直肠癌高分辨MRI临床研究相关进展

库雷志，马明平，包强，俞顺

直肠癌高分辨MRI临床研究相关进展

库雷志，马明平，包强，俞顺

【摘要】高分辨力MRI能较清晰显示直肠癌及周围组织的解剖结构，根据肿瘤大小、肠壁及浸润深度、局部及远处淋巴结转移情况对直肠癌进行T分期、N分期、M分期，对直肠癌直肠系膜全切除术后环周切缘状态进行评估，运用扩散加权成像、动态增强MRI、体素内不相干运动等新技术评估直肠癌新辅助放化疗疗效、预后等，指导临床医生选择合理的治疗方案，降低患者术后的复发率，提高患者生活质量，延长患者生存时间。本文就目前高分辨力MRI在直肠癌中的临床研究进展作一简要综述。

【关键词】直肠肿瘤；高分辨力；磁共振成像

作者单位：350003 福州，福建中医药大学（库雷志）；350001 福州，福建中医药大学省立临床医学院放射科（马明平、包强、俞顺）

结直肠癌是人类最常见的恶性肿瘤之一，年累积人数约100万，年死亡人数近50万［1］。在美国，结直肠癌是男性继前列腺和肺癌之后第三常见肿瘤，是女性继乳腺癌之后第二常见肿瘤，且有三分之一的结直肠癌发生在直肠［2］。在我国，结直肠癌的发病率和死亡率有逐年增高的趋势，发病年龄也明显提前，目前发病率已居恶性肿瘤第4位，成为威胁我国人民健康和影响生活质量的主要疾病之一［3］。直肠癌局部侵犯是影响直肠癌治疗方案选择和预后的重要因素，准确分期对选择治疗方案、疗效评估及预后判断十分重要［4-5］。高分辨力MRI可获得高质量的T2WI图像，多方位显示直肠肿瘤、直肠系膜筋膜和邻近器官，有效评估肿瘤与直肠系膜筋膜的关系，是直肠癌诊断与分期较有效的非侵袭性检查手段［6］。本文就近年来高分辨力MRI最新技术在直肠癌临床研究的相关进展作简要综述。

MRI在直肠癌患者T分期中的临床应用

高空间分辨力MRI T2WI可以清楚地显示直肠壁三层结构，即黏膜层、黏膜下层和肌层，故可以较准确地判断直肠癌在肠壁的浸润深度。蔡香然等［7］应用相位阵列体线圈高分辨力MRI显示T分期的整体准确度为86%，对T1和T2期分期的准确度为89%，对T3期分期的准确度为80%，对T4期分期的准确度为100%。Zhang等［8］报道3D动态增强MRI对直肠癌T分期的准确度为92.1%。但因MRI成像对组织纤维化、炎症反应、水肿形成及纤维中残留肿瘤组织等鉴别诊断存在一定困难，故常对直肠癌患者T分期过高或过低估计［9］。Martens等［10］根据自由水和肿瘤大分子结合水中氢质子在磁场中特性不同，运用磁化传递（magnetisation transfer，MT）磁共振成像发现纤维化组织平均磁化传递率（magnetisation transfer ration，MTR）为37.7%，显著高于肿瘤组织的29.6%、正常直肠壁的30.3%及水肿直肠壁的18.2%，且根据MTR在诊断直肠癌患者纤维化受试者特性曲线（receiver operating characteristic，ROC）下面积为0.96，敏感度为88%，特异度为90%，因此MTMRI检查技术在区分放化疗后残余肿瘤与纤维化、炎症水肿方面有一定价值。

MRI对判断直肠癌淋巴结转移的价值

实体肿瘤是否存在淋巴结转移是决定预后和是否化疗的最重要因素之一，无淋巴结转移的结直肠癌根治术后无需化疗，预后尚好，其5年生存率约为75%［11］。MRI评估淋巴结转移有不同标准，有的以淋巴结大小为标准.有的将淋巴结轮廓不规则和信号不均匀为判别标准，有的通过对淋巴结的表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值测定来判断良、恶性淋巴结［12］。Brown等［13］以淋巴结直径＞5mm为阈值，诊断敏感度、特异度和准确度分别可达81%、68%和58%。de Bondt等［14］报道，直肠癌转移淋巴结的平均ADC值为0.78× 10-3mm2/s，良性病变为1.24×10-3mm2/s，显示恶性淋巴结ADC值明显低于良性淋巴结。谢伟等［15］以Gd-DTPA为对比剂，观察T2WI系膜内等信号淋巴结的强化表现，依强化程度分为轻度强化、中度强化及重度强化，发现轻度强化组诊断淋巴结转移的敏感度（77.27%）、特异度（71.43%）、准确度（77.78%）、阳性预测值（85.00%）和阴性预测值（68.75%）均高于另外两组，这对预测直肠癌淋巴结转移有一定价值。Lambregts等［16］采用钆磷维塞钠行增强MRI检查，发现良性淋巴结显著强化，转移淋巴结强化不明显，并且强化淋巴结可通过化学位移影响周围淋巴结，根据这两个特征钆磷维塞钠MRI增强扫描对直肠癌转移淋巴结有较高的诊断价值。Heijnen等［17］通过前瞻性研究证实了钆磷维塞对比增强MRI扫描对直肠癌的淋巴结（再）分期具有很好的诊断效能且更有利于患者个体化治疗方案的选择。Koh等［18］采用超小超顺磁性氧化铁（ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO）作为淋巴结靶向MRI对比剂，根据T2WI信号特点将淋巴结分为4类:均匀低信号、中心低信号、偏心高信号和均匀高信号，研究发现96%的非癌性淋巴结呈均匀低信号或中心低信号，中心低信号淋巴结比均匀低信号淋巴结更常见于反应性淋巴结增生，其阳性预测值为67%；95%的偏心高信号和均匀高信号淋巴结见于直径1mm以上的转移性淋巴结。

MRI在直肠癌M分期中的临床应用

滑动多层（slidingmulti-slice，SMS）技术是轴位连续进床式

（continuously moving table，CMT）MR中间插页多层采集技术。它能够在不损失图像质量的同时最小化视野（field-ofview，FOV），允许任意数目的轴位层面的无缝采集，可以在腹部和盆腔获得和常规静止MRI类似的图像质量。Ludwig等［19］研究显示SMS与MSCT对于肝转移灶的侦测一致性非常好，Kappa值为0.975；对于转移淋巴结的侦测有中等一致性，Kappa值为0.5；但对于骨病灶的侦测SMS远优于MSCT。因此，SMS能为肿瘤的分期提供重要信息。

MRI对直肠癌直肠系膜全切除术后环周切缘状态的评估

直肠系膜筋膜是直肠与周围邻近器官之间的重要屏障，可有效防止直肠炎症或肿瘤等病变向其它腹膜外间隙扩散，对阻止肿瘤的局部浸润和远处转移具有重要意义［20］。全直肠系膜切除（total mesorectal excision，TME）术前评估主要包括3个方面:①系膜筋膜是否受累；②筋膜外淋巴结转移情况；③肿瘤下缘与肛缘的准确距离［21］。MRI能清楚显示系膜筋膜结构，并精确测量肿瘤与系膜筋膜的距离，对判断TME术后环周切缘（circumferential resection margin，CRM）是否为阳性准确率很高。蔡香然等［7］研究显示高分辨力MRI对CRM阳性预测的敏感度为92.3%，特异度为82.2%，准确度为90.0%。Trakarnsanga等［22］研究显示高级别直肠癌在新辅助放化疗后行TME术，CRM≤1mm被认为切缘阳性，是局部复发的独立危险因素，CRM≤2mm是肿瘤病理和淋巴结分期的独立危险因素，与远处复发相关。Beets-Tan等［23］在MRI上测量肿瘤、转移淋巴结及癌结节的外缘与直肠系膜筋膜的最短距离，距离≤5mm记为CRM（+），＞5mm则记为CRM（-），此标准与病理上癌细胞距直肠系膜筋膜≤1mm具有高度相关性。

动态对比增强磁共振在评估直肠癌疗效及预后中的临床价值

最近一项研究显示动态对比增强（dynamic contrast enhanced，DCE）MRI测量肿瘤微血管的异质性可以作为预测和判断直肠癌预后的标志［24］，肿瘤DCE-MRI可通过多种方法进行定性、半定量和定量分析。定性分析主要是对扫描图像进行直接评估，直观、简便，但有较大的主观性，适于肿瘤的筛查。半定量分析基于时间-信号强度曲线通过多种指标对组织强化进行分析，如起始强化时间、强化曲线的平均和初始上升梯度、峰值时间、最大信号强度、对比剂浓度下积分面积等，是目前应用最为广泛的分析方法。定量分析利用拟合多种已知的药代动力学模型（如Tofts模型等）为基础，基于时间-浓度曲线计算出一系列参数，如对比剂容积转运常数（Ktrans）、体积百分数（Ve）和速率常数（Kep），三者之间的关系为Kep=Ktrans/Ve。这些定量的血流动力学参数直接反应组织生理学信息，因此在肿瘤代谢评估方面受到越来越多研究者的关注［25］。Hirashima等［26］研究显示DCE-MRI的药代动力学参数Ktrans和Kep在1周时即能预测FOLFIRI联合贝伐单抗治疗肝转移性大肠癌（colorectal cancer，CRC）的治疗效果，与疾病进展时间（time to progression，TTP）相关。De Bruyne等［27］评估DCE-MRI和FDG-PET/CT预测贝伐单抗联合化疗治疗潜在可切除肝转移CRC疗效的研究结果表明，治疗后Ktrans（DCE-MRI预测参数）降低40%以上、治疗后将低的SUVmax（PET预测指标）是疗效预测因子。Hong等［28］通过研究DCE-MRI的4个半定量参数斜率（slope，SLP）、峰值时间（time to peak，Tp）、快速期强化程度（enhanced rise，Erise）、最大强化值（enhanced maximum，Emax）与直肠癌T分期、N分期、组织学分级、肿瘤新生血管通微血管计数（microvessel counts，MVC）、微血管面积估计（microvessel area，MVA）、分子生物学因素原癌基因K-ras突变及微卫星不稳定性（microstatalite instability，MSI）等预后因素的相关性，发现Erise与N分期、Tp与组织学分级、MVA与SLP 和Erise、MCV与Emax有相关性，但这些半定量参数与T分期、K-ras突变和MSI无明显相关性，通过这些半定量参数分析，可以反映肿瘤的微循环，为直肠癌患者提供有价值的预后信息。Alberda等［29］研究发现DCE-MRI对直肠癌放化疗后淋巴结再分期有一定价值，但对肿瘤T分期、CRM判断及肿瘤是否完全缓解等无明显优越性。而Gollub等［30］研究发现DCEMRI参数Ktrans、kep与环周切缘负相关，而Ktrans、kep、Ve、AUC与总生存期、肿瘤再复发时间无显著相关性，这将为个体化治疗提供相关信息。

DWI、ADC及IVIM在直肠癌诊断及放化疗疗效预测中的临床应用

1.扩散加权成像

扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是一种MRI功能成像技术，通过反映水分子运动来了解病变内部结构变化，包括细胞密度、细胞膜完整性、细胞坏死等。ADC值主要反映细胞内、细胞间隙内及血管内水分子扩散，与细胞密度、细胞内外体积比及细胞膜完整性相关，由于不同组织水分子扩散不完全一样，因此行DWI检查、测量ADC值不仅可用于直肠癌的诊断，同时还能根据放化疗前、中、后ADC值的改变来预测术前放化疗疗效［31］。Akashi等［32］研究发现不同组织病理学分级的直肠癌患者肿瘤平均ADC值不同，不同癌胚抗原（carcino-embrynic artigen，CEA）水平、T分期、N分期、直肠系膜筋膜（mesorectal fascia，MRF）状况、淋巴结血管受累情况、局部复发率的患者肿瘤平均ADC值没有明显差异。ADC值与直肠癌不同分化程度有明显相关性，ADC值可以作为侵袭性肿瘤的生物影像标记，但不能单独作为反映直肠癌生物学特性的影像学指标。Curvo-Semedo等［33］对局部晚期直肠癌新辅助放化疗肿瘤达完全缓解后用DWI、ADC值和DWI联合常规T2WI测量肿瘤体积改变，发现新辅助放化疗后DWI测量肿瘤体积比常规T2WI测量体积改变具有更好的诊断价值，DWI测量肿瘤体积与DWI+T2WI准确性相当，在放化疗前行DWI测量肿瘤体积和ADC值较可靠。Genovesi等［34］研究28例局部晚期直肠癌（locally advanced rectal cancer，LARC）在新辅助放化疗（chemoradiotherapy，CRT）8周后，用T2WI计算肿瘤体积（tumor volume，TV）和DWI计算ADC值，发现病理完全缓解（comlete response，CR）患者ADC值增加明显高于病理非完全缓解（non-CR）患者，CR患者肿瘤体积（TV）减少与non-CR患者无明显差异，据此，依据ADC值改变鉴别CR与non-CR的准确率明显高于依据TV改变鉴别CR与non-CR。

2.体素内不相干运动

体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）采

用多个包含低b值的DWI进行图像采集，通过双指数模型得到灌注分数（f）、单纯扩散系数（D）和微循环扩散系数（D＊）等量化参数，可对水分子扩散和微循环灌注进行分离，从而更精确地对组织扩散系数和微循环灌注信息进行量化分析。Bäuerle等［35］研究显示没有接受过放化疗直肠癌的D值、f值与血管面积分数分别呈负相关与正相关，表明D值与血管相对丰富的活跃肿瘤组织有关。Ganten等［36］应用IVIM技术对18例直肠癌患者放化疗前（1周内）、中（放化疗后第2周）、后（手术前1～4天）三个时间点进行DWI扫描，得到的D值分别为（0.94± 0.12）×10-3、（1.18±0.13）×10-3和（1.24±0.14）× 10-3mm2/s，呈明显增高趋势，差异有统计学意义，而f值改变不大，差异无统计学意义，初步研究显示灌注效应对直肠癌放化疗前后的影响较小。但这些研究的样本量较小，更多的直肠癌IVIM参数特性有待大样本的研究。

MRI分子成像在直肠癌中的临床应用价值

MR分子成像是利用MRI技术并借助对比剂生化特征，直接或间接反映活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子运动过程，其核心是分子探针制备［37］。MRI分子探针是以纳米材料为基础合成的一系列复合物，现常用的有以钆或锰螯合物、氧化铁为基础的分子探针。由于钆螯合物与大分子抗体或蛋白质结合后不能被肾脏滤过和排除，在体内长期滞留后可导致肾纤维化等不良反应，而锰螯合物在高浓度时有生物毒性，故以大小不同的超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxide，SPIO）颗粒为基础的MRI分子探针应用更广［38-39］。最近有研究显示SPIO类分子探针在细胞示踪、基因标记、肿瘤靶向成像、炎性成像中均显示出独特价值［40］。王滨等［41］研究发现，根据MRI大分子对比剂在肿瘤细胞外基质（extracellular matrix，ECM）内会向血管外转运的现象，可定量评估ECM的完整性。张琨等［42］采用携带纳米铁颗粒的抗血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）分子探针将肿瘤血管生成的评价发展到受体水平，为肿瘤血管生成的诊断与抗血管生成的治疗提供了新的思路。因此进一步对直肠癌磁共振功能和分子成像进行深入研究，将为临床更好地诊断和治疗直肠癌提供新思路与新方法。

尽管高分辨力MRI在直肠癌患者手术前后新辅助放化疗T分期、N分期、淋巴结转移判断、术后环周切缘评估、放化疗疗效评估等方面具有明显的优越性，然而在对残留肿瘤组织与纤维组织、炎症、水肿鉴别、局部阳性转移淋巴结的检出率和转移淋巴结阳性标准的界定、术后环周切缘状态的阳性标准判断、放化疗疗效的预测准确性等方面还需要进一步深入研究。随着MRI扩散成像、灌注成像、动态增强扫描及分子功能影像学新技术的发展和应用，将为解决上述问题提供新的途经和方法。

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收稿日期:（2014-08-06修回日期:2014-09-19）

通讯作者：马明平，E-mail:15859043670@qq.com

作者简介：库雷志（1985-），男，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事影像诊断工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.023

【中图分类号】R735.3；R445.2

【文献标识码】A

【文章编号】1000-0313（2015）05-0603-04