動態增強MRI在胰腺方面的研究現狀及進展

李娟，朱亮，薛華丹

動態增強MRI(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)是一種無創檢測并定量評估目標器官血管生理特性及組織灌注的技術，其不僅可以顯示目標器官的結構，還可提供其功能信息，可用于對多種疾病的早期檢測、特征描述及治療監測[1]。早期DCE-MRI主要用于相對靜態的器官，如乳腺、直腸及前列腺等[2-4]。隨著科技的發展，圖像采集時間有所減少，時間分辨率有所提高，三維序列逐漸應用，DCE-MRI逐漸開始應用于腹部成像[5]。本文就DCE-MRI在胰腺方面的研究現狀及進展進行綜述。

DCE-MRI的基本原理及數據采集方法

1.基本原理

DCE-MRI是一種通過注入對比劑后連續多次動態采集、實時記錄對比劑在目標器官流入及流出的完整過程，獲得能夠反映在注入對比劑前后各個時期組織強化情況的一系列連續多期動態增強過程的圖像，利用適當的藥物代謝動力學模型(PK)將MR信號強度轉化為灌注參數對病灶進行評估的方法，其不僅可以顯示目標器官及病變的結構，還可提供其功能信息[1,6,7]。

2.數據采集方法

DCE-MRI掃描分為兩個過程：首先是多翻轉角T1掃描，進行T1值映射，然后是連續多期動態增強掃描。雖然北美放射學會定量影像生物標志協會于2012年針對DCE-MRI評估惡性腫瘤治療反應提出了標準化的掃描流程，但目前對于其他疾病的評估尚無統一的掃描方案。有多篇文獻提到[1,8]，應當在保證足夠空間分辨率的前提下，盡可能提高時間分辨率。Huh等[9]的DCE-MRI研究中采用CAIPIRINHA-VIBE技術，在掃描范圍可以包全肝臟的前提下，達到的時間分辨率為3 s，同時擁有較高的空間分辨率(1 mm×1 mm×4 mm)。對于對比劑的具體種類選擇及注射劑量，目前尚無統一標準，劑量一般根據患者的體重計算[10]，多項關于胰腺DCE-MRI研究的注射流率為2 mL/s，之后追加注射20 mL生理鹽水[9,11,12]。

DCE-MRI分析

1.半定量分析

半定量參數的獲取不依靠PK模型，直接由信號強度曲線獲取，包括對比劑到達目標器官的時間、對比劑流入斜率(也稱最大斜率或初始斜率)、對比劑流出斜率及信號強度峰值、達峰時間、信號增強比、信號強度曲線下面積(area under the curve,AUC)等。這些參數與器官潛在的生理功能存在一定的關聯性，如最大斜率、AUC和強化峰值的增加及達峰時間的減少表明器官功能活躍，如移植腎、腫瘤組織的血管密度和/或血管通透性增加。半定量參數的優點包括：①簡單、直接，不需要把記錄的MR信號強度曲線轉換為對比劑濃聚曲線；②能夠完整分析整個循環時間-信號曲線特點。半定量參數也有自身的局限性，首先，所得參數與生理功能關系不明確，不能直接評估組織的生理特性，如血管通透性及血流量；其次，半定量參數容易受到磁共振掃描參數及機型的影響，這影響了其可重復性[1]。

2.定量分析

應用PK模型可將MR信號強度曲線轉換為對比劑濃聚曲線。PK模型分為兩類，即間室模型和空間分布模型。前者相對簡單、參數少，現應用較為廣泛；后者將對比劑的空間及時間變化都考慮在內，更接近真實情況、更準確，但是也更復雜，限制了其廣泛應用。這兩類PK模型又包括多種具體的PK模型，目前沒有一種PK模型適用于所有組織及腫瘤，因此需要根據臨床應用選擇適當的PK模型。目前應用最為廣泛的模型為TK及ETK，其主要參數包括對比劑從血管(血漿)轉運到血管外細胞外間隙的容積轉運常數(volume transfer constant from blood plasma to extravascular extracellular space,Ktrans)、血管外細胞外間隙容積分數(volume of extravascular extracellular space per unit volume of tissue,Ve)、速率常數(rate constant for transfer between extravascular extracellular space and blood plasma,kep)，血漿部分容積(the fractional volume of the plasma space，VP)，kep= Ktrans/Ve[1,5,11]。其中最重要的參數為Ktrans值，其生理意義取決于目標組織血流量與毛細血管滲透性的平衡，當組織血流量受限時，Ktrans值可評估組織的血流量，此種情況適用于血管滲透性較高的腫瘤，如胰腺癌；當組織的滲透性受限時，Ktrans值代表了組織的滲透性[1,13]。

DCE-MRI在胰腺中的應用

1.DCE-MRI與正常胰腺

趙娓娓等[14]通過對68例(青年組24例，中年組24例，老年組20例)進行DCE-MRI檢查的健康志愿者的灌注參數進行分析，發現不同性別志愿者的灌注參數差異均無統計學意義，老年組Ve值高于青年組和中年組(P=0.036、0.001)，推測其可能與胰腺萎縮和脂肪替代有關，胰頭區Vp值高于胰體部和胰尾部(P=0.011、0.023)，推測可能與胰腺不同位置血供來源不同有關。

2.DCE-MRI對胰腺實性病變的鑒別診斷

Kim等[12]對45例(24例胰腺癌、8例胰腺神經內分泌腫瘤、3例慢性胰腺炎及10例正常胰腺)進行過DCE-MRI檢查的患者進行回顧性分析，發現胰腺癌患者的Ktrans、 kep及iAUC值(前60秒曲線下面積)均較正常胰腺低(P值均<0.05)，且與神經內分泌腫瘤患者的參數相比，差異均具有統計學意義(P值分別為<0.001、0.038、<0.001)；慢性胰腺炎患者的Ktrans及 kep值與正常胰腺相比差異有統計學意義(P值分別為0.001、<0.001)，此外胰腺癌患者與慢性胰腺炎患者的信號強度曲線類型有顯著差異，75%胰腺癌的曲線為緩慢、漸進性強化，而100%的慢性胰腺炎表現為緩慢上升、緩慢下降。Huh等[9]通過對15例胰腺癌及5例神經內分泌腫瘤的灌注參數進行分析，亦發現胰腺癌的Ktrans及iAUC值明顯低于神經內分泌腫瘤(P值均<0.001)。Liu等[15]通過對33例胰腺實性病變(23例胰腺癌，3例實性假乳頭狀瘤，3例神經內分泌腫瘤，2例腫塊型胰腺炎，2例壺腹癌)的DCE-MRI數據進行分析，發現與非胰腺癌腫瘤組織相比，胰腺癌的對比劑上升最大斜率、kep降低，達峰時間延長。ROC曲線顯示，達峰時間、對比劑上升最大斜率、kep-2C和kep-3C在鑒別胰腺癌與非胰腺癌腫瘤的曲線下面積分別為0.73、0.72、0.79和0.72。以上研究結果表明胰腺的MRI灌注參數可用于描述不同實性病變的特征，因此可能用于輔助其他序列對胰腺實性病變進行鑒別診斷。

3.DCE-MRI與胰腺癌

可切除性評價。腫瘤檢出:目前多項研究發現，增強MRI與增強CT對于胰腺癌檢出率方面差異無統計學意義[16-18]。

主要血管評估:既往認為CT是評價血管受累的最佳檢查方法，但隨著MRI技術的發展，Chen等[16]及Lee等[18]發現增強CT與增強MRI對胰周血管受累情況的評估差異無統計學意義。Kim等[19]研究發現增強CT+增強MRI對于胰周血管受累的評估優于增強CT。

肝轉移檢出:Motosugi等[20]研究發現增強MRI對胰腺癌患者肝轉移的檢出敏感度高于CT(敏感度分別為85%、46%,P=0.046)。Chen等[16]研究發現增強MRI與增強CT對于胰腺癌患者肝轉移及遠處轉移的檢出差異無統計學意義。Kim等[19]通過對298例胰腺癌術前圖像進行研究，發現術前增強MRI有助于發現CT上隱匿的肝轉移病例，同時進行增強MRI+增強CT檢查的患者術后出現肝轉移的平均時間為9.9個月，顯著長于僅進行CT檢查的患者(4.2個月，P=0.011)。

但無論是對主要血管的評估還是對肝轉移的檢出，相關文獻提到的增強MRI僅為三期或多期檢查，時間分辨率較低，不同于可反映病變灌注情況的DCE-MRI。目前尚未發現DCE-MRI用于胰腺癌可切除性評價的報道，這可能是一個潛在的研究方向。

化療:在胰腺癌的化療評估方面，Akisik等[21]對11例局部進展性胰腺癌患者化療及抗血管治療前及治療后28天進行DCE-MRI評估，發現治療前腫瘤Ktrans值高于0.78 mL/mL·min對于預測腫瘤反應的敏感度為100%，特異度為71%，提示治療前腫瘤的Ktrans值有望用于預測抗血管治療的療效；Bali等[13]研究發現，胰腺癌纖維化程度與Ktrans值呈負相關，與Ve值呈正相關，腫瘤微血管密度與Ve值呈正相關。Ma等[11]通過對18例胰腺癌患者的DCE-MRI進行分析，印證了前者得出的結論。胰腺癌的纖維化與腫瘤的進展、轉移及化療抵抗密切相關[22]。因此，推測DCE-MRI可預測胰腺癌抗纖維化治療的療效及預后。Kim等[23]對8例胰腺癌患者(7例局部進展期，1例伴轉移)治療前及1線化療后8周進行DCE-MRI評估發現在使用矯正后，對治療有反應的腫瘤Ktrans值變化為73%±6% (95% CI：64%～82%)，而對治療無反應的腫瘤Ktrans值變化為-0%±5% (95% CI：-7%～8%)，兩者比較差異有統計學意義(P<0.0001)，表明Ktrans值增高可提示患者對化療有反應。

預后：Ueno等[24]通過對27例進展期胰腺癌患者治療前DCE-MRI圖像進行分析，發現半定量參數信號增強比(signal ratio，SR)與患者預后相關。高SR(界值22%)患者傾向于更高的臨床分期、可能出現淋巴結轉移及預后更差。Chen等[25]通過對63例胰腺癌患者治療前圖像進行研究，發現半定量參數Peak與患者預后相關，高Peak可提示患者總生存時間(overall survival,OS)較長，但并非影響患者OS的獨立危險因素，此外該研究亦發現DCE半定量參數IAUC60及定量參數Ktrans、kep、Ve與患者OS無關。DCE半定量(Peak、IAUC60)及定量參數(Ktrans、kep及Ve)均與患者無進展生存無關。

4.DCE-MRI與胰腺神經內分泌腫瘤

Zhu等[26]對47例胰島素瘤患者的術前增強CT、灌注CT及MRI(含DWI)圖像進行研究，發現MRI(含DWI)對胰島素瘤的檢出敏感度為90.2%，特異度為76.5%，優于增強CT，但與灌注CT相比差異無統計學意義，且MRI對于腫瘤與主胰管關系的顯示優于CT。Bali等[13]研究發現，分化程度良好的胰腺神經內分泌腫瘤MR信號強度曲線類型與主動脈接近，而緩慢強化的腫瘤更傾向于低分化。Kim等[12]研究發現，神經內分泌癌(G3期)較神經內分泌瘤的Ktrans值更低，但高于導管腺癌。趙娓娓等[27]研究發現，Ktrans及kep值可幫助鑒別G1期與G2期神經內分泌腫瘤，G1期神經內分泌腫瘤的Ktrans及kep值明顯低于G2期；當Ktrans取閾值0.714時，敏感度為70.00%，特異度為85.71%；當kep取閾值1.721時，敏感度為60.00%，特異度為92.86%。

胰腺DCE-MRI的問題與展望

胰腺DCE-MRI的可重復性有待提高。目前對于DCE-MRI尚無統一的掃描方案，PK模型的選擇尚無統一標準，后處理軟件多種多樣，并且掃描機器的時間及空間分辨率不同、疾病種類及治療方法不同等因素，都使得比較不同研究所得出的參數較為困難[1]。Kim等[28]的研究中提到，即使采取同樣的PK模型，由于掃描參數、對比劑種類及量化方法不同等原因，同一疾病的同一掃描參數的數值在不同研究中差別很大。Kim等[29]通過將一種新型的便攜式灌注模型用于同一健康志愿者在不同MR設備上所進行的腹部DCE-MRI檢查中，發現該設備可減少由于設備差異導致的灌注參數的差異，如可將Ktrans值的組內相關系數由0.899增至0.996，同時指出該設備或可用于評估腹部病變定量DCE-MRI的多中心臨床研究，但其效果可能有待進一步驗證。Klaassen等[30]通過對15例進展期胰腺癌患者在治療前進行兩次DCE-MRI檢查，發現對于兩次檢查，Ktrans、kep、Ve及Vp值的變異系數分別為21.8%、9.9%、19.3%、18.2%，表明DCE-MRI對進展期胰腺癌患者的評估具有較好的可重復性。

盡管DCE-MRI有廣泛的應用潛能，但將其整合到常規臨床實踐中仍然具有挑戰性[8,31]，如獲得高質量的功能MRI數據及穩定地分析數據的技術，以及如何對所得出的結果做出合理的臨床解釋[32]。此外應減少掃描時間以適應繁忙的臨床工作的需求，這些可能都是今后努力的方向。