基于MRI的直腸癌術前評估及應用進展

萬麗娟，張紅梅

(國家癌癥中心/中國醫學科學院 北京協和醫學院腫瘤醫院影像診斷科，北京 100021)

基于MRI的直腸癌術前評估及應用進展

萬麗娟，張紅梅*

(國家癌癥中心/中國醫學科學院 北京協和醫學院腫瘤醫院影像診斷科，北京 100021)

準確的直腸癌術前評估是精準治療的前提，MRI是直腸癌術前診斷與分期的首選影像學方法，其不僅能獲得較準確的T、N分期，還可獲得如腫瘤侵出肌層的深度、腫瘤肌壁外靜脈侵犯及與環周切緣的距離等與預后相關的信息。此外，MR還有望預測新輔助放化療療效。本文對MRI直腸癌術前評估指標及MRI技術在直腸癌術前評估中的應用價值等進行綜述。

直腸腫瘤；磁共振成像；術前分期

直腸癌是最常見的消化系統惡性腫瘤之一，其發病率呈逐年上升趨勢，我國直腸癌發病率每年約6.85/10萬[1]。局部復發及遠處轉移是影響患者生存期與生存質量的關鍵。近年來，得益于直腸癌全系膜切除術(total mesorectal excision, TME)的開展和新輔助放化療(neoaduvant chemoradiotherapy, NCRT)的應用，患者的局部復發率明顯降低[2]。在直腸癌多學科綜合診療(multiple disciplinary team, MDT)中，精準的影像診斷與分期是腫瘤精準治療的前提。隨著精準醫療的迅速發展，對于直腸癌術前評估除常規的T(Tumor)、N(Lymph nodes)分期外，還需對腫瘤侵出肌層的深度(extramural depth, EMD)、腫瘤肌壁外靜脈侵犯(extramural venous invasion, EMVI)以及到環周切緣(circumferential resection margin, CRM)的最近距離等相關因素進行評估[3-4]。MRI具有良好的軟組織對比度、多角度多序列成像等優勢，可清晰地辨認腫瘤組織及腸壁結構，準確顯示直腸系膜筋膜(mesorectal fascia, MRF)，對CRM等的評估具有明顯優勢，因此是美國國立綜合癌癥網絡(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)指南推薦的用于直腸癌評價的優選影像檢查方法[5]。本文對直腸癌MRI術前分期、NCRT后再分期以及MRI技術在直腸癌術前評估中的應用價值等進行綜述。

1 直腸癌的治療原則

2017年第二版NCCN指南推薦[5]，直腸癌治療前需進行精確臨床分期，以制定患者的治療方案。早期直腸癌(cT1-2，N0)直接選擇手術治療，局限進展期直腸癌(cT3-4，N0或任何cT，N+)則應將NCRT作為標準治療模式。研究[6-8]證明EMD>5 mm、EMVI(+)、CRM(+)的直腸癌患者預后較差，對該類患者應積極地實施NCRT，以提高腫瘤切除率，減少局部復發[9]。另一方面，由于不同患者對放化療的敏感性不同，因此如何在NCRT治療后乃至治療前評價出放化療敏感的病例也是實現個體化治療的前提。MRI在直腸癌的初步分期、NCRT療效評價及預測方面具有一定的優勢，是實現患者精準化治療的有力保障。

2 MRI直腸癌術前評估

2.1 T分期與EMD T分期反映腫瘤對腸壁及周圍組織器官的浸潤深度，以軸位高分辨T2WI評估為最佳。腫瘤組織在T2WI呈中等信號強度，T1期腫瘤侵犯黏膜與黏膜下層，T2期侵至固有肌層但未超過該層，T3期腫瘤突破固有肌層達漿膜下(腹膜反折上)或無漿膜覆蓋的直腸系膜內(腹膜反折以下)，T4期腫瘤浸潤至臟腹膜(T4a)或鄰近器官(T4b)。直腸腔內超聲(endorectal ultrasound, ERUS)較MRI可更好地區分T1/T2期直腸癌[10]，但對T3/T4期直腸癌卻存在明顯局限。對于腹膜反折以下的中下段直腸癌，通過測量腫瘤最外緣至固有肌層外緣的最大距離即EMD，又可將T3期分為T3a-d亞期，T3a期EMD<1 mm；T3b期≥1～5 mm；T3c期>5～15 mm；T3d期>15 mm[11]。研究[12]顯示T3a期腫瘤與T2期腫瘤具有相似的預后[3]，T3a-b期腫瘤患者的5年無瘤生存率為77.6%，明顯高于T3c-d期患者的55.2%。有研究[13]證實通過MRI測得的EMD與組織病理學結果高度相關，是影響直腸癌預后的重要因素之一。腫瘤累及臟腹膜為T4a期，而對于無腹膜覆蓋的中下段直腸癌則無T4a期。

一項Meta分析[14]發現，MRI對直腸癌T分期的準確率、敏感度、特異度分別為85%、87%與75%，但由于腫瘤周圍的炎性及纖維增生反應，T2期直腸癌與早期T3的局灶外侵有時難以鑒別，因此不同程度地可引起對T分期的誤判。T2WI結合DWI或增強掃描等MR序列，有望進一步提高T分期的準確性。

2.2 N分期 淋巴結轉移是直腸癌發生轉移的重要途徑，并直接影響患者的預后。國際抗癌聯盟(Union for International Cancer Control, UICC)第八版對結直腸癌TNM分期的定義為：N0期無區域淋巴結轉移；N1期有1～3枚區域淋巴結轉移；N2期有4枚以上區域淋巴結轉移。傳統上曾將淋巴結的大小作為評判轉移的標準，但由于正常淋巴結與轉移淋巴結間的大小常有較大重疊，因此僅依靠大小判斷有無淋巴結轉移容易誤診和漏診，從而造成治療不足或過度治療。淋巴結邊緣、形態、信號強度等綜合評價被認為比單獨應用大小評價更可靠[15-16]，通常在T2WI上出現邊緣不規則和/或信號不均勻的淋巴結應懷疑為轉移淋巴結[3]。但部分微轉移淋巴結在T2WI常不出現上述征象，且隨著MR軟組織分辨率的提高，正常淋巴結有時也可表現為內部信號不均勻，限制了MRI對淋巴結性質的判定。

直腸癌淋巴結轉移遵循一定的規律，即近端直腸癌常發生腫物上方的淋巴結轉移，而遠端直腸癌多向上方和側方發生轉移[17]，且淋巴結轉移多數為病灶同側轉移[18]；一項基于6 442例直腸癌患者的多中心研究[19]發現隨著T分期的增高，出現淋巴結轉移的概率也升高，T1～4期直腸癌出現淋巴結轉移的比例依次為11.9%、25.7%、55.9%和62.4%。因此，當單純應用淋巴結影像特征對其性質判定有困難時，可結合轉移規律、原發腫瘤分期等相關信息進行輔助診斷，且隨著MR技術的發展，有望聯合淋巴結影像特征與直腸癌原發灶的生物學特征等建立術前評判淋巴結狀態的人工智能模型，改善目前N分期準確率相對較低的狀況。

2.3 EMVI 病理學上腫瘤直接侵犯直腸肌壁外系膜內的血管被稱作pEMVI陽性，是腫瘤局部復發及遠處轉移的獨立危險因素[20-21]。MRI可對EMVI做出準確的影像學評估，有研究[22]報道由MRI評估的EMVI(+)患者的生存曲線與pEMVI(+)患者相似。EMVI(+)不僅是直腸癌發生同時性遠處轉移的獨立危險因素[23]，還可導致發生早期異時性遠處轉移概率增高，Bugg等[8]報道EMVI(+)患者1年內出現異時性轉移的概率較EMVI(-)患者提高3.7倍。因此治療前正確評估EMVI狀態有助于更合理地制定治療方案，最大限度地使患者獲益。Smith等[22]提出將MRI對EMVI的評估分為5級：0級，腫瘤呈非結節狀浸潤且鄰近無血管存在；1級，腫瘤呈結節狀浸潤，腫瘤鄰近無血管結構；2級，腫瘤周圍存在血管結構，但血管外形正常且其內未出現腫瘤信號；3級，血管內出現腫瘤信號，血管外形無或僅輕微改變；4級，血管內出現明確的腫瘤信號及明顯的血管侵襲破壞的改變，其中0～2級者為EMVI(-)，3、4級為EMVI(+)。EMVI級別相同的陽性患者，發生大血管侵犯者遠處轉移概率可為小血管侵犯者的2倍左右，預后更差[23]。

2.4 CRM CRM[病理學CRM(pCRM)](+)指切除后標本的橫斷面上，原發腫瘤、轉移淋巴結或癌結節距環周切緣距離≤1 mm。有研究[24]報道pCRM(-)患者局部復發率及遠處轉移率為1.8%與13.4%，而pCRM(+)者則分別高達15.4%與61.5%。因此術前準確評估CRM狀態，并采取NCRT，可有效地降低局部復發及遠處轉移，提高患者總生存期[25]。有研究[7]對216例實行直接手術治療的直腸癌患者的術前MRI進行分析發現，MRI評估CRM準確率可達87%，同pCRM，MR CRM可有效預測患者的生存期，且較TNM分期有更高的預測價值。以MR CRM為補充的療前分期促進了直腸癌個性化治療的發展。

2.5 NCRT后再分期 NCRT后需進行再分期，從而客觀評價治療療效以指導下一步治療。約15～27%的患者NCRT后可達到病理完全緩解(pathologic complete response, CR)，研究[26]證明pCR者較非pCR者預后好，二者5年無病生存期分別為83.3%和65.6%，5年總生存率分別為87.6%和65.6%，差異均有統計學意義，因此，對pCR患者執行“等待觀察”的治療策略也為直腸癌研究的熱點之一[27]。但目前尚無精確預測術前pCR的方法，MRI作為直腸癌再分期的主要影像學檢查方法之一，單獨采用T2WI判斷pCR的敏感度僅為40.8%[28]，無法為“等待觀察”提供充足的證據。近年來，功能MRI逐漸被應用于直腸癌NCRT后再分期，研究[28-29]報道T2WI聯合DWI、動態增強MRI(dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI)可提高pCR診斷率。

3 MR功能成像在直腸癌術前評估中的應用

術前MRI評估準確性不僅取決于影像科醫師的經驗程度，還取決于MRI技術的不斷改善與進步。小視野、高分辨、薄層(層厚3 mm)的常規MR序列已廣泛應用于直腸術前評估，并獲得了良好的診斷效果，且以DWI、DCE-MRI為代表的MR功能成像的應用與發展，使直腸癌術前評估又步入一個新階段。

DWI作為應用較成熟的功能性MRI技術，不僅可較準確地鑒別炎性纖維反應與腫瘤侵犯，對于NCRT后療效評價也具有一定作用。以活體內水分子實際擴散呈非正態分布為理論基礎的擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)預測pCR的特異性高于DWI[30]。有研究[31]報道基于多b值的DWI序列，即體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像可去除微循環灌注的影響，其觀察指標—真實擴散系數(D值)比ADC值能更準確地反映腫瘤的病理生理學信息。因此，與傳統DWI相比，DKI和IVIM可更準確地反映活體水分子運動狀態，在直腸癌術前評估中將具有更廣闊的前景。

惡性腫瘤常有豐富的新生血管，微血管密度和通透性增加，DCE-MRI將這種改變以時間-信號強度曲線顯示，同時還可獲得灌注參數值如容積轉移常數(Ktrans)、反流速率常數(Kep)等。在Tong等[29]的研究中，NCRT前pCR與非pCR者Ktrans均值存在顯著差異，以Ktrans為0.66/min預測pCR敏感度可達100%。但Alberda等[32]則認為DCE-MRI對pCR預測無明顯優勢，對N分期卻有一定價值。因此，DCE-MRI對直腸癌術前評估的價值還需進一步證實。

對NCRT前后淋巴結狀態的評估一直是MRI直腸癌術前評估的主要難點之一。有研究[18]報道淋巴結邊緣的化學位移效應可作為鑒別正常與轉移淋巴結的指標。正常淋巴結的被膜下竇與系膜脂肪形成良好的水-脂交界面，在T2WI頻率編碼方向多可見完整的化學位移效應，轉移淋巴結則常出現化學位移的破壞、消失或不完整。另外，在MR分子成像領域，以超順磁性氧化鐵等為特異性分子探針的淋巴結成像也有望用于術前淋巴結評估，提高診斷準確性。

綜上所述，MRI對直腸解剖結構的清晰識別不僅為直腸癌分期奠定了基礎，還可進一步評估與直腸癌預后相關的其他重要因素如EMD、EMVI、CRM等，是直腸癌術前分期的首選影像檢查方法。為實現直腸癌精準治療，可于NCRT前預測NCRT療效，根據不同患者對NCRT的敏感性調整劑量與治療周期。近年來，DWI、DCE-MRI用于NCRT前預測NCRT療效的研究較多，但目前尚無一致結果[33]。相信隨著MRI技術的發展，NCRT前預測其療效的準確性也必將逐漸提高。

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《中國醫學影像技術》雜志2018年征訂啟事

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PreoperativeevaluationandapplicationdevelopmentofrectalcancerbasedonMRI

WANLijuan,ZHANGHongmei*
(DepartmentofDiagnosticRadiology,NationalCancerCenter/CancerHospital,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Beijing100021,China)

MRI is the first choice for preoperative evaluation of rectal cancer. It can not only provide high accuracy for T and N stage, but can also apply important factors related to the prognosis, such as extramural depth, extramural venous invasion and circumferential resection margin. Moreover, it is also promising for predicting therapeutic effects of neoaduvant chemoradiotherapy. MRI preoperative evaluation indexes and new techniques in rectal cancer were reviewed in this paper.

Rectal neoplasms; Magnetic resonance imaging; Preoperative staging

10.13929/j.1003-3289.201703025

R735.37; R445.2

A

1003-3289(2017)10-1570-05

衛生公益性行業科研專項(201402019)、北京市科技計劃課題(Z161100000516101)、中國癌癥基金會北京希望馬拉松專項基金(LC2016A05)。

萬麗娟(1993—)，女，江西九江人，在讀碩士。研究方向：腹部腫瘤影像診斷。E-mail: 18345195352@163.com

張紅梅，國家癌癥中心/中國醫學科學院 北京協和醫學院腫瘤醫院影像診斷科，100021。E-mail: 13581968865@163.com

2017-03-07

2017-05-23