动态增强MRI在胰腺方面的研究现状及进展

李娟，朱亮，薛华丹

动态增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)是一种无创检测并定量评估目标器官血管生理特性及组织灌注的技术，其不仅可以显示目标器官的结构，还可提供其功能信息，可用于对多种疾病的早期检测、特征描述及治疗监测[1]。早期DCE-MRI主要用于相对静态的器官，如乳腺、直肠及前列腺等[2-4]。随着科技的发展，图像采集时间有所减少，时间分辨率有所提高，三维序列逐渐应用，DCE-MRI逐渐开始应用于腹部成像[5]。本文就DCE-MRI在胰腺方面的研究现状及进展进行综述。

DCE-MRI的基本原理及数据采集方法

1.基本原理

DCE-MRI是一种通过注入对比剂后连续多次动态采集、实时记录对比剂在目标器官流入及流出的完整过程，获得能够反映在注入对比剂前后各个时期组织强化情况的一系列连续多期动态增强过程的图像，利用适当的药物代谢动力学模型(PK)将MR信号强度转化为灌注参数对病灶进行评估的方法，其不仅可以显示目标器官及病变的结构，还可提供其功能信息[1,6,7]。

2.数据采集方法

DCE-MRI扫描分为两个过程：首先是多翻转角T1扫描，进行T1值映射，然后是连续多期动态增强扫描。虽然北美放射学会定量影像生物标志协会于2012年针对DCE-MRI评估恶性肿瘤治疗反应提出了标准化的扫描流程，但目前对于其他疾病的评估尚无统一的扫描方案。有多篇文献提到[1,8]，应当在保证足够空间分辨率的前提下，尽可能提高时间分辨率。Huh等[9]的DCE-MRI研究中采用CAIPIRINHA-VIBE技术，在扫描范围可以包全肝脏的前提下，达到的时间分辨率为3 s，同时拥有较高的空间分辨率(1 mm×1 mm×4 mm)。对于对比剂的具体种类选择及注射剂量，目前尚无统一标准，剂量一般根据患者的体重计算[10]，多项关于胰腺DCE-MRI研究的注射流率为2 mL/s，之后追加注射20 mL生理盐水[9,11,12]。

DCE-MRI分析

1.半定量分析

半定量参数的获取不依靠PK模型，直接由信号强度曲线获取，包括对比剂到达目标器官的时间、对比剂流入斜率(也称最大斜率或初始斜率)、对比剂流出斜率及信号强度峰值、达峰时间、信号增强比、信号强度曲线下面积(area under the curve,AUC)等。这些参数与器官潜在的生理功能存在一定的关联性，如最大斜率、AUC和强化峰值的增加及达峰时间的减少表明器官功能活跃，如移植肾、肿瘤组织的血管密度和/或血管通透性增加。半定量参数的优点包括：①简单、直接，不需要把记录的MR信号强度曲线转换为对比剂浓聚曲线；②能够完整分析整个循环时间-信号曲线特点。半定量参数也有自身的局限性，首先，所得参数与生理功能关系不明确，不能直接评估组织的生理特性，如血管通透性及血流量；其次，半定量参数容易受到磁共振扫描参数及机型的影响，这影响了其可重复性[1]。

2.定量分析

应用PK模型可将MR信号强度曲线转换为对比剂浓聚曲线。PK模型分为两类，即间室模型和空间分布模型。前者相对简单、参数少，现应用较为广泛；后者将对比剂的空间及时间变化都考虑在内，更接近真实情况、更准确，但是也更复杂，限制了其广泛应用。这两类PK模型又包括多种具体的PK模型，目前没有一种PK模型适用于所有组织及肿瘤，因此需要根据临床应用选择适当的PK模型。目前应用最为广泛的模型为TK及ETK，其主要参数包括对比剂从血管(血浆)转运到血管外细胞外间隙的容积转运常数(volume transfer constant from blood plasma to extravascular extracellular space,Ktrans)、血管外细胞外间隙容积分数(volume of extravascular extracellular space per unit volume of tissue,Ve)、速率常数(rate constant for transfer between extravascular extracellular space and blood plasma,kep)，血浆部分容积(the fractional volume of the plasma space，VP)，kep= Ktrans/Ve[1,5,11]。其中最重要的参数为Ktrans值，其生理意义取决于目标组织血流量与毛细血管渗透性的平衡，当组织血流量受限时，Ktrans值可评估组织的血流量，此种情况适用于血管渗透性较高的肿瘤，如胰腺癌；当组织的渗透性受限时，Ktrans值代表了组织的渗透性[1,13]。

DCE-MRI在胰腺中的应用

1.DCE-MRI与正常胰腺

赵娓娓等[14]通过对68例(青年组24例，中年组24例，老年组20例)进行DCE-MRI检查的健康志愿者的灌注参数进行分析，发现不同性别志愿者的灌注参数差异均无统计学意义，老年组Ve值高于青年组和中年组(P=0.036、0.001)，推测其可能与胰腺萎缩和脂肪替代有关，胰头区Vp值高于胰体部和胰尾部(P=0.011、0.023)，推测可能与胰腺不同位置血供来源不同有关。

2.DCE-MRI对胰腺实性病变的鉴别诊断

Kim等[12]对45例(24例胰腺癌、8例胰腺神经内分泌肿瘤、3例慢性胰腺炎及10例正常胰腺)进行过DCE-MRI检查的患者进行回顾性分析，发现胰腺癌患者的Ktrans、 kep及iAUC值(前60秒曲线下面积)均较正常胰腺低(P值均<0.05)，且与神经内分泌肿瘤患者的参数相比，差异均具有统计学意义(P值分别为<0.001、0.038、<0.001)；慢性胰腺炎患者的Ktrans及 kep值与正常胰腺相比差异有统计学意义(P值分别为0.001、<0.001)，此外胰腺癌患者与慢性胰腺炎患者的信号强度曲线类型有显著差异，75%胰腺癌的曲线为缓慢、渐进性强化，而100%的慢性胰腺炎表现为缓慢上升、缓慢下降。Huh等[9]通过对15例胰腺癌及5例神经内分泌肿瘤的灌注参数进行分析，亦发现胰腺癌的Ktrans及iAUC值明显低于神经内分泌肿瘤(P值均<0.001)。Liu等[15]通过对33例胰腺实性病变(23例胰腺癌，3例实性假乳头状瘤，3例神经内分泌肿瘤，2例肿块型胰腺炎，2例壶腹癌)的DCE-MRI数据进行分析，发现与非胰腺癌肿瘤组织相比，胰腺癌的对比剂上升最大斜率、kep降低，达峰时间延长。ROC曲线显示，达峰时间、对比剂上升最大斜率、kep-2C和kep-3C在鉴别胰腺癌与非胰腺癌肿瘤的曲线下面积分别为0.73、0.72、0.79和0.72。以上研究结果表明胰腺的MRI灌注参数可用于描述不同实性病变的特征，因此可能用于辅助其他序列对胰腺实性病变进行鉴别诊断。

3.DCE-MRI与胰腺癌

可切除性评价。肿瘤检出:目前多项研究发现，增强MRI与增强CT对于胰腺癌检出率方面差异无统计学意义[16-18]。

主要血管评估:既往认为CT是评价血管受累的最佳检查方法，但随着MRI技术的发展，Chen等[16]及Lee等[18]发现增强CT与增强MRI对胰周血管受累情况的评估差异无统计学意义。Kim等[19]研究发现增强CT+增强MRI对于胰周血管受累的评估优于增强CT。

肝转移检出:Motosugi等[20]研究发现增强MRI对胰腺癌患者肝转移的检出敏感度高于CT(敏感度分别为85%、46%,P=0.046)。Chen等[16]研究发现增强MRI与增强CT对于胰腺癌患者肝转移及远处转移的检出差异无统计学意义。Kim等[19]通过对298例胰腺癌术前图像进行研究，发现术前增强MRI有助于发现CT上隐匿的肝转移病例，同时进行增强MRI+增强CT检查的患者术后出现肝转移的平均时间为9.9个月，显著长于仅进行CT检查的患者(4.2个月，P=0.011)。

但无论是对主要血管的评估还是对肝转移的检出，相关文献提到的增强MRI仅为三期或多期检查，时间分辨率较低，不同于可反映病变灌注情况的DCE-MRI。目前尚未发现DCE-MRI用于胰腺癌可切除性评价的报道，这可能是一个潜在的研究方向。

化疗:在胰腺癌的化疗评估方面，Akisik等[21]对11例局部进展性胰腺癌患者化疗及抗血管治疗前及治疗后28天进行DCE-MRI评估，发现治疗前肿瘤Ktrans值高于0.78 mL/mL·min对于预测肿瘤反应的敏感度为100%，特异度为71%，提示治疗前肿瘤的Ktrans值有望用于预测抗血管治疗的疗效；Bali等[13]研究发现，胰腺癌纤维化程度与Ktrans值呈负相关，与Ve值呈正相关，肿瘤微血管密度与Ve值呈正相关。Ma等[11]通过对18例胰腺癌患者的DCE-MRI进行分析，印证了前者得出的结论。胰腺癌的纤维化与肿瘤的进展、转移及化疗抵抗密切相关[22]。因此，推测DCE-MRI可预测胰腺癌抗纤维化治疗的疗效及预后。Kim等[23]对8例胰腺癌患者(7例局部进展期，1例伴转移)治疗前及1线化疗后8周进行DCE-MRI评估发现在使用矫正后，对治疗有反应的肿瘤Ktrans值变化为73%±6% (95% CI：64%～82%)，而对治疗无反应的肿瘤Ktrans值变化为-0%±5% (95% CI：-7%～8%)，两者比较差异有统计学意义(P<0.0001)，表明Ktrans值增高可提示患者对化疗有反应。

预后：Ueno等[24]通过对27例进展期胰腺癌患者治疗前DCE-MRI图像进行分析，发现半定量参数信号增强比(signal ratio，SR)与患者预后相关。高SR(界值22%)患者倾向于更高的临床分期、可能出现淋巴结转移及预后更差。Chen等[25]通过对63例胰腺癌患者治疗前图像进行研究，发现半定量参数Peak与患者预后相关，高Peak可提示患者总生存时间(overall survival,OS)较长，但并非影响患者OS的独立危险因素，此外该研究亦发现DCE半定量参数IAUC60及定量参数Ktrans、kep、Ve与患者OS无关。DCE半定量(Peak、IAUC60)及定量参数(Ktrans、kep及Ve)均与患者无进展生存无关。

4.DCE-MRI与胰腺神经内分泌肿瘤

Zhu等[26]对47例胰岛素瘤患者的术前增强CT、灌注CT及MRI(含DWI)图像进行研究，发现MRI(含DWI)对胰岛素瘤的检出敏感度为90.2%，特异度为76.5%，优于增强CT，但与灌注CT相比差异无统计学意义，且MRI对于肿瘤与主胰管关系的显示优于CT。Bali等[13]研究发现，分化程度良好的胰腺神经内分泌肿瘤MR信号强度曲线类型与主动脉接近，而缓慢强化的肿瘤更倾向于低分化。Kim等[12]研究发现，神经内分泌癌(G3期)较神经内分泌瘤的Ktrans值更低，但高于导管腺癌。赵娓娓等[27]研究发现，Ktrans及kep值可帮助鉴别G1期与G2期神经内分泌肿瘤，G1期神经内分泌肿瘤的Ktrans及kep值明显低于G2期；当Ktrans取阈值0.714时，敏感度为70.00%，特异度为85.71%；当kep取阈值1.721时，敏感度为60.00%，特异度为92.86%。

胰腺DCE-MRI的问题与展望

胰腺DCE-MRI的可重复性有待提高。目前对于DCE-MRI尚无统一的扫描方案，PK模型的选择尚无统一标准，后处理软件多种多样，并且扫描机器的时间及空间分辨率不同、疾病种类及治疗方法不同等因素，都使得比较不同研究所得出的参数较为困难[1]。Kim等[28]的研究中提到，即使采取同样的PK模型，由于扫描参数、对比剂种类及量化方法不同等原因，同一疾病的同一扫描参数的数值在不同研究中差别很大。Kim等[29]通过将一种新型的便携式灌注模型用于同一健康志愿者在不同MR设备上所进行的腹部DCE-MRI检查中，发现该设备可减少由于设备差异导致的灌注参数的差异，如可将Ktrans值的组内相关系数由0.899增至0.996，同时指出该设备或可用于评估腹部病变定量DCE-MRI的多中心临床研究，但其效果可能有待进一步验证。Klaassen等[30]通过对15例进展期胰腺癌患者在治疗前进行两次DCE-MRI检查，发现对于两次检查，Ktrans、kep、Ve及Vp值的变异系数分别为21.8%、9.9%、19.3%、18.2%，表明DCE-MRI对进展期胰腺癌患者的评估具有较好的可重复性。

尽管DCE-MRI有广泛的应用潜能，但将其整合到常规临床实践中仍然具有挑战性[8,31]，如获得高质量的功能MRI数据及稳定地分析数据的技术，以及如何对所得出的结果做出合理的临床解释[32]。此外应减少扫描时间以适应繁忙的临床工作的需求，这些可能都是今后努力的方向。