影像技术对直肠癌环周切缘术前评估的研究进展

白晶晶，吴国柱

1.内蒙古医科大学 研究生院，内蒙古 呼和浩特 010017；2.内蒙古自治区人民医院 超声医学科，内蒙古 呼和浩特 010017

引言

直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一，发病率高且发病年龄逐渐年轻化[1-2]。环周切缘（Circumferential Resection Margin，CRM）是指直肠肠系膜包绕在直肠和直肠系膜外的一层结缔组织，也是全直肠肠系膜切除术切除的最外缘。按照Beets-Tan 等[3]的研究标准，在MRI 图像上测量肿瘤、局部转移淋巴结或直肠系膜内残存的癌结节到直肠系膜筋膜的距离＜5 mm，相当于病理上CRM＜1 mm，则为CRM 阳性。最新的欧洲肿瘤内科学会诊疗准则中指出CRM 阳性的患者易局部复发及远处转移，且存活率低[4]。故术前评估CRM 状态对于临床选择治疗方式尤为重要。本文就目前影像学检查对直肠癌患者术前评估CRM 的应用予以综述，以期为治疗方式的选择提供一定参考依据。

1 直肠腔内超声对术前评估直肠癌CRM的应用

1.1 常规超声

直肠腔内超声（Endorectal Ultrasound，ERUS）检查在《中国结直肠癌诊疗规范》中被列为直肠癌术前的常规检测方法之一[5]，具有耗时短、操作简单、无辐射、经济安全等优点[6]。在过去30 年的大部分时间里，ERUS 技术一直是直肠癌术前评估的主要影像学工具。ERUS 配合肠道灌注耦合剂充盈可以清晰显示直肠壁层次、直肠系膜筋膜、直肠周围组织、周围器官及周围淋巴结，可准确评估肿瘤浸润深度[7]。任圣会等[8]研究采用回顾性横断面方法评估了193 例直肠癌患者CRM 状态，其中ERUS 表现出了较高的价值，且相比于高位直肠癌，ERUS 评估低位直肠癌CRM 优势更大。Granero-Castro 等[9]发现主要评估低位直肠癌CRM 时，ERUS的总体准确度由83.7%上升到87.5%，而MRI 的准确度由91.8%下降到87.5%。但是相比于MRI，ERUS 对直肠癌CRM 的诊断效能略低，国外的一项研究表明[10]，ERUS 术前诊断直肠肠系膜受累的准确度为90%，MRI术前诊断直肠肠系膜受累的准确度为95%，表明ERUS对CRM 的诊断效能略低于MRI，与宋玉娟[11]研究结果一致。随着三维直肠腔内超声在临床中的普遍应用，三维直肠腔内超声能同时提供直肠多切面的三维图像，可通过不同切面评估肿瘤的浸润深度及其与周围脏器的关系，可准确获得肿瘤至肛缘的距离、肿瘤累及肠管的长度及肿瘤厚度等信息，在一定程度上提高评估直肠癌CRM 的准确度[12]。

ERUS 在评估直肠癌患者CRM 时也存在一定的局限性，ERUS 主要适用于评估中低位直肠癌的CRM，肠腔狭窄及高位直肠癌患者不建议使用。气体、肠内容物、肿瘤周边炎性反应都会影响ERUS 对直肠癌CRM的评估，且诊断结果与超声医师经验密切相关。但相比于其他影像学检查，ERUS 检查更简单、价格低廉、患者耐受性好、具有可重复性。ERUS 为直肠癌术前评估提供了一种快速、无创的技术，且在进一步检查其他成像方式发现的不确定病变上，可为中低位直肠癌患者判断CRM 状态及制定临床治疗方案提供重要依据。因此，在评估直肠癌CRM 状态方面，ERUS 值得推广应用。

1.2 超声造影

超声造影对直肠癌CRM 的评估分为经直肠灌注造影与静脉造影。经直肠灌注造影可以扩充肠管，减少直肠壁间的皱缩，配合彩色多普勒血流显像及彩色多普勒能量图显示的血流分布情况可以与肿瘤周围组织形成良好的对比。静脉超声造影可以实时动态反映肿瘤血流的灌注及微循环状态，因直肠癌属于富血供肿瘤，静脉超声造影时肿瘤是“快进快出”状态，有利于对肿瘤浸润深度及与周围组织进行明确区分。国内一项研究在评估122 例中低位直肠癌患者CRM 状态时发现，经直肠灌注造影超声评估CRM 的准确度为89.3%、敏感度为80.6%、特异性为92.3%，MRI 评估CRM 的准确度为83.6%、敏感度为80.6%、特异性为84.6%，且二者的差异有统计学意义[13]，表明经直肠灌注造影对评估中低位直肠癌CRM 的诊断效能略优于MRI。刘爱华等[14]研究表明超声双重造影评估直肠癌CRM 的准确度为93.65%、敏感度为87.50%、特异性为97.87%。以上研究表明，超声造影作为一种无创性微循环血流示踪手段，对中低位直肠癌CRM 的评估有一定的价值，可作为MRI 术前评估直肠癌CRM 是否存在禁忌证的良好替代方法。

1.3 超声弹性成像及实时剪切波弹性成像

超声弹性成像（Ultrasound Elastography，UE）的原理是利用声波检测组织的硬度属性[15]。针对不同组织的弹性系数不同，对其施加一个内部或外部的动态或者静态/准静态的激励，组织的速度、应变、位移等发生一定的差异，组织硬度越大，弹性越小，形变能力越小。收集上述差异并利用不同的成像方式，结合数字图像处理技术或数字信号处理技术转换为实时彩色图像，给医师提供直观形象的组织弹性信息的方法。UE 多应用于甲状腺、乳腺、前列腺等疾病，近年来在结直肠肿瘤中的应用也较多见[16]。实时剪切波弹性成像（Shear Wave Elastography，SWE）可通过施加数个脉冲波激发组织内的剪切波，通过数字图像处理技术得到病变部位的绝对弹性值[17]。Fan 等[18]研究表明SWE 有助于判断肿瘤的浸润深度，可作为常规ERUS 的补充，提高ERUS评估CRM 的准确度。目前相关的研究尚少，积极探索ERUS 与UE、SWE 的结合对评估CRM 受累情况的帮助可能有助于延长直肠癌患者的生存时间。

2 CT对术前评估直肠癌CRM的应用

薄层增强CT（螺旋CT）是目前直肠癌临床诊断最常用的影像学手段之一，基本原理是利用CT 薄层扫描人体形成图像，分割并进行图像重建，便于医师通过观察结直肠腔内的结构发现病变部位。CT 能够在重建的直肠腔内以任意角度进行检查，具有检查时间短、患者耐受性高的优点，且具有可描述肿瘤与直肠系膜的关系、能克服EURS 的不足等优势，并可适用于任何位置、大小和生长类型的肿瘤。国内的一项研究表明螺旋CT 评估CRM 敏感度、特异性、准确度分别为76.92%、91.76%、87.23%[19]，表明螺旋CT 对预测直肠癌CRM状态的能力较强。因直肠癌早期对肿瘤周围肠壁浸润少，CT 扫描无法清晰辨别早期肠道病变情况及部位，故CT主要应用于中晚期的直肠癌患者CRM 的评估[20]。螺旋CT 也是评估直肠癌有无其他脏器转移的重要影像学手段，高连荣[21]以86 例结直肠癌肝转移患者作为研究对象，经螺旋CT 评估后诊断正确的有331 个肝转移病灶，总诊断准确度可达91.18%。Rocca 等[22]研究发现增强CT 评估直肠癌肝转移的准确度为93.3%，联合应用影像组学可增加肝脏微小转移灶的检出率。Schnitzer 等[23]发现CT 可以为直肠癌肝转移手术方式的选择提供依据。Porto-Álvarez 等[24]认为放射性手段结合医学人工智能可在诊断直肠癌肺转移方面发挥巨大价值。以上研究均表明CT 对直肠癌其他脏器转移的评估有一定的诊断效能。

CT 也存在以下不足：软组织分辨能力较差，不易鉴别周边脂肪间隙模糊是肿瘤炎性反应还是其肿瘤本身所致，且CT 图像会受部分容积效应的影响以及存在X射线辐射的风险，不适宜重复检查。国外的一项研究表明，在诊断CRM 是否受累方面，CT 无法取代MRI[25]。故CT 不宜作为评估直肠癌CRM 的首选方法，但可作为MRI 评估中晚期CRM 的补充手段，为临床提供直肠癌CRM 转移及其他脏器转移情况的影像学依据。

3 MRI对术前评估直肠癌CRM的应用

3.1 常规MRI

MRI 具有多角度、多参数等特点，也具有无辐射、软组织分辨能力强等优点，特别是能够连续而清晰地从多层面显示直肠固有筋膜和手术相关周围组织结构[26]。其中直肠固有筋膜代表了全直肠系膜切除手术中的CRM，在T1WI、T2WI 上表现为低信号线状影[27]。欧洲胃肠与腹部放射学学会共识会议推荐MRI 为诊断直肠癌分期的首选检查[28]。国内有研究表明，MRI 诊断CRM 的敏感度为91.9%、特异性为82.8%、准确度为90%，且肿瘤的浸润深度、淋巴结转移情况都可在MRI 上得以清晰显示[29]，这与王静等[30]研究结果相近。陈东等[12]研究表明MRI 评估直肠癌患者术前T 分期和CRM 状态准确度均较高，CRM 有无受累的准确度为84.04%，这表明MRI 对直肠癌术前评估CRM 状态具有较高的诊断效能。Simpson 等[31]认为MRI 对评估术后或新辅助化疗后的CRM 状态也有一定的价值。McGlone 等[32]研究表明MRI 也可为长程放化疗后的患者提供依据，可根据CRM 受累状态及时调整治疗程度。

MRI 无电离辐射，患者耐受好，对低位、中高位直肠癌均可进行准确的CRM 评估，是评估CRM 状态的首选检查，且MRI 可综合评估肿瘤的TN 分期、浸润深度及有无远处转移等，这些结构的受侵情况对指导临床精准医疗有重要意义。但MRI 也有一定的局限，MRI不能明确诊断直肠周围腺癌的反应性增生和直肠周围浸润，且受气体、直肠癌局部组织纤维化等因素干扰[33]。同时，MRI 价格昂贵、检查繁琐，不便重复检查。对于有金属支架置入、置有心脏起搏器或肾脏功能不全的患者，均不宜行MRI 检查。

3.2 弥散加权成像

弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）是MRI 诊断的一种新成像方式，原理是利用对扩散运动敏感的脉冲序列检测组织的水分子扩散状态。DWI 可根据ADC 值的差别获得病变部位组织信息，反映组织内水分子的扩散运动特点，在瘤体中，不同组织之间的细胞密度存在差异，因此会影响组织间水分子的扩散状态。如果肿瘤细胞增殖活跃，使得组织间隙变窄，导致水分子弥散受到一定程度的限制，ADC 值就会下降，DWI 图像会呈现高信号[34]。DWI 最初较多应用于颅脑疾病中，随着技术的发展逐渐应用于直肠癌的检查中。

张丽等[35]发现MRI 高分辨率成像对CRM 评估的敏感度、特异性、准确度分别为66.7%、87.5%、85.7%，MRI 联合DWI 对CRM 评估的敏感度、特异性、准确度分别为71.4%、85.7%、92.8%。伏红超等[36]发现在50 例直肠癌患者中，采用常规MRI 评估CRM 状态的准确度、敏感度和特异性分别为88.00%、85.71%和88.89%，采用MRI 联合DWI 的方式评估CRM 的准确度、敏感度和特异性分别为96.00%、100.00%和94.40%，说明DWI 序列有助于提高CRM 阳性的检出率。但DWI 序列假阳性稍高于MRI，原因可能是DWI 序列图像信噪比不如高分辨MRI 图像，对细微结构的识别能力不足。谷梅兰等[37]研究表明，对于评估CRM，DWI 序列的准确度略低于高分辨MRI。因此建议高分辨率MRI 与DWI 序列联合应用评估CRM，为临床选择合适的治疗方式提供理论基础。

3.3 MRI影像组学

随着人工智能技术的发展，应用基于医学影像大数据的分析手段来辅助医师决定或解决临床实践中的棘手问题成为研究热点，该新兴领域被称为“影像组学”[38]，影像组学可以从大量的MRI 图像中提取出影像定量信息，从而得到肿瘤的全部特征。徐吉华等[39]采用更快的区域卷积神经网络算法分析350 例CRM 阳性患者的高分辨率MRI 图像，其准确度、敏感度、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为88.4%、85.7%、89.8%、80.7%和92.6%；AUC 为0.934（95%CI：0.913～0.954）。区域卷积神经网络算法模型只需0.2 s 就可对单张图像自动识别，具有初步筛选CRM 阳性的应用价值。影像组学作为一种新兴精准医疗的核心工具，对直肠癌术前评估具有更加广阔的应用前景。未来需要不断推动数据标准化和多中心研究，进行更标准化的结果论证，使影像组学推动诊断医学进入下一个模式，更好地为临床决策服务。近年国内主要利用影像技术评估直肠癌CRM的研究如表1 所示。

表1 影像技术在直肠癌CRM术前评估中的应用

4 总结与展望

MRI 是目前术前评估直肠癌CRM 的首选影像学方法，对评价低位、中高位直肠癌CRM 状态的准确度较高，且MRI 可直接清晰显示病灶周围及手术相关的结构，有助于提高直肠癌患者术前分期的准确度。DWI 作为MRI 的新技术，可以作为MRI 评估CRM 的补充手段，二者联合应用可提高CRM 阳性的检出率。CT 对评价晚期直肠癌患者的CRM 有一定价值，但因软组织分辨率不高，使其准确度低于MRI 及ERUS。CT 对其他脏器的远处转移也有一定的应用价值，可以检出肝、肺等脏器较小的转移灶，为直肠癌患者的精准医疗提供依据。ERUS 因其可重复性、价格低廉、患者耐受性好等优点，适合对前两种影像学手段不确定的病变进行进一步的检查，且对中低位直肠癌患者术前评估CRM 准确度较高，可直观地观测肿瘤的位置、病变范围、浸润深度、有无淋巴结转移等信息。ERUS 结合US、SWE 能在一定程度上提高检出CRM 阳性的准确度，结合超声造影提供的血流动力学信息，可指导临床选择最合适的治疗方案。影像组学作为一种新兴的研究方法，在直肠癌CRM 方面的应用已取得了一定的成果，但需要更进一步的研究。期待未来影像组学在直肠癌CRM 的诊断及疗效评价方面发挥更大的优势。

目前对于术前评估直肠癌CRM 的影像学手段发展较为成熟，但仍有一定的局限性，任何一种影像学方法都不能保证完全准确地评估CRM 状态。因此，积极探索人工智能及结合其他新技术评估直肠癌CRM 的影像学方法，将是对直肠癌患者术前进行准确评估及提高直肠癌患者预后的有效手段。