多模態(tài)磁共振在肝細胞癌分化程度評估中的應(yīng)用進展

譚亞蘭，江海濤

（中國科學(xué)院大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院/浙江省腫瘤醫(yī)院/中國科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與腫瘤研究所 放射科，浙江 杭州 310022）

據(jù)2020 年國際癌癥研究機構(gòu)統(tǒng)計顯示[1]，原發(fā)性肝癌是全球第六大常見的惡性腫瘤和第三大常見的癌癥死亡原因，其中肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）約占75%～85%，是臨床常見的惡性腫瘤。HCC病理分化程度會影響疾病預(yù)后，分化程度低的預(yù)后較差，術(shù)后5年復(fù)發(fā)率達75%[2-3]。因此，術(shù)前評價HCC病理學(xué)分化程度對于治療方案的選擇及預(yù)后的評估有重要價值。目前肝臟穿刺活檢仍是臨床明確HCC病理分級的金標(biāo)準(zhǔn)，但其屬有創(chuàng)檢查，因此探索無創(chuàng)的影像診斷技術(shù)、找到更好的影像學(xué)鑒別診斷方法逐漸受到重視。多模態(tài)MRI檢查借助新技術(shù)在結(jié)構(gòu)和功能成像層面分析疾病，能為HCC的早期診斷提供重要信息。本文就多模態(tài)MRI在評估HCC病理分化程度中的研究進行綜述。

1 對比增強檢查在HCC分化程度評估中的應(yīng)用

釓噴酸葡胺（Gd-DTPA）是臨床上應(yīng)用最廣泛的非特異性MRI對比劑，HCC在Gd-DTPA增強后的典型影像表現(xiàn)為動脈期明顯強化，門脈期或延遲期廓清，具有很高的特異性。釓塞酸二鈉（Gd-EOB-DTPA）是特異性肝膽系統(tǒng)對比劑，由于HCC肝細胞膜上OATP1B3 表達減少，攝取Gd-EOB-DTPA的能力減弱，病灶在肝膽期呈低信號，與周圍正常肝實質(zhì)對比更加明顯，能極大提升HCC的檢出率。

1.1 動態(tài)對比增強磁共振成像（dynamic contrastenhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）

DCE-MRI通過獲取增強前后連續(xù)多期影像，計算隨時間變化的MRI信號強度，不僅能評估興趣區(qū)（region of interest，ROI）的組織血流情況，還能提供多個微循環(huán)的參數(shù)、量化反映組織的病理生理學(xué)特性。其常用的參數(shù)包括容積轉(zhuǎn)運常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（Kep）、血管外細胞外容積分數(shù)（Ve）及血漿容積分數(shù)（Vp）等。

國內(nèi)外幾項研究[4-6]表明，Ktrans隨著HCC病理分級的提高而增大，提示低分化HCC內(nèi)部異常新生血管更豐富，血管通透性更高。于巍偉等[4]的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著HCC病理分級的提高，Ktrans、Kep、Ve、Vp、MTT、TTP均增大。郝盈等[7]等通過對35 例HCC患者分析發(fā)現(xiàn)，隨著病理分級的提高，增強幅度（signal enhanced extent，SEE）、峰值信號強度（signal intensity of peak，SIpeak）值會越高，達峰時間（time to peak，TTP）值會越低，提示病灶具有更高的血流灌注及更快的增強速率。而Luis等[5]和Jajamovich等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，與中分化HCC相比，低分化HCC的動脈血流指數(shù)（arterial flow index，ART）、Ve降低。分析原因可能是由于低分化HCC大量新生腫瘤細胞和微血管堆積、排列紊亂，造成血管外細胞外間隙逐漸縮小、內(nèi)環(huán)境壓力增加，引起新生微血管受壓關(guān)閉，導(dǎo)致ART及Ve不升反降，因此除Ktrans以外，Jajamovich等[8]認為可以聯(lián)合ART和Ve對腫瘤病理分級進行初步評估。

綜合看來，DCE-MRI的各種定量參數(shù)尤其是Ktrans有助于評估HCC的分化程度，但其他參數(shù)如Ve、ART、TTP等，各研究結(jié)果尚不統(tǒng)一，能否對HCC病理分化程度進行評估仍需更多研究。

1.2 特異性肝膽系統(tǒng)MRI對比劑（Gd-EOB-DTPA）成像

Gd-EOB-DTPA增強MRI不僅可以提供病變血管方面的信息，還能提供肝細胞特異期有關(guān)肝細胞的其他信息，但信號程度與HCC病理分化程度的相關(guān)性存在一定爭議。李瑞等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，HCC分化程度與肝膽期腫瘤的強化程度存在關(guān)聯(lián)，肝膽期信號強度越低，腫瘤分化越差。而Asayama等[10]的研究表明HCC對Gd-EOB-DTPA的攝取與腫瘤的分化程度不相關(guān)。Kitao等[11]則認為對比劑的攝取主要與肝細胞膜表面OATP1B3的表達有關(guān)，與腫瘤的分化無關(guān)。因此有部分研究者認為，或許可以通過增強的定量分析來評估HCC的分化程度。Tong等[12]分析了95 例HCC患者在增強前后、肝膽期腫瘤相對肝實質(zhì)信號對比增強比（contrast enhancement ratio，CER）發(fā)現(xiàn)，CER值能夠預(yù)測腫瘤的病理分級，CER值與病理分級呈顯著負相關(guān)（rs=-0.775），腫瘤分化越差，腫瘤相對肝實質(zhì)的CER值越小。唐晨程等[13]、呂婷婷等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。

上述研究是基于病灶信號強度相對值或絕對值的測量差異進行判斷，由于信號強度會受各種技術(shù)參數(shù)的影響，和釓對比劑濃度之間沒有線性關(guān)系，因此并不能客觀反映T1弛豫時間。目前，國內(nèi)外有少數(shù)研究者已開展將T1 mapping技術(shù)用于預(yù)測HCC分化程度的研究。T1 mapping測量的是T1值的絕對時間，與組織中釓對比劑濃度成正比，可以最大限度減少測量信號強度所導(dǎo)致的誤差出現(xiàn)。Peng等[15]采用T1 mapping技術(shù)，計算53例HCC患者在增強前、后肝膽期T1減少值（T1D，T1D=T1pre-T1post）、以及T1減少率[ΔT1%，ΔT1%=（T1pre-T1post）/T1pre×100%]。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，基于T1 mapping的定量分析可以區(qū)分不同病理分級的HCC，HCC分化程度越好，T1D與ΔT1%值越大，其中ΔT1%與Edmondson-Steiner病理分級相關(guān)性最高（rs=-0.676）；而且當(dāng)ΔT1%高于50%時，更加提示HCC為Edmondson-Steiner I級。成戈等[16]的研究也得到類似結(jié)果，并且發(fā)現(xiàn)ΔT1%對鑒別高-中分化、高-低分化、低-中分化HCC的ROC曲線下面積分別為0.775、0.973、0.857。另外，Qin等[17]分析了81個HCC病灶相對于非腫瘤肝實質(zhì)T1 值的變化率，即T1[lesion（L）-hepatic parenchyma（H）]/H（%），其研究結(jié)果也表明，隨著HCC惡性程度的升高，T1值變化率逐漸增大。分析原因是隨著HCC病理級別的升高，增強后腫瘤與正常肝實質(zhì)之間的肝功能差異更明顯，組織中Gd-EOB-DTPA濃度差異也就更明顯，病變相對于肝實質(zhì)的T1值變化率就更高。

綜上所述，定量分析腫瘤Gd-EOB-DTPA強化程度對HCC病理分化的評估有一定意義。T1 mapping 技術(shù)可以測量T1值的絕對時間，能更準(zhǔn)確、客觀地反映肝臟攝取Gd-EOB-DTPA能力的變化。雖然目前相關(guān)的定量分析研究仍較少、采用的定量參數(shù)也有差異，但在評估 HCC 的病理分級中具有可觀的應(yīng)用價值。

2 磁共振擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）在HCC分化程度評估中的應(yīng)用

DWI是目前較成熟的功能成像方法，其表觀擴散系數(shù)值（apparent diffusion coefficient，ADC）可將組織水分子的擴散受限情況量化，反映病變組織內(nèi)細微的結(jié)構(gòu)改變，從而為DWI評價HCC的分化程度提供了依據(jù)。

多項研究及Meta分析[18-21]認為，DWI的ADC值能較好鑒別低分化與非低分化HCC，低分化HCC的ADC值顯著降低。Xu等[18]根據(jù)Edmondson-Steiner分級，把51例HCC患者分為高級別（Ⅲ、Ⅳ級）、低級別（Ⅰ、Ⅱ級）兩組，分析發(fā)現(xiàn)ADCmin值能較好區(qū)分高-低級別HCC，ADCmin≤4.15×10-3mm2/s提示高級別HCC，其診斷效能評價AUC=0.763，靈敏度和特異度分別為66.7%、90.9%。

部分研究[19-20]發(fā)現(xiàn)，高、中分化HCC之間的平均ADC值存在重疊。Nasu等[22]研究表明HCC的病理分級與平均ADC值無關(guān)。Hirano等[23]則認為平均ADC值并不能真實反映細胞密度和病理分化程度，因為惡性腫瘤異質(zhì)性明顯，細胞致密區(qū)域的ADC值往往更小，而且囊變、壞死灶等因素也會影響平均ADC值。因此，Li等[20]學(xué)者提出最小ADC值可能更能真實反映腫瘤病理分化程度。Surov等[24]的一項Meta分析表明，ADCmin值在G1、G2期HCC存在重疊，但能很好鑒別G1/2 期和G3 期，其中低級別（G1/2）HCC的ADCmin多大于0.80×10-3mm2/s，高級別（G3）HCC的ADCmin值多小于0.80×10-3mm2/s；而ADCmean值在G1-3 的HCC患者中明顯重疊，并不能預(yù)測HCC的病理分級。

總而言之，DWI在一定程度上反映了腫瘤細胞的增殖，ADC值尤其是ADCmin可作為預(yù)測HCC分化程度的重要依據(jù)，但不同級別HCC的ADC值部分存在重疊。

3 擴散加權(quán)成像體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）在HCC分化程度評估中的應(yīng)用

DWI是在假設(shè)病灶內(nèi)水質(zhì)子擴散為高斯模型下提出的，并不符合真實擴散情況。它計算出的ADC 值會受到水質(zhì)子布朗運動以及毛細血管灌注情況的影響。因此，Bihan等[25]在1986年首次提出了體素內(nèi)不相干運動IVIM。IVIM是一種雙指數(shù)模型，它能夠分別反映組織擴散和組織微毛細血管灌注，彌補了DWI的不足。其常用參數(shù)包括：D值，代表純分子擴散的真實擴散系數(shù)；D*值，是假擴散系數(shù)，代表體素內(nèi)與灌注有關(guān)的微循環(huán)的擴散系數(shù)；f值，即灌注分數(shù)，反映體素內(nèi)微循環(huán)灌注在總體擴散效應(yīng)中的百分比。近年來，IVIM在全身各系統(tǒng)疾病的診斷優(yōu)勢越發(fā)得到臨床的廣泛重視。

郭瑞等[26]分析了30 例HCC患者在腫瘤實質(zhì)區(qū)的IVIM-DWI多定量參數(shù)發(fā)現(xiàn)，ADC、D及PF值在不同病理分級間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），隨著病理級別的升高，腫瘤ADC、D值逐漸減小，PF值逐漸增大；而D*值在區(qū)分HCC病理分級中差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。Zhou等[27]的分析也發(fā)現(xiàn)，ADC和D值可用于術(shù)前預(yù)測HCC的組織學(xué)分化程度，D值較ADC值具有更好的診斷價值，這可能與D值去除了微血管的灌注效應(yīng)有關(guān)；而且，當(dāng)D值的閾值為0.97×10-3mm2/s時，其區(qū)分高分化和中低分化HCC的敏感性和特異性分別為86.7%和78.2%，ROC曲線下面積為0.841；但D*值、f值在區(qū)分HCC分化程度中的差異并無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

傳統(tǒng)IVIM研究方法一般是在腫瘤最大層面實性部分勾畫感興趣區(qū)（reign of interest，ROI），得到信號強度的均值。然而，由于腫瘤細胞和血管的空間分布是變化的，所以此方法嚴重削弱了對其組織異質(zhì)性的反映，因為很多有價值的定量參數(shù)本身并不是一個平均值。考慮到每個ROI的直方圖分布，目前，有部分研究者[28-29]認為可以用IVIM直方圖參數(shù)來更全面地反應(yīng)腫瘤特征。張喆等[30]通過提取病灶的三維容積ROI進行分析發(fā)現(xiàn)，術(shù)前IVIM直方圖參數(shù)能夠有效評估HCC病理分化程度，而且將直方圖參數(shù)進行聯(lián)合能夠進一步提高診斷效能。Shi等[31]的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)共18 個IVIM直方圖參數(shù)能夠鑒別高（G1/2）、低級別HCC（G3/4），進一步通過Logistic回歸、整合不同亞組間有顯著差異的不同直方圖指數(shù)后，建立的診斷模型在區(qū)分HCC不同病理分級的價值更高（AUC=0.917）。

目前，國內(nèi)外在做IVIM成像時，b值的數(shù)目及大小設(shè)定不同，可能造成所測得IVIM參數(shù)存在差異。多數(shù)研究表明，D值對于評估HCC分化程度具有重要的參考價值，而D*值、f值易受多種因素的影響，意義尚不明確，其在評估HCC病理分化中作用需要進一步證實。與傳統(tǒng)勾畫ROI得到HCC定量參數(shù)的均值相比，雖然目前通過提取IVIM的多個直方圖參數(shù)進行聯(lián)合分析的研究相對較少，但在區(qū)分HCC的病理分化程度中已顯示出較好的應(yīng)用價值。

4 磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）及增強T2*加權(quán)血管成像（enhanced T2-star weighted angiography，ESWAN）在HCC分化程度評估中的應(yīng)用

SWI采用T2*加權(quán)梯度回波作為基礎(chǔ)序列，可以顯示鐵沉積、靜脈血，以及出血后紅細胞不同時期的降解產(chǎn)物等順磁性物質(zhì)，反映組織間內(nèi)在的磁敏感特性差別[32]。它能利用癌灶的磁敏感信號（intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS）來評估病灶內(nèi)的出血及小靜脈血管信息。目前已發(fā)現(xiàn)，SWI技術(shù)能用于評估腎透明細胞癌及腦膠質(zhì)瘤的病理級別[33-34]。但SWI在HCC病理分化評估中的研究還較少。段婷等[35]將53例HCC患者分為高（G3/4）、低級別（G1/2）兩組，對比分析兩組的SWI圖像發(fā)現(xiàn)，低級別組的ITSS形態(tài)學(xué)評分、以及每平方厘米ITSS數(shù)量均低于高級別組（P＜0.05），提示高級別HCC瘤內(nèi)血管密度更高；ITSS形態(tài)學(xué)評分、每平方厘米ITSS數(shù)在鑒別高、低級別 HCC 的曲線下面積分別為0.81、0.70。SWI通過檢測靜脈內(nèi)脫氧血紅蛋白引起的磁敏感相位差異可以很好顯示病變組織內(nèi)的微血管結(jié)構(gòu)。陳瑞權(quán)等[36]分析了39例HCC患者的影像資料發(fā)現(xiàn)，SWI顯示的瘤內(nèi)和瘤周靜脈數(shù)量與HCC的病理分級呈明顯正相關(guān)，低分化組中SWI顯示的靜脈結(jié)構(gòu)數(shù)量明顯多于中-高分化組。推測原因可能是HCC分化程度越低，生長越迅速，微血管密度也越高，乏氧小血管及引流小靜脈也相應(yīng)性增多。

ESWAN序列是基于SWI 的MR對比成像技術(shù)，通過多回波的平均幅度，提高信噪比，一次掃描獲得多個后處理圖像及定量參數(shù)（幅度值、相位值、R2*值和T2*值）[37]。其中，表觀橫向弛豫率值（R2*，R2*=1/T2*）是評價局部組織氧含量改變的定量指標(biāo)，對順磁性物質(zhì)濃度的變化較為敏感。田世峰等[38]運用ESWAN序列，對比分析了低、中、高分化三組HCC病灶的R2*值發(fā)現(xiàn)，R2*與HCC病理分級呈正相關(guān)（rs=0.493），低分化組的R2*值要高于中、高分化組；低-中分化組間和低-高分化組間R2*值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.01）；應(yīng)用R2*值預(yù)側(cè)低分化 HCC的AUC=0.816。分析低分化組R2*值更高的原因，可能是低分化HCC中血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達較高[39]，因此有更多的新生血管及異常血管，造成微出血及血液動力學(xué)變化更顯著；而且，低分化HCC細胞密度較中、高分化HCC大，耗氧量加大，使乏氧狀況進一步加重，也會導(dǎo)致R2*值增高 。

5 IDEAL-IQ（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least square estimation-iron quantification）成像技術(shù)在HCC分化程度評估中的應(yīng)用

IDEAL-IQ技術(shù)，為近年新出現(xiàn)的MR檢查技術(shù)[40]，它掃描速度快、成像時間短，一次掃描即可獲得T2*校正脂相、T2*校正水相、脂肪分數(shù)、R2*弛豫率、同相位、反相位六幅圖像。IDEAL-IQ技術(shù)在精確量化評價肝臟鐵沉積等方面已得到較為廣泛的認可。當(dāng)組織內(nèi)順磁性鐵蛋白及含鐵血黃素沉著時，會使氫質(zhì)子T2*衰減時間縮短，R2*值增高。曾文彥等[41]采用IDEAL-IQ技術(shù)將35 個HCC病灶分為高、中、低分化3 組進行分析顯示，隨著HCC分化程度的減低，R2*值也呈降低趨勢（rs=0.476，P＜0.05）；采用R2*值預(yù)測低分化HCC的AUC=0.843，提示R2*值可在術(shù)前較為準(zhǔn)確預(yù)估HCC分化程度；以R2*值21.38 Hz為界值，敏感度為83.6%，特異度為74.8%。分析R2*值隨HCC病理分化程度減低而降低的原因，可能是因為鐵參與細胞增殖代謝過程中的諸多環(huán)節(jié)，腫瘤惡性度越高，細胞增殖越快、數(shù)目越多、密度越大，代謝率也越高、鐵消耗就越大，腫瘤細胞鐵攝取與其過快的增殖速度不相匹配，所以造成HCC灶內(nèi)鐵含量相應(yīng)減少，R2*值相應(yīng)降低；病理學(xué)研究也表明，從肝硬化結(jié)節(jié)發(fā)展到HCC的過程中伴隨明顯的鐵缺失[42]。曾文彥等[41]與郭維亞等[43]的研究結(jié)果基本一致，但與田士峰等[38]應(yīng)用ESWAN序列得到的R2*值預(yù)估HCC分化程度結(jié)果相反。田士峰等[38]結(jié)果顯示低分化組HCC的R2*值要高于中、低分化組。分析推測可能與兩者的MR技術(shù)特點、病例組成以及不同分化程度HCC組間脂肪分數(shù)的差異有關(guān)。

總而言之，SWI、IDEAL-IQ等技術(shù)為無創(chuàng)、非強化方式下預(yù)估HCC病理分級提供了新的手段，在鑒別HCC分化程度方面有一定潛力。目前SWI、ESWAN與IDEAL-IQ在預(yù)估HCC的病理分化程度的文獻報道還較少、各研究樣本量仍較小，相關(guān)的研究結(jié)論尚不一致，因此仍待更多、更大樣本量研究證實。

6 小結(jié)

病理活檢是評價HCC分化程度的金標(biāo)準(zhǔn)，但其為有創(chuàng)檢查，而且由于腫瘤的異質(zhì)性，容易導(dǎo)致穿刺點的分化程度難以反映病灶整體的情況，臨床應(yīng)用受到一定限制，所以采用無創(chuàng)手段評價HCC分化程度具有重要意義。多模態(tài)MRI可對HCC病變內(nèi)微循環(huán)、微結(jié)構(gòu)的改變以及組織成分的改變進行定性和定量分析，在HCC病理分化評估中發(fā)揮重要的提示作用，有望在術(shù)前對HCC進行病理分化程度評估，為HCC個體化治療策略的制定提供重要依據(jù)。