定量MRI診斷直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的研究進展

方行 周智鵬

結(jié)直腸癌是胃腸道致死率最高的惡性腫瘤，其中大約有1/3發(fā)生于直腸，直腸癌病人中大約有25%出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的數(shù)量和位置可影響病人的治療和預(yù)后[1-3]。與經(jīng)直腸超聲及CT檢查相比，MRI檢查方便且具有較高的軟組織分辨力，是評估直腸癌分期的常用影像檢查方法，直腸癌MRI分期主要評估T、N分期，N分期依據(jù)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的數(shù)量來確定[4]。常規(guī)MRI雖能準確診斷直腸癌T分期，但評估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移仍存在困難[5]。隨著MR設(shè)備的不斷更新，MRI已由形態(tài)學(xué)成像發(fā)展到功能學(xué)成像，使得定量評估組織血流灌注、組織代謝等方面信息成為可能。定量MRI包括動態(tài)增強MRI（dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）、動態(tài)磁敏感增強MRI（dynamic susceptibility contrast-enhanced MRI，DSC-MRI）、單指數(shù)模型擴散加權(quán)成像（DWI）、擴散峰度成像（DKI）及體素內(nèi)不相干運動DWI（intravoxel incoherent motion-DWI，IVIM-DWI）等，已逐步應(yīng)用于直腸癌的評估，可提供更多關(guān)于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的量化指標，從而進一步提高診斷準確性。本文就常規(guī)MRI及定量MRI評估直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的研究進展予以綜述。

1 常規(guī)MRI

常規(guī)MRI診斷直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移依靠淋巴結(jié)的短徑等形態(tài)學(xué)信息來判斷[4]。淋巴結(jié)的短徑是判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的重要特征，病理學(xué)證實淋巴結(jié)大小與轉(zhuǎn)移相關(guān)[6]。當淋巴結(jié)短徑的閾值為10 mm時，診斷特異度為100%，敏感度僅為8%；閾值為3 mm時，敏感度達92%，特異度為2.9%[7]。戴等[8]對266枚淋巴結(jié)的短徑進行研究，結(jié)果顯示診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)短徑最佳診斷值為5.05 mm，受試者操作特征曲線下面積（AUC）為0.71，相應(yīng)敏感度為67.7%，特異度為64.2%。利用淋巴結(jié)短徑診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準確度較低是由于正常、反應(yīng)性增生及轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的短徑存在一定的重疊[9]。形態(tài)學(xué)特征對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價值也有限，對于短徑≤5 mm的淋巴結(jié)，利用形狀不規(guī)則及信號不均勻來診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的敏感度為52.94%，特異度為99.28%；對于短徑5～10 mm的淋巴結(jié)，利用上述形態(tài)學(xué)特征判斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的敏感度為65.28%，特異度為98.36%[10]。Gr?ne等[7]研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合淋巴結(jié)短徑與形態(tài)學(xué)特征診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的效能也不高，其準確度僅略高于單純的淋巴結(jié)短徑(76.7%和68.3%)，但兩者的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，相應(yīng)的診斷敏感度和特異度分別為56%和91.4%。綜上，常規(guī)MRI時無論是單獨評估淋巴結(jié)短徑、形態(tài)學(xué)特征，還是兩者聯(lián)合評估均不能很好地區(qū)分非轉(zhuǎn)移性和轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，需要尋找更加精準的評估方法。

2 動態(tài)增強MRI

2.1 DCE-MRI DCE-MRI是在注射對比劑前、中、后獲得的一系列MRI影像，因此能反映對比劑動態(tài)分布過程，提供病灶血管滲透性和灌注方面的信息[11]。DCE-MRI包括半定量及定量2種分析方式。

半定量分析利用時間-信號強度曲線（timeintensity curve,TIC）及其相關(guān)參數(shù)來反映組織微血管分布及血管通透性變化，其應(yīng)用簡便，臨床使用廣泛。文等[12]研究發(fā)現(xiàn)，直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)前90 s增強曲線下面積（iAUC90）和前180 s增強曲線下面積（iAUC180）均高于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，結(jié)果表明iAUC值與腫瘤組織間隙有關(guān)，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的血管外細胞外間隙大于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)；該研究還發(fā)現(xiàn)iAUC90的AUC最大（0.780），閾值為13.42，相應(yīng)敏感度和特異度為85.7%和62.9%。

雖然半定量分析方法簡單，但是沒有結(jié)合藥物代謝動力模型，不能準確反映對比劑在組織內(nèi)的變化情況，且更易受掃描參數(shù)的影響，限制了半定量分析在直腸癌評估中的應(yīng)用。定量分析多采用Toft提出的兩室模型，兩室模型參數(shù)包括容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（volume transfer constant，Ktrans）、速 率 常 數(shù)（rate constant，kep）、血 管 外 細 胞 外 容 積 分 數(shù)（volume fraction of extravascular extracellular space，ve）及血漿容積分數(shù)（volume fraction of plasma，vp）。馬等[13]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的Ktrans及kep值高于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，Ktrans的AUC最大（0.938），相應(yīng)最佳診斷值為0.21/min，敏感度及特異度分別為83.8%、87.5%；Ktrasns代表對比劑從血管進入組織間隙的速度，惡性淋巴結(jié)Ktrasns升高的原因可能是由于新生血管不成熟，故而對比劑更易外漏進入組織間隙；而kep代表了對比劑從組織間隙返回血管的速度，惡性淋巴結(jié)血管欠成熟，對比劑反流至血管的速度加快，故kep升高。而Yang等[14]研究發(fā)現(xiàn)短徑<5 mm轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的Ktrasns低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，認為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)Ktrasns下降是由于腫瘤細胞阻塞了部分血管造成對比劑外漏減慢所致；該研究還認為Ktrasns在不同研究中存在差異主要是由于興趣區(qū)（ROI）勾畫方式不同；該研究采用整體勾畫ROI，納入腫瘤新生血管占總體的比例減小，DCE-MRI主要表現(xiàn)為腫瘤細胞阻塞血管的效應(yīng)，因此定量參數(shù)上表現(xiàn)為Ktrasns降低。而馬等[13]是在淋巴結(jié)最大層面勾畫ROI，腫瘤不成熟的新生血管占ROI的比例可能較大，對比劑外漏比例也較大，故在定量參數(shù)上表現(xiàn)為Ktrasns升高。

原發(fā)灶的DCE-MRI參數(shù)在一定程度上可反映腫瘤細胞的生物學(xué)行為并預(yù)測淋巴結(jié)的狀態(tài)。Gr?vik等[15]研究發(fā)現(xiàn)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組原發(fā)灶的Ktrans低于非轉(zhuǎn)移組（0.25±0.09/min和0.37±0.08/min），診斷AUC可達0.87；Ktrasns不同表明淋巴轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組的原發(fā)灶血流及血管通透性存在差異。Bakke等[16]研究顯示轉(zhuǎn)移組原發(fā)灶的vp值低于非轉(zhuǎn)移組（0.09±0.04/min和0.14±0.07/min）。vp值代表了血管內(nèi)對比劑占體素的容積分數(shù)，反映了組織的微血管密度，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的原發(fā)灶vp較低反映其新生血管密度較低[6,16]。與上述研究結(jié)果不同，Yu等[17]認為雖然直腸癌原發(fā)灶的DCE-MRI定量參數(shù)與器官同步轉(zhuǎn)移有關(guān)，但不能預(yù)測是否出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

以上研究結(jié)果顯示DCE-MRI相對于常規(guī)MRI診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準確性提高，表明DCE-MRI對診斷直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有較好的臨床獲益。目前DCE-MRI對評估原發(fā)灶的研究結(jié)果尚不一致，這可能是由于掃描設(shè)備、藥物代謝動力模型不同所致，尚有待進一步研究。

2.2 DSC-MRI DSC-MRI通過靜脈團注對比劑后立即采集組織的T2*影像來反映組織的微血管分布及血管通透性。由于對比劑的T2*效應(yīng)大于T1縮短效應(yīng)，DSC-MRI相對于DCE-MRI能更加敏感地反映病灶異質(zhì)性[18]。Gr?vik等[15]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的直腸癌ΔR2*（R2*=1/T2*）曲線峰值（ΔR2*peak）低于非轉(zhuǎn)移組，認為ΔR2*peak較低與轉(zhuǎn)移組組織缺氧和血流量不足有關(guān)。另有文獻[16]報道轉(zhuǎn)移組及非轉(zhuǎn)移組的ΔR2*peak分別為（30.4±11.4）s-1和（42．2±10．8）s-1，評估原發(fā)灶預(yù)測直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的AUC可達0.90，敏感度和特異度分別為86%、90%。Bakke等[16]還發(fā)現(xiàn)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組中，原發(fā)灶的ΔR2*曲線下第30 s面積（AUC30）、第60 s面積（AUC60）均小于非轉(zhuǎn)移組。由此可見，DSC-MRI對于原發(fā)灶的評估可以預(yù)測淋巴結(jié)的狀態(tài)，證明原發(fā)灶的血流情況與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，當直腸癌原發(fā)灶的ΔR2*peak、ΔR2*曲線的AUC30及AUC60較低時，臨床醫(yī)生應(yīng)該注意存在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的可能。

3 DWI

3.1 單指數(shù)模型DWI DWI通過評估活體組織中的水分子擴散運動狀態(tài)可反映組織的良惡性及惡性程度大小。單指數(shù)模型獲得的表觀擴散系數(shù)（ADC）量化水分子擴散受限程度，細胞越密集，水分子運動越受限，ADC值就越低。評估直腸癌時DWI需要取高b值（常用b≥800 s/mm2），其中以b值為0、800 s/mm2及0、1 000 s/mm2研究較多[4,19]。Ge等[20]在b值為0、800 s/mm2時測量淋巴結(jié)的ADC值，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)ADC值低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，其AUC為0.729。Li等[21]在b值為0、1 000 s/mm2時測量淋巴結(jié)的ADC值，也發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的ADC值較低，其AUC為0.872，ADC最佳診斷值為1.01×10-3mm2/s，相應(yīng)的敏感度、特異度和準確度分別為88.7%、77.6%和84.2%。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)ADC值較低可能是由于內(nèi)部循環(huán)和細胞間隙受腫瘤細胞影響，導(dǎo)致水分子擴散受限而引起的[22]。上述研究主要是針對淋巴結(jié)本身，而牟等[23]通過對直腸癌原發(fā)灶的測量發(fā)現(xiàn)，原發(fā)灶的ADC值越低，N分期越高；通過原發(fā)灶的ADC值診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移AUC為0.813，相應(yīng)ADC最佳診斷值為0.993×10-3mm2/s，敏感度為81.3%，特異度為71.0%；結(jié)果表明ADC值越低，代表原發(fā)灶的生物學(xué)行為越差，從而出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的可能性更大?？梢?，DWI能較好地區(qū)分轉(zhuǎn)移性和非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，且對原發(fā)灶的評估還能預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，DWI可以作為評估直腸癌淋巴結(jié)的有力工具。但也有研究[24]發(fā)現(xiàn)，直腸癌良惡性淋巴結(jié)的ADC值存在重疊，DWI無法評估是否出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，這可能是不同研究間掃描參數(shù)、ROI勾畫方式存在差異所致，還有待進一步研究。

3.2 DKI傳統(tǒng)DWI以高斯分布模型為基礎(chǔ)，由于體內(nèi)水分子并不完全是布朗運動，獲得的ADC值與真實的擴散運動情況存在偏差。而DKI由DWI發(fā)展而來，利用非高斯分布模型模擬水分子的擴散運動，能更加真實地反映組織的微觀變化，其主要參數(shù)有平均擴散峰度（mean kurtosis，MK）及平均擴散系數(shù)（mean diffusion，MD），MK反映水分子擴散受限偏離高斯分布程度的大小，MD是校正后的ADC值[25]。Yu等[26]研究顯示，直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)MD值低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，MK值高于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，AUC分別為0.744、0.700。轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)MD值較低是因為轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)擴散受限程度更大，結(jié)果與單指數(shù)模型中ADC值較低相互印證。MK值較大反映了轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)內(nèi)部異質(zhì)性較大，擴散受限分布特征更偏離高斯分布。DKI對于直腸癌原發(fā)灶的評估同樣能預(yù)測淋巴結(jié)狀態(tài)。有文獻[27]報道，直腸癌術(shù)后病理結(jié)果出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的原發(fā)灶MK值顯著高于非轉(zhuǎn)移的原發(fā)灶（1.086±0.103和1.009±0.086），其AUC為0.726，表明內(nèi)部異質(zhì)性較大的原發(fā)灶更易出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。綜上，DKI參數(shù)對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有一定的診斷價值，DKI可以作為評估直腸癌的補充序列。

3.3 IVIM-DWI傳統(tǒng)DWI受微血管灌注影響，單指數(shù)模型獲得的ADC值不能代表組織真正擴散受限狀態(tài)。IVIM-DWI利用多b值雙指數(shù)模型分離水分子擴散運動與微血管的灌注效應(yīng)，主要參數(shù)包括真擴散系數(shù)（pure water diffusion coefficie nt，D值）、偽擴散系數(shù)（pseudo-diffusion coefficient，D*值）及灌注分數(shù)（perfusion fraction,f值）[28]。Yang等[29]研究顯示直腸癌轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的D值與f值均低于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，D值診斷效能最高，其AUC為0.751，最佳診斷值為0.592×10-3mm2/s，敏感度為85.90%，特異度為55.56%。D值反映的組織學(xué)變化也與單指數(shù)模型中的ADC值類似，轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)D值較高與其細胞排列較密集有關(guān)[28-29]。f值的診斷價值在不同研究間存在差異，Qiu等[30]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)f值高于非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)。而Yu等[31]研究發(fā)現(xiàn)f值在良惡性淋巴結(jié)間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。f值與組織的血流灌注情況有關(guān)，但也會受到磁場強度、掃描參數(shù)的影響，這可能是造成研究間結(jié)果不同的原因[32]。Yang等[29]還評估了IVIM參數(shù)聯(lián)合淋巴結(jié)短徑區(qū)分良惡性淋巴結(jié)的價值，其AUC達0.811，敏感度為62.82%，特異度為87.78%。

4 小結(jié)

隨著醫(yī)學(xué)診療逐漸向精準化發(fā)展，常規(guī)MRI對直腸癌淋巴結(jié)的評估已不能滿足臨床需求。定量MRI量化病灶的代謝、功能及結(jié)構(gòu)等變化，相對傳統(tǒng)影像具有巨大的優(yōu)勢。定量MRI不僅提高了診斷淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的準確性，還能通過評估原發(fā)灶預(yù)測淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，從而有助于臨床診斷，并對揭示淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的發(fā)生機制具有重要意義。但是，定量MRI對于直腸癌評估仍存在掃描參數(shù)缺乏標準、ROI勾畫方式尚不統(tǒng)一等問題，未來仍需要進行大樣本及多中心的研究。