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基于MRI的直肠癌术前评估及应用进展

2017-11-01万丽娟张红梅

中国医学影像技术 2017年10期
关键词:直肠癌淋巴结评估

万丽娟,张红梅

(国家癌症中心/中国医学科学院 北京协和医学院肿瘤医院影像诊断科,北京 100021)

基于MRI的直肠癌术前评估及应用进展

万丽娟,张红梅*

(国家癌症中心/中国医学科学院 北京协和医学院肿瘤医院影像诊断科,北京 100021)

准确的直肠癌术前评估是精准治疗的前提,MRI是直肠癌术前诊断与分期的首选影像学方法,其不仅能获得较准确的T、N分期,还可获得如肿瘤侵出肌层的深度、肿瘤肌壁外静脉侵犯及与环周切缘的距离等与预后相关的信息。此外,MR还有望预测新辅助放化疗疗效。本文对MRI直肠癌术前评估指标及MRI技术在直肠癌术前评估中的应用价值等进行综述。

直肠肿瘤;磁共振成像;术前分期

直肠癌是最常见的消化系统恶性肿瘤之一,其发病率呈逐年上升趋势,我国直肠癌发病率每年约6.85/10万[1]。局部复发及远处转移是影响患者生存期与生存质量的关键。近年来,得益于直肠癌全系膜切除术(total mesorectal excision, TME)的开展和新辅助放化疗(neoaduvant chemoradiotherapy, NCRT)的应用,患者的局部复发率明显降低[2]。在直肠癌多学科综合诊疗(multiple disciplinary team, MDT)中,精准的影像诊断与分期是肿瘤精准治疗的前提。随着精准医疗的迅速发展,对于直肠癌术前评估除常规的T(Tumor)、N(Lymph nodes)分期外,还需对肿瘤侵出肌层的深度(extramural depth, EMD)、肿瘤肌壁外静脉侵犯(extramural venous invasion, EMVI)以及到环周切缘(circumferential resection margin, CRM)的最近距离等相关因素进行评估[3-4]。MRI具有良好的软组织对比度、多角度多序列成像等优势,可清晰地辨认肿瘤组织及肠壁结构,准确显示直肠系膜筋膜(mesorectal fascia, MRF),对CRM等的评估具有明显优势,因此是美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)指南推荐的用于直肠癌评价的优选影像检查方法[5]。本文对直肠癌MRI术前分期、NCRT后再分期以及MRI技术在直肠癌术前评估中的应用价值等进行综述。

1 直肠癌的治疗原则

2017年第二版NCCN指南推荐[5],直肠癌治疗前需进行精确临床分期,以制定患者的治疗方案。早期直肠癌(cT1-2,N0)直接选择手术治疗,局限进展期直肠癌(cT3-4,N0或任何cT,N+)则应将NCRT作为标准治疗模式。研究[6-8]证明EMD>5 mm、EMVI(+)、CRM(+)的直肠癌患者预后较差,对该类患者应积极地实施NCRT,以提高肿瘤切除率,减少局部复发[9]。另一方面,由于不同患者对放化疗的敏感性不同,因此如何在NCRT治疗后乃至治疗前评价出放化疗敏感的病例也是实现个体化治疗的前提。MRI在直肠癌的初步分期、NCRT疗效评价及预测方面具有一定的优势,是实现患者精准化治疗的有力保障。

2 MRI直肠癌术前评估

2.1 T分期与EMD T分期反映肿瘤对肠壁及周围组织器官的浸润深度,以轴位高分辨T2WI评估为最佳。肿瘤组织在T2WI呈中等信号强度,T1期肿瘤侵犯黏膜与黏膜下层,T2期侵至固有肌层但未超过该层,T3期肿瘤突破固有肌层达浆膜下(腹膜反折上)或无浆膜覆盖的直肠系膜内(腹膜反折以下),T4期肿瘤浸润至脏腹膜(T4a)或邻近器官(T4b)。直肠腔内超声(endorectal ultrasound, ERUS)较MRI可更好地区分T1/T2期直肠癌[10],但对T3/T4期直肠癌却存在明显局限。对于腹膜反折以下的中下段直肠癌,通过测量肿瘤最外缘至固有肌层外缘的最大距离即EMD,又可将T3期分为T3a-d亚期,T3a期EMD<1 mm;T3b期≥1~5 mm;T3c期>5~15 mm;T3d期>15 mm[11]。研究[12]显示T3a期肿瘤与T2期肿瘤具有相似的预后[3],T3a-b期肿瘤患者的5年无瘤生存率为77.6%,明显高于T3c-d期患者的55.2%。有研究[13]证实通过MRI测得的EMD与组织病理学结果高度相关,是影响直肠癌预后的重要因素之一。肿瘤累及脏腹膜为T4a期,而对于无腹膜覆盖的中下段直肠癌则无T4a期。

一项Meta分析[14]发现,MRI对直肠癌T分期的准确率、敏感度、特异度分别为85%、87%与75%,但由于肿瘤周围的炎性及纤维增生反应,T2期直肠癌与早期T3的局灶外侵有时难以鉴别,因此不同程度地可引起对T分期的误判。T2WI结合DWI或增强扫描等MR序列,有望进一步提高T分期的准确性。

2.2 N分期 淋巴结转移是直肠癌发生转移的重要途径,并直接影响患者的预后。国际抗癌联盟(Union for International Cancer Control, UICC)第八版对结直肠癌TNM分期的定义为:N0期无区域淋巴结转移;N1期有1~3枚区域淋巴结转移;N2期有4枚以上区域淋巴结转移。传统上曾将淋巴结的大小作为评判转移的标准,但由于正常淋巴结与转移淋巴结间的大小常有较大重叠,因此仅依靠大小判断有无淋巴结转移容易误诊和漏诊,从而造成治疗不足或过度治疗。淋巴结边缘、形态、信号强度等综合评价被认为比单独应用大小评价更可靠[15-16],通常在T2WI上出现边缘不规则和/或信号不均匀的淋巴结应怀疑为转移淋巴结[3]。但部分微转移淋巴结在T2WI常不出现上述征象,且随着MR软组织分辨率的提高,正常淋巴结有时也可表现为内部信号不均匀,限制了MRI对淋巴结性质的判定。

直肠癌淋巴结转移遵循一定的规律,即近端直肠癌常发生肿物上方的淋巴结转移,而远端直肠癌多向上方和侧方发生转移[17],且淋巴结转移多数为病灶同侧转移[18];一项基于6 442例直肠癌患者的多中心研究[19]发现随着T分期的增高,出现淋巴结转移的概率也升高,T1~4期直肠癌出现淋巴结转移的比例依次为11.9%、25.7%、55.9%和62.4%。因此,当单纯应用淋巴结影像特征对其性质判定有困难时,可结合转移规律、原发肿瘤分期等相关信息进行辅助诊断,且随着MR技术的发展,有望联合淋巴结影像特征与直肠癌原发灶的生物学特征等建立术前评判淋巴结状态的人工智能模型,改善目前N分期准确率相对较低的状况。

2.3 EMVI 病理学上肿瘤直接侵犯直肠肌壁外系膜内的血管被称作pEMVI阳性,是肿瘤局部复发及远处转移的独立危险因素[20-21]。MRI可对EMVI做出准确的影像学评估,有研究[22]报道由MRI评估的EMVI(+)患者的生存曲线与pEMVI(+)患者相似。EMVI(+)不仅是直肠癌发生同时性远处转移的独立危险因素[23],还可导致发生早期异时性远处转移概率增高,Bugg等[8]报道EMVI(+)患者1年内出现异时性转移的概率较EMVI(-)患者提高3.7倍。因此治疗前正确评估EMVI状态有助于更合理地制定治疗方案,最大限度地使患者获益。Smith等[22]提出将MRI对EMVI的评估分为5级:0级,肿瘤呈非结节状浸润且邻近无血管存在;1级,肿瘤呈结节状浸润,肿瘤邻近无血管结构;2级,肿瘤周围存在血管结构,但血管外形正常且其内未出现肿瘤信号;3级,血管内出现肿瘤信号,血管外形无或仅轻微改变;4级,血管内出现明确的肿瘤信号及明显的血管侵袭破坏的改变,其中0~2级者为EMVI(-),3、4级为EMVI(+)。EMVI级别相同的阳性患者,发生大血管侵犯者远处转移概率可为小血管侵犯者的2倍左右,预后更差[23]。

2.4 CRM CRM[病理学CRM(pCRM)](+)指切除后标本的横断面上,原发肿瘤、转移淋巴结或癌结节距环周切缘距离≤1 mm。有研究[24]报道pCRM(-)患者局部复发率及远处转移率为1.8%与13.4%,而pCRM(+)者则分别高达15.4%与61.5%。因此术前准确评估CRM状态,并采取NCRT,可有效地降低局部复发及远处转移,提高患者总生存期[25]。有研究[7]对216例实行直接手术治疗的直肠癌患者的术前MRI进行分析发现,MRI评估CRM准确率可达87%,同pCRM,MR CRM可有效预测患者的生存期,且较TNM分期有更高的预测价值。以MR CRM为补充的疗前分期促进了直肠癌个性化治疗的发展。

2.5 NCRT后再分期 NCRT后需进行再分期,从而客观评价治疗疗效以指导下一步治疗。约15~27%的患者NCRT后可达到病理完全缓解(pathologic complete response, CR),研究[26]证明pCR者较非pCR者预后好,二者5年无病生存期分别为83.3%和65.6%,5年总生存率分别为87.6%和65.6%,差异均有统计学意义,因此,对pCR患者执行“等待观察”的治疗策略也为直肠癌研究的热点之一[27]。但目前尚无精确预测术前pCR的方法,MRI作为直肠癌再分期的主要影像学检查方法之一,单独采用T2WI判断pCR的敏感度仅为40.8%[28],无法为“等待观察”提供充足的证据。近年来,功能MRI逐渐被应用于直肠癌NCRT后再分期,研究[28-29]报道T2WI联合DWI、动态增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI)可提高pCR诊断率。

3 MR功能成像在直肠癌术前评估中的应用

术前MRI评估准确性不仅取决于影像科医师的经验程度,还取决于MRI技术的不断改善与进步。小视野、高分辨、薄层(层厚3 mm)的常规MR序列已广泛应用于直肠术前评估,并获得了良好的诊断效果,且以DWI、DCE-MRI为代表的MR功能成像的应用与发展,使直肠癌术前评估又步入一个新阶段。

DWI作为应用较成熟的功能性MRI技术,不仅可较准确地鉴别炎性纤维反应与肿瘤侵犯,对于NCRT后疗效评价也具有一定作用。以活体内水分子实际扩散呈非正态分布为理论基础的扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)预测pCR的特异性高于DWI[30]。有研究[31]报道基于多b值的DWI序列,即体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion, IVIM)成像可去除微循环灌注的影响,其观察指标—真实扩散系数(D值)比ADC值能更准确地反映肿瘤的病理生理学信息。因此,与传统DWI相比,DKI和IVIM可更准确地反映活体水分子运动状态,在直肠癌术前评估中将具有更广阔的前景。

恶性肿瘤常有丰富的新生血管,微血管密度和通透性增加,DCE-MRI将这种改变以时间-信号强度曲线显示,同时还可获得灌注参数值如容积转移常数(Ktrans)、反流速率常数(Kep)等。在Tong等[29]的研究中,NCRT前pCR与非pCR者Ktrans均值存在显著差异,以Ktrans为0.66/min预测pCR敏感度可达100%。但Alberda等[32]则认为DCE-MRI对pCR预测无明显优势,对N分期却有一定价值。因此,DCE-MRI对直肠癌术前评估的价值还需进一步证实。

对NCRT前后淋巴结状态的评估一直是MRI直肠癌术前评估的主要难点之一。有研究[18]报道淋巴结边缘的化学位移效应可作为鉴别正常与转移淋巴结的指标。正常淋巴结的被膜下窦与系膜脂肪形成良好的水-脂交界面,在T2WI频率编码方向多可见完整的化学位移效应,转移淋巴结则常出现化学位移的破坏、消失或不完整。另外,在MR分子成像领域,以超顺磁性氧化铁等为特异性分子探针的淋巴结成像也有望用于术前淋巴结评估,提高诊断准确性。

综上所述,MRI对直肠解剖结构的清晰识别不仅为直肠癌分期奠定了基础,还可进一步评估与直肠癌预后相关的其他重要因素如EMD、EMVI、CRM等,是直肠癌术前分期的首选影像检查方法。为实现直肠癌精准治疗,可于NCRT前预测NCRT疗效,根据不同患者对NCRT的敏感性调整剂量与治疗周期。近年来,DWI、DCE-MRI用于NCRT前预测NCRT疗效的研究较多,但目前尚无一致结果[33]。相信随着MRI技术的发展,NCRT前预测其疗效的准确性也必将逐渐提高。

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《中国医学影像技术》杂志2018年征订启事

《中国医学影像技术》杂志于1985年创刊,是由中国科学院主管,中国科学院声学研究所主办的国家级学术期刊。刊号:ISSN 1003-3289,CN 11-1881/R。曾获百种中国杰出学术期刊,现为中国精品科技期刊、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库核心期刊、《中文核心期刊要目总览》收录期刊、荷兰《医学文摘》收录源期刊、英国《科学文摘》收录源期刊、俄罗斯《文摘杂志》收录源期刊、WHO《西太平洋区医学索引》(WPRIM)来源期刊、《日本科学技术振兴机构中国文献数据库》(JSTChina)收录期刊。

《中国医学影像技术》杂志是临床医学影像学与影像医学工程及理论研究相结合的综合性学术期刊,刊登放射、超声、核医学、介入治疗、影像技术学、医学物理与工程学等方面的基础研究及临床实验研究的最新成果。以论文质量优、刊载信息量大、发刊周期短为其特色,是我国影像医学研究探索和学术交流的良好平台。

《中国医学影像技术》为月刊,160页,大16开本,彩色印刷。单价20元,全年定价240元。订户可随时向当地邮局订阅,邮发代号82-509;亦可向编辑部直接订阅,免邮寄费(欢迎通过银行转账,附言栏请注明订阅杂志名称)。

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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

卫生公益性行业科研专项(201402019)、北京市科技计划课题(Z161100000516101)、中国癌症基金会北京希望马拉松专项基金(LC2016A05)。

万丽娟(1993—),女,江西九江人,在读硕士。研究方向:腹部肿瘤影像诊断。E-mail: 18345195352@163.com

张红梅,国家癌症中心/中国医学科学院 北京协和医学院肿瘤医院影像诊断科,100021。E-mail: 13581968865@163.com

2017-03-07

2017-05-23

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