钆塞酸二钠增强磁共振成像在肝细胞癌生物学行为评估中的应用进展

王亦欢，李若坤，种欢欢，严福华

上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科，上海 200032

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC） 是肝脏最常见的原发性恶性肿瘤，是癌症相关死亡的第三大原因［1］。钆塞酸二钠（gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid， Gd-EOB-DTPA）为目前常用的新型肝脏特异性对比剂，既可以用于肝脏动态增强成像反映病变区域血流灌注情况，也可行肝胆期特异成像提供肝细胞膜分子受体表达变化信息。Gd-EOB-DTPA 增强磁共振成像（Gd-EOBDTPA-enhanced magnetic resonance imaging， EOBMRI）诊断小HCC（直径≤5 cm）的敏感度和特异度可达92%和95%［2-3］。HCC 的早期诊断可使患者临床获益，但HCC 是高度异质性肿瘤，肿瘤生物学行为也是影响预后的关键因素。本文即对EOB-MRI 在HCC 生物学行为评估中的应用进展作一综述，以期为HCC 的鉴别诊断、早期治疗和预后评价提供影像依据。

1 分子分型

目前基于临床、病因以及组织病理学等特征将HCC 主要分为增殖型和非增殖型；增殖型包含祖细胞亚型和Wnt-转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGFβ）亚型，而非增殖型则以钙黏蛋白相关蛋白（cadherin-associated protein β 1，CTNNB1）突变亚型为代表［4］。相比于非增殖型，增殖型具有更强的临床侵袭性、更高的血管侵犯概率、更低的分化程度以及更高的血清甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）水平［4］。

非增殖型CTNNB1突变亚型HCC 中Wnt/βcatenin 通路激活，引起β-catenin 在细胞内积累，诱导肝细胞肝窦膜有机阴离子转运多肽1B3（organic anion-transporting polypeptide 1B3， OATP1B3/OATP8）表达增加［5］。OATP8 是Gd-EOB-DTPA 的摄取转运蛋白，其表达水平与EOB-MRI 肝胆期HCC 的信号强度显著相关［6］。大多数HCC 由于多步癌变过程中OATP8 表达减少，在肝胆特异期呈低信号，而CTNNB1突变的HCC 通过诱导OATP8 表达增加呈现出肝胆特异期的等/高信号。临床影像学研究［7］显示约10%的HCC 在肝胆特异期呈等/高信号，且这类HCC 往往具有较低的侵袭性和更好的临床预后，其通常具备CTNNB1突变，即属于预后相对良好的分子亚型。因此，HCC 的影像学表现可部分反映HCC 的分子分型，HCC 在EOB-MRI 肝胆期的信号特征有望作为Wnt/β-catenin 突变的影像标志物；通过EOBMRI 预测Wnt/β-catenin 突变的HCC，敏感度和特异度可分别达到78.9%和81.7%［5］。

增殖型中的祖细胞亚型以肝祖细胞标志物如细胞角蛋白7 （cytokeratin 7，CK7）、细胞角蛋白19（cytokeratin 19， CK19）、 上皮细胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）等蛋白的过表达为特征，其中CK19 或EpCAM 阳性HCC 是祖细胞亚型中具有更强临床侵袭性的类别［8］。EOBMRI 成像特征可作为相关标志物阳性HCC 的预测因子。CHOI等［9］研究显示，不规则肿瘤边缘、动脉期肿瘤边缘强化、肝胆期较低的肿瘤-背景肝脏信号强度（signal intensity，SI）比（≤0.522）以及较低的肿瘤-背景肝脏表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）比值（≤0.820）是预测CK19 阳性HCC 的独立影响因素。结合上述变量中的任意3个，可达到63.2%的敏感度和90.7%的特异度。而WANG 等［10］基于EOB-MRI 影像组学特征、血清AFP 水平、肝胆期肿瘤边缘是否规则以及动脉期是否存在肿瘤边缘强化所构建的列线图，实现了对CK19阳性HCC的识别；该模型训练集和验证集的一致性指数（concordance index，C-index）可达0.959和0.846，预测性能较好。

2 免疫微环境

免疫检查点抑制剂 （immune checkpoint inhibitor，ICI）为晚期HCC 治疗带来了新曙光，而免疫抑制治疗的效果与肿瘤免疫微环境密切相关；HCC 的免疫微环境包括癌细胞、免疫细胞亚群、细胞因子和细胞外基质等［11］。肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）［12］的密度与免疫疗法的效果密切相关。基于术后组织病理进行免疫评分，通过评估肿瘤核心和浸润边缘中CD3+和CD8+T 细胞的密度可量化肿瘤原位免疫细胞浸润情况［13-14］，高免疫评分与手术切除HCC 患者低复发率（P=0.007）以及无复发生存期的延长（P=0.002）显著相关［12，14］。

相关研究表明，CTNNB1突变的HCC 亚型可通过上调β-catenin 损害免疫监视，促进免疫逃逸［15］，导致其对ICI 如抗程序性死亡-1（programmed death-1，PD-1）受体抗体、抗细胞毒性T 淋巴细胞相关蛋白4 （cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）抗体及抗程序性死亡配体-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抗体的免疫治疗反应欠佳；这是由于Wnt/β-catenin 的激活通过减少CD103+树突状细胞的募集从而抑制了CD8+T 细胞向肿瘤组织的浸润［16-17］。研究［18］显示，对于晚期HCC 患者，Wnt/β-catenin 激活的突变型HCC 接受ICI治疗后的无进展生存期和中位生存时间短于Wnt/β-catenin 无突变的野生型HCC，即Wnt/β-catenin 无突变的野生型HCC 更能从免疫治疗中获益。EOB-MRI 成像特征，如肝胆特异期HCC 的等/高信号，可能成为预测患者对免疫治疗反应性的方法之一。KUDO 等［19］研究显示肝胆期分别为低信号和等/高信号的2 类不可切除HCC 对酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）乐伐替尼的治疗反应性是相似的。另也有研究［18］提示无论是否存在Wnt/β-catenin 突变，分子靶向药物对HCC的治疗效果可能均不受影响。而ICI与TKI的联合应用是否可以通过改善肿瘤免疫微环境从而提高Wnt/β-catenin 突变型HCC 的治疗效果则需要进一步的研究来证实［16］。

SUN 等［20］研究认为EOB-MRI 影像学征象可用于评估肿瘤CD8+细胞的浸润以及PD-1 的表达情况；如不规则的肿瘤边缘以及肝胆期瘤周低信号是PD-1阳性的独立预测因子，利用EOB-MRI 影像学征象构建PD-1 阳性预测模型，其训练集和验证集曲线下面积（area under curve，AUC）可达0.810 和0.809。此外，放射组学所提取的图像特征如纹理特征、滤波变换特征和小波特征等，可作为非侵入工具预测HCC肿瘤免疫学特征［21］。CHEN 等研究［12］显示基于EOB-MRI 的影像组学模型可用于预测HCC 免疫评分；HECTORS 等［21］研究则认为EOB-MRI 影像组学特征与免疫治疗靶点（CTLA-4、PD-1 及PD-L1）的表达显著相关。EOB-MRI 有望通过非侵入手段评估免疫浸润，无创预测肿瘤微环境的免疫情况，为HCC患者免疫治疗的选择提供依据。

3 微血管侵犯

微血管侵犯（microvascular invasion，MVI）是肿瘤侵袭性生物学行为的表现之一［22］。EOB-MRI 术前预测MVI 的影像特征主要包括肿瘤边缘不光滑、动脉期不规则边缘强化、动脉期瘤周强化以及肝胆期瘤周低信号等［23］。

在大体形态上，多结节融合型和结节外生型通常具有不光滑的肿瘤边缘，相比于单结节型通常具有更高的MVI 发生率［24］。RHEE 等［25］研究显示动脉期不规则边缘强化与肿瘤中心低微血管密度以及肿瘤包绕型血管（vessels that encapsulate tumor clusters，VETC）的存在相关，更高比例的VETC 往往引起MVI 的概率增加。EOB-MRI 图像纹理分析有助于识别VETC 阳性的HCC，AUC 可达0.844［26］。动脉期瘤周强化可能是由于门静脉血流的减少导致动脉灌注过度补偿［27］。肝胆期瘤周低信号即位于肿瘤边缘外肝实质的不规则、楔形或火焰状低信号区域，可能是肿瘤血栓阻塞了微小的门静脉分支，导致血流灌注改变和功能受损，引起肝细胞对Gd-EOB-DTPA 的摄取减少所致［25］。对于直径≤5 cm的孤立性HCC，联合上述4 种征象预测MVI 的特异度和敏感度分别为5%～100%、67%～100%［23］；满足肿瘤边缘不光滑、动脉期瘤周强化、肝胆期瘤周低信号其中两者或三者时，预测MVI 的特异度＞90%［24］。需要强调的是，不同诊断医师对于上述征象的识别存在很大主观性，观察者间差异很大，对预测效能有很大影响［23］。

作为新兴的放射学技术，以影像组学和深度学习为代表的机器学习，可高通量提取肉眼无法识别的图像定量特征，利用逻辑回归、随机森林、支持向量机等算法，提高MVI预测的准确性。YANG 等［28］研究显示肿瘤在EOB-MRI肝胆期的T1 加权及T1 mapping图像的放射组学特征可预测HCC 患者MVI 情况，结合血清AFP 水平、不规则的肿瘤边缘、动脉期瘤周增强及肝胆期图像的影像组学特征构建列线图，训练组和验证组的C-index 分别为0.936 和0.864。FENG等［29］则基于EOB-MRI 肝胆期瘤内和瘤周图像特征建立HCC 术前MVI 预测影像组学模型，训练组和验证组的AUC 分别为0.85 和0.83。CHONG 等［30］研究认为，以EOB-MRI 瘤内及瘤周多区域多序列融合影像组学为基础的随机森林列线图，是术前预测直径≤5 cm 以内孤立性HCC 患者MVI 及其无复发生存情况潜在的生物标志物；该模型不仅优于临床血液检查参数模型、传统放射语义特征模型和单纯影像组学模型，其训练组和验证组鉴定MVI 的AUC 甚至可高达0.960 和0.920。而基于EOB-MRI 的深度学习模型可实现对瘤周高风险区域的可视化，为临床医师提供额外信息［31］。

4 术后复发

约10%的HCC 在肝胆特异期呈等/高信号，这类HCC 通常具有较低的侵袭性和更好的临床预后［7］。研究［32］显示，肝胆期等/高信号的HCC 肝切除术后肿瘤复发时间显著长于肝胆期低信号的HCC。而在肝胆期低信号HCC 中，术前影像学提示存在动脉期乏血供的结节可能是肝切除或射频消融术后复发的重要危险因素［33］。在接受射频消融后［34］的早期HCC患者中，存在此类动脉期无丰富血供且肝胆期低信号的结节患者术后1、3、5 年的复发率均显著高于无此类特征表现的患者。而TOYODA 等［35］对138例巴塞罗那分期0 或A 期接受肝切除及射频消融治疗的早期HCC 患者的EOB-MRI 图像及术后复发情况进行分析，也得出了类似的结果。

多种影像学征象均与患者术后复发有一定相关性［36］，如肿瘤大小、不规则的肿瘤边缘、动脉期瘤周实质强化以及肝胆期瘤周低信号等［37-39］。KIM等［40］研究认为肝胆期瘤周低信号和卫星结节的存在与肝移植术后肿瘤复发独立相关，EOB-MRI 有望作为HCC 患者接受肝移植的评估和筛选标准。早期复发为肝根治性切除术后2 年内的复发［41］。相比于晚期复发（术后2 年后的复发），早期复发与复发后较差的生存率独立相关［42］。其高危因素主要包括肿瘤直径＞5 cm、肿瘤多灶性、卫星结节的存在和MVI等［43］。LEE［24］等研究显示，在单发HCC（直径≤5 cm）根治性切除术后，具有肿瘤边缘不光滑、动脉期瘤周强化、肝胆期瘤周低信号其中两者或三者的患者早期复发率显著高于缺乏这些影像特征的患者。AHN等［37］研究也显示肝胆期瘤周低信号和卫星结节为早期复发的独立预测因子，同时结合肿瘤肝胆特异期纹理特征参数可将诊断性能从0.70提高至0.83。基于EOB-MRI 的瘤周膨胀影像组学模型，经5 折交叉验证后训练集和验证集的平均AUC 可达0.939 和0.842，因此亦有望于术前准确预测HCC 患者肝切除术后是否出现早期复发［44］。

5 小结

EOB-MRI 已成为HCC 临床全程管理的重要工具，除了能够提高HCC 诊断准确性外，还可以提供分子分型、MVI、术后早期复发以及免疫治疗等相关信息，为HCC 规范治疗方案的选择及预后判断提供重要参考依据。