磁共振动态增强扫描在宫颈癌诊治中的应用进展

2018-02-12蒋乐真严志汉

现代实用医学 2018年1期

蒋乐真，严志汉

宫颈癌（UCC）的发病率及病死率居妇科生殖系统恶性肿瘤首位，严重威胁女性生命。目前，随着发病年龄逐渐年轻化，女性患者对患病后的生活质量要求也越来越高，使得UCC的早期诊断、准确分期、最优治疗和预后评估尤为重要。在UCC的检查中，国际妇产科联盟（FIGO）分期作为国际公认的UCC分期系统，主要依赖于妇科检查及宫颈病理活检进行评估肿瘤分期，但因临床检查技术的有创性及判断癌症对周围组织的侵犯范围、转移情况准确率较低，所以临床上多结合影像学检查对UCC进行辅助分期诊断。MRI技术具有良好的软组织分辨率，可以清晰的显示宫颈、子宫及其周围组织的关系，使其成为首选的影像学检查方式，然而常规MRI技术提供的解剖学信息在UCC诊断及分期中的价值有限。近年来，国内外学者利用磁共振动态增强检查（DCE-MRI）与药代动力学模型相结合来反映肿瘤组织的微血管通透性，不仅能提供肿瘤大小、周围浸润等解剖学信息，同时可以用半定量及定量等指标提供功能方面的信息。

DCE-MRI是一种结合形态学和血流动力学的功能影像学成像技术。通过连续快速的扫描采样，获得对比剂注射后连续动态的磁共振信息，进而观察对比剂在正常和病变组织内的分布及代谢情况，并绘制出时间-信号强度曲线（TIC），评估曲线变化对肿瘤进行诊断；同时，借助半定量及定量参数来实时反映肿瘤组织内部的血流灌注、渗透性等微环境改变，间接提供反映肿瘤病理生理特性的功能信息，为肿瘤微循环的探究提供了可靠的依据。本文主要介绍DCE-MRI技术在UCC诊治中的应用进展。

1 DCE-MRI技术介绍

常用设备为1.5T或3.0TMR机器，采用多通道线圈覆盖整个盆腔（下腹部至盆底），先行常规序列扫描，如：矢状位、冠状位及轴位TSET2WI、轴位T1WI；再经肘静脉以3 ml/s流率注射小分子顺磁性对比剂钆喷酸葡胺（Gd-DTPA，0.1ml/kg）后，采用T1加权脂肪抑制3D梯度回波序列（3D-T1）进行轴位动态增强扫描；接着再进行轴位、冠状位及矢状位的增强延迟扫描。扫描获得的动态增强连续图像，经工作站进行运动校正、图像配准处理后，结合常规T2WI图像找出信号异常的可疑病灶并绘制感兴趣区（ROI），且避开宫颈管、钙化、出血、坏死及囊变区等，从而得到DCE-MRI的定性、半定量及定量分析结果。

1.1 定性分析通过对病灶ROI的TIC形态的分析，可以直观反映宫颈病变组织的血供特点及血流动力学情况，有助于肿瘤良恶性的判断。TIC的曲线分类，各学者的描述及排序略有不同，但总体上通常采用Geirnaerdt法将TIC分为3种分型：I型曲线，形态与正常宫颈组织相近似，曲线平坦或轻微上升，即早期增高后出现相对平衡状态，称为“平台型”；II型曲线，与正常宫颈组织增强曲线不平行，且呈缓慢上升趋势，即信号强度逐渐增高后仍持续增高，称为“流入型”或“上升型”；III型曲线，与正常宫颈组织增强曲线不平行，信号强度于早期增强达峰值后，出现较短暂的平台期，随即出现信号强度的下降，称为“流出型”。TIC是DCE-MRI信号强度随时间变化的反映，可得到肿瘤强化过程中更加精细的信息，研究表明TIC在肿瘤分级中也展现出重要的临床价值。

1.2 半定量分析半定量分析是对 TIC的定量化分析，不涉及药代动力学模型的应用，获得的半定量参数有：（1）最大增强斜率（MSI），为曲线上升最陡峭的一段的斜率值，反映微血管血液流入的速度，是血流量的直接指标。（2）达峰时间（TP），是指从动态增强扫描开始到肿瘤信号强度达到峰值时所需要的总时间，反映血管阻力，与血容量及血流量有关。因此TP值短可反映恶性肿瘤血管通透性高，对比剂通过血管内皮细胞的速度增加，恶性肿瘤的TP值明显低于良性组织。（3）信号增强率（SER）是增强后的信号强度相对于增强前的相对增强率，与组织微血管血容量、血管通透性及细胞外间隙有关。

1.3 定量分析定量分析是以多种药代动力学模型为基础，通过量化病变组织血供与细胞间隙之间的对比剂交换以评价组织灌注和血管内皮细胞完整性的分析方法，定量分析需要已知的动脉输入函数（AIF），以排除参数受对比剂注射流率及患者血流状态的影响，其处理后得到可重复的全定量参数。后处理药代动力学模型有多种，如Tofts模型、EXTofts模型、传统两室（CC）模型、分布式参数（DP）模型和绝热近似组织均匀性（AATH）模型等，目前在UCC中应用较多的是Tofts模型。经过后处理获得的定量参数有：（1）容量转运常数（Ktrans），指对比剂从血管内扩散到血管外的能力，即血浆与血管外细胞外间隙（EES）之间的转移常数，主要是反映血管壁的渗透性和血管内皮细胞的完整性；（2）速率常数（Kep），指对比剂从组织间隙内重新扩散回到血管内的速度常数，即对比剂的廓清率；（3）血管外细胞外间隙容积分数（Ve），指对比剂在EES占有的百分比，提示组织血管外细胞外间隙的大小，其与肿瘤细胞大小成反比，与组织细胞基质成正比。

2 DCE-MRI定性及定量指标在UCC诊断及临床分期的应用

2.1 DCE-MRI的TIC在UCC的应用 UCC DCEMRI的TIC多表现为前述的III型，即“流出型”。恶性组织多有管壁不成熟的大量新生血管形成及微血管通透性增加，故早期强化是恶性病灶的特点。根据该特点UCC TIC对比正常宫颈的上升支更加陡峭，因而有一些学者将“流出型”TIC上升支的曲线形态细分为“速升型”和“缓升型”，前者常见，即在动脉早期瘤体即可见明显快速强化，信号强度高于正常宫颈组织，静脉期及延迟期对比剂逐渐退出，且延迟期病灶中心呈低信号，病灶周缘呈稍高信号。“速升型”病理上主要由肿瘤细胞构成，周围为少许间质组织，对放化疗敏感。“缓升型”的病理学主要是由纤维组织组成，肿瘤细胞较少数，因此对放化疗不敏感。

2.2 DCE-MRI半定量参数和定量参数在UCC的应用 DCE-MRI揭示了活体的血流动力学改变，在注射对比剂后，病灶早期强化主要与对比剂在肿瘤组织的异常微血管充填有关，后期的强化主要与血管对比剂渗入组织间隙有关。目前研究表明，Ktrans、Kep、Ve、TP和MSI不仅有助于诊断UCC，而且在宫颈鳞癌与腺癌的鉴别方面也有一定的意义；同时Ktrans、Kep、Ve及MSI还有助于鉴别宫颈鳞癌的分化程度。另有研究表明，DCE-MRI定量分析中，Ktrans值在UCC组织明显升高，高于正常宫颈组织，Ktrans值升高可能与微血管透过性增高有关，其值越高，提示UCC灶的异常微血管数及通透性越高，代谢越快，恶性程度也可能越高。Ktrans可能成为今后UCC诊断及疗效评价的新标记物。因此，动态增强在某种程度上可定量分析肿瘤的血管生成情况，为无创性微血管研究提供了依据。与常规MRI相比，动态增强扫描可增加肿瘤与正常子宫组织的信号对比，不仅能提高肿瘤的发现率，而且判断病灶对周围的浸润情况也更准确，对宫颈基质浸润的判断（＞3mm）具有更高的敏感性及特异性。所以，UCC患者可采用DCE-MRI扫描，以便更好的指导肿瘤分期，为患者制定合理的治疗方案。

3 DCE-MRI对UCC放化疗疗效的评估及复发的预测

根据UCCFIGO分期，IIb期以下患者一般尽早采取外科手术治疗，IIb期及以上患者采取放化疗或放化疗后再施以手术治疗。DCE-MRI的定性、定量指标在UCC的放化疗疗效的评估方面也有重要的价值。有研究表明，MR动态增强呈明显强化的肿瘤组织放化疗效果好，而在MR动态增强中未明显强化的组织放化疗效果不好。因此，在MR动态增强中，UCC的强化程度可用来预测其放化疗的疗效。另外，在UCC放化疗期间，定量参数（如Ktrans、Ve和Kep）常发生显著变化，其中Ktrans和Ve在治疗早期显著上升，可以反映肿瘤组织的消退情况。在放疗后TIC曲线改变为平台型或上升型比例增大，半定量及定量指标也均有下降。

UCC转移性淋巴结与原发肿瘤的MR动态强化特点相似，尤其是当淋巴结中央出现坏死时，增强扫描出现特征性的环形强化，其阳性预测值可达100%。有研究发现，宫颈腺癌复发率高于鳞癌，其Ktrans、Kep和Ve值均高于鳞癌，易发生周围侵犯及早期转移。在复发UCC中，Ktrans显著升高，有较高的诊断效能。总之，DCE-MRI的定量参数对判断UCC放化疗的疗效和复发预测方面有较高的价值。

4 DCE-MRI应用的局限性

首先，目前缺乏统一的MRI扫描序列及对比剂注射的规范方案，尽管MRI扫描技术的不断进步和序列调整与更新有助于提高图像分辨率，能更加准确地描述肿瘤的特征，但这些无意中降低了MRI研究的可比性。因此，MRI技术的标准化被认为是改善研究的关键。其次，DCE图像的后处理和分析需要做大量工作，包括动脉输入函数的选取、ROI的划定、药代动力学模型的选择及后处理参数的分析等，这些在业内都存在差异、缺乏统一的标准，使得研究的再现性较低。另外，DCE-MRI需要注射对比剂，增加了扫描时间，限制了其在UCC分期中的推广应用。TIC受技术参数影响较大，选取准确的ROI及多点取平均值，可减少分析偏差。

MRI检查本身存在的局限性：如子宫内有金属节育环、人工瓣膜、心脏起搏器或神经刺激器患者禁止进行MRI检查；MRI检查时间过长，对于具有幽闭恐惧症或身体状况较差者应慎用。