磁共振功能成像在食管癌分期及疗效评价中的应用进展

郝大选　杨原源　李雪　王建华

(郑州大学附属肿瘤医院/河南省肿瘤医院 放疗科　河南 郑州　450008)



·综述·

磁共振功能成像在食管癌分期及疗效评价中的应用进展

郝大选杨原源李雪王建华

(郑州大学附属肿瘤医院/河南省肿瘤医院 放疗科河南 郑州450008)

磁共振成像；食管癌；分期；治疗

食管癌是世界常见的十大恶性肿瘤之一[1]，我国约占世界总患者的一半。早期食管癌以手术为主的综合治疗有望获得长期生存，中晚期食管癌同步放化疗或新辅助放化疗联合手术是标准的治疗方案。因此，术前分期准确与否对食管癌个体化治疗至关重要，同步放化疗后疗效评价对中晚期食管癌预后有重要意义。磁共振(MRI)曾因心脏搏动、肺的呼吸运动及自身蠕动等运动伪影影响，及食管位于纵膈中部降低了线圈敏感性造成的低信噪比，使其在食管癌分期及疗效评价中受到限制。但是随着MRI硬件的改善，快速序列的开发以及新的功能技术的不断发展，如呼吸门控降低呼吸运动的影响，多通道线圈提高信噪比，以及MRI功能成像出现，使MRI在食管癌术前分期及疗效评估上具有很大的优越性。

1　MRI在食管癌TNM分期中的应用

1.1T分期计算机断层成像(computed tomography，CT)、超声内镜(endoscopic ultrasonography，EUS)为食管癌影像学T分期中最常用到的检查手段，CT软组织对比度差，只能从肿瘤浸润食管壁的厚度来判断肿瘤情况，也很难判定肿瘤与正常食管壁的分界及肿瘤浸润深度，对肿瘤T分期判断很差。EUS对T分期准确率较高，可以到达82%～92%[2]。早期研究发现低场强MRI使用表面线圈对食管癌T分期准确性与CT相当[3-6]。Dave 等[7]应用0.5 TMRI腔内MR线圈可以分清食管3层结构：黏膜及黏膜肌层呈中等信号，黏膜下层呈高信号，固有肌层呈低信号。浸润深度判断的准确率为86%，超声内镜相当。然而，在食管狭窄明显，线圈无法通过时，与EUS一样仍不能准确判断浸润深度，而且属于有创检查，因此一直没有广泛应用于临床。如今，高场强MRI已经普遍使用于临床，其具有更高的软组织分辨率和更先进的序列。Yamada等[8]采用高分辨率三维稳态构成干扰(three-dimensional constructive interference in steady state，3D-ClSS)序列在体外可以清晰显示并能区分正常食管壁的8层不同信号强度的组织结构，得到准确的分期，但是其忽略在活体中受到呼吸、心跳等因素影响，因此这种序列也没有得到广泛应用。近年来研究者们试图通过表面线圈来分清活体内食管壁各层结构，从而准确评价肿瘤浸润深度，Riddell等[9-10]报道用表面线圈在MRI高分辨T2WI序列上可辨别食管3层结构：最内层中等信号为黏膜层，中间高信号为黏膜下层，最外层低至中等信号为肌层，与组织学分层基本相对应，研究显示对T1、T2、T3、T4评价的准确率为50%、71%，100%、100%，总体准确率达到81%。国内学者叶泳松[11]也根据食管MRI高分辨T2WI序列图像将食管壁分为3层结构，对T分期判断的整体准确度为80%(20/25)，其中T1～2期为71.4%(5/7)，T3期为76.9%(10/13)，T4期为100%(5/5)。而最新一项研究表明PET/MRI在食管癌T1分期中准确率可以高达80%，与EUS相比差异无统计学意义，T3病变准确率达到86.7%[12]。

总之，MRI在食管癌T分期准率在不断提高，但相关研究较少，需要大量研究进一步证实。PET/MRI的高准确率预示着多模态成像在食管癌T分期中具有广阔的应用前景。

1.2N分期食管癌淋巴结转移是食管癌术后重要的预后因素，术前准确评价淋巴结转移范围关系到手术及术后放疗，淋巴结未转移患者术后5年生存率可达到70%～92%[13]，相比淋巴结转移者5年生存率只有18%～47%[13-14]。目前CT及EUS主要根据淋巴结大于10 mm来判断，然而，炎性肿大的淋巴结和小于10 mm淋巴结与转移性淋巴结鉴别很困难。PET-CT虽然能够较好发现转移淋巴结，但假阳性较高且检查价格昂贵，临床应用受到限制。早期MRI仍根据形态大小来评价食管癌淋巴结状态，大于10 mm淋巴结确定为转移，其准确率与CT相当，甚至低于CT[5-6]。Alper等[15]根据淋巴结在短时间反转恢复序列(short time inversion recovery，STIR)结合快速自旋回波序列(turbo spin echo sequence，TSE)信号与正常食管信号强度的比率来区分良性及恶性淋巴结，良性淋巴结信号与正常食管组织信号强度比为0.73±0.3，恶性则为2.03±0.4，敏感度81.3%，特异度98.3%。

弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是观察病理生理状态下活体水分子微观运动的生理学早期改变的功能成像方法。肿瘤细胞致密使细胞外自由水空间缩小，癌细胞异型性明显、核大深染、细胞质减少、核浆比例增高使细胞内间隙减小，导致水分子在细胞内、外间隙弥散受到限制，在DWI图像上表现信号增高。表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)是用来描述不同方向的分子在扩散运动中的速度和范围，可以使水分子运动量化。秦永春等[16]对35例食管癌患者行大范围DWI发现淋巴结转移23例，病理结果转移18例，无淋巴结转移12例，病理结果无转移9例；大范围DWI、病理结果欠符合8例，总符合率80%，锁骨上和纵隔淋巴结符合率达82.8%，腹部淋巴结符合率55.6%。同样张倩倩等[17]应用CT及DWI评价食管癌术前淋巴结转移及N分期对比研究，发现DWI评价淋巴结转移状态的敏感性、特异性、准确性分别为89.3%、93.9%、93.1%，明显高于CT的54.2%、92.8%、86.3%，并且认为转移淋巴结的ADC值(1.7±0.12)×10-3mm2/s低于非转移淋巴结(2.61±0.15)×10-3mm2/s， 于是认为DWI能更准确地预测食管癌淋巴结转移情况。但Sakurada等[18]研究发现DWI判断淋巴结状态的敏感性和特异性分别为39.4%、92.6%，转移淋巴结ADC值明显高于未转移淋巴结，于是认为DWI在诊断淋巴结转移方面作用有限。MRI超顺磁性氧化铁(supermagnetic iron oxide，SPIO)增强检查为新型的检查技术，成像原理为根据正常淋巴结内有巨噬细胞，而转移的淋巴结内吞噬细胞明显减少，吞噬SPIO能力减弱，因此呈表现高信号。Nishimura等[19]对16例食管癌患者行SPIO增强检查，结果显示其敏感度100%，特异度95.4%，准确度96.2%，在诊断小于5 mm转移淋巴结时比PET-CT更具有优势。一项荟萃分析发现MRI的SPIO增强判断淋巴结的总体敏感度为0.88%，总体特异度为0.96%，若MRI平扫时仅分别为63%、93%[20]。

DWI及SPIO增强评价食管癌淋巴结状态的准确度较高，但MRI图像上并不能显示全部的淋巴结情况，因此，对于淋巴结阴性的病例要慎重对待。

1.3M分期PET-CT评估恶性肿瘤远处转移在临床已经得到广泛应用和认同，但当恶性肿瘤低代谢或良性病变高代谢时就会出现假阴性或假阳性，具有一定辐射，且价格昂贵，难以广泛应用于肿瘤患者的早期全身筛查。全身弥散技术，是日本学者Takahara等[21]于2004年首次将DWI与短时反转恢复(short-TI inversion recovery，STIR)及单次激励平面回波(EPI)等技术相结合进行三维全身扩散加权成像，即背景抑制全身扩散加权成像(diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression，DWIBS)。DWIBS在自由呼吸状态下即可完成薄层、无间隔、全身成像，并得到高信噪比、高分辨率和高对比度的图像；经过拼接重建，黑白反转等技术处理后形成全身类PET图像，可以直观、立体地显示全身转移灶分布情况。

Komori等[22]对16例恶性肿瘤患者同时行DWIBS及全身PET-CT检查，发现DWIBS病变检出率(92.6%)高于PET-CT(81.5%)。Cafagna等[23]研究发现DWIBS能确定出36例恶性肿瘤患者的255个病灶，然而PET-CT只能发现184个病灶，DWIBS对实性肿瘤的评价较好，而对于淋巴结转移及骨转移灶PET-CT仍是最优检查，DWIBS结合常规序列图像能提高诊断的准确率。国内康厚艺等[24]及Wang等[25]同样发现，DWIBS比PET能检测出更多病灶，DWIBS对骨转移灶检测率高于PET-CT，且DWIBS是一种无电离辐射、较经济的检查手段。近期一项Meta分析13个研究共1 067名患者，发现WB-DWI ，PET-CT集合敏感性及特异性分别为0.897、0.895， 0.954、 0.975，认为DWIBS与PET-CT对病灶都有较高的检测率，DWI联合MRI常规序列能提高病变显示率[26]。

DWIBS与PET在转移病变的显示方面具有较高的一致性，准确率甚至高于PET-CT，DWIBS联合常规序列可能具有更高准确率，因此，DWIBS在评估肿瘤患者转移病变筛查方面极具有潜能。

2　MRI在疗效评价中的应用

食管钡餐造影是食管癌非手术治疗疗效评价最简单和直观的手段。但是食管造影只能评价食管局部病变情况，对引流区淋巴结治疗效果无法评价。韩春等[27]应用食管钡餐造影结合CT评价食管癌放疗近期疗效研究，认为放疗后造影评价完全缓解，CT最大管壁厚度≤1.20 cm，且放疗后残存淋巴结体积≤1.00 m3者为完全缓解；造影评价PR或CT最大管壁厚度>1.20 cm，造影评价CR且CT最大管壁厚度≤1.20 cm但放疗后残存淋巴结体积>1.00 cm3者为部分缓解；造影评价稳定或疗末CT有新发病灶者为无缓解或病情进展。但是食管癌放疗后往往会引起食管黏膜发生充血、水肿、糜烂及炎细胞浸润，同时局部肉芽组织、结缔组织、胶原纤维组织增生，使食管壁增厚，无法从形态学上评价肿瘤的消退情况。但这些变化DWI多数并不表现为高信号，当有肿瘤残留时表现为高信号，ADC图像信号减低。然而利用DWI评价根治性放化疗食管癌疗效的研究很少，王澜等[28]研究发现放疗末DWI高信号消失患者，1、2年生存率分别为82.6%、68.5%；放疗后1～3个月消失组，1、2年生存率分别为74.5%、49.2%；始终未消失组，1年生存率9.1%。放疗末ADC值/正常食管ADC值 ≤90%组与>90%组，1、2年生存率分别为56.4%、28.2%和83.1%、75.7%(P<0.05)。认为放疗末肿瘤区域ADC值为独立预后影响因素(OR=0.060，P<0.05)。Imanishi等[29]应用DWI预测及评价食管癌放化疗反应，放化疗有反应的肿瘤ADC值在放疗20 Gy时高于无反应组。把ADC值设定为 1.00 × 10-3mm2/s界值时预测肿瘤反应的敏感度、阳性预测值及准确度分别为79%、73%和74% ，肿瘤放疗20 Gy时反应组ADC值上升比率(ΔADC)程度明显高于无反应组，以15%ΔADC为界值点预测肿瘤的反应敏感度、阳性预测值、准确度为71%、100%和85%。Aoyagi等[30]分析80例食管癌同步放化疗患者，治疗前高ADC值对放化疗反应高于低ADC值，高ADC值(1.10 × 10-3mm2/s)预后较好。陈伟等[31]探讨DWI在预测及早期评价食管癌同期放化疗近期疗效中的可行性及应用价值，发现缓解组在治疗第1周末ADC值升高程度高于未缓解组(P=0.000)。缓解组、未缓解组治疗1周末肿瘤最大径与治疗前均相近(66.10 mm比62.63 mm，P=0.407；70.90 mm比68.30 mm，P=0.552)。肿瘤治疗前ADC值与肿瘤最大径缩小率间呈负相关(r=-0.680，P=0.000)。肿瘤治疗后第1周末ROC曲线下面积最大为0.783，ADC值变化率为15.5%作为判断治疗是否有效的敏感性为86.7%，特异性为70.0%，阳性预测值为89.7%，阴性预测值为63.6%。但是这几项研究并没有治疗后病理学的支持，只是与肿瘤消退大小来评价治疗反应。新辅助放化疗联合手术治疗食管癌与单纯手术相比能明显提高患者生存率，然而对治疗无病理学缓解反应者不能从中受益，所以鉴别两者间的差异影响治疗方案的选择[32]。已有大量报道PET-CT在评价食管癌新辅助放化疗疗效反应及预后有重要作用[33-35]，因其费用高昂，以及在放化疗后放射性食管炎的出现影响PET-CT准确性，使其未能广泛应用于新辅助治疗的疗效评价。应用DWI评价食管癌新辅助治疗疗效评价的临床研究报道不多，Aoyagi等[36]报道ADC值与肿瘤间质胶原蛋白及VEGF呈负相关，从病理学证实ADC值与肿瘤组织的关系。Cobelli等[37]通过ADC值评价食管-胃交界癌与新辅助放化疗的病理缓解反应的关系，研究发现对治疗有缓解反应的肿瘤与无缓解反应相比，治疗前病变ADC值(1.32∶1.63×10-3mm2/s，P=0.002) 较低，治疗后ADC 值(2.22∶1.51×10-3mm2/s，P=0.001)较高。治疗前后ADC值的变化分数(ΔADC)较无反应组明显升高(ΔADC，85.45%和-8.21%，P=0.000 05)，ΔADC与肿瘤治疗的病理反应分级呈负相关(r=-0.71，P=0.000 004)；而治疗前后肿瘤体积(ΔV)与治疗反应及反应分级无相关关系，于是认为ADC值可以作为肿瘤新辅助治疗反应的可靠指标。

借助DWI和ADC图像，通过测量ADC值可取得病变组织扩散的量化指标，对食管癌放化疗疗效评价方面有较大的应用价值，尤其在预测食管癌新辅助放化疗后病理缓解反应方面的价值有待进一步探讨。

3　小结

虽然MRI功能成像在食管癌TNM分期及疗效评价中的应用仍存在争议，但随着MRI硬件及软件发展，将有更多的功能成像应用于食管癌的研究，越来越凸显出MRI功能成像在食管癌方面的应用价值。

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王建华，E-mail：huanjianye@sina.cn。

R 735.1

10.3969/j.issn.1004-437X.2016.08.029

2015-11-21)