磁共振影像生物標志物預測肝細胞癌術后復發(fā)風險的研究進展

于長江，朱紹成*

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球第六大最常見的癌癥[1]，是全世界癌癥死亡的第三大原因，也是肝臟原發(fā)性惡性腫瘤發(fā)病率之首[2]。HCC 起病隱匿，病情進展迅速，且治療后復發(fā)率高。其診斷主要基于臨床表現(xiàn)、影像學特征、實驗室腫瘤生化指標及病理，因其特定的高危人群和典型的影像學征象，是少數(shù)僅通過醫(yī)學影像診斷即可定性的惡性腫瘤[3]。醫(yī)學影像作為非侵入性成像技術，不僅可用于HCC 的診斷，亦可通過評估腫瘤特征即影像生物標志物預測HCC 預后及潛在復發(fā)風險，對臨床治療中的疾病監(jiān)測提供信息支持。MRI 以其多參數(shù)、多序列、多方位的特點和軟組織分辨率高的優(yōu)勢，在肝臟病變的評估中起到不可替代的作用[4]，近年來隨著功能MRI技術和肝膽特異性對比劑的應用，為HCC的診斷及預后復發(fā)風險評估提供了更多方法和可能[5]。

廣義上，HCC 的復發(fā)風險評估涉及多個復雜的系統(tǒng)和學科[6]，僅醫(yī)學影像就包括不同的成像技術、掃描部位及相應征象，本文僅對磁共振影像生物標志物預測HCC 術后復發(fā)風險的研究進展進行綜述。

1 腫瘤大小及數(shù)量

因MRI 斷層掃描的特性及圖像良好的軟組織對比度，腫瘤的大小和病灶數(shù)量是最易獲取的影像參數(shù)，是評估HCC 術后預后及早期復發(fā)風險的影像生物標志物。腫瘤大小和數(shù)量與腫瘤負荷、微血管浸潤(microvascular invasion，MVI)及腫瘤分期、分級直接相關[7-10]，較大的瘤體及多灶性腫瘤預示較高的早期復發(fā)風險和不良預后可能。HCC為實體腫瘤，多呈膨脹性塊狀生長，對其大小的描述，臨床中多采用軸位圖像瘤體最大直徑表示。亦可通過后處理及圖像分割軟件，手動或程序自動勾畫感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，對腫瘤大小進行二維或三維分析，計算得出瘤體最大截面積、體積及體表面積等參數(shù)。相對于軸位圖像瘤體最大直徑的一維評估，三維評估被證明能更準確地評估腫瘤負荷[11]。對于同一腫瘤的大小描述，因掃描序列及期相的差異、腫瘤邊界情況的異質性及人工測量的隨機誤差可得出不同的結果。美國放射學院發(fā)布的2018 版肝臟影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Liver Imaging Reporting and Data System，LI-RADS)推薦使用除增強掃描動脈期及DWI 序列之外的腫瘤邊界顯示清楚的期相和序列測量，并且測量范圍應包含腫瘤的包膜。對此解釋為動脈期及DWI 序列上測量結果可存在較大誤差，例如動脈晚期HCC強化的程度常高于動脈早期，部分HCC可表現(xiàn)為僅在動脈晚期高強化，以上強化特點對腫瘤邊界判定的影響可能造成動脈期內部的測量差異；動脈期測量的結果可能包含觀察目標瘤體及周圍同期強化的組織而被高估；DWI序列圖像的形變及磁化率偽影等。Jeon 等[8]因肝膽特異性對比劑釓塞酸二鈉增強中肝膽期圖像(hepatobiliary phase，HBP)可提供HCC瘤體與周圍正常肝功能組織鮮明的信號對比，認為HBP 圖像可能是獲得肝臟腫瘤體積等參數(shù)的最合適階段，進而描述腫瘤的大小。并指出HCC 為單個瘤體時，HBP 圖像評估提示腫瘤體積是HCC 術后復發(fā)和總生存期(overall survival，OS)的顯著預測因素。腫瘤體積預測無復發(fā)生存期(recurrence-free survival，RFS)的最佳截斷點為4.0 mL, 瘤體體積大于4.0 mL時OS和RFS顯著下降，提示HCC術后復發(fā)高風險。

HCC 在MRI 影像上多表現(xiàn)為肝內單個孤立瘤體或2～3 個大小不等的孤立瘤體，部分空間位置鄰近的瘤體可隨著腫瘤不間斷的惡性生長發(fā)生融合，從而分界不清，瘤體周圍可伴有衛(wèi)星結節(jié)及異常信號影。少數(shù)表現(xiàn)為彌漫性的小腫瘤結節(jié)灶散在分布于肝內，即HCC Eggel's 大體形態(tài)學分類中的彌漫型。文獻中HCC 腫瘤數(shù)量的分類方法眾多，為了便于影像診斷的描述和臨床實踐中的應用，通常將其簡化，分類為單發(fā)腫瘤或多發(fā)腫瘤。病理學上，HCC的多灶性及主瘤體周圍衛(wèi)星結節(jié)的存在提示腫瘤較高的侵襲性和浸潤播散可能[7,9-10,12-14]，多為肝內轉移的結果。研究表明相較于單發(fā)腫瘤，多灶性腫瘤或主要瘤體伴周圍衛(wèi)星結節(jié)的HCC 患者治療后復發(fā)風險更高[12]，歸因于更具侵襲性的腫瘤生物學行為及相應更高難度的治療措施。

2 腫瘤邊緣及包膜情況

作為正常肝實質與HCC的交界處，瘤體的邊緣情況常用來評判腫瘤的惡性程度和預測腫瘤的生物學行為，進而影響臨床治療術式的制訂與術區(qū)范圍規(guī)劃[15]，是MRI 評估HCC 術后早期復發(fā)和預后[10,16]的重要一環(huán)。MRI對腫瘤邊緣不光滑定義為各序列和期相中腫瘤邊界不整或與周圍組織分界欠清，瘤體呈分葉狀，局部見凸起或出芽，常預示瘤周組織受侵或發(fā)生MVI[7,17]，進而提示潛在的早期復發(fā)風險及預后不良[18]。Lee等[19]研究表明非光滑腫瘤邊緣在預測MVI 方面的準確率為69% (136/197)。在釓塞酸二鈉增強肝膽特異期，因HCC瘤體與周圍正常肝組織有較高的信號對比度，可以更清晰地顯示腫瘤的邊界情況。

組織學上，HCC假包膜是瘤體在膨脹性生長的過程中對周邊解剖結構的壓迫和刺激而反應性生成的膜狀結締組織，由周圍肝組織增生的膠原纖維外層和內層新生的薄壁小血管、門靜脈分支血管構成。相較于肝硬化再生結節(jié)的包膜結構，HCC假包膜更厚，在MRI上顯示更清晰，猶如一道隔離墻阻止了HCC向四周的浸潤生長。MRI影像中，HCC假包膜在T1加權圖像呈線樣低信號，完整或部分包繞瘤體，增強掃描主要在門脈期和延遲期強化，呈高信號環(huán)形結構。若假包膜在動脈期顯著強化，常提示新生微血管明顯且血管管壁薄弱，結構欠完整，腫瘤易突破血管進入血液循環(huán)，造成周圍肝組織的局部浸潤和遠處轉移，MVI危險度提高，早期復發(fā)風險增大。多數(shù)學者認為HCC完整的假包膜是良好預后的保護性因素，不完整假包膜及無假包膜的HCC早期復發(fā)風險顯著增高[9-10,17,20-21]，造成不良預后；并指出包膜的完整程度與早期復發(fā)風險呈負相關，這被解釋為假包膜的天然屏障作用利于各治療術式的開展，以期達成預計治療效果。例如肝動脈化療栓塞術(transcatheter arterial chemoembolization，TACE)中，HCC 假包膜可阻止化療藥物和碘油從腫瘤組織中流出，利于化療藥物和碘油的瘤內沉積，預示更好的療效及預后。

3 腫瘤位置及大血管浸潤

相較于MRI 中HCC 的形態(tài)學影像生物標志物，HCC 在肝內發(fā)生發(fā)展的空間位置及周邊脈管結構關系也對HCC 的早期復發(fā)起到警示作用。當HCC 位于肝臟淺表部位或肝包膜下時，因HCC 的直接侵襲行為導致腹腔及鄰近組織器官轉移風險增大。鑒于HCC 多存在于肝炎、肝硬化背景下，肝組織硬度及脆性增加，肝臟淺表部位或肝包膜下的HCC 發(fā)生自發(fā)性破裂出血的可能性增加，亦使得癌細胞肝外擴散轉移概率上升，對預后造成不利影響。在MRI 臨床實踐中應充分評估HCC 邊界與肝緣的距離及肝內位置情況。Kang等[22]研究顯示門靜脈周圍HCC的不良預后及早期復發(fā)風險較高，對此可解釋為HCC大血管浸潤較易侵犯門靜脈系統(tǒng)而非肝靜脈和肝固有動脈這一獨特腫瘤生物學行為。另因門靜脈主干及分支位于第一肝門區(qū)，其周圍解剖結構復雜，脈管系統(tǒng)發(fā)達，在此位置生長的HCC治療措施和方法更加局限，手術難度大，術中操作易造成腫瘤細胞的周圍轉移及血行播散，導致潛在的HCC異位復發(fā)風險。

HCC 的血管侵犯及MVI 反映出腫瘤的高度侵襲性，是術后復發(fā)及不良預后的獨立預測因子，此觀點已取得業(yè)界的普遍認可并有大量文獻資料的支持。MVI指在顯微鏡下由內皮細胞襯覆的微小血管腔內發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞的巢團，作為一病理學的微觀概念，當前的影像技術手段無法將其在MRI上直接顯示，繼而無法通過圖像直觀評估。但MRI可清晰顯示肉眼可見的血管浸潤癌栓，以門靜脈瘤栓(portal vein tumor thrombus，PVTT)最常見，表現(xiàn)為門靜脈內團片狀軟組織信號影，增強掃描可見強化，有時可見癌栓內的滋養(yǎng)動脈顯影，門靜脈期呈充盈缺損改變。大血管癌栓是HCC 肝內轉移的常見形式，作為前哨可進一步引起肝內乃至肝外的廣泛癌細胞轉移。大血管浸潤及癌栓的存在常提示腫瘤進展和較差的分期，是影響預后的關鍵因素[9-10,22]，是評估HCC早期復發(fā)風險的重要影像生物標志物。

4 動脈期瘤周強化

動脈期瘤周強化指HCC瘤體之外，在瘤體周圍MRI增強掃描動脈期呈斑片狀或絮狀強化，在LI-RADS 中被稱為暈樣強化(corona enhancement)，并將期相限定和補充為動脈晚期和門靜脈早期，是支持惡性腫瘤診斷的次要征象之一。目前發(fā)生機制尚未完全明確，部分學者解釋為HCC 瘤體周圍肝組織門靜脈的微小分支發(fā)生MVI[7,9-10,12,17,20]，侵襲的微瘤栓阻塞血管，造成瘤周門靜脈血流量減低，促使瘤周小動脈代償性增生。動脈期瘤周強化反映出瘤體周圍血流動力學的改變即瘤周血流高灌注狀態(tài)，常提示HCC 不良進展和高侵襲性。通常會進一步導致肝內轉移，表現(xiàn)為瘤周門靜脈引流區(qū)內衛(wèi)星結節(jié)的生長。Wei 等[14]研究表明，動脈期瘤周強化陽性的HCC 較陰性腫瘤分化更差，并得到了相關研究的支持[23]。Wang 等[21]為了排除肝纖維化或肝硬化對腫瘤周圍組織強化程度的影響，采用動脈期瘤周強化與周圍正常肝組織信號的比值，通過量化信號強度的方式，論證了動脈期瘤周強化是預測HCC 術后早期復發(fā)的影像生物標志物并進一步細化了風險分層。

5 肝膽特異期瘤周低信號

肝膽特異期是使用肝膽特異性MRI 對比劑釓塞酸二鈉增強掃描所取得的獨特期相，因其肝膽特異性，能夠清晰區(qū)別正常肝組織與異常病灶，顯著提高肝臟小病灶的檢出率，為病灶的鑒別診斷及周邊肝組織狀態(tài)評價提供必要的功能學信息[24]。對于HCC，尤其是早期HCC 的影像學診斷、定性及分型，肝膽特異期起到重要的循證醫(yī)學支撐[25]，并在HCC治療全程中的病情監(jiān)測、療效評估及復發(fā)風險預測等方向展現(xiàn)出巨大的潛力。

MRI 肝膽特異期中，因正常肝細胞對釓塞酸二鈉高達50%的攝取率而呈現(xiàn)強化，顯示為均質的高信號。當HCC 瘤體周圍出現(xiàn)片狀、暈狀或不規(guī)則狀的低信號影，通常意味著瘤體周圍肝細胞的功能改變。有學者解釋其機制可能為HCC 局部浸潤瘤周肝組織及微小血管引起血流動力學的變化，導致肝細胞缺氧受損和代謝異常，進而影響有機陰離子轉運多肽8在肝細胞表面的正常表達，使得瘤周肝細胞對釓塞酸二鈉的攝取降低[17]，顯示為肝膽特異期瘤周低信號。這一影像生物標志物在多數(shù)研究中已被證明可以預測HCC 的MVI 存在[10,12,14,16,26-27]，是HCC早期復發(fā)的危險因素。

6 磁共振擴散加權成像顯著高信號及衍生

磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)是一種描述體內組織水分子擴散運動的功能MRI 技術。大多數(shù)HCC 在高b 值DWI上表現(xiàn)為高信號，提示水分子擴散受限，反映出HCC 瘤內細胞密度增高的特征?；贒WI 技術，利用單指數(shù)模型計算出表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)及多b 值雙指數(shù)模型體素內不相干運動擴散加權成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI)，可以減少或消除例如T2 穿透效應等干擾因素并定量描述水分子擴散受限的程度。有研究表明ADC 值是術前預測HCC 發(fā)生MVI 的重要風險因子[9,17,28-29]，ADC 值和IVIM-DWI 參數(shù)均與HCC 組織學分級顯著相關[30]。這被解釋為相較于未發(fā)生MVI且惡性程度較低的高分化HCC，發(fā)生MVI 的HCC 具有更強的侵襲性，組織學上分化程度較低，多具有更高的細胞密度和更顯著的細胞異型性使得瘤內水分子的擴散更加受限，DWI 顯示為更高的信號及更低的ADC 值，預示著更高復發(fā)風險[31]。

7 其他可能的影像生物標志物

除上述被眾多學者廣泛描述的可評估HCC 復發(fā)風險的MRI 生物標志物外，尚有部分發(fā)現(xiàn)可能對其有幫助，但因較少的報道量及較低的重復試驗陽性率，臨床價值尚不確定，仍需進一步的探索。有研究[32-33]顯示，LI-RADS 分類(LR-4/5 vs.LR-M)是評估HCC 術后預后的獨立因素，并稱LR-M 型HCC 的預后可能比LR-5/4 型差。預示著病理組織學分級及臨床腫瘤分級之外，基于影像學的分級也可對HCC 的治療及預后風險分層起到指導作用[34]。部分影像學特征被認為與HCC 患者更好的預后及較低的復發(fā)風險相關，如瘤內脂肪成分存在和肝膽特異期瘤體呈等、高信號[10]，并歸因于此類表現(xiàn)多見于分化良好的HCC，惡性程度低，治療效果好。

8 影像組學

影像組學作為一種新興的跨學科影像分析方法，通過多種數(shù)據(jù)挖掘算法，高吞吐量地從醫(yī)學影像中提取高維定量圖像特征，發(fā)掘隱藏在視覺灰度圖像中的數(shù)字信息進行分析處理，結合人工智能及機器學習手段對疾病的診療提供數(shù)據(jù)支持，具有穩(wěn)定性高、重復性好、快速高效且不受個人意志主觀干擾的特點，近年來在HCC 的復發(fā)風險評估研究中廣泛應用[35]。Wei 等[36]通過影像組學深度學習的方法，提出相較于CT，MRI組學對HCC的MVI及復發(fā)風險評估表現(xiàn)更加優(yōu)異，并因MRI肝膽特異性對比劑在HCC診療中的廣泛應用，可提供更多的細節(jié)參數(shù)、更準確的預測效果。部分學者[29,37-38]基于MRI 組學特征結合實驗室指標及臨床參數(shù)，經統(tǒng)計整理后構建聯(lián)合評估模型對HCC 術后患者的預后及早期復發(fā)風險進行預測并取得可喜的結果。Zhao 等[39]學者在此基礎上進一步深化研究，對HCC進行了術前復發(fā)風險分層。

眾多優(yōu)勢使得影像組學成為預測HCC 患者預后及早期復發(fā)風險的可靠影像生物標志物[5,16,20,40]，近些年來也一直是業(yè)內研究的熱點領域，但現(xiàn)有條件下，其臨床應用還存在一定的挑戰(zhàn)和局限性。目前學術界尚無有關影像組學信息特征提取、圖像分割和采集、人工智能分析、統(tǒng)計策略及建模的統(tǒng)一方法與標準，再因不同影像設備機械參數(shù)的差異及調教設置不同，所獲圖像質量參差不齊，造成影像組學的研究成果在臨床中應用與推廣困難，是未來亟待解決的問題，亦是未來研究的方向。

9 總結與展望

近年來，隨著醫(yī)學影像學的發(fā)展與深入研究，MRI 不僅活躍在HCC的診斷與鑒別診斷舞臺上，在HCC的預后評估及復發(fā)風險分層方面也頗有建樹。特別是功能MRI 的推廣與肝膽特異性對比劑的應用[41]，外加組學及人工智能的加持，取得了大量影像學參數(shù)并探索出有關HCC 預后及復發(fā)風險的影像生物標志物。通過無創(chuàng)性的評估，緩解了病理診斷侵入性操作的風險及患者心理負擔。這些標志物可術前評估HCC 患者預后及復發(fā)可能性，結合其他專業(yè)指征從而指導臨床合理制訂治療方案及后期隨訪計劃[42]。通過評估，這些患者可能被考慮進行更高療效的手術，如擴大射頻消融范圍，或將非解剖性肝切除術升格為解剖性肝切除術等方式來減少不良預后的發(fā)生[26-27]，或在不影響預后的情況下縮小手術范圍及創(chuàng)面，更好地保全器官結構及功能。值得一提的是，這些影像生物標志物雖有易于觀察、操作簡單、識別方便的優(yōu)勢，但單獨使用的診斷效能較差。在實踐應用過程中，應將諸影像生物標志物整體評估，聯(lián)合診斷，綜合考慮，結合患者實際情況進行個體化診療[43]。相信未來隨著技術的進步與研究的深入，會提出更明細的量化標準及規(guī)范指南。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。