多模态MRI新技术鉴别诊断肺癌病理类型进展

邱太春，伍建林

(大连大学附属中山医院放射科，辽宁 大连 116001)

中国癌症中心指出，肺癌已是中国发病率最高的肿瘤，也是癌症死因之首[1]。肺癌的“异质性”导致临床表现及预后各不相同，病理组织学分类是重要影响因素，针对不同类型肺癌的个体化治疗方案可有效提高患者生存期和改善预后[2]。随着新技术的发展，MRI已应用于肺癌诊断、鉴别诊断、分期及治疗评价等方面[3]，包括动态对比增强MRI(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)、DWI、体素不相干运动成像(intravoxel incoherent motion, IVIM)及MRS等，为治疗与评估肺癌提供了新方法。本文对多模态MRI新技术鉴别肺癌病理类型的研究进展进行综述。

1 传统MRI筛查肺癌及预测病理类型的价值

低剂量CT筛查可降低20%肺癌死亡率[4]，但辐射诱发的癌症风险也将增加。MRI具有无辐射且组织分辨力高等优点，其检测肺实性结节阈值为3～4 mm[5]，对5～8 mm的肺结节检测率为60%～90%，对>8 mm的肺结节检测率接近100%。但MRI对肺磨玻璃结节(ground-glass pulmonary nodule, GGN)的检测率报道不一，3.0T MR较1.5T MR更难筛查GGN[6]，利用1.5T稳态自由进动序列(steady-state free precession, SSFP)检测肺纤维化患者GGN的敏感度为75%[7]。此外，Ohno等[8]通过比较研究发现，薄层MR检测肺结节和评估结节类型的准确率与低剂量薄层CT差异无统计学意义。关于肺癌分期，研究[9]显示，MR评估肺癌T3、T4期的准确率优于64排CT。同时，MRI信号特点有助于鉴别不同组织类型的肺癌，郑晓林等[10]发现T2WI信号改变模式有助于鉴别肺鳞癌与腺癌及其分化程度。目前常规MRI技术检测肺小结节、尤其是GGN以及评估肺癌病理类型的准确率还面临挑战，亟待通过某些反映功能性、分子水平的MRI新技术。

2 DCE-MRI鉴别肺癌病理类型的价值

最大径≥2 mm肺癌的生存与生长需依赖新生血管网以供应瘤体营养[11]。DCE-MRI有助于检测和反映肺癌血供规律。有学者[11]采用DCE-MRI分析肺癌患者，发现早期强化峰值、强化峰值与肺癌组织中微血管数量呈正相关。

DCE-MRI的时间信号曲线描述肿瘤组织在预先设定的动态扫描持续时间内强化的全过程，主要参数是最大强化斜率(slopemax, Smax)和强化达峰时间(time-to-peak， TTP)等。Pauls等[12]发现根据DCE-MRI的参数Smax和TTP可鉴别肺腺癌与鳞癌，肺腺癌Smax高于鳞癌(上升斜率更陡峭)，而TTP低于鳞癌(达峰时间更早)；同时还发现非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)的Smax比小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)更陡峭、TTP较SCLC更低。但也有学者[13]认为半定量的DCE-MRI曲线类型鉴别诊断肺癌病理类型的价值有限，不同病理类型肺癌的时间信号曲线之间存在一定重叠。

基于Tofts双室模型，DCE-MRI定量参数分析可测量对比剂从血浆渗漏到血管外细胞外间隙(extravascular extracellular space, EES)的正向转运参数(volume transfer constant， Ktrans)、对比剂从EES返回到血浆的反向转运常数(Kep)和EES容积分数(Ve)，三者关系为Kep=Ktrans/Ve[14]，反映肿瘤微血管灌注、血管通透性和细胞外渗漏间隙等生物学信息，且与预后相关。Zhang等[15-16]发现肺腺癌Ktrans和Ve值显著高于肺鳞癌。库雷志等[13-14]也发现NSCLC的肺腺癌Ktrans、Kep及Ve值均高于鳞癌与SCLC。Yuan等[16]则认为DCE-MRI的定量参数不能鉴别肺腺癌与肺鳞癌，但可鉴别肺良性病变与恶性肿瘤。

3 DWI鉴别肺癌病理类型的价值

DWI是检测活体水分子微观运动的功能性MRI技术之一，可半定量反映肿瘤的病理组织结构，如细胞密度等。研究[17-18发现，ADC值与肿瘤细胞密度呈负相关，即ADC值越低，恶性度越高。DWI上肺癌信号表现还与b值选择相关[18]，b值过低时易受组织灌注影响，导致ADC值偏高，不能准确反映扩散程度；随着b值增高，组织信号衰减明显，而延长回波时间也可降低图像信噪比。目前的胸部DWI单指数模型研究中，b值多为500～1 000 s/mm2。

多项研究[17，19-20]表明，ADC值有助于鉴别肺腺癌与鳞癌，前者细胞核/细胞质比率小于后者，故其ADC值显著高于后者；同时肺癌级别越高、分化程度越低，ADC值则越低，反之亦然。Tsuchiya等[21-22]利用ADC全容积直方图评估NSCLC侵袭性，即通过整个肿瘤所有体素ADC值的频数分布柱形图显示ADC值范围和分布状态，包括最小、最大、平均ADC值，各百分位ADC值水平等，发现ADC均值和第50%、75%、90%、95%百分位ADC值可鉴别高级别与低级别NSCLC，其中第95%百分位ADC值的准确率最高。还有研究[22]发现平均ADC值能鉴别肺腺癌与肺鳞癌。Karaman等[23]结合最小ADC值与免疫组化Ki-67鉴别肺腺癌与肺鳞癌，结果发现最小ADC值与Ki-67指数呈负相关；且肺腺癌最小ADC值高于肺鳞癌，而Ki-67指数低于肺鳞癌。上述研究结果表明，利用DWI技术ADC值及相关半定量指标不仅有助于鉴别不同组织类型肺癌，亦可评估肺癌不同病理分化程度及其侵袭性。

4 IVIM鉴别肺癌病理类型的价值

DWI是临床应用最早且较为成熟的功能性MRI技术之一。目前DWI技术中ADC值实际是组织水分子扩散与微循环灌注共同作用的结果。IVIM以不同参数分别反映组织水分子扩散和微循环灌注情况，当b值<200 s/mm2时主要反映组织灌注相关参数，b值≥200 s/mm2时主要反映组织扩散相关参数。目前IVIM已应用于鉴别肺癌与阻塞性肺不张[24]、肺良恶性病灶[25]及纵隔淋巴结[26]等，而关于鉴别肺癌病理类型的报道较少。周舒畅等[27]对比观察DWI与IVIM模型诊断肺良恶性结节的价值，发现IVIM慢速ADC更能反映肿瘤实际弥散，肺鳞癌慢速ADC值明显高于SCLC；虽然两模型均可鉴别肺良恶性结节，但联合应用时鉴别诊断价值更高。

5 MRS鉴别肺癌病理类型的价值

肺癌组织代谢环境的生物学特征对其增殖、侵袭、迁移、黏附及新生血管形成具有重要影响，也是肿瘤不断恶变和发生转移的重要因素[28]。MRS是目前反映病灶内各代谢物含量及其变化的最佳无创性活体检测方法之一。Jordan等[29]采用600 MHz(14.1T)波谱仪扫描肺癌患者血清样本，发现血清MRS可测定肺癌类型。另有研究[30]表明，肺腺癌主要改变磷脂代谢和蛋白质分解代谢，而肺鳞癌具有更强的糖降解和谷氨酰胺分解代谢，故MRS有助于区分二者。Ohno等[31]前瞻性评价酰胺质子转移加权化学交换饱和转移MRI诊断肺癌的价值，结果发现肺腺癌不对称磁化转移率的不对称性显著高于肺鳞癌，有助于鉴别两者。Toqao等[32]对大鼠模型的研究也发现氨基质子转移(amide proton transfer, APT)能够鉴别肺癌不同亚型及肺癌的分级，APT效应越高，代表其增殖能力越强。还有学者[33]通过测量细胞代谢评估肺癌预后，发现低乳酸值肺癌患者总体生存率显著大于高乳酸值者，为评价肺癌疗效提供了新方法。

综上所述，MRI是目前集形态学与功能学相结合无辐射的理想影像学技术之一，虽然筛查肺结节(尤其GGN)能力暂不及CT，但一些fMRI新技术已在肺癌定量诊断及病理类型判定与疗效评估等方面显示出广阔的应用前景。随着MRI软硬件技术不断发展，尤其是分子影像学、影像组学与融合技术的进步，相信多模态“一站式”MR检查策略将在肺癌的诊疗中发挥应有的作用。