MRI在直肠癌诊疗中的发展过程与应用

都雪朝，潘卫东，薛华丹

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京 100730

直肠癌是胃肠道常见的恶性肿瘤之一，随着人们饮食结构的变化，高蛋白、低纤维食物的摄入，生活方式及生活环境的改变，其发病率呈逐年上升趋势，发病年龄也趋向年轻化，直肠癌已成为威胁人们健康和影响生活质量的主要疾病之一[1]。直肠癌的治疗与预后主要取决于其分期，病变局限者通过手术切除可得到治愈，进展期病变或低位直肠癌需进行术前放、化疗，以达到可完整切除肿瘤或保留肛门的目的，改善病人预后。因此直肠癌术前的准确分期，对治疗方案的选择、患者的生存预后非常重要，影像学方法在明确直肠癌诊断、确定最佳治疗方案、选择外科手术术式及监测预后等方面中，都发挥了重要的作用。根据2009年UICC/AJCC(America n Joint Committee on Cancer/International Union Against Cancer，AJCC/UICC)第7版TNM分期定义，T1期为肿瘤侵犯黏膜下层，T2期为肿瘤侵犯固有肌层，T3期为肿瘤穿透固有肌层达到浆膜下层，或侵犯无腹膜覆盖的直肠旁组织，T4a为肿瘤穿透腹膜脏层，T4b期为肿瘤直接侵犯或粘连于其他器官或结构；N1为有1～3枚区域淋巴结转移，N2为有4枚以上区域淋巴结转移。

最早应用于直肠癌的影像学检查方法是钡剂灌肠和CT。80年代初期，MRI开始应用于直肠癌[2]，随着其扫描技术的不断改进，目前，MRI已凭借其无辐射、高软组织对比度和多方位成像等优点，成为直肠癌患者术前分期的首选检查方法。MRI不仅能清楚的显示直肠壁的三层结构(黏膜层、黏膜下层、肌层)，还可以显示肿瘤的浸润深度及周围器官的受累情况。

90年代，用于直肠癌的MRI检查序列主要包括：轴面T1WI(显示正常解剖结构及评价淋巴结转移情况)、轴面T2WI(显示肿瘤肠壁浸润深度以及病灶与直肠系膜筋膜、腹膜反折的关系)、冠状面T2WI和矢状面T2WI(显示病灶大小、距肛缘的距离及周围肌肉受累情况)。由于早期MRI技术不够成熟，场强偏低，软组织分辨率较差，因此其诊断直肠癌的准确性较低，约为74%～77%[3-5]，T分期准确性为81.1%～82.3%，N分期准确性为60%～63%[6-7]。

为了提高MRI对直肠癌分期的准确性，学者们对MRI新技术进行了以下探索：(1)直肠腔内线圈；(2)局部高分辨T2WI序列；(3)增强扫描及动态增强扫描序列(DCE MRI)；(4)DWI功能成像序列。笔者就以上新技术在直肠癌中的应用展开综述。

1 直肠腔内线圈

直肠腔内线圈较体部线圈可更清晰地显示肠壁的多层结构。Torricelli等[8]研究表明术前腔内线圈MR分期与病理符合率可达89%，对T1、T2期肿瘤诊断的准确性达92%，T3期的准确性达94%，对淋巴结良恶性判断的准确性为69%，敏感性和特异性为82%和55%。虽然腔内线圈能很好地显示肠壁诸层结构，对T1、T2期肿瘤诊断准确率较高，但其视野有限，不能显示肿瘤全貌，对直肠周围相关结构及盆腔组织显示欠佳，也不适于高位肿瘤、肠腔狭窄较重者和体弱不能耐受者，加之有伪影和线圈不能正确放置等缺点，限制了其在临床上的应用[9-11]。

2 局部高分辨T2WI序列

有关直肠癌高分辨率MRI(HR-MRI)T2WI参数的设置尚未有明确标准,其主要的要求是高矩阵、小FOV(18 cm×18 cm～22 cm×22 cm)、薄层厚(3～4 mm)、扫描方向垂直于病灶[12]。与直肠腔内超声、CT、PET相比，HR-MRI最突出的优势在于可清晰的显示肿瘤晚期病灶与直肠系膜筋膜、腹膜反折的关系，进而指导手术及术后治疗、预测预后。1999年Brown等[13]首次报道了对28例直肠癌进行高分辨MRI检查，确定了直肠系膜筋膜能在MRI上显示。病理学研究表明，当肿瘤距环周切缘(即直肠系膜筋膜)大于1 mm时，肿瘤切缘阳性率及复发率明显降低[14]；而位于直肠上段前壁的肿物很有可能会侵及腹膜反折引起腹腔转移，如漏诊这一现象，将会导致临床治疗不彻底，进而大大增加肿瘤复发率。文献报道，98%的患者在HR-MR图像上可观察到直肠系膜筋膜，对判断直肠系膜筋膜受累与否的准确率为95%～96%[15-16]，对腹膜反折的可见率可达82%～90%[17]。

此外，HR-MRI对直肠癌向外浸润深度测量的准确度较高，可达为95%[18]。 T3期肿瘤患者的预后与其向外浸润深度有关，研究表明，肿瘤向肠壁外浸润深度超过5 mm者5年生存率仅为54%，而小于等于5 mm者5年生存率可达85%[18]。尽管局部高分辨序列的出现显著地提高了直肠癌T分期的准确性，但T2期和早期T3期之间的鉴别诊断仍是其面临的一大问题。高分辨MRI对N分期也有很大帮助，其较高的软组织分辨率和较薄的层厚，使得原本可能会漏诊的小淋巴结得以显示[19]，通过观察小淋巴结的边缘及信号的特征来提高诊断的准确性，Akasu等[15]的研究结果表明，HR-MRI对区域淋巴结良恶性的诊断准确率为74%，对判断盆壁内侧淋巴结良恶性的准确率为87%。

3 增强扫描及动态增强扫描(DCE MRI)序列

90年代末期，Wallengren等[20]开始使用MRI增强扫描。增强扫描可以根据直肠肿物的强化方式了解其血供情况及该病变的良恶性，但是其对于直肠癌的T分期是否有帮助，目前尚存在争议，各文献结论不一，Vliegen等[21]和Jao等[22]认为由于增强扫描不能分辨肠壁各层，而且部分肿瘤周围炎性反应性增生或血管病变 等也可强化，因此增强扫描并不能显著性提高直肠癌诊断的准确性，而Wallengren等[23]和欧阳汉等[24]认为增强扫描使T分期更加准确，尤其是对肠周脂肪较少者T2及T3期鉴别诊断；引起上述研究结论相反的原因可能是其他扫描条件的差异：得出前者结论的研究[21-22]多使用体部相控阵线圈，且多没有充盈肠道；而得出后者结论的[20，24-25]多使用直肠腔内线圈，且多经肛门注入适量气体或液体以充盈肠道。

近几年，不少研究将动态增强扫描序列(DCE MRI)应用于直肠癌。DCE MRI是通过对指定区域或特定解剖部位进行重复扫描，在注射低分子MR对比剂前、中、后连续获得一系列高时间分辨率MR图像，以全面描述对比剂进出肿瘤血液动力学过程、提供肿瘤组织血管属性的技术，是一种结合形态学和血流动力学改变的检查方法。研究表明DCE MRI 可通过Ktrans值、灌注指数(perfusion index，PI)等参数预测及判断直肠癌新辅助治疗的疗效[26-28]，Tong等[28]研究表明，治疗前病理完全缓解组(pCR)的Ktrans值明显高于非pCR组，当以0.66为Ktrans界值时可达到最佳诊断效果；Intven等[27]研究表明，治疗后T分期降期者Ktrans值下降更加明显。

3 DWI功能成像序列

DWI是目前惟一能够无创检测活体组织内水分子扩散运动的MR功能成像方法，通过其可反映出组织或病灶形态学及生理学的早期变化情况，进而对肿瘤在显示定位、定性及肿瘤的疗效的预测或监测复发等方面优于常规MRI。DWI还可通过测量表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值而进行量化研究。孙应实等[29]通过对直肠癌进行多b值研究，确定了判断直肠癌良恶性的最佳b值为1000 s/mm2。除了有助于T、N分期及与其他良性病灶的鉴别之外，DWI在直肠癌诊疗中最重要的作用是：(1)预测病灶对术前放、化疗的疗效，研究表明，直肠癌病灶在第一周治疗结束后ADC值的变化可预测其治疗结束后的降期情况及术后5年复发率[30]，而且治疗前较低ADC值(0.94×10-3mm2/s～1.07×10-3mm2/s)的肿瘤相对于较高ADC值(1.19×10-3mm2/s)的肿瘤治疗后降期更加明显，达到病理完全缓解的几率更高[30-32]，原因可能是高ADC值的病灶往往有坏死，引起组织灌注差、微环境偏酸性、低氧浓度，导致肿瘤组织对放化疗较为耐受[33]。(2)判断新辅助治疗疗效、指导手术方式的选择，有研究表明，直肠癌患者应用规范化术前放、化疗后，24%～25%可达到临床完全缓解(cCR)[34-35]，目前，为了降低局部复发率，多数医疗单位对这部分患者仍进行TME手术，而Habr-Gama等[36]和Maas等[37]认为，对于临床完全缓解的患者，可以采用“Watch-and-Wait”方案，即暂不手术、密切随访，然而，目前尚没有提出公认的随访方案。此外，在术后随访中DWI还可以区分复发灶与手术瘢痕，这是增强扫描和常规MRI很难突破的地方。

目前较多学者认为DWI对直肠癌的诊断具有较高的灵敏度，但在特异度方面有一定的分歧[38]。有研究表明，ADC值与肿瘤的病理类型及分化程度相关[19]，肿瘤恶性程度越高，ADC值越低[19]，当ADC值阈值定位1.21×10-3mm2/s时，诊断恶性病变的敏感性为100%，特异性为87.3%[39]。但各研究的界值差异较大，造成这种情况的原因可能是ADC值的测定受外界因素干扰很大，如操作者的熟练程度、感兴趣区(region of Interest，ROI)的画法(大小、数目、位置等)[34]以及仪器型号差异等。也有研究表明，ADC值对肿瘤的恶性程度无鉴别价值[40]。因此，ADC值对评估病灶良恶性以及恶性病灶的恶性程度有意义与否以及其界值的选择仍有待进一步研究证实，而ADC值的测量也需要一项多中心研究加以规范。

虽然DWI在直肠癌的诊疗中有以上诸多优点，但由于其空间分辨率较低，只能显示直肠的大致轮廓，不能较清楚显示肠壁的分层，因此，在临床中需与高分辨T2WI联合应用，局部高分辨T2WI+DWI是目前直肠癌MRI中最重要的序列组合。

虽然MRI在直肠癌中的应用已经得到了广泛共识，然而仍然存在一些焦点问题，如T2及早期T3的鉴别、转移淋巴结评估以及ADC值的测定等。此外，部分直肠癌患者在术后或放疗后存在严重的神经受损表现，或是肛门括约肌功能受损，如能将MR弥散张量成像技术应用于盆腔，显示出支配直肠排便功能的神经或肛门括约肌、提肛肌治疗前后的变化，进而指导临床，将会很大程度上改善患者预后。

综上所述，MRI在直肠癌的诊疗中具有十分重要的意义，其中使用体表相控阵线圈的局部高分辨T2WI和DWI序列在直肠癌诊疗中尤为关键；而直肠腔内线圈由于其诸多弊端，不适用于在临床广泛推广，增强扫描对直肠癌T、N分期的准确性也有待进一步研究。

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