一体化PET/MRI用于直肠癌研究进展

2021-03-28孟昭廷

中国医学影像技术 2021年11期

孟昭廷，高欣

(上海全景医学影像诊断中心PET/MR室，上海 200030)

近年直肠癌在我国的发病率及致死率逐年提高[1]，严重威胁公众健康。对于直肠癌，现有治疗手段包括内镜下治疗、手术切除以及放射和化学治疗等，治疗后“等待与观察”也已成为局部进展期直肠癌诊疗计划中的重要组成部分[2]。临床治疗观念的改变对影像学评估直肠癌的精准度提出了更高要求。目前一体化PET/MR已进入临床，并实现了高软组织分辨率、多维度功能分析与敏感代谢显像相结合的双模态成像。合理应用这一先进影像学技术可提高直肠癌分期的准确性，帮助临床有效筛选需要强化治疗和毋须过度手术的病例，对精准诊疗、改善预后具有潜在价值。本文对一体化PET/MRI用于评估直肠癌的现状及进展进行综述。

1 直肠癌分期

1.1 原发灶直肠癌分期对制定手术切除方案及判断预后等具有指导意义。国际推荐直肠癌规范化评估方法可概括为DISTANCE[3]，包括肿瘤下极与肛管皮肤移行处的距离(DIS)、肿瘤浸润深度(T)、是否存在肛周肌肉侵犯(A)、淋巴结转移分期(N)、肿瘤环周切缘[circumferential resection margin，CRM(C)]以及壁外血管侵犯[extramural venous invasion，EMVI(E)]。规划手术时需明确肿瘤大小及其横纵位置、侵犯范围等。高分辨T2WI常用于观察直肠癌肿瘤位置、形态及评估T分期，诊断准确度约85%[4]。MRI评估早期直肠癌的效能往往较低，其诊断T4期肿瘤的敏感度和特异度分别为75%～100%和100%，T3期为83%～95%和61%～75%，而对T2期肿瘤的敏感度和特异度仅为38%～46%和83%～94%[5]。乙状结肠炎性改变或生理性运动致管壁增厚也可使测量肿瘤纵向大小出现误差。18F-FDG PET代谢显像可实现皮摩尔级评估，有助于显像微小肿瘤；18F-FDG PET/CT鉴别诊断早期(T1/T2)与中晚期(T3/T4)肿瘤的敏感度约39%～80%，特异度约70%～99%[6-7]。PET/MR同步显像可实现二者优势互补，对于评估肿瘤形态、位置及局部侵犯等方面具有潜力。一项纳入62例直肠癌患者的研究[5]发现单模态MRI可能漏诊T2期肿瘤，而PET/MRI可避免这一问题：单模态MRI诊断T分期的准确率约90.3%，PET/MRI则达96.6%；且PET/MRI测算直肠癌体积较单模态MRI更为准确，18F-FDG PET的加入有助于鉴别缺血、炎症及良性肠壁增厚，更准确地显示肿瘤活性区域，也为勾画放射治疗靶区提供了更多可能。CATALANO等[5]评估10例低位直肠癌累及肛门括约肌患者，发现PET/MRI较单模态MRI具有显著优势，准确识别其中9例，而单模态MRI仅能判断6例，提示应用PET/MRI能为选择低位直肠癌手术层面提供更多依据。

全直肠系膜切除术(total mesorectal excision，TME)是治疗直肠癌的重要方法之一，而CRM是否受累(阳性)是影响术后局部复发的重要因素。CRM为肿瘤最外层与直肠系膜筋膜(mesorectum fascia，MRF)之间的最短距离，原发灶或转移淋巴结距MRF>1 mm提示切缘未受累(阴性)。MRI评估CRM阴性预测值高达94%，准确度88%[8]，美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)推荐MRI为判断有无CRM受累的最佳影像学方法；PET/MRI已表现出较PET/CT更为精准的局部评估能力[9]。另一方面，EMVI亦与预后相关[10]，肿瘤侵犯壁外血管时，MRI表现为团片状肿瘤信号被拉长、形成增粗的血管形态，瘤周边界呈索条、放射状改变，但改变不明显时易漏诊。CATALANO等[5]观察经病理证实的MRF或壁外血管受侵的直肠癌患者，发现PET/MRI与单模态MRI诊断效能差异虽无显著统计学意义，但PET代谢显像的高敏感度使其可发现更多阳性病例。QUEIROZ等[11]则认为PET/MRI评估EMVI的准确率显著优于MRI(88.9% vs 85.5%)。

1.2 淋巴结转移淋巴结转移是直肠癌转移的主要途径之一，通常最先累及直肠系膜淋巴结，但传统模式下N分期诊断难度较大，形态学评价多认为短径<5 mm的淋巴结为良性，但并不完全可靠。RUTEGÅRD等[12]发现，MRI显示短径<5 mm的淋巴结中，最终仅71%经病理证实为恶性淋巴结或癌结节。结合淋巴结大小、形态及信号等信息，MRI诊断转移淋巴结的敏感度及特异度仅约56%～94%、67～91%不等[13-14]。对于MRI无法有效判断的信号均匀的小淋巴结，18F-FDG PET提供的葡萄糖代谢信息可协同识别肿瘤转移[15]。多项研究[5,9,16]结果显示，PET/MRI可较单模态MRI发现更多转移淋巴结，单模态MRI诊断特异度约43%～83.3%，而PET/MRI达86%～91.7%，对肿瘤N分期具有重要价值。

1.3 远处转移肝脏是直肠癌最常转移的腹部器官之一，确诊直肠癌时约15%～20%患者已发生肝转移[17]，其中约1/3肝转移癌可通过手术切除，有利于改善预后[9]。准确评估肝脏受累情况可帮助制定合理的临床治疗方案。一项荟萃分析[9]结果显示，相比CT或PET/CT，MRI软组织成像分辨率高，是筛查肝转移癌的首选影像学方法；应用肝脏特异性对比剂可进一步提高其诊断能力，使敏感度高达96%[18]。既往研究[19]显示，PET/MRI对较小或CT无法判别的肝转移灶的评估效果优于PET/CT。临床应用PET评估远处转移的价值主要体现在可通过一次扫描评估全身情况，改变约24%患者的肿瘤分期，或将比局部成像额外发现更多病灶[16]，有利于及时改变综合治疗方案。

约5%～15%直肠癌患者可出现单发肺转移[9]。CT是评估肺结节样转移灶的有效影像学方法，诊断敏感度可达90%，但特异度仅为50%；结合PET可进一步提高诊断的特异度[20]。主要因含气肺组织成像的信噪比较低，且存在磁敏感及运动相关伪影，MR检测肺结节存在一定局限性；但RAAD等[21]发现PET/MRI遗漏的肺结节平均直径为4 mm，具有良性结节的形态特征，且随访复查中无明显变化，故认为PET/MRI漏诊的肺结节可能不具有临床意义。零回波时间及超短回波时间序列可提高MR鉴别诊断肺结节的效能，超短回波时间序列检测4～8 mm肺结节的敏感度约79%，对直径<4 mm肺结节的敏感度仅约68%[22]，而零回波时间序列结合PET诊断直径<4 mm肺结节的曲线下面积达0.879，明显优于传统模式Dixon/PET[23]。目前认为将肺CT与PET/MRI结合可能为全面评估病情带来更多益处，但有赖于MR技术的不断优化。未来PET/MRI可能为诊断肺小结节发挥更高价值。

2 评估疗效

新辅助放化疗(neoadjuvant chemoradiotherapy，NAC)有助于肿瘤降期，提高切除可能性、减少局部复发并改善预后，与TME手术相结合，已成为治疗局部晚期直肠癌的重要方案。约15%～27% 直肠癌患者经NAC治疗后可达到病理学完全缓解(pathological complete response，pCR)[24]，基于此制定的“观察与等待”策略使患者无需再接受手术治疗，对保存直肠正常生理功能具有重要意义。

判断直肠癌影像学完全缓解目前尚无统一标准。T2WI所示信号及形态差异可帮助从形态学角度进行判断，但不规则残余肿瘤及与之混杂的纤维组织可能使识别与勾画肿瘤时出现误差，从而影响数据的准确性，单独采用T2WI判断pCR的敏感度仅为40.8%[25]。弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)与18F-FDG PET均可从功能学角度进行评价。有效的NAC使肿瘤细胞凋亡、坏死，细胞间隙增加，导致水分子自由运动增加；对比治疗前后DWI及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)变化预测NAC疗效的准确度达87%[24]。18F-FDG PET则可直接反映肿瘤葡萄糖代谢活性，与DWI显示的细胞密度具有相关性，二者用于描述肿瘤性质、评估疗效时可相互补充，NAC前后最大标准摄取值(maximum standard uptake value，SUVmax)与ADC变化值可提示预后[26]。IPPOLITO等[27]联合SUVmax和ADC预测NAC疗效的敏感度、特异度及准确率分别为77.3%、88.9%及80.7%。另外，PET提供的肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume，MTV)及病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis，TLG)等容积参数还可反映肿瘤负荷，利于评价疗效；USLU-BELI等[28]发现NAC有效者治疗后MTV及TLG均显著减低。METSER等[29]应用PET/MRI评估NAC治疗直肠癌效果，认为PET与MRI结合可提高评估效能。

NAC可造成肿瘤细胞水肿、炎性反应、凋亡及血管结构破坏等。应用一体化PET/MRI多模态数据进行分析，互相补充、交叉验证，可减少分析误差。将PET/MRI引入前瞻性临床试验，与传统影像学评估路径相比较，可促进制定评价NAC反应的标准。作为第一步，制定统一的适用于多中心的PET/MR直肠癌扫描协议，对于获得规范化的影像学数据具有重要意义。

3 监测复发

直肠癌复发分为腔内及腔外复发，腔外复发无法通过内镜观察，因此影像学检查具有重要作用。MRI是检测肿瘤局部复发的最佳影像学手段[3]；应用PET显像可在癌胚抗原增高前更敏感地发现肿瘤复发[3,30]。一体化PET/MRI兼具二者优势；PET与DWI联合可有效鉴别治疗后肿瘤残存与纤维化改变[27]。PLODECK等[31]报道，PET/MRI预测直肠癌复发的敏感度、特异度及准确率均可达94%，使约20%患者的治疗方案发生改变，这一比例在AMORIM等[15]的研究中达35.7%。相较于其他传统影像学手段，PET/MRI 可更敏感地识别淋巴结、腹盆腔脏器转移及局部复发，是评估直肠癌复发及进行再分期的有效方法。