直腸腔內剪切波彈性成像對局部進展期直腸癌新輔助放化療后T分期的價值

崔寧宜 王勇 唐源 張蕊 劉孟嘉

直腸癌是我國常見的消化道惡性腫瘤，其發生率逐年增高[1]。不同分期的直腸癌應用不同治療方案，早期病例可行局部切除術，局部進展期直腸癌需選擇新輔助放化療聯合根治性手術標準治療模式。新輔助放化療可以縮小腫瘤體積、降低腫瘤分期、提高保肛率，降低局部復發率和延長患者的生存期。新輔助放化療后，達到臨床完全緩解的患者可采取等待觀察的策略[2-4]。因此，新輔助治療后需要對腫瘤進行準確的再分期。目前，評價直腸癌新輔助治療療效的影像學方法主要為磁共振成像（magnetic resonance，MR）和經直腸腔內超聲（endorectal ultrasound，ERUS）。ERUS為直腸癌術前分期常用方法，可顯示直腸壁的5層結構，能夠準確地反映直腸腫瘤的浸潤深度，大量研究證實ERUS術前分期準確性較高[5-6]。然而，由于新輔助放化療導致直腸腫瘤和周圍結構發生水腫、炎癥或纖維化、壞死，MR和ERUS對放化療后腫瘤再分期的準確率均不高[7-9]，因此，需要探索新的檢查方式和診斷方法。

彈性成像是近年來發展的超聲技術，可以反映病變和組織硬度，已在臨床中得到廣泛應用。其中，剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）作為一種新型的彈性成像技術，具有不需手動施加壓力、可實時定量測量病變硬度的優點，在評估乳腺癌新輔助療效中已獲得了滿意的結果[10]。但目前SWE在直腸癌新輔助治療療效評估方面尚處于初步應用階段，相關報道不多[11]。放化療后，腫瘤壞死、炎細胞浸潤和纖維組織增生，可導致腫瘤病灶硬度發生變化。通過比較放化療前后病灶硬度變化，或可提供新維度的超聲信息，進而評估放化療療效。本研究在直腸癌新輔助放化療前后，應用經直腸腔內SWE對直腸癌病灶進行檢查，并與術后病理分期結果對照，探討其對評估直腸癌新輔助治療療效的價值。

資料與方法

一、一般資料

收集2018年1月1日～2020年1月1日就診于中國醫學科學院腫瘤醫院，臨床診斷為直腸癌的患者。納入標準：（1）病理證實的直腸癌；（2）腫瘤下緣距離肛緣15 cm以內；（3）經直腸腔內超聲或直腸MRI分期為T≥3；（4）接受新輔助放化療加手術治療。排除標準：（1）同時存在多原發惡性腫瘤；（2）患者于新輔助治療前后未按時進行經直腸超聲檢查或未行手術切除；（3）患者自身客觀因素不能接受此檢查。本研究共收集76名接受術前新輔助放化療的直腸癌患者。男性41例，女性35例。年齡34～78歲，平均年齡為（57±12.7）歲。其中57例進行了根治性手術，獲得病理分期結果。另外19例中，3例因放療后疼痛無法耐受ERUS檢查，4例因臨床判斷為完全緩解未行手術，12例因治療過程中出現遠處轉移未行手術。

二、儀器與方法

使用法國Supersonic Imaging公司的AixPlorer超聲診斷儀，SE12-3經直腸腔內探頭，頻率3～12 MHz。檢查前患者口服瀉藥或清潔灌腸，檢查時囑患者左側臥位，先行直腸指檢，了解腫瘤位置，然后將直腸腔內探頭緩緩插入肛門初步觀察腫瘤情況。退出探頭，向腸腔注入100 mL～150 mL耦合劑充盈直腸，如存在腸腔狹窄時，等待耦合劑通過狹窄部位充盈腫瘤上段腸管后檢查。檢查時緩慢轉動探頭并調節深度與方向，多切面反復掃查，掃描病灶全貌動態圖像及靜態圖像儲存于工作站，觀察并記錄腫瘤的部位、大小、邊界、形態、內部回聲、血流情況、腫瘤浸潤腸壁深度、有無浸潤周圍組織及臟器。直腸腫瘤浸潤深度超聲分期（uT，u代表超聲分期）采用Hildebrandt分期標準[12]。常規ERUS檢查后，切換至實時SWE模式，屏幕為灰階與彈性成像雙幅顯示，彈性成像圖像上的色彩編碼反映了硬度，藍色代表低硬度，紅色代表高硬度。選取感興趣區（region of interest，ROI），將病灶全部包括，然后利用超聲儀器內置的定量測量工具Q-Box測量彈性值即楊氏模量值。Q-box選擇病灶中硬度較高的部分，避開液性區及腫瘤周圍正常組織。探頭不施壓，靜置6 s，待圖像穩定后凍結圖像。Q-Box默認為圓形，直徑調節為5 mm。重復測量3次并記錄，取平均值。分別于新輔助放化療前、治療后4～6周進行以上檢查。常規ERUS及腔內彈性成像圖像評估及彈性值測量均由兩位有經驗的超聲科醫師共同完成。

三、統計學方法

數據分析采用SPSS 19.0統計軟件進行資料錄入及統計分析，分類數據應用頻數分析進行描述，定量數據記錄為平均值±標準差（±s）。兩組間定量資料比較采用t檢驗，多組間定量資料比較采用單因素方差分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。以病理結果為金標準，評估ERUS及SWE對新輔助放化療后直腸癌腫瘤浸潤深度的診斷效能。

結 果

一、病理結果

獲得手術病理的57例中，降期者32例（56.1%），未降期者25例（43.9%）。新輔助放化療后達ypT0期13例（22.8%），ypT1期4例（7.0%），ypT2期11例（19.3%），ypT3期26例（45.6%），ypT4期3例（5.3%）。新輔助治療后，病變局限于腸壁內（ypT0-2期）28例（49.1%），病變累及腸壁外（ypT3-4期）29例（50.9%）。

二、ERUS評估新輔助放化療后腫瘤病灶浸潤深度

新輔助放化療后，ERUS分期與病理分期對照見表1。ERUS正確T分期34例，分期過高16例（16/57，28.1%），主要發生于uT3期。分期過低7例（7/57，12.3%）。6/13例（46.2%）ypT0期患者被過高分期。常規ERUS判斷腫瘤局限于腸壁（ypT0-2）的準確率為39.3%（11/28）。

表1 新輔助放化療后超聲T分期與病理T分期

三、SWE評估新輔助放化療后腫瘤病灶浸潤深度

新輔助放化療前后，楊氏模量Emax平均值分別為（103.27±29.23）kPa、（49.91±32.67）kPa，差異有統計學意義（t=6.236，P＜0.001）。放化療后，51例患者Emax值降低（圖1），6例患者Emax值輕度升高（圖2）。

新輔助放化療后，ypT0、ypT1、ypT2、ypT3組Emax平均值分別為（20.28±11.4）kPa、（30.2±11.3）kPa、（48.35±27.6）kPa、（72.84±28.0）kPa、（103.8±52.4）kPa，差異有統計學意義（F=5.227，P=0.006）。其中，ypT0與ypT3、ypT0與ypT4、ypT1和ypT4組間差異有統計學意義（t=-3.943，-3.522，-3.374；P=0.002，0.01，0.01），余各組間差異無統計學意義。

以新輔助放化療后病灶Emax值構建ROC曲線，經計算確定以43 kPa作為診斷ypT0期的最佳診斷臨界點，曲線下面積為0.964（95%CI：0.911～1），應用Emax＜43 kPa判斷腸壁內無殘余腫瘤的敏感性100%，特異性84.6%，準確性89.7%。以58 kPa作為診斷ypT0-2期的最佳診斷臨界點，曲線下面積為0.884（95%CI：0.765～0.998），應用Emax＜58 kPa判斷腫瘤局限于腸壁內的敏感性76.2%，特異性86.4%，準確性為78.9%。

圖1 經直腸腔內剪切波彈性成像。1A：54歲男性，放化療前經MR、ERUS診斷為T3期直腸癌。經直腸腔內超聲顯示直腸下段腫物，大小約3.8 cm×1.5 cm。剪切波彈性成像測量楊氏模量Emax值為95.4 kPa。1B：新輔助放化療后，ERUS顯示病灶明顯縮小，僅局部腸壁增厚，約1.1 cm，可見肌層不均勻增厚。剪切波彈性成像測量楊氏模量Emax值為22.8 kPa。手術病理分期為ypT0N0

討 論

術前新輔助放化療已成為局部進展期直腸癌的標準治療方案。新輔助放化療后，直腸癌可有不同程度降期，臨床完全緩解病例可采取等待觀察的治療策略。因此，新輔助治療后，影像學對直腸癌進行準確的再分期至關重要。本研究顯示，經直腸腔內SWE通過Emax值判斷新輔助治療后直腸癌T分期的準確性較常規ERUS有所改善，有助于為臨床治療方案制定提供依據。

圖2 經直腸腔內剪切波彈性成像。2A：62歲男性，療前經ERUS和MR診斷為T3期直腸癌。經直腸腔內超聲示直腸中下段全周增厚，病變長4.8 cm，厚1.3 cm，剪切波彈性成像測量楊氏模量Emax值為83.0 kPa。2B：新輔助放化療后，病灶較前縮小，ERUS示直腸中下段腸壁局限性增厚，病變長1.7 cm，厚1.1 cm，剪切波彈性成像測量楊氏模量Emax值為94.0 kPa。手術病理分期為ypT3N0

SWE已成功應用于肝臟、乳腺、甲狀腺、肌骨和前列腺，但是目前SWE在直腸癌診斷及療效評估方面尚處于初步應用階段，相關報道不多。有文獻報道，放化療后直腸癌病灶的硬度較放化療前降低，且放化療后病理分期為T3～4期的病灶硬度高于T1～2期的病灶[13]。叢悅等[14]、仲光熙等[15]對新輔助放化療后直腸癌進行壓迫式彈性成像，以應變比值或應變比值降幅判斷放化療后病灶局限于腸壁內（T0-2期）的準確性為69.0%～70.1%。而常規ERUS準確性僅為45%～58.5%。但壓迫式彈性成像只能通過計算病灶與周圍組織的應變比值來反映病灶的相對硬度，放療后病灶周圍組織硬度增加，會影響對病灶硬度的判斷；同時，測量時需手動施壓也會帶來一定誤差。經直腸腔內剪切波成像是一種新型彈性成像技術，通過直接測量剪切波速度獲得病灶的彈性絕對值。同時，它不需操作者手動加壓，本研究通過耦合劑充盈法經直腸超聲檢查保證了這一點，避免了人為影響帶來的偽像和誤差。

本組病例中，新輔助放化療后的病灶Emax平均值較治療前顯著下降，放化療后大部分病灶的硬度降低，與既往研究結果一致[13-15]。直腸癌病灶經過放化療后，其病理鏡下改變主要為腫瘤細胞的壞死，伴有淋巴細胞、巨核細胞的浸潤和病灶周圍的結締組織增生[16]。這一病灶內部結構的變化可引起病灶物理特性變化，導致硬度發生明顯改變。10.5%的患者Emax值較療前輕度升高，手術病理顯示病灶浸潤至腸壁外，與療前相比T分期未降期，推測Emax值輕度升高可能和病灶內部纖維化有關。

在本研究中，ERUS判斷新輔助放化療后腫瘤浸潤深度的準確性較低，為59.6%（34/57），和既往研究相符[5-7]。新輔助放化療后，腫瘤局限于腸壁內者（ypT0-2）28例，常規ERUS準確分期僅11例，過高分期15例，其中10例誤判為uT3期。其原因可能是放化療后纖維組織取代腫瘤，突破肌層或漿膜層，而灰階超聲不能分辨纖維組織和腫瘤病灶，因而誤診為殘余腫瘤浸潤至腸周脂肪[17]。過低分期則是因為放化療后部分病例只有極少的殘余腫瘤浸潤至肌層或黏膜層，在灰階超聲上難以發現。

在本組病例中，新輔助放化療后病理T分期越高，Emax值均值隨之升高。病灶的絕對彈性值增加可以反映殘余病變浸潤深度的增加，這為評估腫瘤浸潤深度上提供了新的維度上的信息。文獻報道，ERUS對新輔助治療后直腸癌進行再分期時，尤以T1～T2期誤診率為高[2，18]。在本研究中，以放化療后病灶Emax值＜58 kPa診斷放化療后殘余病變局限于腸壁內的敏感性為76.2%，特異性為86.4%，準確性為78.9%，較ERUS有所改善。

新輔助放化療后，約15%～30%的患者可達到病理完全緩解。有學者建議對于達到病理完全緩解的患者，可以進入隨訪監測期，而暫時不行直腸癌根治性手術。因此，評估有無完全緩解對于制定并及時調整治療方案具有重要的臨床意義。本組患者中，有13例新輔助放化療后達到完全緩解（ypT0N0），但ERUS僅準確診斷7例，各有3例被誤判為T2期和T3期，正確率較低，與既往研究一致[19-20]。以放化療病灶Emax＜43 kPa診斷ypT0期的敏感性為100%，特異性為84.6%，準確性為89.7%，提示彈性成像可以提高ERUS對新輔助治療后達到ypT0期的診斷準確性，有助于為患者制定更精準的治療方案。

本研究尚存在一定的局限性：第一，樣本量較小，還需在大樣本人群中進一步驗證。第二，ERUS掃查范圍有限，無法顯示直腸上段腫瘤，患者選擇可能存在一定的偏倚。第三，對于緊鄰肛門的直腸癌，ERUS顯示欠佳，尤其對于新輔助放療后的患者，由于黏膜受損，可能會因疼痛而無法耐受檢查。

總之，本研究通過經直腸腔內SWE對直腸癌放化療后病灶硬度變化的評估，提示經直腸腔內SWE可提高常規ERUS對直腸癌新輔助放化療后T分期的準確性，為臨床決策提供更多信息。