食管癌的磁共振影像研究进展

王慧莹，强 军,2，陈殿森，2，武聪聪

食管癌(esophageal carcinoma)来源于食管黏膜上皮细胞，是世界常见的恶性肿瘤之一，全球约1/2的食管癌发生在中国。国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)的数据显示，食管癌2020年新发60万例，死亡54万例，东亚地区男性和女性发病率最高，其中中国是食管癌发病率最高的国家。食管癌发病率的地区差异在两种最常见的组织学亚型之间有很大不同，我国食管癌以食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)多见，而北美和欧洲等国家以食管腺癌(esophageal adenocarcinoma,EAC)多见[1]。临床上采取综合治疗及个体化方案治疗食管癌。早期食管癌的治疗以手术治疗为主，中晚期食管癌的治疗采用以手术为主的包括术前新辅助治疗和术后辅助治疗的综合治疗，而单纯放化疗治疗主要用于难以进行手术治疗者[2]。目前，通过无创的影像学检查对食管癌进行准确的诊断和分期已经成为食管癌诊断和治疗的关键。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查对人体软组织具有高分辨率且无电离辐射，特别是随着MRI检查技术及硬件的发展，MRI在对食管癌的术前精准TNM分期、放射治疗方案的制订及治疗后的疗效评估等方面较其他影像学检查具有很大优势。

1 MRI检查技术在食管癌诊断中的应用

MRI是具有多序列、多参数、多平面多方位成像以及不产生电离辐射等优势的对软组织分辨率极高的影像学检查之一。Yamada等[3]研究表明，利用MRI高分辨率三维稳态构成干扰(three-dimensional constructive interference in steady state,3D-ClSS)序列可以清晰显示和区分正常食管壁的8层组织结构，这8层不同的组织结构，可以在MRI图像上显示为不同信号强度的影像，从而使诊断者可以得到食管癌准确的分期。但是这一研究仅仅能在体外实验实现，忽略了食管在患者体内受到心跳、呼吸运动等因素的影响，因此这种序列在临床实践中还没有被广泛使用。受技术及硬件限制及患者胸部呼吸运动、心脏搏动、患者吞咽动作、食管自身平滑肌运动等产生的运动伪影的影响，MRI检查在临床食管癌的影像学检查中应用极少。随着近几年MRI技术及硬件的发展，MRI检查的扫描时间越来越短，这样就减少了患者因心脏搏动、呼吸运动等自身生理运动产生的运动伪影，并且有了更适合食管检查的，可以减弱图像伪影、提高图像质量的新的MRI序列及技术的出现，例如心电门控技术可以减弱心脏搏动的伪影，使得食管MRI检查成为可能；利用自由呼吸放射状内插体部检查(radial-VIBE)，可以有效地抑制运动伪影[4-5]；通过刀锋伪影技术(BLADE)获得的MRI图像信噪比高，运动伪影少，现在常被应用于食管癌的MRI成像的相关研究中。现阶段，MRI在食管癌患者中的重要性已经逐渐得到认可[6-7]。食管钡餐是食管癌检查的常用方法之一，可以显示食管黏膜、形态等结构，但是对肿瘤腔外生长及转移情况无法进行判断，对于食管癌的临床TNM分期具有很大的诊断困难，常须结合临床表现及其他相关检查综合判断。计算机断层成像(computed tomography，CT)也是食管癌检查最常用方法，CT扫描速度快，但与MRI相比，其对人体软组织的分辨率较低，无法显示精细的结构。

另外，超声内镜(endoscopic ultrasonography，EUS)也是食管癌诊断术前分期的常用检查方法之一[8-11]，具有可以显示食管具体的结构层次的优势，对食管癌T分期有较高的准确度，但属于侵入性检查，且部分患者食管狭窄，超声内镜无法通过，就无法进行检查，另一方面，由于气体对超声显像有很大的干扰，所以超声内镜对食管癌支气管侵犯情况的检查效果不佳。

2 MRI在食管癌治疗前TNM分期中的应用

2.1 T分期常规T2WI和脂肪抑制T2WI序列可显示食管管壁的结构，而管腔内气体表现为低信号。叶泳松等[12]研究表明整个食管壁在T1WI序列上显示为低至等信号,而食管外膜则显示为高信号。此外，有研究显示，用表面线圈在高分辨MRI-T2WI序列上可以清楚地分辨出人体体内食管的3层结构，并可与食管正常组织学分层基本对应——最内侧的黏膜层在MRI图像上表现为中等高信号，中间固有肌层在MRI图像上表现为低至中等信号，最外层的外膜在MRI图像上显示为低信号，高分辨MRI(high resolution magnetic resonance imaging,HRMRI)可以清晰显示出食管的解剖分层，并准确显示肿瘤组织对食管壁的侵袭情况，但对部分食管癌病例可能出现食管癌T分期过高的情况[13-15]。秦福双[16]的研究表明，在MRI图像上，T1～T2期食管癌患者，食管肿瘤组织周边环状中低信号影尚完整；T3期食管癌患者，食管肿瘤组织周边环状中低信号影中断甚至消失；T4期食管癌患者，食管肿瘤组织周围组织结构受侵，脂肪间隙模糊、消失。另外，MRI增强扫描可以使食管壁的结构在图像上显示得更加清楚，食管壁黏膜层较肌层强化程度明显，可以更准确地判断肿瘤组织侵犯食管壁的情况。此外，EUS也是诊断食管癌浸润深度的重要检查之一，有研究发现，与超声内镜检查相比，MRI对食管癌T分期有更高的诊断准确性，但目前的研究所纳入的T4期食管癌患者均较少，仍需在研究中扩大T4期食管癌患者的样本量[17-19]。

2.2 N分期N分期是指食管癌淋巴结转移情况。食管癌淋巴结是否转移及淋巴结转移范围对食管癌的手术治疗及放化疗方案的制定至关重要，未发生淋巴结转移的食管癌患者的5 a生存率约为70%～92%，而发生淋巴结转移的食管癌患者5 a生存率明显降低，只有18%～47%[20]。MRI的多种检查方法均可以较准确地鉴别食管癌是否发生淋巴结转移。第一，Alper等[21]根据短时间反转恢复序列(short time inversion recovery，STIR)结合快速自旋回波序列(turbo spin echo sequence，TSE)中淋巴结的信号强度与正常食管信号强度的比值来区分良性及恶性淋巴结，良性淋巴结与正常食管组织信号强度的比值大于转移淋巴结。第二，MRI的弥散加权成像(diffusion-weighed imaging，DWI)及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)序列对食管癌淋巴结转移的诊断有较大优势[22-24]。姚尉等[25]的研究发现，CT、MRI的DWI序列均可用于食管癌的术前评估，但在测量食管癌病灶长度和术前分期方面，DWI序列优于CT检查。DWI序列中，信号的强弱取决于组织中水分子的弥散运动能力，水分子运动能力差，弥散受限，DWI显示为高信号，ADC值低；相反，水分子运动能力强，DWI 显示为低信号，ADC值高。另一方面，ADC值可以定量显示组织微观结构的变化，为淋巴结的变化提供定量分析，更真实、有效地反映淋巴结的微小变化。DWI图像易受磁敏感伪影及扩散敏感梯度因子b值的影响，在实际过程中可能对研究结果造成一定影响。b值是DWI序列的重要参数之一，与图像质量及ADC值的准确性密切相关。因此，在食管癌N分期中选择合适的b值对诊断肿瘤是否发生淋巴结转移及淋巴结转移的范围非常重要。目前，对于适用于食管的DWI检查的b值的最佳选择，国际与国内尚无公认的结论，仍有待进一步的研究。第三，MRI动态增强扫描现常用于多种恶性肿瘤的检查中[26-28]。研究发现MRI 超顺磁性氧化铁(supermagnetic iron oxide，SPIO)增强检查，对转移淋巴结检出的特异性在88%以上[29-31]。MRI对食管癌淋巴结转移的诊断有较高的准确性，但对MRI扫描未发现阳性淋巴结转移者仍要谨慎评价，因为有时MRI不能显示所有的淋巴结情况。

2.3 M分期M分期为食管癌的远处转移情况评价。CT、MRI、PET-CT等影像学检查是临床评价恶性肿瘤远处转移情况的常用检查。其中PET-CT不仅可以显示病灶的具体形态，而且可以借助18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)，显示病灶的糖代谢情况，在评价恶性肿瘤转移情况方面一直得到广泛的认同。朱蕻潮等[32]的研究显示，PET-CT在食管癌远处转移的诊断方面有较高的准确度，可以发现常规CT检出难以发现的转移灶。但PET-CT价格昂贵，检查时需要将放射性核素注射到人体内，临床在食管癌患者的全身检查中难以广泛开展。MRI检查没有电离辐射，尤其是其中的全身背景抑制弥散加权成像(diffusion weighted whole body imaging with back-ground body signal suppression，DWIBS)序列，Cafagna等[33]发现DWIBS结合常规序列MRI扫描的恶性肿瘤病灶检出率较高，甚至Wang等[34]发现DWIBS在识别脑和骨的病灶方面敏感度超过PET-CT。但目前，DWIBS在评价食管癌患者远处转移在临床诊疗中的应用仍没有PET-CT广泛。

3 MRI在食管癌放疗方案制订中的应用

MRI在临床食管癌放射性治疗中可用于放疗靶区的划定。利用DWI序列结合T2WI、T1WI序列或者CT图像不仅可以对食管癌进行精准分期，而且可以准确显示其放射治疗靶区(gross tumor volume,GTV)的范围。Hou等[35]将42例食管癌患者的DWI序列图像与T2WI序列图像或CT图像进行对比，发现这种检查方法较传统的CT及MRI检查可以更准确地测量出食管癌肿瘤组织的大小、边缘，所以能更加精准地勾画肿瘤放射治疗靶区。李胜业等[36]的研究也发现，融合图像在晚期食管癌患者放疗靶区的划定中有重要指导价值。侯栋梁等[37]将20例食管鳞癌患者的CT图像及CT图像与MRI的DWI序列融合图像进行对比，得出融合图像可以更准确地显示治疗靶区，CT图像上的GTV体积差值明显大于融合图像。

4 MRI在食管癌非手术治疗疗效评价方面的应用

食管癌非手术治疗后，特别是放射治疗后常会引起相应食管黏膜的炎细胞浸润、水肿、充血、糜烂等损伤，极少数情况甚至可能出现食管穿孔，同时结缔组织和胶原纤维增生出现在相应的食管部位，无法单纯依靠CT等形态学检查评价食管癌非手术治疗的疗效。

MRI的动态对比增强MRI成像(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)不同于传统增强扫描只能获得某一时间点的增强图像，而是快速连续成像扫描，并通过数字重建技术呈现出一个动态的连续的增强过程，从而呈现出肿瘤组织的连续性变化过程。依据造影剂在肿瘤组织中的流动情况及分布情况，可以分析肿瘤组织形态及功能的变化，食管癌组织中常常可以见到新生血管形成。YE等[38]通过研究发现DCE-MRI的相关参数可以评估及预测食管癌的同步放化疗疗效。然而，到目前为止还没有大样本量的研究证明DCE-MRI在食管癌放化疗疗效评价中的应用价值。

MRI的DWI序列及ADC序列等功能磁共振技术在临床上获得了广泛应用。恶性肿瘤在DWI图像上常表现为高信号，ADC为低值，一些研究发现ADC值可以定量评价恶性肿瘤的治疗疗效。张安度等[39]用免疫缺陷型BALB/c裸鼠进行的动物实验证明，MRI的DWI技术可以早期预测食管癌患者放射治疗的疗效。Heethuis SE等[40]及WANG等[41]的研究结果都表明食管癌放化疗治疗后的DWI及ADC值表达情况与食管癌患者的放化疗疗效相关。张文宝等[42]和Maffazzioli[43]的相关文章也提示MRI的DWI序列及ADC序列在食管癌治疗疗效评价及预后预测方面有很高的价值。刘良忠等[44]将51例食管癌患者，于临床化疗前后均行MRI的DWI序列及ADC序列检查，结果提示化疗前食管癌相应病灶的ADC值均显著低于化疗后的ADC值，说明ADC值的变化能够有效地为临床评价食管癌化疗疗效提供重要参考。除此之外，马秀梅等[45]的研究发现食管癌患者的微血管密度和ADC值与患者预后密切相关，Li等[46]和刘金岭[47]也有研究表明DWI可测量出病变食管长度及ADC值，从而评估患者治疗效果和预后。但目前研究的病例数均较少，结果可能存在偏移，临床上MRI应用于食管癌非手术治疗疗效评估及预后预测仍处于起步阶段，仍需开展更多的临床研究证实。

5 小结

目前食管癌的磁共振影像研究主要集中在治疗前TNM分期、放射治疗靶区划定及食管癌治疗后疗效评价和预后预测方面。主要应用的有MRI的T2WI、T1WI、DWI、ADC和DCE-MRI等序列。但目前相关研究都是样本量较少的研究，且对于食管扫描的具体参数没有统一的标准，所以，MRI对食管癌诊疗的价值仍需进一步研究与证实。另一方面，食管癌MRI检查的临床应用并不是很广泛，临床医生最常开具的检查还是CT检查，原因在于：目前MRI检查费用高于CT及X线胃肠造影技术，部分患者接受程度有限，部分医院相关食管癌检查序列不全，部分临床医生对MRI在食管癌检查方面的优势不甚了解等。随着MRI新设备、新技术及新造影剂，尤其是高场强MRI的应用，相信MRI在食管癌的临床诊疗过程中会占据越来越重要的地位。