MRI 功能成像在直肠癌诊断及放疗中的应用进展

尚晨星，杨怡萍

(1.西安医学院 研究生处，陕西 西安 710068；2.陕西省肿瘤医院，陕西 西安 710000)

0 引言

直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一，根据2015 年中国结直肠癌发病和死亡情况分析发布结果[1]，结直肠癌占我国全部恶性肿瘤发病的9.87%，居发病瘤谱的第4 位，居男性发病瘤谱的第4 位，女性的第3 位，城市发病率高于农村，发病率和死亡率均随着年龄的增长而逐渐增长，男性各年龄组率均高于女性。而在结直肠肿瘤中，又有大约30%发生在直肠[2]。近年来，直肠癌发病率更是显示出向年轻人群倾斜趋势，严重危害人民群众的身体健康。因此，早期诊断与早期治疗是改善直肠癌患者预后、减轻人群疾病负担的关键所在。除利用直肠指检等简便易行的体格检查方法发现较低位置的直肠肿块外，目前，磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)和腔内超声(EUS)是在新辅助治疗和/或手术前评估肿瘤分期最常用的非侵入性成像工具。

超声内镜(EUS)对于浅表性肿瘤的诊断分期是首选，但是EUS 只能看到整个肠系膜，对于高度狭窄的肿瘤往往难以触及[3]，且对于晚期肿瘤的诊断精确度较低，特别是在评估肿瘤对盆腔结构的浸润方面，同时检查结果受操作者临床经验影响也较大[4]。CT 检查因对检查者具有一定的辐射损伤，同时因其软组织分辨率低，无法准确评价直肠癌对周围组织的浸润深度[3]，使其临床应用受限。MRI 成像软组织分辨率高，同时无辐射损伤，可提供多方位及多参数成像，能够清晰显示肿瘤与盆腔其他组织的浸润关系，常用于评估直肠癌浸润范围及确定术前分期[5,6]。近年来，动态对比灌注成像分析开始被应用于定量描述直肠癌肿瘤组织的血管分布特征，有助于临床早期评估肿瘤放化疗等相关治疗反应[7]。本文拟综述近年来MRI 成像在直肠癌早期诊断及放疗中应用的相关进展。

1 MRI 在直肠癌诊断中的应用

随着近些年外科技术手段、化疗及靶向药物的更新换代，放疗技术的不断进步，直肠癌诊疗模式亦取得了重要进展。尤其是临床多学科综合治疗团队(Multidisciplinary Team)模式[8,9]的提出，将直肠癌的诊疗带入了多学科综合治疗时代。在MDT 综合诊疗模式下，如何选择影像学评价手段，如何简单高效的明确肿瘤术前临床分期，成为直肠癌治疗中需要解决的首要问题。而MRI 在众多影像学评价方法中显示出其独特优势。

1.1 MRI 评价T 分期

T 分期的确定，影响着患者术前新辅助治疗手段的选择、手术方式以及是否需要术后辅助治疗等整体治疗策略的制定。高分辨率MRI 和功能成像技术因其多方位、多参数显示的特点，能够更加准确的评估肿瘤局部浸浸润深度、评价肿瘤组织与直肠系膜筋膜之间的关系。对直肠癌分期的诊断准确性更高，能够更好地鉴别T1/2 和T3/4 肿瘤[10]，研究显示，在多方位的MRI 图像中，横轴位的T2 加权像有助于评估肿瘤通过直肠壁延伸的深度和评估直肠系膜筋膜的受累程度，矢状位图像能够很好地显示颅尾侧方向的肿瘤范围，并能很好地显示腹膜反折[11]，从而帮助临床医生决定是将肿瘤归于乙状结肠癌还是直肠癌治疗。相比于腔内超声(EUS)，在T1 肿瘤分期方面，MRI 比ERUS 具有更高的敏感性。但是，MRI 由于特异性较低，整体准确性不如EUS[12]，因此，更加推荐EUS 用以评价较早的T 分期(T1)。这可能与早期肿瘤较小且局限于黏膜层，在T2 加权像上与正常直肠黏膜所示信号难以区分有关。而在T2-4 期肿瘤，有研究报道，对于T2 期的肿瘤，MRI 诊断的敏感性和特异性分别为0.62 (95% CI, 0.58 - 0.67)和0.81 (95% CI, 0.79 - 0.84)，T3 期则为0.80(95%可信区间,0.78 - 0.82)和0.74 (95% CI, 0.71 - 0.77)，T4 期为0.71 (95% CI, 0.63 - 0.79)和0.97 (95% CI, 0.96 - 0.98)[13]。因此，MRI 目前通常作为直肠癌患者接受影像学检查评估的首选，而EUS 则更多时候被推荐为MRI 确诊的早期癌症患者的补充评价手段。

1.2 MRI 评价N 分期

直肠癌术前周围转移淋巴结的评价决定了手术方式的选择以及是否需要进行新辅助治疗。目前通常将淋巴结最短径＞8mm 作为淋巴结阳性的评判标准，近来也有学者推荐将＞5mm 作为淋巴结阳性的评判标准[14]，但太小的淋巴结在MRI 中可能会因其信号强度或边缘形态的异质性而影响结果判读。研究报道，磁共振成像相对于CT 的综合敏感性、特异性和诊断优势比分别为0.72(95%可信区间0.66-0.78)、0.80(95% 可信区间0.73-0.85) 和10.2(95% 可信区间6.4-16.3)[15]。然而，MRI 的诊断效能并不仅局限于解剖层面，近年来，MRI 功能成像更是被视为一种特殊的肿瘤标记用来间接评估组织生理学特性，如组织灌注、氧合和水分子扩散率等代谢信息。弥散加权成像通过探测水分子在组织间的随机扩散运动，了解不同组织间水分子扩散受限情况。通常，肿瘤组织因癌细胞密集，水分子扩散受限，临床多采用测量ADC，即表观扩散系数，来定量评价弥散受限情况。在DWI 图像中，良恶性淋巴结均可表现为DWI 高信号，对于肉眼无法判断区分淋巴结良恶性时，研究发现，恶性淋巴结的ADC 值稍低于良性淋巴结[16]，这无疑为临床区分判断阳性淋巴结提供了新的诊断思路。

2 MRI 在直肠癌放射治疗中的应用

2.1 MRI 在放疗靶区勾画中的应用

对于直肠癌术前放疗来说，准确勾画靶区是做到临床直肠癌精准放疗的重要前提，能够直接影响患者放疗后疗效与不良反应发生率。直肠癌的GTV 和CTV 勾画除参考基础病史及临床查体外，目前主要依赖于CT、MRI 以及腔内超声(EUS)等影像学检查。传统靶区勾画通常依靠CT 实现，但受肿瘤局部水肿影响，CT 图像上勾画的GTV 通常容易使实际接受放疗的区域扩大。既往也有研究对比了MRI 与EUS在勾画直肠癌GTV 时的准确性区别[17]，发现在显示病灶总体积和头脚方向长度方面，EUS 所显示的平均GTV 显著小于MRI 扫描 显示的平均GTV(P=0.02 和P=0.04)，同时MRI 扫描能够发现更多可疑淋巴结转移灶，证明相比于EUS 而言，盆腔MRI 扫描在局部进展期直肠癌放疗前勾画靶区方面比能够显示更全面的GTV 轮廓，其在淋巴结显示方面也有助于CTV 勾画。Rosa 等人研究发现，DWI 扫描图像中勾画的GTV 比传统T2 加权像的GTV 体积更小[18]，表明MRI 功能像相较于传统MRI 图像能够更加精确的进行GTV 靶区勾画，在一定程度上为靶区剂量增加及进一步降低周围危及器官射线受量提供可能。

2.2 MRI 在放疗疗效预测中的应用

目前，局部进展期的直肠癌推荐行术前新辅助放化疗，以达到降期目的，使原本不能手术的患者重新获得手术机会，同时也在一定程度上间接提高了术后病理缓解率。传统放疗疗效的评价通常在放疗后4 周左右行CT 检查评估肿瘤病灶体积大小的变化。但由于放疗后肿瘤周围的短期局部水肿反应存在，导致肉眼肿瘤体积变化并不明显，影响了肿瘤放疗疗效的准确评价。国内有学者发现，在预测和评价新辅助治疗后病理反应方面，弥散加权成像(DWI)相比于PET-CT 而言，DWI 的灵敏度及特异性均优于FDG-PET 或FDG-PET/CT，尤其是对单独的腺癌包括黏液型腺癌的敏感性更高((92% vs 76%)，P=0.00)[19]。而DCE-MRI 则通过观察造影剂在血管内外的交换过程来研究造影剂在组织中的浓度随时间变化的规律，从而利用表观扩散系数(ADC 值)定量描述肿瘤微血管生成及通透性等血流动力学信息。国外研究报道[20]，ΔADC在治疗后完全反应组显著高于治疗后不全反应组(分别为59.7%和29.7%,P=0.016)，显示出表观扩散系数(ADC 值)在早期评价预测治疗后疗效中的潜在应用价值，可在今后作为治疗后早期疗效评价肿瘤生物指标。

3 结语

目前，高分辨率MRI 及动态增强扫描可评价直肠癌肿瘤病灶内血管生成及代谢状况，对于术前肿瘤原发病灶及周围淋巴结阳性判断有较高诊断价值，有助于肿瘤术前分期，从而为临床治疗方案的优化选择提供可靠依据。在新辅助治疗后短期疗效评价方面，DWI 及DCE-MRI 可定量描述肿瘤治疗后反应，在早期评价预测治疗后疗效中具有潜在应用价值，可作为治疗后早期疗效评价的肿瘤生物指标。