MRI在直肠癌诊疗中的应用价值

卢倩颖， 付 旷

哈尔滨医科大学附属第二医院核磁共振科，黑龙江 哈尔滨 150086

专题·大肠癌

MRI在直肠癌诊疗中的应用价值

卢倩颖， 付 旷

哈尔滨医科大学附属第二医院核磁共振科，黑龙江 哈尔滨 150086

核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)因其软组织分辨率较高，且可多参数、多方位成像，目前被公认为诊断直肠癌最好的影像学方法。本文就直肠癌MRI技术、直肠癌的TNM分期、新辅助放化疗疗效评价及局部复发的评估四个方面展开概述。

直肠癌；磁共振成像；分期

直肠癌被定义为在肠道内距离肛门齿状线15 cm以内的恶性肿瘤。随着人们生活方式、生活环境及饮食结构的改变，近年来发病率逐渐上升。直肠癌的确诊主要依据病理活检结果，尽管影像学方法可以协助诊断，但其最主要的作用是帮助病理明确直肠癌分期，从而进一步制定不同的治疗方案。早期直肠癌可通过手术切除获得较高的无瘤生存率；而进展期直肠癌可以通过新辅助放化疗降低分期后再行手术切除。

与直肠内超声和CT相比，MRI对肿瘤边界和直肠系膜筋膜、周围脏器受累情况、盆腔转移淋巴结的评估更为准确。因此，MRI是诊断直肠癌的最佳影像学方法[1]。本文主要针对直肠癌核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)技术、初步分期、再次分期及复发评价几个方面进行概述。

1 直肠癌MRI技术

MRI对软组织具有较高的空间分辨率和信噪比，且能多参数多方位成像，这些优点使MRI能更好地显示直肠壁的四层结构，即黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层。Beets-Tan等[1]认为如果成像参数合适，1.5 T、3.0 T可以同样准确地进行直肠癌分期。尽管直肠内线圈能很好地显示肠壁各层结构，但因其获取信号范围有限、体弱者及肠腔狭窄者不能耐受等因素而不能广泛应用于临床[2]，所以常规使用体表线圈进行检查。直肠腔内灌入对比剂有利于发现微小癌变，但由于肠腔膨胀所致的直肠系膜脂肪压缩可能会改变分期，因其会导致肿瘤到直肠系膜筋膜的距离缩小及直肠系膜淋巴结受压难以观察到。因此，Beets-Tan等[3]不建议使用肠腔内对比剂。

直肠MRI的常规序列包括轴、矢、冠状位T2WI、斜轴位T2WI及轴位T1WI。矢状位T2WI可提供肿瘤的最初定位，根据肿瘤的大小和形状在矢状位一个或多个平面垂直于肿瘤，以避免容积效应导致肿瘤过度分期[4]。高分辨率斜轴位图可提供最佳的解剖信息-浸润深度、肿瘤(尤其是低位直肠癌)与括约肌复合体和肛提肌的关系。T1WI则主要被建议用来补充信息和观察骨盆情况。

功能性MRI包括扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced，DCE-MRI)及磁共振波谱成像(MRI spectroscopy，MRS)等，可反映肿瘤功能状态，近年来也已逐渐广泛应用于临床。DWI的定量测量值，即表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)能客观地反映肿瘤的恶性程度。体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)成像是基于多b值的DWI序列，采用双指数模型计算相关参数，能够对活体组织内水分子扩散和微血管灌注同时进行定量分析，主要参数包括真实扩散系数(D值)、灌注分数(f值)、灌注相关加扩散系数(D*值)[5]。DCE-MRI通过测量血流动力学变化反映血管的通透性，其测量参数由血液渗漏到血管外细胞外液间隙(Ktrans)、血液从血管外细胞外液间隙(EES)渗回血管的速率(Kep)、对比剂EES容积(=Ktrans/Kep)、对比剂血浆容积(Vp)等。通过对淋巴结转移和疗效更准确地判定，功能性MRI在直肠癌新辅助放化疗疗效评估方面有重要作用[6]。

2 MRI对直肠癌的初步分期

2.1 常规MRI序列在直肠癌TNM分期的应用根据2009年美国肿瘤联合协会[7](The American Joint Committee on Cancer，AJCC)第七版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到达浆膜下层，或侵犯无腹膜覆盖的直肠旁组织，T4a期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。其中T3期肿瘤基于壁外浸润深度(侵犯固有肌层之上的部分)可进行亚分期肿瘤侵出<5 mm为T3a期；5～10 mm为T3b期；>10 mm为T3c期。因为T3a期肿瘤有着较高的5年生存率，最近有研究[8]提出只需手术切除后定期随访或术前短程放疗。由于浸润穿透血管而破坏固有肌层不应过度分期为T3期[9]，直肠系膜脂肪的毛刺征可能是结缔组织增生反应(T2WI上的低信号即T2期肿瘤)或肿瘤浸润(T2WI上的等信号，即早期T3肿瘤)。对于T3期肿瘤，以腹膜反折为界将直肠癌分为上段直肠癌和下段直肠癌：上段直肠前面和两侧有腹膜覆盖，下段完全位于腹膜外，只有外膜而无浆膜。因此当肿瘤侵及有浆膜层的上段直肠轴位的脂肪间隙者应分为T4期，而侵及无腹膜包绕的下段直肠周围脂肪组织未侵及邻近器官者应分为T3期。要特别注意直肠系膜筋膜的描述。因术后环周切缘阴性是直肠癌局部治愈的唯一标准，术前环周切缘阴性的标准为在影像学上肿瘤浸润最远端及转移淋巴结到直肠系膜筋膜的最短距离<1 mm。

NCCN指南[10]中指出任何T分期肿瘤，只要出现区域淋巴结转移都推荐新辅助放化疗，N分期对术前决策尤为重要，且淋巴结转移途径影响手术方式的选择。区分良恶性淋巴结已成为难点，尽管恶性淋巴结通常比良性淋巴结大，但反应性增生淋巴结与恶性淋巴结在大小上是重叠的[9]，淋巴结大小结合形态不规则、信号不均匀及功能性MRI表现可提高诊断准确性。除此之外，An等[11]认为肿瘤的浸润深度与淋巴结转移呈正相关，而术前临床信息及病理结果都与淋巴结转移无关，包括年龄、性别、CEA水平及活检的肿瘤组织分级。

2.2 功能性MRI及MRI新技术在直肠癌TNM分期的应用DWI是在细胞水平上对水分子运动的量化，而非与细胞代谢活动直接相关。恶性肿瘤组织内肿瘤细胞异常增殖，细胞外容积减少，组织间隙缩窄，因此DWI为异常稍高信号或高信号,ADC值降低。ADC值越低，提示肿瘤恶性程度越高[12]。陆志华等[13]通过研究得出肿瘤的ADC值随着直肠癌T分期的进展呈下降趋势。Cho等[14]认为转移性淋巴结ADC值明显低于非转移性淋巴结，尤其对于小淋巴结定性诊断明显优于大小及形态学诊断。但Kosinski等[4]认为转移性淋巴结与非转移性淋巴结ADC值无差异。这两种截然相反的结果可能因为传统的DWI忽略了微灌注的影响，而IVIM技术考虑到毛细血管微循环灌注对ADC值的影响，可同时得出组织的扩散和灌注信息。有研究表明转移组淋巴结有着更低的D值和D*值。李健明等[15]对多b值技术的研究发现，随着b值减小(0～1 000 s/mm2)，淋巴结检出率增高，但淋巴结信噪比降低，即微小淋巴结得以显示，却无法鉴别良恶性。而DWI经多b值处理后所得的融合图像，使得图像信噪比有所提高，进一步增加了ADC值的真实性和准确性，在判断肿瘤性质方面具有较高的特异性。

DCE-MRI通过测量血流动力学变化反映血管的通透性，而肿瘤的生长及转移均与肿瘤血管密切相关。恶性肿瘤的新生血管多丰富，其微血管的密度增加和通透性增加，因此比良性肿瘤增强更加明显，速度更快；其量化参数Ktrans值随肿瘤恶性程度升高而升高。但淋巴结的强化没有特异性，因为转移淋巴结和炎性淋巴结均可强化。

MRS是一种利用磁共振现象和化学位移作用进行特定原子核及其化合物定量分析的方法，是测定体内某一特定区域内化学成分唯一的无损伤技术。姚宏伟等[16]通过对离体直肠组织的分析发现：正常黏膜较相应癌组织脂肪酸含量偏高，癌组织中胆碱类化合物含量及乳酸等较相应正常黏膜明显偏高。其临床意义在于，对于直肠癌高危人群，定期监测其血液、体液中上述指标的变化水平，就有可能在肿瘤发生早期得出诊断。但直肠靠近骶骨，通常含有气体，易受到气体即骨骼等伪影干扰，所以MRS在人体中直接检测直肠癌还未有进展。

淋巴结MR成像(MR lymphography)是一种新兴的MR检查技术，通过注射对比剂，不依赖淋巴结的大小及常规的MRI表现，主要观察淋巴结的强化方式，对良恶性淋巴结进行鉴别。目前应用最广泛的是超微超顺磁氧化铁(USPIO)，它是一种铁纳米颗粒，可以被正常细胞所摄取并降低T2WI和T2*WI上正常细胞的信号强度；因此，不摄取USPIO颗粒的恶性淋巴结信号比良性淋巴结高。USPIO的使用提高了MRI区分良恶性淋巴结的准确性：其敏感性为60%～100%，特异性为91%～94%[17]。钆磷维塞(Gadofosveset)是一种钆螯合物，其可逆地结合在白蛋白上且有很长的血管内半衰期[17]。正常或反应性增生淋巴结摄取钆磷维塞且像血管一样强化，但恶性淋巴结不会强化。在一些研究[18]中，增强T2WI上钆剂和钆磷维塞摄取的强度和模式已证实为恶性淋巴结的重要信号。目前淋巴结MR成像在直肠癌中的应用在国内还鲜有报道，且多应用于实验室研究，其向临床的转化还有待进一步研究。

2.3 壁外血管侵犯壁外血管侵犯(extramural vascular invasion，EMVI)是指直肠癌侵犯到固有肌层以外的血管，当靠近肿瘤的血管形态不规则或由肿瘤信号延伸即怀疑EMVI。EMVI阳性的直肠癌患者5年生存率和无瘤生存率低于EMVI阴性直肠癌患者。EMVI在结直肠癌中是一项预示远处转移、局部复发和新辅助治疗疗效的独立诊断因素。EMVI评估不包含在TNM分期中。但有研究[19]建议在TNM分期中，EMVI应作为患者选择治疗方法的一项诊断因素，尤其是在选择新辅助疗法和其剂量时。

3 新辅助治疗后再分期：疗效评价

新辅助放化疗可使局部进展期直肠癌分期下降，还可以通过增加环周切缘阴性来提高生存率。因此，再分期最重要的参数之一就是直肠系膜筋膜。但MRI再分期的准确性低于初次分期，原因可能在于N分期过度，不能区分肿瘤浸润、残余癌与结缔组织增生反应、放射性纤维化，错把放射性直肠炎当做局部浸润。

经新辅助放化疗后，8%～24%的患者可以达到病理完全缓解(pathologic complete response，pCR)[20]。pCR组可避免根治手术，且复发率和远处转移率低，5年生存率是non-pCR组的3倍[21]。而non-pCR组即疗效有限者可直接手术或进行改进的新辅助放化疗，例如只化疗或加强的放化疗。评价pCR主要是通过病理，但是放疗后组织的纤维化、水肿及坏死使得预测pCR更加困难。活检结果经常由于抽样误差表现为假阴性[22]。因此MRI这种非创伤性检查就被寄予厚望。在最初MRI分期的壁外侵犯深度(extramural depth，EMD)可以作为预测新辅助放化疗后pCR患者的影像学生物标记。EMD预测pCR的截断值是5.6 mm。与EMD≥5 mm的患者相比，更多EMD<5 mm者可获得pCR，而EMD与良性退化、分期下降无关[23]。DCE-MRI通过显示血流动力学变化反映血管的通透性[24]，提示肿瘤组织灌注及血管结构的破坏，pCR组治疗前定量参数Ktrans值高于non-pCR组，提示化疗药更易进入通透性高的血管；Ktrans=0.66是pCR组和non-pCR组最好的截断值[25]。Ktrans值和Kep值在治疗后明显降低，与放化疗引起的肿瘤坏死和间质纤维化有关，结果显示，Ktrans可以作为潜在的指标来预测和评价疗效[26]。Yeo等[27]认为ΔKtrans=32%为截断值对预测GR(疗效好：完全缓解和接近完全缓解，根据肿瘤退化分级)有着100%的阳性预测率，是最好的预测值。新辅助放化疗后，细胞的减少、纤维化及坏死导致了ADC值的增加。因此，新辅助治疗疗效好的患者比疗效差的患者ADC值高。在放化疗后直肠癌的再分期里，DWI的敏感性为62%～94%、特异性为74%～91%。

4 局部复发

由于新辅助疗法和手术方法的进步，直肠癌复发率在近二十年来逐渐下降。盆腔复发大约发生在4%～8%的术后患者，且多发生在治疗后3年内。肿瘤大小、肿瘤体积减小速度、肿瘤退化等级、T分期或N分期都与肿瘤复发不相关，MR直肠筋膜系膜性质(肿瘤外缘与邻近MRF最短距离<2 mm为阳性)和MR壁外血管侵犯是术后肿瘤复发的危险因素[28]。复发直肠癌提高生存率的最佳治疗方法就是手术切除实现切缘阴性。但术前评价切缘阴性具有挑战性，因为直肠与周围脏器之间的脂肪间隙在术后或放化疗后消失或不完整，只有在邻近组织看到解剖结构破坏或肿瘤信号时才考虑局部浸润。

尽管T2WI是直肠癌最初分期的主要序列，但对于复发的评价还不够特异。在T2WI上，复发肿瘤与手术或放疗后持续几个月的炎症或水肿无法区分。而DWI可以帮助诊断微小局部复发；尽管DWI可能增加假阳性率，但大多数的假阳性病例在随访中也发展为肿瘤再生长，DWI信号的改变可能要早于病理和内镜上的变化。区分治疗相关变化与复发直肠癌最准确的是DCE-MRI：肿瘤组织的强化比治疗后良性纤维化出现得更早、信号更高、更不均匀。除此之外，它可以很好地辨别出复发直肠癌的远处转移[29]。

综上所述，MRI在直肠癌的分期、疗效评价及评估复发等方面有着明显的优越性，尤其是MRI平扫序列结合功能性成像可以提高诊断直肠癌的准确性。但MRI对于区分T2期、T3早期直肠癌还未有重要的进展[2]，对N分期预测还存在困难，尤其对于直径<5 mm的转移淋巴结的诊断仍然是MRI对于直肠癌N分期的难点，多b值技术及MRS对于直肠癌各方面的评价还有待探索。

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(责任编辑：李 健)

The value of MRI technology in rectal cancer

LU Qianying, FU Kuang

Department of Magnetic Resonance Imaging, the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150086, China

Magnetic resonance imaging (MRI) benefits from higher soft-tissue resolution, multiple position and multiple parameter， so it is the best imaging modality of choice for the evaluation of rectal cancer. This article reviewed the four dimensions: MRI technology, TNM staging, neoadjuvant chemoradiotherapy and tumor recurrence.

Rectal cancer; Magnetic resonance imaging; Staging

10.3969/j.issn.1006-5709.2016.09.001

卢倩颖，硕士研究生，研究方向：MRI在直肠癌中的应用。E-mail：ying_576928197@qq.com

付旷，博士后，主任医师，E-mail：fukuang4858637@163.com

R735.3+7

A 文章编号：1006-5709(2016)09-0961-04

2016-04-15