑Gd-DTPA的衍生物[27]。

相比于CT，利用肝膽特異性對比劑的增強MRI檢測結直腸癌肝轉移灶具有更高的靈敏度和特異度[28]，尤其是在脂肪肝背景下對小病灶(≤1 cm)的檢出[29-30]。肝膽特異性對比劑增強聯合DWI可顯著提高肝轉移患者術前化療的診斷準確性[31]。Hosseini-Nik等[32]提出肝膽特異性對比劑增強聯合DWI很有希望能檢測出結直腸癌肝轉移術前化療完全緩解，這對決定術前化療后患者的后續手術方案有重要意義。因此，雖然肝膽特異性對比劑價格較貴，但其對病灶的高檢出率可一定程度上彌補這種缺點，準確的檢出定性可相對避免后續更多的放射學檢查、活檢，甚至手術切除[26]。

3 DCE-MRI在評價結直腸癌肝轉移中的應用

DCE-MRI可反映肝臟組織和腫瘤的肝動脈、門靜脈供血情況及對比劑到達時間，量化病灶的血流情況和毛細血管滲出性，這些直接決定了化療藥物向轉移灶的運送情況[33-34]。其定量參數主要包括: ① 傳輸參數(Ktrans)：對比劑從血管內到血管外的速率常數，反映微血管流量及微血管通透性；② 流出速率常數(Kep)：組織間隙對比劑重吸收回血管的速率常數；③ 血管外細胞外間隙空間體積比(Ve)：血管外細胞外間隙空間體積比越接近0，表明血管化程度越強；④ 血漿體積比(Vp)：血漿空間體積比越接近0，表明血管化程度越差[35]。

DCE-MRI通過描述病灶的微血管灌注情況可用于評估抗血管藥物治療效果，其血流動力學參數較DCE-CT有更好的再現性，更利于實現標準化及保證質量可靠[36]。研究發現，基線Ktrans值高的轉移灶藥物治療效果較好，治療后Ktrans下降＞40%與結直腸癌肝轉移患者更好的無進展生存期密切相關[37-38]。Coenegrachts等[39]發現，結直腸癌肝轉移灶整體Kep值治療有效組明顯高于治療無效組(Kep=0.098 52、0.078 29)，有效組治療6周后Kep值明顯下降，由此提出Kep值可用于治療療效預測及早期療效評價。Hirashima等[40]通過多因素分析同樣證實，治療7 d后Ktrans及Kep比例下降(△Ktrans及△Kep)與腫瘤縮小顯著性相關(△Ktrans：P=0.009；△Kep：P=0.043)，△Ktrans還與較長的疾病進展期相關(P=0.001)，從而提出△Ktrans可作為預測較好治療效果及疾病進展期的一種藥效動力學指標。

4 功能MRI的優勢及局限

MRI具有較高的軟組織對比度，脂肪肝背景下較CT能更好地檢出結直腸癌肝轉移灶，且不接受電離輻射，可短期多次重復。MRI功能學成像方式不僅提供結直腸癌肝轉移灶的形態學和功能學特征，有利于患者治療方案選擇；治療后功能學參數變化還與病理反應密切相關，可用于早期治療效果評估，及時調整治療方案，從而影響個體化治療發展。

雖然MRI是一種評價結直腸癌肝轉移的高敏感方法，但其檢查時間較長，價格相對昂貴，并不適用于所有患者。患者必須能配合呼吸指令，必須嚴格篩選不兼容的植入設備，以及幽閉恐怖癥和嚴重腎臟疾病等禁忌證。

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1.目標驅動措施。構建“四驅雙核”服務型黨支部，要牢牢把握“服務專業發展和學生培養”這兩個雙核目標，認真設計載體，有效開展工作，充分發揮教工黨支部在雙核目標發展中的推動作用。在服務專業發展上的目標，就是要用教工黨支部中優勢專業黨員教師的合力，建設特色專業；用教工黨員所具有的優勢專長，服務特色專業，建立以首席教師為主的特色專業群，動態調控專業結構，逐步形成系列標準化課程模塊；在服務學生培養上的目標，就是要真正關心學生，把解決思想問題與實際問題結合起來，把學生的政治追求、職業發展、個人成長、情感交流、生活幫助等需求納入教工黨支部服務范疇，實施精細化、過程化管理，持續增強教師黨員在學生中的影響力。

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Application of new magnetic resonance technologies in assessment of colorectal liver metastases

ZHANG Huan, TONG Tong
(Department of Radiology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

TONG Tong E-mail: t983352@126.com

Multidetector CT is used to be the most common imaging technology in the evaluation of colorectal liver metastases. The heightened soft-tissue resolution provided by magnetic resonance (MR) imaging makes it a potential problem-solving tool in the assessment of colorectal liver metastases, particularly with the introduction of new imaging technologies, such as diffusion weighted imaging (DWI), hepatocyte-specific contrast-enhanced MR imaging, dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI), and so on. In this paper, their basic principles, main function parameters, and applications in the evaluation of colorectal liver metastases are reviewed.

Colorectal liver metastasis; Magnetic resonance imaging; Diffusion weighted imaging; Dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging; Hepatocyte-specific contrast agent

R445.2

A

1008-617X(2017)01-0007-05

2017-02-01）

國家自然科學青年基金(No：81501437)

童彤 E-mail：t983352@126.com