MRI在直肠癌术前局部分期的应用进展

卢 俊, 尹化斌

据美国癌症学会2012年统计数据显示，结直肠癌发病率及相关死亡率在主要癌症中位居第三位[1]。我国结直肠癌(其中60%～70%是直肠癌)占恶性肿瘤发病率的7.9%，病死率的5.6%，且随着人们生活水平的提高及饮食结构的改变，发病率呈上升趋势[2]。随着全直肠系膜切除术(TME)的广泛应用，肿瘤局部复发率显著降低，TME已成为中低位直肠癌的标准手术方式[3-4]，在切除癌肿的同时一并切除隐含在直肠系膜内的微小癌灶,但手术前提是需要对原发病灶局部扩散、边缘累及、区域淋巴结转移及邻近器官受累情况，以及T分期、环周切缘、直肠系膜筋膜进行准确判断。磁共振新序列的应用，如弥散加权成像、高分辨率成像等，对肿瘤分期提供了更多、更准确的数据支持[5-6]。

1 MRI直肠癌术前分期标准

直肠癌术前分期分为局部和远处分期，局部分期包括评估肿瘤对肠壁的侵犯、环周切缘的测量以及淋巴结转移，远处分期为寻找转移灶的证据。MRI分期通常参照美国癌症联合委员会(AJCC)/国际抗癌联盟(UICC)制定的TNM分期系统。直肠壁分为黏膜层、黏膜肌层、黏膜下层、固有肌层、浆膜层，T分期是根据肿瘤浸润到肠壁不同层次及相关肠周系膜来判断。T1期：肿瘤未超过黏膜下层，与邻近黏膜下层的高信号相比肿瘤呈相对低信号。T2期：肿瘤信号侵及肌层，肌层与黏膜下层分界消失。T3期：肿瘤信号穿透肌层，侵入肠周脂肪，T2WI显示相对低信号的肿瘤与周围高信号脂肪界限消失；T3a：肿瘤超出直肠固有肌层范围<5 mm；T3b：肿瘤超出直肠固有肌层范围5～10 mm以内；T4a期：肿瘤超出直肠固有肌层范围>10 mm；T4b期：肿瘤信号侵犯周围脏器及盆壁结构和(或)穿透脏层腹膜，T2WI表现为相对低信号的肿瘤侵犯周围脏器，周围脂肪间隙模糊界限不清。N分期即区域淋巴结转移情况。Nx期：区域淋巴结状态不能确定；N0期：无区域淋巴结转移；N1期：直肠周围1～3个区域淋巴结转移；N2期：直肠周围≥4个区域淋巴结转移；N3期：沿主要血管沿线的主要淋巴结转移。

2 MRI在直肠癌术前分期的应用

2.1 磁共振弥散加权成像

弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)是目前唯一能观察活体水分子微观运动的功能成像方法，它弥补了常规T2WI从形态学角度观察诊断直肠癌的不足，但由于分辨率低，需要与常规序列等结合以提高直肠癌术前诊断及分期的准确性[7-8]。表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)可定量描述水分子扩散速度及范围，扩散敏感因子(b值)用于描述MR各成像序列对扩散运动的敏感程度。文献报道磁共振直肠癌b值多选择在800～1 000 s/mm2之间[7-10]。DWI图正常肠壁、直肠炎、肠内容物和周围正常组织及脏器的信号被抑制，只有少数易于直肠病变区分的结构，如前列腺外周带、精囊腺、子宫内膜呈稍高信号。

2.1.1 DWI对术前T分期的应用 TIW1及TIW2上观察直肠周围脂肪内有无癌组织浸润显示欠清，而结合DWI肿瘤浸润处因弥散受限在DWI图像上呈现明显高信号。直肠癌T分期在于肿瘤的浸润层次、外膜及邻近脏器有无受累。Feng等[11]研究显示DWI是直肠癌T分期的一种有效方法，它的准确性为73.91%，对各分期诊断的敏感度及特异度分别为T1期90%、88.89%，T2期64.29%、87.5%，T3期77.78%、89.29%，T4期50%、97.62%。而杨记华等[12]研究认为，DWI可直观地显示直肠癌病变的纵向及横向范围，与MRI常规序列联合应用能对直肠癌T分期做出较准确诊断，总体符合率为93.0%。但这些研究对直肠癌分期并不能达到十分准确的程度，原因可能在于DWI自身的限制及不同病灶之间的相似性等。文献报道有些良性病灶可在高b值DWI图上显示高信号，其ADC值与恶性肿瘤也有重叠；而且近一项研究认为，直肠癌的两种病理类型——印戒细胞癌和黏液腺癌，由于细胞外黏液的影响，其在DWI图上的信号及ADC值与良性病灶较为相似[13-14]。

2.1.2 DWI对术前N分期的应用 直肠癌N分期在于判别有无区域淋巴结转移。DWI利用转移癌巢或淋巴结与原发肿瘤相似的生物学特性, 将常规序列遗漏或显示不清的癌巢及淋巴结以高信号显示。先前许多研究将淋巴结大小作为区分有无转移的标准，但是正常淋巴结、反应性淋巴结和转移淋巴结在大小上往往有重叠交叉，且有86%的转移性淋巴结直径<1 cm，有些甚至<0.5 cm[15]。因此，以淋巴结大小作为转移标准存在一定的局限。Yamada等[16]认为，结合淋巴结大小、边缘、信号改变可以明显提高诊断的准确度和特异度，该研究表明以淋巴结≥4 mm、边缘不规则、低信号标准来评估淋巴结转移准确度分别为89%、93%、93%，结合三者得到的准确性为94%～96%，特异度为96%～100%。更有动物研究发现非转移淋巴结和转移淋巴结可在DWI上显示相似信号[17]。因此近年来有文献报道通过测量淋巴结ADC值以判定其性质，直肠癌转移淋巴结平均ADC值明显低于非转移，而且淋巴结/肿瘤的ADC值比值较单纯测量淋巴结ADC值对淋巴结转移的诊断准确性更高[18-19]。也有关于妇科恶性肿瘤的研究显示转移淋巴结ADC值明显低于非转移性(分别为0.74×10-3mm2/s，1.02×10-3mm2/s)[20]。但是Hwijnen LA等[21]报道DWI有助于淋巴结检出，但在鉴别其良恶性方面结果并不可靠。由于不同淋巴结周围间质微环境不同，淋巴结测量存在误差；肠周小血管断面在DWI图像上信号并不一致，有时表现为高信号，易被误判为转移淋巴结[22-23]；淋巴结内部坏死或只有局部发生浸润，影响水分子弥散；转移淋巴结与非转移淋巴结之间ADC值发生重叠[18-21]；除此之外，MRI定位淋巴结与术后病理之间存在偏差，DWI对淋巴结定性及定量测定仍存在一定缺陷。

2.2 高分辨率成像

高分辨成像(HRMRI)，即小视野( 16～18 cm2)高分辨率( 3 mm层厚) T2WI。常规T2WI对早期直肠癌的诊断仍存在一定不足，采用表面线圈HRMR多方位成像可清楚显示直肠癌在肠壁的浸润深度、直肠系膜及与手术密切相关的直肠固有筋膜及肠周组织结构，甚至腹膜返折、Denonvilliers筋膜,肛门括约肌及侧方淋巴结。而MRI图像中包绕直肠系膜的直肠固有筋膜即是TME中的环周切缘(circumferential resection margin，CRM)，MRI表现为线样低信号结构, 并包绕肠周脂肪。直肠癌CRM状态病理判断标准：当癌细胞浸润最深处与直肠系膜筋膜(手术切缘)的最短距离≤1 mm时定义为CRM存在癌浸润，病理判断为CRM(+)；当最短距离>1 mm判断为CRM(一)。CRM癌浸润是术后局部复发的主要原因, 直接影响手术的效果和患者的预后[24]。MRI对于临床手术的主要作用在于测量肿瘤外缘到CRM之间的距离，Akasu等[25]通过3T HRMRI T2WI评估直肠癌TNM分期总准确度为84%，98%的病例可清楚显示直肠系膜筋膜，T分期总准确度、敏感度和特异度均为96%。Elsa Iannicelli等在直肠充气扩张的状态下对73例患者进行研究显示HRMRI是直肠癌分期及CRM预测的一种有效技术，T分期总准确度为93.6%(K=0.85)，对≤T2期、T3期及T4期诊断准确度分别为91.8%、90.4%、98.6%，预测CRM的准确度为94.5%，N分期的准确度为68.49%(k=0.4)[26]，对T1和T2期肿瘤仍难以区分。Kim等[27]对66例直肠癌患者术前MRI分期预测出57例CRM和51例直肠系膜受侵的程度(extent of mesorectal invasion ,EMI)，认为MRI能准确指导直肠癌术前放化疗。

HRMRI因其对脂肪及肿瘤病灶之间的天然对比性，可在一定程度上预测淋巴结浸润，尤其是边缘呈针刺状或边缘模糊、排列杂乱的淋巴结，且对于常规MRI无法显示的小淋巴结也表现了优势。研究发现，HRMRI可以显示2～ 3 mm的小淋巴结, 但其判断淋巴结转移的准确性仅为63% ～ 84%[28-30]。在T2WI中恶性淋巴结通常边缘不光滑，信号不均匀，可能与淋巴结包膜外浸润及淋巴结内存在肿瘤灶有关，Brown等[29]发现转移淋巴结为边缘不规则和中央存在低信号区，敏感度为85%，特异度为97%。非癌性淋巴结多表现均匀低信号或中央低信号，47%的反应性淋巴结为中央低信号，转移性淋巴结则多呈偏心高信号和均匀高信号。但是HRMRI在诊断转移淋巴结时存在假阳性，可能在于反应性淋巴结肿大与受累淋巴结仍难以鉴别；淋巴结外肿瘤种植(肿瘤周围卫星结节)，与转移淋巴结形态相似，也造成假阳性率升高[30-31]。除此之外HRMRI对直肠癌CRM预测也存在一定的限度，直肠下段直肠系膜筋膜较中上段薄，特别是长于直肠前壁的肿瘤，MRI在判定CRM时易造成误差。而直肠系膜内的小淋巴结是否包含有肿瘤细胞对CRM的预测也具有一定的影响，该问题的解决有赖于淋巴结特异性对比剂的进一步研究和应用。

2.3 MRI增强检查

目前增强检查在直肠癌分期诊断中价值存在分歧。常用的增强序列为3D LAVA(GE公司)，扫描时间短，覆盖范围大，能动态观察病变在注射对比剂前后不同时相的一系列连续变化，有助于了解病变血供，对病变定性、侵犯范围及预后评价。有学者认为增强扫描不能提高直肠癌分期诊断效果,若肿瘤及周围炎症组织强化明显，易造成误判，或出现结缔组织反应，无法区分锯齿状纤维化有无包含肿瘤细胞。Tamakawa等[32]认为增强扫描只对诊断T3期肿瘤有价值。而Koh等[33]发现增强MRI能较好显示管腔和正常直肠黏膜及判断直肠周围系膜淋巴结的性质。周妮娜等[34]研究DCE-MRI与常规T2WI 对直肠癌T分期的准确性分别为83.3%和66.7%，对CRM阴性判断准确性为88.2% 和70.6%，T2WI及DCE-MRI均能发现直径≥2 mm的淋巴结。然而文献报道使用常规钆对比剂增强，转移淋巴结可表现为中度以上强化、强化不明显，甚至炎性淋巴结表现较为显著强化，因此淋巴结强化程度对判断淋巴结转移仍存在一定的局限性[35-36]。国外研究多采用静脉注入淋巴特异对比剂超小超顺磁性氧化铁(ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide，USPIO)来观察直肠系膜内淋巴结强化特点，其机理是在静脉注射USPIO后24小时，这些颗粒被巨噬细胞吞噬，由于磁化效应，造成MRI信号减低，即普通淋巴结呈均匀低信号而转移淋巴结信号不降低。Koh等[33]应用USPIO增强发现直肠系膜周围转移淋巴结判定标准为结节边缘不规则或T2WI显示结节内部信号不均匀，而将淋巴结中央为均一低信号判为非转移性。也有研究认为USPIO增强不但使淋巴结的良恶性鉴别得到进一步提高，而且对小病灶(<1 mm)仍有敏感，而Kinner 等[37]进行动物实验对24个淋巴结分别应用1.5T和7.0T磁共振USPIO增强发现，诊断转移淋巴结在1.5T上敏感度和特异度分别为0.67、1，7.0T上均为1，淋巴结大小无统计学意义。但是由于USPIO价格昂贵等原因，该药在我国尚未获准用于临床诊断。Lambregts等[38]用钆膦维司(Gadofosveset)对比剂增强研究显示，对于直肠癌N分期准确度较使用传统对比剂有所提高，但仍需要进一步研究以得到更好的淋巴特异对比剂。

3 问题与展望

随着MRI新技术及新序列的出现，直肠癌分期的精确性必将得到进一步提高，然而目前仍存在一系列问题有待进一步研究。其一，早期直肠癌(T1或T2期)尚未侵及直肠外壁时，肠壁会出现炎症反应，常导致分期过度；T2、T3期病灶，由于促结缔组织增生反应，其内是否含有肿瘤细胞尚未得到检测[39-40]。研究认为对于T1、T2期及T3早期(肿瘤浸润超出固有肌层深度<5 mm)主要是手术治疗，放射治疗不但不能提高生存率，反而导致放疗相关疾病，对于T3晚期肿瘤(浸润超出固有肌层深度5～10 mm以内)，TME术前放射治疗可使局部复发率显著降低[41]。因此对T2、T3期肿瘤精确分期是MRI直肠癌T分期的难点，也是重点。其二，肿瘤周围卫星结节与转移淋巴结鉴别一直以来较为困难，即使在显微镜下也难以判断。一项多因素分析显示无肿瘤卫星结节的pN0患者，其5年生存率高达91.5%，而存在肿瘤卫星结节的患者仅为37.0%[42-43]。另一方面，虽然微小转移灶的检测可以提高淋巴结分期准确性，但受现有MRI分辨率及淋巴特异对比剂等限制，对其检出仍存在一定困难。虽有研究报道微小转移灶的存在，并不能降低其无瘤生存或总生存率，但是否是有临床意义的淋巴结尚未达成一致[44]。随着高场强磁共振的应用、不同序列结合，必将总结出更多的经验，为直肠癌早期分期及治疗策略的选择提供更客观的证据。

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