高分辨率MR T2WI聯(lián)合DWI評價直腸癌新輔助治療后病理學(xué)完全緩解

張曉燕，李曉婷，史燕杰，王之龍，劉玉良，朱海濱，孫應(yīng)實

(北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京市腫瘤防治研究所 惡性腫瘤發(fā)病機制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點實驗室，北京 100142)

高分辨率MR T2WI聯(lián)合DWI評價直腸癌新輔助治療后病理學(xué)完全緩解

張曉燕，李曉婷，史燕杰，王之龍，劉玉良，朱海濱，孫應(yīng)實*

(北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京市腫瘤防治研究所 惡性腫瘤發(fā)病機制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點實驗室，北京 100142)

目的 探討高分辨率MR T2WI聯(lián)合DWI預(yù)測直腸癌新輔助治療后病理學(xué)完全緩解的效能。方法 回顧分析經(jīng)完整新輔助治療后接受根治性手術(shù)、新輔助治療前后有完整2次MR影像資料、有明確病理學(xué)評價的進展期直腸癌患者364例，計算并比較單獨使用高分辨率T2WI、高分辨率MR T2WI聯(lián)合DWI預(yù)測直腸癌病理學(xué)完全緩解的效能。結(jié)果 最終49例患者經(jīng)病理證實為腫瘤完全緩解。單獨使用高分辨率T2WI判斷直腸癌是否病理學(xué)完全緩解的準確率為82.69%(301/364)、敏感度為40.82%(20/49)、特異度89.21%(281/315)、陽性預(yù)測值為37.04%(20/54)、陰性預(yù)測值為90.65%(281/310)；高分辨率T2WI聯(lián)合DWI預(yù)測直腸癌病理學(xué)完全緩解的準確率為87.36%(318/364)、敏感度為65.31%(32/49)、特異度為90.79%(286/315)、陽性預(yù)測值為52.46%(32/61)、陰性預(yù)測值為94.39%(286/303)。兩種方法的敏感度差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=4.96，P=0.03)。結(jié)論 與單獨使用高分辨率T2WI比較，高分辨率T2WI聯(lián)合DWI評價直腸癌新輔助治療后病理學(xué)完全緩解可提高診斷效能。

擴散磁共振成像；直腸腫瘤；病理學(xué)；完全緩解

美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network， NCCN)指南推薦，對局部進展期直腸癌術(shù)前進行新輔助放化療(neoadjuvant chemoradiotherapy, NCRT)可以提高直腸癌手術(shù)切除率和患者的無瘤生存率(disease free survival， DFS)；且10%～30%患者NCRT的效果極佳，術(shù)后病理顯示無任何腫瘤細胞殘余，即達到病理學(xué)完全緩解(pathological complete response, pCR)。有學(xué)者[1-7]認為新輔助治療后達pCR的患者可免于手術(shù)治療。但目前尚無準確預(yù)測術(shù)前pCR的方法。高分辨率MRI用于直腸腫瘤分期被認為優(yōu)于臨床體檢和CT檢查，是直腸癌術(shù)前分期的主要影像學(xué)方法，并已得到廣泛認可，但其對分期的準確性仍有不足[8-9]。DWI屬功能成像范疇，研究[10-16]顯示，通過測量ADC值可區(qū)分腫瘤和非腫瘤病灶(如放療引起的纖維化和炎癥等)，提示其在評價直腸癌療效方面有一定的價值及潛力，但由于影響ADC值測量的因素較多，如磁場強度、b值選取、ROI選擇等，故DWI的單中心結(jié)果在臨床的應(yīng)用仍具有局限性。本研究通過與單獨使用高分辨T2WI對比，旨在評價高分辨率T2WI結(jié)合DWI評估直腸癌新輔助治療后腫瘤完全緩解的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2011年1月—2014年12月在我院接受診治的直腸癌患者364例，其中男215例，女149例，年齡21～87歲，平均(54.3±11.3)歲。納入標準：①經(jīng)結(jié)腸鏡活檢病理證實為直腸腺癌，MRI分期為局部進展期直腸癌(≥T3期或N+)；②患者均接受完整NCRT后行根治性全直腸系膜切除術(shù)；且NCRT前未接受其他任何抗腫瘤治療；③NCRT前、后分別接受MR檢查(基線、術(shù)前)。排除標準：①未在NCRT前或手術(shù)前接受MR檢查者；②缺少DWI掃描序列；③缺少高分辨T2WI；④未接受手術(shù)治療；⑤術(shù)后病理提示黏液腺癌或NCRT前MR檢查顯示明顯黏液信號；⑥MR掃描儀為1.5T。

1.2 儀器與方法

1.2.1 新輔助放化療方案 采用適形調(diào)強長療程放

療計劃，放射總劑量為50～55 Gy，1.8～2.0 Gy/次，每周放療5次。放療同期給予同步聯(lián)合奧沙利鉑 (50 mg/m2，每周1次)+卡培他濱(625 mg/m2，口服，每天2次，周一至周五)化療。

1.2.2 MR檢查 患者均需完成2次直腸MR檢查：NCRT前(基線)、NCRT結(jié)束后(術(shù)前)。采用GE Signa Horizon HDXT 3.0T MR掃描儀，8通道相控陣腹部線圈，線圈中心定位于恥骨上緣。檢查前無需行腸道準備，患者取仰臥位。DWI采用單次激發(fā)自旋回波平面成像(SE-EPI)序列(b值取0、20、50、100、200、400、600、800、1 000、1 200、1 400、1 600 s/mm2)，相應(yīng)的激勵次數(shù)分別為1、1、1、1、1、2、2、2、4、4、6、8。軸位采集，范圍覆蓋全部腫瘤區(qū)域，TR 3 500 ms，TE 102 ms，矩陣256×256，F(xiàn)OV 340 mm×272 mm，層厚4 mm，間距 1 mm，總掃描時間為 4.5 min。DWI后掃描矢狀位、軸位、冠狀位T2WI序列。T2WI參數(shù)：TR 3 500 ms，TE 110 ms，F(xiàn)OV 340 mm×270 mm，回波鏈長度23，矩陣288×288，層厚4 mm，層間距0.4 mm。

1.3 圖像分析 由2名分別具備6年及7年盆腔MR診斷經(jīng)驗影像醫(yī)師分別評價MR圖像。在不知道病理信息的條件下，僅觀察高分辨率T2WI像，評價有無腫瘤完全緩解并取得一致意見；2周后再次共同評價高分辨率T2WI和DWI圖像(b=0、1 000 s/mm2)，評價有無腫瘤完全緩解并取得一致意見。單獨使用高分辨率T2WI判斷無腫瘤殘余標準：平掃T2WI瘤床區(qū)域未見明確腫瘤信號(腫瘤常表現(xiàn)為長T1稍長T2信號)或呈明確短T2信號；高分辨T2WI聯(lián)合DWI判斷無腫瘤殘余的標準：平掃T2WI瘤床區(qū)域未見明確腫瘤信號或呈明確短T2信號，且DWI(b= 1 000 s/mm2)對應(yīng)瘤床區(qū)域未見明確異常高信號(以鄰近正常腸壁為標準，DWI瘤床區(qū)域信號若高于正常腸壁即為異常，需仔細觀察除外磁敏感偽影、T2穿透效應(yīng)所致的假性DWI高信號)，見圖1。

以術(shù)后病理學(xué)結(jié)果為金標準，評價并比較單獨使用高分辨T2WI和高分辨T2WI聯(lián)合DWI的診斷效能。

表1 兩種方法診斷完全緩解的效能比較[%(例)]

圖1 高分辨率MR T2WI聯(lián)合DWI(b=1 000 s/mm2)評估NCRT后直腸癌 A.NCRT前T2WI示腫瘤位于直腸前壁，呈稍長T1稍長T2信號； B.NCRT前DWI示明確高信號； C.NCRT后T2WI示直腸前壁原瘤床區(qū)域未見明確腫瘤信號； D.NCRT后DWI對應(yīng)瘤床區(qū)域未見明確異常高信號

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件。采用McNemar檢驗比較單獨使用高分辨T2WI及高分辨T2WI聯(lián)合DWI診斷pCR的準確率、敏感度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值的差異，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

364例接受NCRT后的直腸癌患者中，病理學(xué)診斷pCR 49例。與單獨使用T2WI比較，高分辨T2WI聯(lián)合DWI能夠增加直腸癌pCR診斷的敏感度(χ2=4.96，P=0.03)，準確率、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值均無明顯提高(P均>0.05)，見表1。病理證實未達pCR的315例患者中，有29例由于瘤床區(qū)無明確腫瘤信號(DWI無高信號)，而被高分辨T2WI聯(lián)合DWI誤診為pCR(圖2)；17例病理證實的pCR，由于瘤床區(qū)顯示明確高信號，而被誤診為非pCR。

3 討論

傳統(tǒng)MR判斷pCR的標準是腫瘤信號缺失，但NCRT后，由于腫瘤細胞可以散在分布于纖維化區(qū)域，因此如果僅納入腫瘤信號缺失這一標準，MR診斷pCR的特異度相對高，但敏感度勢必減低。本研究結(jié)果顯示僅利用高分辨率T2WI診斷pCR的敏感度僅為40.82%。Kim等[12]發(fā)現(xiàn)11例病理分期為T0的患者中，NCRT后T2WI判斷pCR的敏感度為45%～55%。

當引入DWI的信號評價后，本研究結(jié)果顯示，診斷直腸癌pCR的敏感度有一定程度提高?？紤]可能的原因為NCRT后瘤床區(qū)域存在放療后水腫及不同程度炎癥反應(yīng)，而這些病理學(xué)改變常會導(dǎo)致T2WI不同程度信號增高，若僅根據(jù)瘤床區(qū)域呈明確T2低信號或無腫瘤信號(稍長T2信號)判斷，常會導(dǎo)致再分期評價過度，即錯誤地評價為腫瘤殘余；當引入DWI的信號評價后，由于DWI能夠一定程度鑒別腫瘤與非腫瘤病變，因而能夠一定程度避免再分期過度，從而提高其檢出pCR的敏感度。但本研究發(fā)現(xiàn)高分辨T2WI聯(lián)合DWI的評價結(jié)果仍不理想，可能的原因是簡單的DWI信號觀察尚不能準確區(qū)分殘余腫瘤細胞與處于不同炎性時期的瘤床信號。NCRT后，放療野內(nèi)存在不同程度水腫、急慢性炎性反應(yīng)，其導(dǎo)致的細胞內(nèi)水腫常導(dǎo)致細胞內(nèi)水分子擴散運動受限，DWI呈現(xiàn)不同程度高信號[17]。因此，對于這部分患者，僅簡單觀察DWI有無高信號，或許并不能有效區(qū)分pCR與非pCR；研究[18-19]顯示，ADC值有可能提高鑒別效能。

圖2 患者女，52歲，NCRT后由于瘤床區(qū)未見明確腫瘤信號(短T2信號、DWI未見高信號)，而被誤判為腫瘤完全緩解 A. NCRT前T2WI; B.NCRT前DWI(b=1 000 s/mm2)； C.NCRT前ADC圖； D.NCRT后T2WI; E.NCRT后DWI； F.NCRT后ADC圖

此外，將NCRT后MR檢查的時間延后，是否能減少由于炎癥反應(yīng)所導(dǎo)致的DWI信號假性增高；NCRT后確有腫瘤殘余者，延長MR再分期評價時間，是否會拖延患者的最佳治療時機等問題還需進一步研究。

本研究結(jié)果顯示，無論是單獨使用高分辨T2WI還是聯(lián)合使用DWI，其評價腫瘤pCR的陰性預(yù)測值均較高(90.65% vs 94.39%)，意味著這兩種評價方法均能夠較好地檢出有腫瘤殘余的患者，對于這部分患者行臨床根治性手術(shù)是必要的，一定程度上避免了由于錯判為pCR而導(dǎo)致的治療時機延誤。

[1] Perez K, Safran H, Sikov W, et al. Complete neoadjuvant treatment for rectal cancer: The Brown University Oncology Group CONTRE Study. Am J Clin Oncol, 2014 Nov 4. [Epub ahead of print].

[2] Maas M, Beets-Tan RG, Lambregts DM, et al. Wait-and-See policy for clinical complete responders after chemoradiation for rectal cancer. J Clin Oncol, 2011,29(35):4633-4640.

[3] Capirci C, Valentini V, Cionini L, et al. Prognostic value of pathologic complete response after neoadjuvant therapy in locally advanced rectal cancer: Long-term analysis of 566 ypCR patients. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2008,72(1):99-107.

[4] Stipa F, Chessin DB, Shia J, et al. A pathologic complete response of rectal cancer to preoperative combined-modality therapy results in improved oncological outcome compared with those who achieve no downstaging on the basis of preoperative endorectal ultrasonography. Ann Surg Oncol, 2006,13(8):1047-1053.

[5] Kennelly RP, Heeney A, White A, et al. A prospective analysis of patient outcome following treatment of T3 rectal cancer with neo-adjuvant chemoradiotherapy and transanal excision. Int J Colorectal Dis, 2012,27(6):759-764.

[6] 高衛(wèi)峰，李會晨.直腸癌新輔助放化療臨床效果的評估.中國腫瘤臨床，2015，42(6)：360-362.

[7] 彭?；?王成濤,余昕，等.局部晚期直腸癌術(shù)前同期放化療達pCR者預(yù)后分析.中華放射腫瘤學(xué)雜志，2016,25(10):1079-1082.

[8] Beets-Tan RG, Beets GL. Rectal cancer: Review with emphasis on MR imaging. Radiology, 2004,232(2):335-346.

[9] 王瑩屏,孫應(yīng)實.影像學(xué)評價局部進展期直腸癌新輔助治療后病理完全緩解的研究進展.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2016,32(3):453-456.

[10] Lambrecht M, Vandecaveye V, De Keyzer F, et al. Value of diffusion-weighted magnetic resonance imaging for prediction and early assessment of response to neoadjuvant radiochemotherapy in rectal cancer: Preliminary results. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2012,82(2):863-870.

[11] Devries AF, Kremser C, Hein PA, et al. Tumor microcirculation and diffusion predict therapy outcome for primary rectal carcinoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2003,56(4):958-965.

[12] Kim SH, Lee JY, Lee JM, et al. Apparent diffusion coefficient for evaluating tumour response to neoadjuvant chemoradiation therapy for locally advanced rectal cancer. Eur Radiol, 2011,21(5):987-995.

[13] Monguzzi L, Ippolito D, Bernasconi DP, et al. Locally advanced rectal cancer: Value of ADC mapping in prediction of tumor response to radiochemotherapy. Eur J Radiol, 2012,82(2):234-240.

[14] Kim SH, Lee JM, Hong SH, et al. Locally advanced rectal cancer: Added value of diffusion-weighted MR imaging in the evaluation of tumor response to neoadjuvant chemo-and radiation therapy. Radiology, 2009,253(1):116-125.

[15] Jung SH, Heo SH, Kim JW, et al. Predicting response to neoadjuvant chemoradiation therapy in locally advanced rectal cancer: Diffusion-weighted 3 Tesla MR imaging. J Magn Reson Imaging, 2012,35(1):110-116.

[16] Genovesi D, Filippone A, Ausili CG, et al. Diffusion-weighted magnetic resonance for prediction of response after neoadjuvant chemoradiationtherapy for locally advanced rectal cancer: Preliminary results of a monoinstitutional prospective study. Eur J Surg Oncol, 2013,39(10):1071-1078.

[17] Zhang XY, Sun YS, Tang L, et al. Correlation of diffusion-weighted imaging data with apoptotic and proliferation indexes in CT26 colorectal tumor homografts in Balb/c mouse. J Magn Reson Imaging, 2011,33(5):1171-1176.

[18] Heijnen LA, Lambregts DM, Mondal D, et al. Diffusion-weighted MR imaging in primary rectal cancer staging demonstrates but does not characterise lymph nodes. Eur Radiol, 2013,23(12):3354-3360.

[19] Cho EY, Kim SH, Yoon JH, et al. Apparent diffusion coefficient for discriminating metastatic from non-metastatic lymph nodes in primary rectal cancer. Eur J Radiol, 2013,82(11):e662-e668.

High resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation of pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer

ZHANGXiaoyan,LIXiaoting,SHIYanjie,WANGZhilong,LIUYuliang,ZHUHaibin,SUNYingshi*

(DepartmentofRadiology,PekingUniversityCancerHospital&Institute,KeyLaboratoryofCarcinogenesisandTranslationalResearch[MinistryofEducation],Beijing100142,China)

Objective To evaluate the efficacy of high resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation of pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer. Methods Totally 364 patients with locally advanced rectal cancer who recieved neoadjuvant therapy and radical surgery, underwent MR scanning before and after neoadjuvant therapy, were enrolled in this study. The diagnostic efficacy of high resolution MR T2WI and high resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation on pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer were compared. Results Finally 49 cases were demonstrated pathologic complete response. Accuracy, sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of high resolution MR T2WI and high resolution MR T2WI combined with DWI in predicting on pathological complete response after neoadjuvant therapy were 82.69% (301/364), 40.82% (20/49), 89.21% (281/315), 37.04% (20/54), 90.65% (281/310)and 87.36% (318/364), 65.31% (32/49), 90.79% (286/315), 52.46% (32/61), 94.39% (286/303), respectively. Sensitivity had statiatical significant difference between two methods (χ2=4.96,P=0.03). Conclusion Compared with high-resolution T2WI, the combination of DWI and high-resolution T2WI can improve the diagnostic efficacy in evaluation of pathologic complete response of locally advanced rectal cancer.

Diffusion magnetic resonance imaging; Rectal neoplasms; Pathology; Complete response

國家自然科學(xué)基金青年項目(81501621)。

張曉燕(1980—)，女，山西臨汾人，博士，主治醫(yī)師。研究方向：消化道腫瘤影像。E-mail: sunnyrose.zhang@gmail.com

孫應(yīng)實，北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京市腫瘤防治研究所惡性腫瘤發(fā)病機制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點實驗室，100142。

E-mail: sys27@163.com

2016-12-19

2017-01-13

R735.37; R445.2

A

1672-8475(2017)03-0164-05

10.13929/j.1672-8475.201612020