釓塞酸二鈉增強磁共振成像在肝細胞癌生物學(xué)行為評估中的應(yīng)用進展

王亦歡，李若坤，種歡歡，嚴福華

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科，上海 200032

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC） 是肝臟最常見的原發(fā)性惡性腫瘤，是癌癥相關(guān)死亡的第三大原因［1］。釓塞酸二鈉（gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid， Gd-EOB-DTPA）為目前常用的新型肝臟特異性對比劑，既可以用于肝臟動態(tài)增強成像反映病變區(qū)域血流灌注情況，也可行肝膽期特異成像提供肝細胞膜分子受體表達變化信息。Gd-EOB-DTPA 增強磁共振成像（Gd-EOBDTPA-enhanced magnetic resonance imaging， EOBMRI）診斷小HCC（直徑≤5 cm）的敏感度和特異度可達92%和95%［2-3］。HCC 的早期診斷可使患者臨床獲益，但HCC 是高度異質(zhì)性腫瘤，腫瘤生物學(xué)行為也是影響預(yù)后的關(guān)鍵因素。本文即對EOB-MRI 在HCC 生物學(xué)行為評估中的應(yīng)用進展作一綜述，以期為HCC 的鑒別診斷、早期治療和預(yù)后評價提供影像依據(jù)。

1 分子分型

目前基于臨床、病因以及組織病理學(xué)等特征將HCC 主要分為增殖型和非增殖型；增殖型包含祖細胞亞型和Wnt-轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor-β，TGFβ）亞型，而非增殖型則以鈣黏蛋白相關(guān)蛋白（cadherin-associated protein β 1，CTNNB1）突變亞型為代表［4］。相比于非增殖型，增殖型具有更強的臨床侵襲性、更高的血管侵犯概率、更低的分化程度以及更高的血清甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）水平［4］。

非增殖型CTNNB1突變亞型HCC 中Wnt/βcatenin 通路激活，引起β-catenin 在細胞內(nèi)積累，誘導(dǎo)肝細胞肝竇膜有機陰離子轉(zhuǎn)運多肽1B3（organic anion-transporting polypeptide 1B3， OATP1B3/OATP8）表達增加［5］。OATP8 是Gd-EOB-DTPA 的攝取轉(zhuǎn)運蛋白，其表達水平與EOB-MRI 肝膽期HCC 的信號強度顯著相關(guān)［6］。大多數(shù)HCC 由于多步癌變過程中OATP8 表達減少，在肝膽特異期呈低信號，而CTNNB1突變的HCC 通過誘導(dǎo)OATP8 表達增加呈現(xiàn)出肝膽特異期的等/高信號。臨床影像學(xué)研究［7］顯示約10%的HCC 在肝膽特異期呈等/高信號，且這類HCC 往往具有較低的侵襲性和更好的臨床預(yù)后，其通常具備CTNNB1突變，即屬于預(yù)后相對良好的分子亞型。因此，HCC 的影像學(xué)表現(xiàn)可部分反映HCC 的分子分型，HCC 在EOB-MRI 肝膽期的信號特征有望作為Wnt/β-catenin 突變的影像標志物；通過EOBMRI 預(yù)測Wnt/β-catenin 突變的HCC，敏感度和特異度可分別達到78.9%和81.7%［5］。

增殖型中的祖細胞亞型以肝祖細胞標志物如細胞角蛋白7 （cytokeratin 7，CK7）、細胞角蛋白19（cytokeratin 19， CK19）、 上皮細胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）等蛋白的過表達為特征，其中CK19 或EpCAM 陽性HCC 是祖細胞亞型中具有更強臨床侵襲性的類別［8］。EOBMRI 成像特征可作為相關(guān)標志物陽性HCC 的預(yù)測因子。CHOI等［9］研究顯示，不規(guī)則腫瘤邊緣、動脈期腫瘤邊緣強化、肝膽期較低的腫瘤-背景肝臟信號強度（signal intensity，SI）比（≤0.522）以及較低的腫瘤-背景肝臟表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）比值（≤0.820）是預(yù)測CK19 陽性HCC 的獨立影響因素。結(jié)合上述變量中的任意3個，可達到63.2%的敏感度和90.7%的特異度。而WANG 等［10］基于EOB-MRI 影像組學(xué)特征、血清AFP 水平、肝膽期腫瘤邊緣是否規(guī)則以及動脈期是否存在腫瘤邊緣強化所構(gòu)建的列線圖，實現(xiàn)了對CK19陽性HCC的識別；該模型訓(xùn)練集和驗證集的一致性指數(shù)（concordance index，C-index）可達0.959和0.846，預(yù)測性能較好。

2 免疫微環(huán)境

免疫檢查點抑制劑 （immune checkpoint inhibitor，ICI）為晚期HCC 治療帶來了新曙光，而免疫抑制治療的效果與腫瘤免疫微環(huán)境密切相關(guān)；HCC 的免疫微環(huán)境包括癌細胞、免疫細胞亞群、細胞因子和細胞外基質(zhì)等［11］。腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）［12］的密度與免疫療法的效果密切相關(guān)。基于術(shù)后組織病理進行免疫評分，通過評估腫瘤核心和浸潤邊緣中CD3+和CD8+T 細胞的密度可量化腫瘤原位免疫細胞浸潤情況［13-14］，高免疫評分與手術(shù)切除HCC 患者低復(fù)發(fā)率（P=0.007）以及無復(fù)發(fā)生存期的延長（P=0.002）顯著相關(guān)［12，14］。

相關(guān)研究表明，CTNNB1突變的HCC 亞型可通過上調(diào)β-catenin 損害免疫監(jiān)視，促進免疫逃逸［15］，導(dǎo)致其對ICI 如抗程序性死亡-1（programmed death-1，PD-1）受體抗體、抗細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)蛋白4 （cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）抗體及抗程序性死亡配體-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抗體的免疫治療反應(yīng)欠佳；這是由于Wnt/β-catenin 的激活通過減少CD103+樹突狀細胞的募集從而抑制了CD8+T 細胞向腫瘤組織的浸潤［16-17］。研究［18］顯示，對于晚期HCC 患者，Wnt/β-catenin 激活的突變型HCC 接受ICI治療后的無進展生存期和中位生存時間短于Wnt/β-catenin 無突變的野生型HCC，即Wnt/β-catenin 無突變的野生型HCC 更能從免疫治療中獲益。EOB-MRI 成像特征，如肝膽特異期HCC 的等/高信號，可能成為預(yù)測患者對免疫治療反應(yīng)性的方法之一。KUDO 等［19］研究顯示肝膽期分別為低信號和等/高信號的2 類不可切除HCC 對酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI）樂伐替尼的治療反應(yīng)性是相似的。另也有研究［18］提示無論是否存在Wnt/β-catenin 突變，分子靶向藥物對HCC的治療效果可能均不受影響。而ICI與TKI的聯(lián)合應(yīng)用是否可以通過改善腫瘤免疫微環(huán)境從而提高Wnt/β-catenin 突變型HCC 的治療效果則需要進一步的研究來證實［16］。

SUN 等［20］研究認為EOB-MRI 影像學(xué)征象可用于評估腫瘤CD8+細胞的浸潤以及PD-1 的表達情況；如不規(guī)則的腫瘤邊緣以及肝膽期瘤周低信號是PD-1陽性的獨立預(yù)測因子，利用EOB-MRI 影像學(xué)征象構(gòu)建PD-1 陽性預(yù)測模型，其訓(xùn)練集和驗證集曲線下面積（area under curve，AUC）可達0.810 和0.809。此外，放射組學(xué)所提取的圖像特征如紋理特征、濾波變換特征和小波特征等，可作為非侵入工具預(yù)測HCC腫瘤免疫學(xué)特征［21］。CHEN 等研究［12］顯示基于EOB-MRI 的影像組學(xué)模型可用于預(yù)測HCC 免疫評分；HECTORS 等［21］研究則認為EOB-MRI 影像組學(xué)特征與免疫治療靶點（CTLA-4、PD-1 及PD-L1）的表達顯著相關(guān)。EOB-MRI 有望通過非侵入手段評估免疫浸潤，無創(chuàng)預(yù)測腫瘤微環(huán)境的免疫情況，為HCC患者免疫治療的選擇提供依據(jù)。

3 微血管侵犯

微血管侵犯（microvascular invasion，MVI）是腫瘤侵襲性生物學(xué)行為的表現(xiàn)之一［22］。EOB-MRI 術(shù)前預(yù)測MVI 的影像特征主要包括腫瘤邊緣不光滑、動脈期不規(guī)則邊緣強化、動脈期瘤周強化以及肝膽期瘤周低信號等［23］。

在大體形態(tài)上，多結(jié)節(jié)融合型和結(jié)節(jié)外生型通常具有不光滑的腫瘤邊緣，相比于單結(jié)節(jié)型通常具有更高的MVI 發(fā)生率［24］。RHEE 等［25］研究顯示動脈期不規(guī)則邊緣強化與腫瘤中心低微血管密度以及腫瘤包繞型血管（vessels that encapsulate tumor clusters，VETC）的存在相關(guān)，更高比例的VETC 往往引起MVI 的概率增加。EOB-MRI 圖像紋理分析有助于識別VETC 陽性的HCC，AUC 可達0.844［26］。動脈期瘤周強化可能是由于門靜脈血流的減少導(dǎo)致動脈灌注過度補償［27］。肝膽期瘤周低信號即位于腫瘤邊緣外肝實質(zhì)的不規(guī)則、楔形或火焰狀低信號區(qū)域，可能是腫瘤血栓阻塞了微小的門靜脈分支，導(dǎo)致血流灌注改變和功能受損，引起肝細胞對Gd-EOB-DTPA 的攝取減少所致［25］。對于直徑≤5 cm的孤立性HCC，聯(lián)合上述4 種征象預(yù)測MVI 的特異度和敏感度分別為5%～100%、67%～100%［23］；滿足腫瘤邊緣不光滑、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號其中兩者或三者時，預(yù)測MVI 的特異度＞90%［24］。需要強調(diào)的是，不同診斷醫(yī)師對于上述征象的識別存在很大主觀性，觀察者間差異很大，對預(yù)測效能有很大影響［23］。

作為新興的放射學(xué)技術(shù)，以影像組學(xué)和深度學(xué)習(xí)為代表的機器學(xué)習(xí)，可高通量提取肉眼無法識別的圖像定量特征，利用邏輯回歸、隨機森林、支持向量機等算法，提高MVI預(yù)測的準確性。YANG 等［28］研究顯示腫瘤在EOB-MRI肝膽期的T1 加權(quán)及T1 mapping圖像的放射組學(xué)特征可預(yù)測HCC 患者MVI 情況，結(jié)合血清AFP 水平、不規(guī)則的腫瘤邊緣、動脈期瘤周增強及肝膽期圖像的影像組學(xué)特征構(gòu)建列線圖，訓(xùn)練組和驗證組的C-index 分別為0.936 和0.864。FENG等［29］則基于EOB-MRI 肝膽期瘤內(nèi)和瘤周圖像特征建立HCC 術(shù)前MVI 預(yù)測影像組學(xué)模型，訓(xùn)練組和驗證組的AUC 分別為0.85 和0.83。CHONG 等［30］研究認為，以EOB-MRI 瘤內(nèi)及瘤周多區(qū)域多序列融合影像組學(xué)為基礎(chǔ)的隨機森林列線圖，是術(shù)前預(yù)測直徑≤5 cm 以內(nèi)孤立性HCC 患者MVI 及其無復(fù)發(fā)生存情況潛在的生物標志物；該模型不僅優(yōu)于臨床血液檢查參數(shù)模型、傳統(tǒng)放射語義特征模型和單純影像組學(xué)模型，其訓(xùn)練組和驗證組鑒定MVI 的AUC 甚至可高達0.960 和0.920。而基于EOB-MRI 的深度學(xué)習(xí)模型可實現(xiàn)對瘤周高風險區(qū)域的可視化，為臨床醫(yī)師提供額外信息［31］。

4 術(shù)后復(fù)發(fā)

約10%的HCC 在肝膽特異期呈等/高信號，這類HCC 通常具有較低的侵襲性和更好的臨床預(yù)后［7］。研究［32］顯示，肝膽期等/高信號的HCC 肝切除術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)時間顯著長于肝膽期低信號的HCC。而在肝膽期低信號HCC 中，術(shù)前影像學(xué)提示存在動脈期乏血供的結(jié)節(jié)可能是肝切除或射頻消融術(shù)后復(fù)發(fā)的重要危險因素［33］。在接受射頻消融后［34］的早期HCC患者中，存在此類動脈期無豐富血供且肝膽期低信號的結(jié)節(jié)患者術(shù)后1、3、5 年的復(fù)發(fā)率均顯著高于無此類特征表現(xiàn)的患者。而TOYODA 等［35］對138例巴塞羅那分期0 或A 期接受肝切除及射頻消融治療的早期HCC 患者的EOB-MRI 圖像及術(shù)后復(fù)發(fā)情況進行分析，也得出了類似的結(jié)果。

多種影像學(xué)征象均與患者術(shù)后復(fù)發(fā)有一定相關(guān)性［36］，如腫瘤大小、不規(guī)則的腫瘤邊緣、動脈期瘤周實質(zhì)強化以及肝膽期瘤周低信號等［37-39］。KIM等［40］研究認為肝膽期瘤周低信號和衛(wèi)星結(jié)節(jié)的存在與肝移植術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)獨立相關(guān)，EOB-MRI 有望作為HCC 患者接受肝移植的評估和篩選標準。早期復(fù)發(fā)為肝根治性切除術(shù)后2 年內(nèi)的復(fù)發(fā)［41］。相比于晚期復(fù)發(fā)（術(shù)后2 年后的復(fù)發(fā)），早期復(fù)發(fā)與復(fù)發(fā)后較差的生存率獨立相關(guān)［42］。其高危因素主要包括腫瘤直徑＞5 cm、腫瘤多灶性、衛(wèi)星結(jié)節(jié)的存在和MVI等［43］。LEE［24］等研究顯示，在單發(fā)HCC（直徑≤5 cm）根治性切除術(shù)后，具有腫瘤邊緣不光滑、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號其中兩者或三者的患者早期復(fù)發(fā)率顯著高于缺乏這些影像特征的患者。AHN等［37］研究也顯示肝膽期瘤周低信號和衛(wèi)星結(jié)節(jié)為早期復(fù)發(fā)的獨立預(yù)測因子，同時結(jié)合腫瘤肝膽特異期紋理特征參數(shù)可將診斷性能從0.70提高至0.83?；贓OB-MRI 的瘤周膨脹影像組學(xué)模型，經(jīng)5 折交叉驗證后訓(xùn)練集和驗證集的平均AUC 可達0.939 和0.842，因此亦有望于術(shù)前準確預(yù)測HCC 患者肝切除術(shù)后是否出現(xiàn)早期復(fù)發(fā)［44］。

5 小結(jié)

EOB-MRI 已成為HCC 臨床全程管理的重要工具，除了能夠提高HCC 診斷準確性外，還可以提供分子分型、MVI、術(shù)后早期復(fù)發(fā)以及免疫治療等相關(guān)信息，為HCC 規(guī)范治療方案的選擇及預(yù)后判斷提供重要參考依據(jù)。