基于MRI的直腸癌術(shù)前評估及應(yīng)用進(jìn)展

萬麗娟，張紅梅

(國家癌癥中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科，北京 100021)

基于MRI的直腸癌術(shù)前評估及應(yīng)用進(jìn)展

萬麗娟，張紅梅*

(國家癌癥中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科，北京 100021)

準(zhǔn)確的直腸癌術(shù)前評估是精準(zhǔn)治療的前提，MRI是直腸癌術(shù)前診斷與分期的首選影像學(xué)方法，其不僅能獲得較準(zhǔn)確的T、N分期，還可獲得如腫瘤侵出肌層的深度、腫瘤肌壁外靜脈侵犯及與環(huán)周切緣的距離等與預(yù)后相關(guān)的信息。此外，MR還有望預(yù)測新輔助放化療療效。本文對MRI直腸癌術(shù)前評估指標(biāo)及MRI技術(shù)在直腸癌術(shù)前評估中的應(yīng)用價(jià)值等進(jìn)行綜述。

直腸腫瘤；磁共振成像；術(shù)前分期

直腸癌是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢，我國直腸癌發(fā)病率每年約6.85/10萬[1]。局部復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是影響患者生存期與生存質(zhì)量的關(guān)鍵。近年來，得益于直腸癌全系膜切除術(shù)(total mesorectal excision, TME)的開展和新輔助放化療(neoaduvant chemoradiotherapy, NCRT)的應(yīng)用，患者的局部復(fù)發(fā)率明顯降低[2]。在直腸癌多學(xué)科綜合診療(multiple disciplinary team, MDT)中，精準(zhǔn)的影像診斷與分期是腫瘤精準(zhǔn)治療的前提。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的迅速發(fā)展，對于直腸癌術(shù)前評估除常規(guī)的T(Tumor)、N(Lymph nodes)分期外，還需對腫瘤侵出肌層的深度(extramural depth, EMD)、腫瘤肌壁外靜脈侵犯(extramural venous invasion, EMVI)以及到環(huán)周切緣(circumferential resection margin, CRM)的最近距離等相關(guān)因素進(jìn)行評估[3-4]。MRI具有良好的軟組織對比度、多角度多序列成像等優(yōu)勢，可清晰地辨認(rèn)腫瘤組織及腸壁結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確顯示直腸系膜筋膜(mesorectal fascia, MRF)，對CRM等的評估具有明顯優(yōu)勢，因此是美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)指南推薦的用于直腸癌評價(jià)的優(yōu)選影像檢查方法[5]。本文對直腸癌MRI術(shù)前分期、NCRT后再分期以及MRI技術(shù)在直腸癌術(shù)前評估中的應(yīng)用價(jià)值等進(jìn)行綜述。

1 直腸癌的治療原則

2017年第二版NCCN指南推薦[5]，直腸癌治療前需進(jìn)行精確臨床分期，以制定患者的治療方案。早期直腸癌(cT1-2，N0)直接選擇手術(shù)治療，局限進(jìn)展期直腸癌(cT3-4，N0或任何cT，N+)則應(yīng)將NCRT作為標(biāo)準(zhǔn)治療模式。研究[6-8]證明EMD>5 mm、EMVI(+)、CRM(+)的直腸癌患者預(yù)后較差，對該類患者應(yīng)積極地實(shí)施NCRT，以提高腫瘤切除率，減少局部復(fù)發(fā)[9]。另一方面，由于不同患者對放化療的敏感性不同，因此如何在NCRT治療后乃至治療前評價(jià)出放化療敏感的病例也是實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療的前提。MRI在直腸癌的初步分期、NCRT療效評價(jià)及預(yù)測方面具有一定的優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)患者精準(zhǔn)化治療的有力保障。

2 MRI直腸癌術(shù)前評估

2.1 T分期與EMD T分期反映腫瘤對腸壁及周圍組織器官的浸潤深度，以軸位高分辨T2WI評估為最佳。腫瘤組織在T2WI呈中等信號強(qiáng)度，T1期腫瘤侵犯黏膜與黏膜下層，T2期侵至固有肌層但未超過該層，T3期腫瘤突破固有肌層達(dá)漿膜下(腹膜反折上)或無漿膜覆蓋的直腸系膜內(nèi)(腹膜反折以下)，T4期腫瘤浸潤至臟腹膜(T4a)或鄰近器官(T4b)。直腸腔內(nèi)超聲(endorectal ultrasound, ERUS)較MRI可更好地區(qū)分T1/T2期直腸癌[10]，但對T3/T4期直腸癌卻存在明顯局限。對于腹膜反折以下的中下段直腸癌，通過測量腫瘤最外緣至固有肌層外緣的最大距離即EMD，又可將T3期分為T3a-d亞期，T3a期EMD<1 mm；T3b期≥1～5 mm；T3c期>5～15 mm；T3d期>15 mm[11]。研究[12]顯示T3a期腫瘤與T2期腫瘤具有相似的預(yù)后[3]，T3a-b期腫瘤患者的5年無瘤生存率為77.6%，明顯高于T3c-d期患者的55.2%。有研究[13]證實(shí)通過MRI測得的EMD與組織病理學(xué)結(jié)果高度相關(guān)，是影響直腸癌預(yù)后的重要因素之一。腫瘤累及臟腹膜為T4a期，而對于無腹膜覆蓋的中下段直腸癌則無T4a期。

一項(xiàng)Meta分析[14]發(fā)現(xiàn)，MRI對直腸癌T分期的準(zhǔn)確率、敏感度、特異度分別為85%、87%與75%，但由于腫瘤周圍的炎性及纖維增生反應(yīng)，T2期直腸癌與早期T3的局灶外侵有時(shí)難以鑒別，因此不同程度地可引起對T分期的誤判。T2WI結(jié)合DWI或增強(qiáng)掃描等MR序列，有望進(jìn)一步提高T分期的準(zhǔn)確性。

2.2 N分期 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是直腸癌發(fā)生轉(zhuǎn)移的重要途徑，并直接影響患者的預(yù)后。國際抗癌聯(lián)盟(Union for International Cancer Control, UICC)第八版對結(jié)直腸癌TNM分期的定義為：N0期無區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；N1期有1～3枚區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；N2期有4枚以上區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)上曾將淋巴結(jié)的大小作為評判轉(zhuǎn)移的標(biāo)準(zhǔn)，但由于正常淋巴結(jié)與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)間的大小常有較大重疊，因此僅依靠大小判斷有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移容易誤診和漏診，從而造成治療不足或過度治療。淋巴結(jié)邊緣、形態(tài)、信號強(qiáng)度等綜合評價(jià)被認(rèn)為比單獨(dú)應(yīng)用大小評價(jià)更可靠[15-16]，通常在T2WI上出現(xiàn)邊緣不規(guī)則和/或信號不均勻的淋巴結(jié)應(yīng)懷疑為轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)[3]。但部分微轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)在T2WI常不出現(xiàn)上述征象，且隨著MR軟組織分辨率的提高，正常淋巴結(jié)有時(shí)也可表現(xiàn)為內(nèi)部信號不均勻，限制了MRI對淋巴結(jié)性質(zhì)的判定。

直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移遵循一定的規(guī)律，即近端直腸癌常發(fā)生腫物上方的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，而遠(yuǎn)端直腸癌多向上方和側(cè)方發(fā)生轉(zhuǎn)移[17]，且淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移多數(shù)為病灶同側(cè)轉(zhuǎn)移[18]；一項(xiàng)基于6 442例直腸癌患者的多中心研究[19]發(fā)現(xiàn)隨著T分期的增高，出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的概率也升高，T1～4期直腸癌出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的比例依次為11.9%、25.7%、55.9%和62.4%。因此，當(dāng)單純應(yīng)用淋巴結(jié)影像特征對其性質(zhì)判定有困難時(shí)，可結(jié)合轉(zhuǎn)移規(guī)律、原發(fā)腫瘤分期等相關(guān)信息進(jìn)行輔助診斷，且隨著MR技術(shù)的發(fā)展，有望聯(lián)合淋巴結(jié)影像特征與直腸癌原發(fā)灶的生物學(xué)特征等建立術(shù)前評判淋巴結(jié)狀態(tài)的人工智能模型，改善目前N分期準(zhǔn)確率相對較低的狀況。

2.3 EMVI 病理學(xué)上腫瘤直接侵犯直腸肌壁外系膜內(nèi)的血管被稱作pEMVI陽性，是腫瘤局部復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[20-21]。MRI可對EMVI做出準(zhǔn)確的影像學(xué)評估，有研究[22]報(bào)道由MRI評估的EMVI(+)患者的生存曲線與pEMVI(+)患者相似。EMVI(+)不僅是直腸癌發(fā)生同時(shí)性遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[23]，還可導(dǎo)致發(fā)生早期異時(shí)性遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移概率增高，Bugg等[8]報(bào)道EMVI(+)患者1年內(nèi)出現(xiàn)異時(shí)性轉(zhuǎn)移的概率較EMVI(-)患者提高3.7倍。因此治療前正確評估EMVI狀態(tài)有助于更合理地制定治療方案，最大限度地使患者獲益。Smith等[22]提出將MRI對EMVI的評估分為5級：0級，腫瘤呈非結(jié)節(jié)狀浸潤且鄰近無血管存在；1級，腫瘤呈結(jié)節(jié)狀浸潤，腫瘤鄰近無血管結(jié)構(gòu)；2級，腫瘤周圍存在血管結(jié)構(gòu)，但血管外形正常且其內(nèi)未出現(xiàn)腫瘤信號；3級，血管內(nèi)出現(xiàn)腫瘤信號，血管外形無或僅輕微改變；4級，血管內(nèi)出現(xiàn)明確的腫瘤信號及明顯的血管侵襲破壞的改變，其中0～2級者為EMVI(-)，3、4級為EMVI(+)。EMVI級別相同的陽性患者，發(fā)生大血管侵犯者遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移概率可為小血管侵犯者的2倍左右，預(yù)后更差[23]。

2.4 CRM CRM[病理學(xué)CRM(pCRM)](+)指切除后標(biāo)本的橫斷面上，原發(fā)腫瘤、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)或癌結(jié)節(jié)距環(huán)周切緣距離≤1 mm。有研究[24]報(bào)道pCRM(-)患者局部復(fù)發(fā)率及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率為1.8%與13.4%，而pCRM(+)者則分別高達(dá)15.4%與61.5%。因此術(shù)前準(zhǔn)確評估CRM狀態(tài)，并采取NCRT，可有效地降低局部復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，提高患者總生存期[25]。有研究[7]對216例實(shí)行直接手術(shù)治療的直腸癌患者的術(shù)前MRI進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，MRI評估CRM準(zhǔn)確率可達(dá)87%，同pCRM，MR CRM可有效預(yù)測患者的生存期，且較TNM分期有更高的預(yù)測價(jià)值。以MR CRM為補(bǔ)充的療前分期促進(jìn)了直腸癌個(gè)性化治療的發(fā)展。

2.5 NCRT后再分期 NCRT后需進(jìn)行再分期，從而客觀評價(jià)治療療效以指導(dǎo)下一步治療。約15～27%的患者NCRT后可達(dá)到病理完全緩解(pathologic complete response, CR)，研究[26]證明pCR者較非pCR者預(yù)后好，二者5年無病生存期分別為83.3%和65.6%，5年總生存率分別為87.6%和65.6%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此，對pCR患者執(zhí)行“等待觀察”的治療策略也為直腸癌研究的熱點(diǎn)之一[27]。但目前尚無精確預(yù)測術(shù)前pCR的方法，MRI作為直腸癌再分期的主要影像學(xué)檢查方法之一，單獨(dú)采用T2WI判斷pCR的敏感度僅為40.8%[28]，無法為“等待觀察”提供充足的證據(jù)。近年來，功能MRI逐漸被應(yīng)用于直腸癌NCRT后再分期，研究[28-29]報(bào)道T2WI聯(lián)合DWI、動態(tài)增強(qiáng)MRI(dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI)可提高pCR診斷率。

3 MR功能成像在直腸癌術(shù)前評估中的應(yīng)用

術(shù)前MRI評估準(zhǔn)確性不僅取決于影像科醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)程度，還取決于MRI技術(shù)的不斷改善與進(jìn)步。小視野、高分辨、薄層(層厚3 mm)的常規(guī)MR序列已廣泛應(yīng)用于直腸術(shù)前評估，并獲得了良好的診斷效果，且以DWI、DCE-MRI為代表的MR功能成像的應(yīng)用與發(fā)展，使直腸癌術(shù)前評估又步入一個(gè)新階段。

DWI作為應(yīng)用較成熟的功能性MRI技術(shù)，不僅可較準(zhǔn)確地鑒別炎性纖維反應(yīng)與腫瘤侵犯，對于NCRT后療效評價(jià)也具有一定作用。以活體內(nèi)水分子實(shí)際擴(kuò)散呈非正態(tài)分布為理論基礎(chǔ)的擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)預(yù)測pCR的特異性高于DWI[30]。有研究[31]報(bào)道基于多b值的DWI序列，即體素內(nèi)不相干運(yùn)動(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像可去除微循環(huán)灌注的影響，其觀察指標(biāo)—真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D值)比ADC值能更準(zhǔn)確地反映腫瘤的病理生理學(xué)信息。因此，與傳統(tǒng)DWI相比，DKI和IVIM可更準(zhǔn)確地反映活體水分子運(yùn)動狀態(tài)，在直腸癌術(shù)前評估中將具有更廣闊的前景。

惡性腫瘤常有豐富的新生血管，微血管密度和通透性增加，DCE-MRI將這種改變以時(shí)間-信號強(qiáng)度曲線顯示，同時(shí)還可獲得灌注參數(shù)值如容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、反流速率常數(shù)(Kep)等。在Tong等[29]的研究中，NCRT前pCR與非pCR者Ktrans均值存在顯著差異，以Ktrans為0.66/min預(yù)測pCR敏感度可達(dá)100%。但Alberda等[32]則認(rèn)為DCE-MRI對pCR預(yù)測無明顯優(yōu)勢，對N分期卻有一定價(jià)值。因此，DCE-MRI對直腸癌術(shù)前評估的價(jià)值還需進(jìn)一步證實(shí)。

對NCRT前后淋巴結(jié)狀態(tài)的評估一直是MRI直腸癌術(shù)前評估的主要難點(diǎn)之一。有研究[18]報(bào)道淋巴結(jié)邊緣的化學(xué)位移效應(yīng)可作為鑒別正常與轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的指標(biāo)。正常淋巴結(jié)的被膜下竇與系膜脂肪形成良好的水-脂交界面，在T2WI頻率編碼方向多可見完整的化學(xué)位移效應(yīng)，轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)則常出現(xiàn)化學(xué)位移的破壞、消失或不完整。另外，在MR分子成像領(lǐng)域，以超順磁性氧化鐵等為特異性分子探針的淋巴結(jié)成像也有望用于術(shù)前淋巴結(jié)評估，提高診斷準(zhǔn)確性。

綜上所述，MRI對直腸解剖結(jié)構(gòu)的清晰識別不僅為直腸癌分期奠定了基礎(chǔ)，還可進(jìn)一步評估與直腸癌預(yù)后相關(guān)的其他重要因素如EMD、EMVI、CRM等，是直腸癌術(shù)前分期的首選影像檢查方法。為實(shí)現(xiàn)直腸癌精準(zhǔn)治療，可于NCRT前預(yù)測NCRT療效，根據(jù)不同患者對NCRT的敏感性調(diào)整劑量與治療周期。近年來，DWI、DCE-MRI用于NCRT前預(yù)測NCRT療效的研究較多，但目前尚無一致結(jié)果[33]。相信隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，NCRT前預(yù)測其療效的準(zhǔn)確性也必將逐漸提高。

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《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》雜志2018年征訂啟事

《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》雜志于1985年創(chuàng)刊，是由中國科學(xué)院主管，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所主辦的國家級學(xué)術(shù)期刊?？枺篒SSN 1003-3289，CN 11-1881/R。曾獲百種中國杰出學(xué)術(shù)期刊,現(xiàn)為中國精品科技期刊、中國科技核心期刊、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫核心期刊、《中文核心期刊要目總覽》收錄期刊、荷蘭《醫(yī)學(xué)文摘》收錄源期刊、英國《科學(xué)文摘》收錄源期刊、俄羅斯《文摘雜志》收錄源期刊、WHO《西太平洋區(qū)醫(yī)學(xué)索引》(WPRIM)來源期刊、《日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)中國文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫》(JSTChina)收錄期刊。

《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》雜志是臨床醫(yī)學(xué)影像學(xué)與影像醫(yī)學(xué)工程及理論研究相結(jié)合的綜合性學(xué)術(shù)期刊，刊登放射、超聲、核醫(yī)學(xué)、介入治療、影像技術(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)物理與工程學(xué)等方面的基礎(chǔ)研究及臨床實(shí)驗(yàn)研究的最新成果。以論文質(zhì)量優(yōu)、刊載信息量大、發(fā)刊周期短為其特色，是我國影像醫(yī)學(xué)研究探索和學(xué)術(shù)交流的良好平臺。

《中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)》為月刊，160頁，大16開本，彩色印刷。單價(jià)20元，全年定價(jià)240元。訂戶可隨時(shí)向當(dāng)?shù)剜]局訂閱，郵發(fā)代號82-509；亦可向編輯部直接訂閱，免郵寄費(fèi)(歡迎通過銀行轉(zhuǎn)賬，附言欄請注明訂閱雜志名稱)。

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PreoperativeevaluationandapplicationdevelopmentofrectalcancerbasedonMRI

WANLijuan,ZHANGHongmei*
(DepartmentofDiagnosticRadiology,NationalCancerCenter/CancerHospital,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Beijing100021,China)

MRI is the first choice for preoperative evaluation of rectal cancer. It can not only provide high accuracy for T and N stage, but can also apply important factors related to the prognosis, such as extramural depth, extramural venous invasion and circumferential resection margin. Moreover, it is also promising for predicting therapeutic effects of neoaduvant chemoradiotherapy. MRI preoperative evaluation indexes and new techniques in rectal cancer were reviewed in this paper.

Rectal neoplasms; Magnetic resonance imaging; Preoperative staging

10.13929/j.1003-3289.201703025

R735.37; R445.2

A

1003-3289(2017)10-1570-05

衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201402019)、北京市科技計(jì)劃課題(Z161100000516101)、中國癌癥基金會北京希望馬拉松專項(xiàng)基金(LC2016A05)。

萬麗娟(1993—)，女，江西九江人，在讀碩士。研究方向：腹部腫瘤影像診斷。E-mail: 18345195352@163.com

張紅梅，國家癌癥中心/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科，100021。E-mail: 13581968865@163.com

2017-03-07

2017-05-23