MRI在直腸癌診療中的發(fā)展過(guò)程與應(yīng)用

都雪朝，潘衛(wèi)東，薛華丹

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

直腸癌是胃腸道常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的變化，高蛋白、低纖維食物的攝入，生活方式及生活環(huán)境的改變，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)，發(fā)病年齡也趨向年輕化，直腸癌已成為威脅人們健康和影響生活質(zhì)量的主要疾病之一[1]。直腸癌的治療與預(yù)后主要取決于其分期，病變局限者通過(guò)手術(shù)切除可得到治愈，進(jìn)展期病變或低位直腸癌需進(jìn)行術(shù)前放、化療，以達(dá)到可完整切除腫瘤或保留肛門(mén)的目的，改善病人預(yù)后。因此直腸癌術(shù)前的準(zhǔn)確分期，對(duì)治療方案的選擇、患者的生存預(yù)后非常重要，影像學(xué)方法在明確直腸癌診斷、確定最佳治療方案、選擇外科手術(shù)術(shù)式及監(jiān)測(cè)預(yù)后等方面中，都發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)2009年UICC/AJCC(America n Joint Committee on Cancer/International Union Against Cancer，AJCC/UICC)第7版TNM分期定義，T1期為腫瘤侵犯黏膜下層，T2期為腫瘤侵犯固有肌層，T3期為腫瘤穿透固有肌層達(dá)到漿膜下層，或侵犯無(wú)腹膜覆蓋的直腸旁組織，T4a為腫瘤穿透腹膜臟層，T4b期為腫瘤直接侵犯或粘連于其他器官或結(jié)構(gòu)；N1為有1～3枚區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，N2為有4枚以上區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

最早應(yīng)用于直腸癌的影像學(xué)檢查方法是鋇劑灌腸和CT。80年代初期，MRI開(kāi)始應(yīng)用于直腸癌[2]，隨著其掃描技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前，MRI已憑借其無(wú)輻射、高軟組織對(duì)比度和多方位成像等優(yōu)點(diǎn)，成為直腸癌患者術(shù)前分期的首選檢查方法。MRI不僅能清楚的顯示直腸壁的三層結(jié)構(gòu)(黏膜層、黏膜下層、肌層)，還可以顯示腫瘤的浸潤(rùn)深度及周?chē)鞴俚氖芾矍闆r。

90年代，用于直腸癌的MRI檢查序列主要包括：軸面T1WI(顯示正常解剖結(jié)構(gòu)及評(píng)價(jià)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況)、軸面T2WI(顯示腫瘤腸壁浸潤(rùn)深度以及病灶與直腸系膜筋膜、腹膜反折的關(guān)系)、冠狀面T2WI和矢狀面T2WI(顯示病灶大小、距肛緣的距離及周?chē)∪馐芾矍闆r)。由于早期MRI技術(shù)不夠成熟，場(chǎng)強(qiáng)偏低，軟組織分辨率較差，因此其診斷直腸癌的準(zhǔn)確性較低，約為74%～77%[3-5]，T分期準(zhǔn)確性為81.1%～82.3%，N分期準(zhǔn)確性為60%～63%[6-7]。

為了提高M(jìn)RI對(duì)直腸癌分期的準(zhǔn)確性，學(xué)者們對(duì)MRI新技術(shù)進(jìn)行了以下探索：(1)直腸腔內(nèi)線圈；(2)局部高分辨T2WI序列；(3)增強(qiáng)掃描及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描序列(DCE MRI)；(4)DWI功能成像序列。筆者就以上新技術(shù)在直腸癌中的應(yīng)用展開(kāi)綜述。

1 直腸腔內(nèi)線圈

直腸腔內(nèi)線圈較體部線圈可更清晰地顯示腸壁的多層結(jié)構(gòu)。Torricelli等[8]研究表明術(shù)前腔內(nèi)線圈MR分期與病理符合率可達(dá)89%，對(duì)T1、T2期腫瘤診斷的準(zhǔn)確性達(dá)92%，T3期的準(zhǔn)確性達(dá)94%，對(duì)淋巴結(jié)良惡性判斷的準(zhǔn)確性為69%，敏感性和特異性為82%和55%。雖然腔內(nèi)線圈能很好地顯示腸壁諸層結(jié)構(gòu)，對(duì)T1、T2期腫瘤診斷準(zhǔn)確率較高，但其視野有限，不能顯示腫瘤全貌，對(duì)直腸周?chē)嚓P(guān)結(jié)構(gòu)及盆腔組織顯示欠佳，也不適于高位腫瘤、腸腔狹窄較重者和體弱不能耐受者，加之有偽影和線圈不能正確放置等缺點(diǎn)，限制了其在臨床上的應(yīng)用[9-11]。

2 局部高分辨T2WI序列

有關(guān)直腸癌高分辨率MRI(HR-MRI)T2WI參數(shù)的設(shè)置尚未有明確標(biāo)準(zhǔn),其主要的要求是高矩陣、小FOV(18 cm×18 cm～22 cm×22 cm)、薄層厚(3～4 mm)、掃描方向垂直于病灶[12]。與直腸腔內(nèi)超聲、CT、PET相比，HR-MRI最突出的優(yōu)勢(shì)在于可清晰的顯示腫瘤晚期病灶與直腸系膜筋膜、腹膜反折的關(guān)系，進(jìn)而指導(dǎo)手術(shù)及術(shù)后治療、預(yù)測(cè)預(yù)后。1999年Brown等[13]首次報(bào)道了對(duì)28例直腸癌進(jìn)行高分辨MRI檢查，確定了直腸系膜筋膜能在MRI上顯示。病理學(xué)研究表明，當(dāng)腫瘤距環(huán)周切緣(即直腸系膜筋膜)大于1 mm時(shí)，腫瘤切緣陽(yáng)性率及復(fù)發(fā)率明顯降低[14]；而位于直腸上段前壁的腫物很有可能會(huì)侵及腹膜反折引起腹腔轉(zhuǎn)移，如漏診這一現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致臨床治療不徹底，進(jìn)而大大增加腫瘤復(fù)發(fā)率。文獻(xiàn)報(bào)道，98%的患者在HR-MR圖像上可觀察到直腸系膜筋膜，對(duì)判斷直腸系膜筋膜受累與否的準(zhǔn)確率為95%～96%[15-16]，對(duì)腹膜反折的可見(jiàn)率可達(dá)82%～90%[17]。

此外，HR-MRI對(duì)直腸癌向外浸潤(rùn)深度測(cè)量的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)為95%[18]。 T3期腫瘤患者的預(yù)后與其向外浸潤(rùn)深度有關(guān)，研究表明，腫瘤向腸壁外浸潤(rùn)深度超過(guò)5 mm者5年生存率僅為54%，而小于等于5 mm者5年生存率可達(dá)85%[18]。盡管局部高分辨序列的出現(xiàn)顯著地提高了直腸癌T分期的準(zhǔn)確性，但T2期和早期T3期之間的鑒別診斷仍是其面臨的一大問(wèn)題。高分辨MRI對(duì)N分期也有很大幫助，其較高的軟組織分辨率和較薄的層厚，使得原本可能會(huì)漏診的小淋巴結(jié)得以顯示[19]，通過(guò)觀察小淋巴結(jié)的邊緣及信號(hào)的特征來(lái)提高診斷的準(zhǔn)確性，Akasu等[15]的研究結(jié)果表明，HR-MRI對(duì)區(qū)域淋巴結(jié)良惡性的診斷準(zhǔn)確率為74%，對(duì)判斷盆壁內(nèi)側(cè)淋巴結(jié)良惡性的準(zhǔn)確率為87%。

3 增強(qiáng)掃描及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(DCE MRI)序列

90年代末期，Wallengren等[20]開(kāi)始使用MRI增強(qiáng)掃描。增強(qiáng)掃描可以根據(jù)直腸腫物的強(qiáng)化方式了解其血供情況及該病變的良惡性，但是其對(duì)于直腸癌的T分期是否有幫助，目前尚存在爭(zhēng)議，各文獻(xiàn)結(jié)論不一，Vliegen等[21]和Jao等[22]認(rèn)為由于增強(qiáng)掃描不能分辨腸壁各層，而且部分腫瘤周?chē)仔苑磻?yīng)性增生或血管病變 等也可強(qiáng)化，因此增強(qiáng)掃描并不能顯著性提高直腸癌診斷的準(zhǔn)確性，而Wallengren等[23]和歐陽(yáng)漢等[24]認(rèn)為增強(qiáng)掃描使T分期更加準(zhǔn)確，尤其是對(duì)腸周脂肪較少者T2及T3期鑒別診斷；引起上述研究結(jié)論相反的原因可能是其他掃描條件的差異：得出前者結(jié)論的研究[21-22]多使用體部相控陣線圈，且多沒(méi)有充盈腸道；而得出后者結(jié)論的[20，24-25]多使用直腸腔內(nèi)線圈，且多經(jīng)肛門(mén)注入適量氣體或液體以充盈腸道。

近幾年，不少研究將動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描序列(DCE MRI)應(yīng)用于直腸癌。DCE MRI是通過(guò)對(duì)指定區(qū)域或特定解剖部位進(jìn)行重復(fù)掃描，在注射低分子MR對(duì)比劑前、中、后連續(xù)獲得一系列高時(shí)間分辨率MR圖像，以全面描述對(duì)比劑進(jìn)出腫瘤血液動(dòng)力學(xué)過(guò)程、提供腫瘤組織血管屬性的技術(shù)，是一種結(jié)合形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)改變的檢查方法。研究表明DCE MRI 可通過(guò)Ktrans值、灌注指數(shù)(perfusion index，PI)等參數(shù)預(yù)測(cè)及判斷直腸癌新輔助治療的療效[26-28]，Tong等[28]研究表明，治療前病理完全緩解組(pCR)的Ktrans值明顯高于非pCR組，當(dāng)以0.66為Ktrans界值時(shí)可達(dá)到最佳診斷效果；Intven等[27]研究表明，治療后T分期降期者Ktrans值下降更加明顯。

3 DWI功能成像序列

DWI是目前惟一能夠無(wú)創(chuàng)檢測(cè)活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的MR功能成像方法，通過(guò)其可反映出組織或病灶形態(tài)學(xué)及生理學(xué)的早期變化情況，進(jìn)而對(duì)腫瘤在顯示定位、定性及腫瘤的療效的預(yù)測(cè)或監(jiān)測(cè)復(fù)發(fā)等方面優(yōu)于常規(guī)MRI。DWI還可通過(guò)測(cè)量表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值而進(jìn)行量化研究。孫應(yīng)實(shí)等[29]通過(guò)對(duì)直腸癌進(jìn)行多b值研究，確定了判斷直腸癌良惡性的最佳b值為1000 s/mm2。除了有助于T、N分期及與其他良性病灶的鑒別之外，DWI在直腸癌診療中最重要的作用是：(1)預(yù)測(cè)病灶對(duì)術(shù)前放、化療的療效，研究表明，直腸癌病灶在第一周治療結(jié)束后ADC值的變化可預(yù)測(cè)其治療結(jié)束后的降期情況及術(shù)后5年復(fù)發(fā)率[30]，而且治療前較低ADC值(0.94×10-3mm2/s～1.07×10-3mm2/s)的腫瘤相對(duì)于較高ADC值(1.19×10-3mm2/s)的腫瘤治療后降期更加明顯，達(dá)到病理完全緩解的幾率更高[30-32]，原因可能是高ADC值的病灶往往有壞死，引起組織灌注差、微環(huán)境偏酸性、低氧濃度，導(dǎo)致腫瘤組織對(duì)放化療較為耐受[33]。(2)判斷新輔助治療療效、指導(dǎo)手術(shù)方式的選擇，有研究表明，直腸癌患者應(yīng)用規(guī)范化術(shù)前放、化療后，24%～25%可達(dá)到臨床完全緩解(cCR)[34-35]，目前，為了降低局部復(fù)發(fā)率，多數(shù)醫(yī)療單位對(duì)這部分患者仍進(jìn)行TME手術(shù)，而Habr-Gama等[36]和Maas等[37]認(rèn)為，對(duì)于臨床完全緩解的患者，可以采用“Watch-and-Wait”方案，即暫不手術(shù)、密切隨訪，然而，目前尚沒(méi)有提出公認(rèn)的隨訪方案。此外，在術(shù)后隨訪中DWI還可以區(qū)分復(fù)發(fā)灶與手術(shù)瘢痕，這是增強(qiáng)掃描和常規(guī)MRI很難突破的地方。

目前較多學(xué)者認(rèn)為DWI對(duì)直腸癌的診斷具有較高的靈敏度，但在特異度方面有一定的分歧[38]。有研究表明，ADC值與腫瘤的病理類(lèi)型及分化程度相關(guān)[19]，腫瘤惡性程度越高，ADC值越低[19]，當(dāng)ADC值閾值定位1.21×10-3mm2/s時(shí)，診斷惡性病變的敏感性為100%，特異性為87.3%[39]。但各研究的界值差異較大，造成這種情況的原因可能是ADC值的測(cè)定受外界因素干擾很大，如操作者的熟練程度、感興趣區(qū)(region of Interest，ROI)的畫(huà)法(大小、數(shù)目、位置等)[34]以及儀器型號(hào)差異等。也有研究表明，ADC值對(duì)腫瘤的惡性程度無(wú)鑒別價(jià)值[40]。因此，ADC值對(duì)評(píng)估病灶良惡性以及惡性病灶的惡性程度有意義與否以及其界值的選擇仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)，而ADC值的測(cè)量也需要一項(xiàng)多中心研究加以規(guī)范。

雖然DWI在直腸癌的診療中有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其空間分辨率較低，只能顯示直腸的大致輪廓，不能較清楚顯示腸壁的分層，因此，在臨床中需與高分辨T2WI聯(lián)合應(yīng)用，局部高分辨T2WI+DWI是目前直腸癌MRI中最重要的序列組合。

雖然MRI在直腸癌中的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛共識(shí)，然而仍然存在一些焦點(diǎn)問(wèn)題，如T2及早期T3的鑒別、轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)評(píng)估以及ADC值的測(cè)定等。此外，部分直腸癌患者在術(shù)后或放療后存在嚴(yán)重的神經(jīng)受損表現(xiàn)，或是肛門(mén)括約肌功能受損，如能將MR彌散張量成像技術(shù)應(yīng)用于盆腔，顯示出支配直腸排便功能的神經(jīng)或肛門(mén)括約肌、提肛肌治療前后的變化，進(jìn)而指導(dǎo)臨床，將會(huì)很大程度上改善患者預(yù)后。

綜上所述，MRI在直腸癌的診療中具有十分重要的意義，其中使用體表相控陣線圈的局部高分辨T2WI和DWI序列在直腸癌診療中尤為關(guān)鍵；而直腸腔內(nèi)線圈由于其諸多弊端，不適用于在臨床廣泛推廣，增強(qiáng)掃描對(duì)直腸癌T、N分期的準(zhǔn)確性也有待進(jìn)一步研究。

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