直肠癌的术前评估——MRI的作用

直肠癌不仅在发达国家有很高的发病率，我国的直肠癌发病率也有逐年上升的趋势。除了非常早期的直肠癌可以局部切除外，直肠癌主要的治疗方法仍是根治性手术。资料显示80％以上直肠癌患者处于进展期，生存率为40％～90％。全直肠系膜切除术（totalmesorectal excision，TME）已被证实可减少直肠癌的局部复发率。然而，远处及局部复发的危险仍持续威胁着直肠癌患者的生命。对于进展期直肠癌患者，术前放化疗是目前常用的提高根治性切除率和提高肿瘤局部控制率的治疗方法。

但肿瘤对放化疗的反应性不尽相同，有些患者有严重的不良反应，且并非所有患者都会从新辅助放化疗中受益。因此，手术方式很大程度上依赖于术前对于肿瘤范围的准确评价，尤其是位于远端的肿瘤或在初次评价分期时肿瘤已被评价为是不可切除的肿瘤。目前区分放化疗有效和无效组的标准方法是传统的组织病理学分析方法——测量残余肿瘤的大小。然而该方法只能在手术后评价分析，而不可用于术前个体化治疗方法的选择。

MRI以多角度、多方位及多参数成像方式和高软组织分辨率及无辐射损伤等优势，成为恶性肿瘤术前评价的重要影像学方法。由于直肠位置相对固定，周围有良好的脂肪衬托等解剖优势，高分辨率MRI成像能更好的显示直肠肠壁的各层结构和与直肠相关的解剖细节。本文就MRI在直肠癌术前评价中的应用做一系统介绍，以期对临床医生了解和掌握MRI在直肠癌术前评价中的应用有所裨益。

1.直肠癌术前分期的影像学评价

病理分期是决定肿瘤患者预后的重要因子，但对于直肠癌术后患者，初始治疗已经结束，在术前使肿瘤退缩、降期的时机已经失去，无法用来改善生存。一个合适的术前分期方法应当可以准确判断预后，从而给予患者合理的治疗方案。高分辨率MRI用于直肠肿瘤分期已经被认为优于临床查体、CT。MRI对直乙交界，以及直肠的肿瘤都可以准确分期。

相控阵线圈的迅速发展，使其接收到的信号比单个表面线圈更好，更均匀。目前，相控阵线圈最多可以将32个表面线圈联合进一个线圈阵列，与放大器及多个接收通道相连接。它把每个线圈的信号进行数学算法处理后生成最后的图像。应用相控阵线圈获得的层厚3 mm薄层图像不仅具有同直肠腔内线圈扫描图像近似的分辨率，还可以获得更大的覆盖面积。应用高分辨率MRI序列，不但可以分辨肿瘤的侵犯程度，还能很好的显示直肠系膜以及手术需要了解的解剖结构。

1.1 MRI预测肠壁外侵犯/T分期

薄层高分辨率MRI可以用来准确测量肠壁外侵犯的程度。一项较早的应用四通道相控阵线圈行直肠癌高分辨率成像的前瞻性研究，共入组28例患者，MRI检查结果与病理有很好的对应，其中21例肿瘤侵入肠周脂肪5 mm以上的病例MR均判断正确，大部分病例的肠外侵犯程度的MR判定均与病理一致。另一98例患者的大样本研究中，MRI的T分期与病理也有较好的一致性（K=0.67）。加州圣地亚哥医院发表了一组48人的MR评估结、直肠癌分期的回顾性研究，结果显示术前MR对T分期的准确率为84％，总TNM准确率为95％。一项东京的评价MRI浸润深度研究，T分期准确率至少为82％（K=0.82）。

MERCURY 多中心前瞻性研究， 包括了英国、德国、挪威和瑞典的11个中心的679例连续的直肠癌患者，排除缺失数据后纳入295例患者，MR评价肠壁外侵犯深度与病理结果对比显示，MR与病理结果的平均差值为-0.46 mm。因此，MRI在预测局部肿瘤侵犯时已经被认为与病理的差异在0.5 mm范围内。

1.2 MRI预测淋巴结转移/N分期

转移淋巴结对预后有重要影响，直肠系膜内出现转移淋巴结会增加局部复发的概率，直肠系膜外出现转移淋巴结，需要行淋巴结扩大清扫术，达到肿瘤的彻底清除。由于转移淋巴结的存在，即使手术切缘阴性，也可能会出现局部复发。术前新辅助治疗可能会使转移淋巴结的可切除性增加。

各种影像方法的最大挑战是在手术前预测淋巴结是否转移。转移的淋巴结可能只有显微镜下局灶转移，其径线在正常范围，影像学方法预测淋巴结转移能力不足是术前预测分期的主要缺陷之一。一组对42个全直肠系膜切除术标本的437个淋巴结的研究中，将轴位MRI图像与横断面切片的病理标本对比显示转移与非转移淋巴结的径线无差异，结论认为没有明确的径线标准可以用来判断淋巴结是否转移，这个结果与另一包括12 000个淋巴结的研究结果类似，良恶性淋巴结的径线大小存在重叠。

应用高分辨率MR观察淋巴结，如果淋巴结信号不均是一个特征性的表现。以淋巴结边缘不规则或内部信号不均匀作为淋巴结转移的判断标准时，敏感性达85％，特异性97％。在另一98例的前瞻性病例中，MRI与病理符合率为85％。以这一标准，观察者之间及观察者独立判断淋巴结转移的重复性均较好，都优于淋巴结大小。小于5 mm的直肠系膜内淋巴结有14％～42％存在转移。在Brown G的研究中，手术标本中23％的淋巴结MRI没有发现，但是在102个3 mm以下的淋巴结中，只有2个是转移。从另一方面讲，这一标准正确的判断了许多2～5 mm的淋巴结。MRI用淋巴结边缘和内部信号特征评价淋巴结可能会对一些患者分期不足，对微转移检测能力不足使得MR检查时未发现阳性淋巴结不能作为直肠癌局部切除的理由。

特异性造影剂USPIO的应用，可以检出直肠系膜内很小的转移淋巴结，提高了对淋巴结转移判断的能力，转移淋巴结在T2加权图像中具有特殊的信号特征，这与正常及反应性淋巴结有明显区别。

2.环周切缘的判定

直肠癌术后环周切缘（circumferential resectionmargin，CRM）是指将整个直肠肿瘤和直肠系膜沿冠状面连续切片，观察其整个周边切缘是否有肿瘤侵犯，是评价TME手术效果的重要指标。CRM情况是直肠癌局部复发和远处转移的独立因素。

在显微镜下，当肿瘤距离环周切缘小于1 mm时认为CRM阳性。CRM阳性是影响局部复发率和患者生存率的独立预后因素。Beets Tan等认为高分辨MRI是评估CRM的最可信赖的方法，其结果显示病灶距离CRM大于5 mm，至少可以保证镜下肿瘤距离CRM 1 cm，即CRM阴性。Brown等应用盆腔高分辨MRI对28例直肠癌阳性CRM预测的准确度达92％，Mathur等的研究显示MRI对CRM的预测敏感度为80％，特异度为84％。测量CRM在实际工作中易于操作，它对观察者的技术要求不高，每个观察者之间测量的结果具有很好的一致性。术前影像学评估肿瘤是否侵犯切缘十分重要，有时比术前判断肿瘤侵犯的范围还要重要。

3.直肠癌术前放化疗疗效的早期评价

早期评价术前放化疗疗效有助于及时调整直肠癌患者的治疗方案，达到个体化治疗的目的。但传统的影像学方法包括常规X射线成像、超声、CT和MRI（T1和T2加权图像）等主要通过观察解剖结构的形态学变化评价疗效。肿瘤接受放化疗后先在分子水平、亚细胞或细胞水平发生功能和代谢变化，这些早于形态学改变之前发生病理生理学变化信息，通过传统影像方法无法获得。所以，传统显示解剖形态学的影像学方法无法实现对直肠癌放化疗进行早期疗效评价。目前，临床可用功能MRI成像早期评价直肠癌术前放化疗疗效。

3.1 动态对比增强磁共振成像（DCE-MRI）

属功能成像方法范畴， 可以无创、在体、定量评价肿瘤的新血管生成，该法重复性较好。DCEMRI可以采用动态T2*或T1加权方法进行。动态对比增强T2*加权方法利用了造影剂首过优势，导致一个短暂的信号下降，这主要由于造影剂产生的局部磁敏感效应（T2*）所致。动态T2*加权方法可以提供有关肿瘤灌注的信息，与肿瘤的病理学分级和血管密度相关。动态对比增强T1加权成像方法，采取造影剂的T1短缩效应，导致信号强度的增加。DCE-MRI可用于动态T1的方法可以提供有关血管的通透性，毛细血管表面积和渗漏间隙等信息，这可能与病理肿瘤分级，微血管密度和血管内皮生长因子的表达水平有关。DCE–MRI还可以用来评价（新）抗血管生成疗法的效果。

3.2 扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）

DWI是MRI发展进程中一个重要的里程碑。作为一功能成像方法，磁共振扩散成像利用对水分子微观运动的成像反映组织内部结构和病理生理学变化的特点明显有别于传统成像方法，提高了对病变的检出敏感性以及提供机体功能改变的信息，在临床应用的近20年历史中吸引了众多学者投入研究，不断探索、改进成像方法，使其在临床中的应用范围不断扩大，应用价值日益明显。鉴于DWI可以反映生物组织内水分子的随机运动（即布朗运动），且无需使用任何造影剂、能够非侵入性地监测组织内的水分子运动，使该运动的可视化和可量化成为可能。

组织的病理学改变导致内部水分子的扩散变化，可使用DWI进行量化评价。DWI有别于CT和常规MRI（T1和T2加权）的主要优势之一是它能够突出病变，抑制任何不想要的组织信号（如肌肉，血管结构和肠道）。这提高了病变的检出。并减少图像判读时间。DWI通过对表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）等定量参数的测量，能够定量反映组织器官的微观结构和功能改变。

DWI 图像是基于组织内水分子的扩散特征来区分生物组织。水分子的扩散可以被描述为两种成分水分子间的快速平衡：即扩散慢的水分子（细胞内水）和扩散快的水分子（细胞外水）。组织间细胞内外水分子比率的差异可以通过DWI区分。DWI对于组织的一些生理学和形态学改变非常敏感，如细胞密度、组织活性，以及对各种治疗的反应。因此，MRI扩散成像及其ADC值测量作为一种无创性功能成像方法已被部分学者尝试来评价肿瘤疗效。

Dzik-Jurasz A与Kremser C等将扩散成像及ADC值对直肠癌术前放化疗的疗效评价做了探索性研究。Kremser C研究显示治疗第1周平均ADC值轻度增高，接下来的几周内ADC值持续下降。作者对此解释为疗后早期血管通透性增加，细胞外水增多，ADC增高；治疗1周后，细胞毒性水肿、纤维化导致细胞外水减少、细胞内水扩散受限是ADC降低的原因。Dzik-Jurasz A发现治疗前肿瘤ADC值与化疗疗效有关，治疗前，有效组ADC值较低，而无效组偏高，这与Mardor Y在脑肿瘤中的研究结果相似。同时Dzik-Jurasz A还发现化疗后有效组ADC值下降，这与大多数试验结果相背离，对此作者解释为直肠癌治疗后，肿瘤的坏死部分脱落入管腔内排出，残余肿瘤是一些肿瘤活性较高的瘤细胞，它们具有较低的ADC值；在放化疗后ADC值的再次增高是由于放射所致的炎性水肿导致。笔者应用DWI对直肠癌术前放化疗疗效进行了早期评价，结果显示在治疗前，肿瘤降期组的ADC值明显低于未降期组，在治疗的第1周降期组的ADC值的升高幅度明显高于未降期组，治疗第1周肿瘤平均ADC值变化可以作为早期评价肿瘤是否降期的较为敏感的指标。治疗第1周可以作为有效的时间监测点。

目前的研究结果已显示出DWI可以用来早期评价直肠癌术前放化疗疗效的潜能。但是，如何选择最早期的有效检测时间点和阈值是现在面临的一个问题，也直接制约了DWI在直肠癌术前放化疗疗效早期评价中的广泛应用，个别研究提议将新辅助治疗后2周时的ADC值变化作为重复性较好的早期监测时间点，这也将是今后DWI早期疗效评价研究的重要研究方向。虽然手术依然是直肠癌最主要的临床处理方法，但是治疗理念已发生了巨大的改变，最佳的临床处理方案已交由具有高超专业技能的多学科小组来决策。对直肠癌患者进行一体化的统一治疗必须由更多的、个体化的抗肿瘤治疗方案所取代。作为直肠癌术前评价的主要影像学方法，MRI 无疑在术前决策过程中提供着至关重要的信息，如何理解和准确解读这些信息是临床正确实施和监测治疗的重要保证。