多模態(tài)影像學(xué)對肝細(xì)胞肝癌微血管侵犯診斷的研究進(jìn)展

陳璨 綜述 易文中 審校

肝細(xì)胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是我國第四常見的惡性腫瘤，具有發(fā)病率高、致死率高的特點[1]。HCC早期發(fā)病隱匿，患者確診時多已進(jìn)展至局部晚期或發(fā)生轉(zhuǎn)移。目前肝切除術(shù)及肝移植是治療HCC的有效方法，其術(shù)后5年復(fù)發(fā)率分別高達(dá)70%、25%[2,3]，患者總體生存率不高。近年來，微血管侵犯(microvascular invasion,MVI)對肝癌的影響受到關(guān)注,是判斷肝癌生物學(xué)行為、侵襲性和預(yù)后等方面的研究熱點，MVI肝癌患者的術(shù)后生存率顯著低于無MVI肝癌患者[4]，因此MVI的早期診斷對提高患者生存率尤為重要。尋找一種有效、無創(chuàng)性的方法以協(xié)助或代替程序性的病理活檢來診斷MVI，幫助臨床醫(yī)生制定更合適的決策，篩選出適合肝移植的患者，具有重要意義。本文對近年來影像學(xué)在MVI診斷方面的研究進(jìn)展情況進(jìn)行綜述。

MVI診斷標(biāo)準(zhǔn)

血管侵犯(vascular invasion，VI)包括大血管侵犯和微血管侵犯，均是影響肝癌預(yù)后的因素。大血管侵犯指的是在影像學(xué)圖像或術(shù)后病理檢查中可肉眼辨識的血管受侵[5]，微血管侵犯為肉眼無法觀察到的小血管內(nèi)癌栓，僅在顯微鏡下內(nèi)皮細(xì)胞襯覆的脈管腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)成團(tuán)的癌細(xì)胞，多見于癌周組織內(nèi)門靜脈的小分支，偶爾可見于肝靜脈、肝動脈、膽管及淋巴管的小分支內(nèi)。大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)HCC伴發(fā)MVI的發(fā)生概率約25.3%[6]。2017年更新的《原發(fā)性肝癌診療規(guī)范》中指出MVI是病理學(xué)概念，并且明確了病理取材要求及分級標(biāo)準(zhǔn)，采用“7”點基線法對癌組織進(jìn)行取材，在腫塊內(nèi)部至少取材一塊，在腫瘤的3點、6點、9點及12點方向癌與癌旁組織交界處1:1取材，對距離腫瘤邊緣<1 cm處近癌組織及距離腫瘤邊緣>1 cm遠(yuǎn)癌組織內(nèi)分別取材[7]。病理學(xué)上對MVI的危險性進(jìn)行了分類：M0為未發(fā)現(xiàn)MVI；M1(低危組)<5 MVI/每高倍鏡，發(fā)生于近癌組織(<1 cm)；M2(高危組)為>5 MVI/每高倍鏡或MVI發(fā)生于遠(yuǎn)癌組織(>1 cm)。MVI等級越高，患者預(yù)后越差?！对l(fā)性肝癌診療規(guī)范》提出MVI應(yīng)當(dāng)作為常規(guī)病理學(xué)檢查指標(biāo)，是評估HCC患者復(fù)發(fā)風(fēng)險以及臨床治療方案選擇的重要參考依據(jù)。

肝癌MVI診斷的影像學(xué)研究進(jìn)展

1.腫瘤形態(tài)學(xué)特征

HCC大小、數(shù)量、形態(tài)、邊緣是否光滑及包膜的完整性等征象可以為MVI術(shù)前診斷提供重要幫助。Yamashita等[8]報道當(dāng)腫瘤直徑≥2 cm時，MVI發(fā)生率明顯增高，在Granata等[9]的實驗中對比分析多個危險因素，發(fā)現(xiàn)腫瘤的多結(jié)節(jié)性是預(yù)測MVI的獨立因素，準(zhǔn)確率達(dá)79%。根據(jù)HCC邊緣是否光滑將其分為兩種類型：①平滑邊緣；②非平滑邊緣(邊緣局限性向周圍組織凸起和呈花邊狀向周圍組織凸起)。HCC邊緣不光滑是MVI的重要預(yù)測因素，相對于平滑的邊緣，后者發(fā)生MVI的可能性更高。Chou等[10]對102例肝癌患者手術(shù)前行CT掃描并與術(shù)后病理結(jié)果對比，結(jié)果顯示非光滑腫瘤邊界與MVI顯著相關(guān)，其敏感度為81.7%，特異度為88.1%。另一項研究將MVI病理學(xué)上的實際位置與影像圖像所示非平滑邊緣凸起的位置進(jìn)行對比分析，兩者總體對應(yīng)率為73.5%，非平滑邊緣診斷MVI的準(zhǔn)確率達(dá)84.3%[11]。HCC假包膜的存在與MVI的關(guān)系存在異議，以往認(rèn)為纖維包膜的存在是一道潛在的物理屏障，可以阻擋癌細(xì)胞對癌周組織的浸潤，但Witjes等[12]報道了肝癌假包膜的存在與MVI和預(yù)后不良相關(guān),因此肝癌假包膜與MVI的關(guān)系尚需要進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)研究。臨床上采用的常規(guī)影像學(xué)檢查方法，如超聲、CT、MRI對HCC的形態(tài)改變進(jìn)行評估，測量方法直接、簡單，在不同的影像設(shè)備中具有同一性，但其影像學(xué)表現(xiàn)不僅缺乏特異性，且由于影像圖像質(zhì)量良莠不齊，對部分灰色區(qū)域的病變組織判斷存在主觀偏差，使用軟件程序來評估腫瘤形態(tài)特征可能是未來的研究方向。

2.動態(tài)增強(qiáng)MRI

MVI多發(fā)生于門靜脈的小分支內(nèi)，造成肝組織局部血流動力學(xué)改變，通過動態(tài)增強(qiáng)磁共振(dynamic contrast enhanced-MRI,DCE-MRI)可顯示出腫瘤及其鄰近肝組織的血供信息。Kim等[13]對50例小肝癌患者進(jìn)行術(shù)前DCE-MRI掃描并與術(shù)后病理結(jié)果進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示約1/3的患者具有MVI，均表現(xiàn)為典型的肝細(xì)胞肝癌的影像信號特點，即增強(qiáng)掃描動脈期腫瘤明顯強(qiáng)化，門脈期強(qiáng)化快速消失，呈典型的“快進(jìn)快出”表現(xiàn)；研究結(jié)果表明增強(qiáng)掃描中具有典型肝癌成像特征不僅可幫助診斷HCC且伴有MVI的概率更高。癌周區(qū)域是腫瘤生物學(xué)行為代表區(qū)，汪禾青等[14]對HCC邊緣肝組織的強(qiáng)化特點進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)動脈期瘤周強(qiáng)化是評估MVI的獨立危險因素，該結(jié)果產(chǎn)生的原因可能為癌細(xì)胞引起周圍的微小血管閉塞，腫瘤周圍肝組織內(nèi)的血流動力學(xué)情況發(fā)生改變，門靜脈血流減少，動脈血流代償性增加，導(dǎo)致動脈期瘤周肝組織出現(xiàn)異常強(qiáng)化。

釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA)是新型肝臟磁共振對比劑，具有細(xì)胞外和肝膽期特異性雙期成像的特點。正常肝組織肝竇膜表面存在有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運多肽(organic anion-transporting polypeptides,OATP8)及多重耐藥蛋白(multidrug resistance protein,MRP2)，在移行期及肝膽期(hepatobiliary phase,HBP)攝取Gd-EOB-DTPA，肝實質(zhì)表現(xiàn)為均勻高信號，腫瘤組織不含正常肝細(xì)胞，不能攝取對比劑而表現(xiàn)為低信號[15]。一項Mate分析指出肝膽期腫瘤邊緣外側(cè)肝實質(zhì)內(nèi)不規(guī)則、楔形、火焰形的低信號帶，可以作為MVI的預(yù)測因子[16]，其理論基礎(chǔ)為MVI改變了腫瘤周圍的血流灌注，肝細(xì)胞肝竇膜上相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白失活，造成瘤周肝組織攝取對比劑量減低，呈相對低信號。Lee等[17]研究發(fā)現(xiàn)肝膽期瘤周低信號診斷MVI的特異度較高(93.2%)，但靈敏度較低(38.3%)，Gd-EOB-DTPA因其穩(wěn)定、安全的診斷性能逐漸成為肝膽系統(tǒng)MRI增強(qiáng)成像的首選，結(jié)合各種磁共振擴(kuò)散成像技術(shù)有望解決靈敏度偏低這一問題。

3.擴(kuò)散加權(quán)成像

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)是目前唯一觀察活體內(nèi)水分子微觀運動的成像方法，b值與信號強(qiáng)度呈單指數(shù)函數(shù)關(guān)系，表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值用于量化水分子擴(kuò)散運動幅度。相關(guān)研究表明ADC值預(yù)測MVI具有潛在價值，MVI陽性組的肝癌ADC值低于MVI陰性組，當(dāng)以ADC值≤1.33×10-3mm2/s為閾值時，診斷靈敏度為75.0%，特異度為68.2%[18]；推測具有微血管浸潤的肝細(xì)胞癌ADC值減低的原因與腫瘤細(xì)胞成分增多，正常的肝細(xì)胞膜完整性破壞，門靜脈受侵導(dǎo)致毛細(xì)血管血流灌注減少有關(guān)。Yang等[19]對雙灶性的肝癌患者進(jìn)行研究分析，研究結(jié)果表明當(dāng)同一肝癌患者兩個癌灶的ADC值相似時，MVI的發(fā)生率明顯提高,肝癌雙病灶之間ADC值的一致性可以幫助預(yù)測MVI。

4.體素內(nèi)不相干運動

Bihan等[20]首次提出基于體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion,IVIM)的雙指數(shù)模型，該技術(shù)對多個b值與信號強(qiáng)度呈雙指數(shù)函數(shù)關(guān)系，有效分離并分別提取活體組織內(nèi)水分子的真性擴(kuò)散運動和微循環(huán)灌注所形成的假性擴(kuò)散運動，IVIM的參數(shù)值相比ADC值具有更好的可重復(fù)性[21]。Zhao等[22]發(fā)現(xiàn)真性擴(kuò)散系數(shù)D值在HCC患者M(jìn)VI陽性組中顯著減低(P=0.007)，D值是MVI的獨立預(yù)測因子，當(dāng)D值≤1.16×10-3mm2/s時，可有效預(yù)測MVI，其敏感度和特異度分別為66.7%和88.9%。

5.擴(kuò)散峰度成像

擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)以非高斯分布模型為基礎(chǔ)，相比傳統(tǒng)的擴(kuò)散技術(shù)更符合真實生物體內(nèi)水分子運動。Wang等[23]利用DKI技術(shù)評估HCC的微血管侵犯，顯示具有MVI的HCC的平均峰度(mean kurtosis,MK )升高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，當(dāng)MK截取值為0.917時，曲線下面積(area under curve,AUC)為0.784。MK代表所有空間各梯度方向擴(kuò)散峰度平均值，與興趣區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度相關(guān)，MVI陽性組MK值升高的原因可能為腫瘤栓子和癌細(xì)胞簇在門靜脈、肝靜脈分支聚集，限制了組織內(nèi)水分子的運動，另一方面MVI也造成癌細(xì)胞在微環(huán)境中的滲透和傳播，腫瘤細(xì)胞的增殖可能改變局部的解剖結(jié)構(gòu)，引起了組織的出血和壞死。功能MRI發(fā)展迅速，但也有其弊端，需要在常規(guī)掃描計劃中添加新的序列，延長掃描時間，且圖像分辨率欠佳，因此解剖信息及功能代謝相融合的影像方法可能是未來研究的方向。

6.核醫(yī)學(xué)

腫瘤組織相比正常組織來說代謝活動活躍，會吸收更多的放射性核素。近年來，18氟-氟代脫氧葡萄糖(fluorine-18-fluorodexyglucose,18F-FDG)進(jìn)行正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission tomography,PET)技術(shù)應(yīng)用于HCC微血管浸潤的診斷成為研究熱點。王玉濤等[24]對51例患者行術(shù)前18F-FDG PET/CT掃描，結(jié)果顯示21例HCC伴有MVI的患者PET顯像的陽性率高于不伴有MVI患者，18F-FDG攝取率可幫助預(yù)測HCC術(shù)后生存率。Hyun等[25]通過18F-FDG PET/CT成像上原發(fā)腫瘤與正常肝臟的標(biāo)準(zhǔn)化吸收值比(tumor-to-normal liver standardized uptake value ratio,TLR)測量腫瘤FDG親和力,當(dāng)TLR以1.3為截斷值時，是診斷MVI的最佳預(yù)測因子，敏感度為85.5%，特異度為54.9%，AUC為0.704。Kobayashi等[26]采用癌組織最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值(maximum standardized uptakevalue,SUVmax)≥3.2作為MVI的獨立預(yù)測因子，診斷敏感度為77.8%，特異度為74.5%。但核醫(yī)學(xué)掃描由于其輻射量較高、價格昂貴，國內(nèi)應(yīng)用的醫(yī)院較少，難以臨床普及。

7.放射基因?qū)W

放射基因?qū)W技術(shù)將CT與基因檢查結(jié)合，可在影像圖像上顯示有靶基因的腫瘤組織，可幫助探索其發(fā)生機(jī)制。Suddp等[27]從HCC中提取特定微血管侵犯放射學(xué)基因(mdiogenomic venous invasion，RVI)，作為MVI生物標(biāo)記物。RVI是來自于靜脈侵犯基因表達(dá)系統(tǒng)的特定基因，它和許多不同的生物進(jìn)程相關(guān)，包括血管生成、細(xì)胞增殖、基質(zhì)入侵等。在157例肝癌病例中，應(yīng)用RVI術(shù)前診斷MVI的準(zhǔn)確率為89．0%，敏感度為76%，特異度為94%。

8.影像組學(xué)

影像學(xué)圖片灰階變化的特點限制了微觀信息的獲取，影像組學(xué)通過計算機(jī)算法提取定量圖像特征，提取高維圖像特征，廣泛應(yīng)用于HCC術(shù)前評估腫瘤分化的研究中[28]。Granata等[9]研究發(fā)現(xiàn)HCC的病理分級與MVI的發(fā)生呈正相關(guān)，所以影像組學(xué)人工智能作為計算穩(wěn)定、重復(fù)性高的新型技術(shù)為我們分析MVI相關(guān)影像學(xué)特征提供了新的方向。Feng等[29]通過從增強(qiáng)MRI圖像中提取出腫瘤中心區(qū)和周邊區(qū)的相關(guān)組學(xué)特征，建立術(shù)前預(yù)測MVI的模型，該模型在術(shù)前診斷MVI性能方面優(yōu)于僅基于腫瘤內(nèi)組學(xué)特征提供的模型，ROC曲線下面積為0.830，診斷敏感度和特異度分別為90%、75%。Zhu等[30]利用增強(qiáng)MRI圖像的紋理分析來評估MVI，發(fā)現(xiàn)動脈期圖像是幫助預(yù)測HCC有無MVI的最佳序列，IVIM的直方圖分析數(shù)據(jù)證實，D值的第5個百分位數(shù)在診斷MVI中具有最高的準(zhǔn)確度[31]。利用超聲原始射頻信號(original radio frequency,ORF)結(jié)合信息分析處理技術(shù)的組學(xué)算法，預(yù)測MVI的性能優(yōu)于傳統(tǒng)基于超聲灰度圖像的算法，預(yù)測MVI的曲線下面積、診斷準(zhǔn)確度、敏感度和特異度分別為95.01%、92.86%、85.71%、100%[32]。影像組學(xué)是傳統(tǒng)計算機(jī)輔助診斷、深度學(xué)習(xí)方法和人類技能的結(jié)合，目前面臨的最大問題是難以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一[33]。

多模態(tài)影像學(xué)聯(lián)合診斷MVI

MVI的出現(xiàn)可能是由于復(fù)雜的生物過程及各種致病因素的相互作用引起的，以上單一征像診斷的特異度較高，但敏感性度卻差強(qiáng)人意，因此構(gòu)建模型或評分系統(tǒng)是解決單個因素不足的研究方向。Zhao等[34]利用術(shù)前增強(qiáng)CT圖像建立術(shù)前預(yù)測HCC MVI的模型，基于瘤內(nèi)動脈、非結(jié)節(jié)性肝癌、不完整的腫瘤包膜三個MVI的危險因素構(gòu)建預(yù)測模型，陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為76.5%、88.0%。Shirabe等[35]利用CT掃描提供的HCC形態(tài)學(xué)信息和PET提供的腫瘤功能代謝信息，構(gòu)建腫瘤的大小、血清去γ-羧基凝血酶原(serum des-gamma-carboxy prothrombin,DCP)以及最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)的評分系統(tǒng)來預(yù)測MVI，獲得了較高的敏感度(100%)及特異度(90%)。相較于單一的影像征象和單獨的影像方法，多模態(tài)聯(lián)合診斷性能更佳。臨床指標(biāo)如甲胎蛋白、血小板水平、中性粒細(xì)胞等也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)與MVI的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，Lei等[36]將腫瘤大小、邊緣、結(jié)節(jié)數(shù)、強(qiáng)化方式等影像學(xué)指標(biāo)與甲胎蛋白值、血小板計數(shù)、乙肝病毒載體數(shù)相結(jié)合，共同納入列線圖分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)得分>200的患者發(fā)生MVI的風(fēng)險顯著增高。Zhang等[37]先從MRI圖像上提取整個腫瘤及瘤周雙區(qū)域放射學(xué)特征，并評估出最優(yōu)放射組學(xué)特征，采取多因素回歸法分析最優(yōu)放射組學(xué)特征、放射學(xué)征象及相關(guān)臨床變量在內(nèi)的諾莫圖，這一模型對HCC MVI的預(yù)測具有較好的臨床實用性。放射學(xué)諾莫圖作為HCC微血管侵犯的可視化預(yù)測工具，在可預(yù)見的未來會有廣泛的應(yīng)用前景。

展望

隨著影像醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，新型影像技術(shù)應(yīng)用于術(shù)前預(yù)測MVI，可提高診斷準(zhǔn)確度，將新型肝癌相關(guān)實驗室指標(biāo)、臨床炎癥指標(biāo)及肝癌病理分級納入多模態(tài)影像學(xué)預(yù)測模型，可進(jìn)一步完善診斷評分系統(tǒng)。精準(zhǔn)影像是發(fā)展的必然趨勢，影像學(xué)特征與微血管內(nèi)瘤細(xì)胞團(tuán)的確切位置相關(guān)聯(lián)是今后的研究方向，多模態(tài)影像學(xué)的價值將被全面發(fā)掘，存在的問題也將得到進(jìn)一步解決。