一體化PET/MRI用于直腸癌研究進展

孟昭廷，高 欣

(上海全景醫學影像診斷中心PET/MR室，上海 200030)

近年直腸癌在我國的發病率及致死率逐年提高[1]，嚴重威脅公眾健康。對于直腸癌，現有治療手段包括內鏡下治療、手術切除以及放射和化學治療等，治療后“等待與觀察”也已成為局部進展期直腸癌診療計劃中的重要組成部分[2]。臨床治療觀念的改變對影像學評估直腸癌的精準度提出了更高要求。目前一體化PET/MR已進入臨床，并實現了高軟組織分辨率、多維度功能分析與敏感代謝顯像相結合的雙模態成像。合理應用這一先進影像學技術可提高直腸癌分期的準確性，幫助臨床有效篩選需要強化治療和毋須過度手術的病例，對精準診療、改善預后具有潛在價值。本文對一體化PET/MRI用于評估直腸癌的現狀及進展進行綜述。

1 直腸癌分期

1.1 原發灶 直腸癌分期對制定手術切除方案及判斷預后等具有指導意義。國際推薦直腸癌規范化評估方法可概括為DISTANCE[3]，包括腫瘤下極與肛管皮膚移行處的距離(DIS)、腫瘤浸潤深度(T)、是否存在肛周肌肉侵犯(A)、淋巴結轉移分期(N)、腫瘤環周切緣[circumferential resection margin，CRM(C)]以及壁外血管侵犯[extramural venous invasion，EMVI(E)]。規劃手術時需明確腫瘤大小及其橫縱位置、侵犯范圍等。高分辨T2WI常用于觀察直腸癌腫瘤位置、形態及評估T分期，診斷準確度約85%[4]。MRI評估早期直腸癌的效能往往較低，其診斷T4期腫瘤的敏感度和特異度分別為75%～100%和100%，T3期為83%～95%和61%～75%，而對T2期腫瘤的敏感度和特異度僅為38%～46%和83%～94%[5]。乙狀結腸炎性改變或生理性運動致管壁增厚也可使測量腫瘤縱向大小出現誤差。18F-FDG PET代謝顯像可實現皮摩爾級評估，有助于顯像微小腫瘤；18F-FDG PET/CT鑒別診斷早期(T1/T2)與中晚期(T3/T4)腫瘤的敏感度約39%～80%，特異度約70%～99%[6-7]。PET/MR同步顯像可實現二者優勢互補，對于評估腫瘤形態、位置及局部侵犯等方面具有潛力。一項納入62例直腸癌患者的研究[5]發現單模態MRI可能漏診T2期腫瘤，而PET/MRI可避免這一問題：單模態MRI診斷T分期的準確率約90.3%，PET/MRI則達96.6%；且PET/MRI測算直腸癌體積較單模態MRI更為準確，18F-FDG PET的加入有助于鑒別缺血、炎癥及良性腸壁增厚，更準確地顯示腫瘤活性區域，也為勾畫放射治療靶區提供了更多可能。CATALANO等[5]評估10例低位直腸癌累及肛門括約肌患者，發現PET/MRI較單模態MRI具有顯著優勢，準確識別其中9例，而單模態MRI僅能判斷6例，提示應用PET/MRI能為選擇低位直腸癌手術層面提供更多依據。

全直腸系膜切除術(total mesorectal excision，TME)是治療直腸癌的重要方法之一，而CRM是否受累(陽性)是影響術后局部復發的重要因素。CRM為腫瘤最外層與直腸系膜筋膜(mesorectum fascia，MRF)之間的最短距離，原發灶或轉移淋巴結距MRF>1 mm提示切緣未受累(陰性)。MRI評估CRM陰性預測值高達94%，準確度88%[8]，美國國立綜合癌癥網絡(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)推薦MRI為判斷有無CRM受累的最佳影像學方法；PET/MRI已表現出較PET/CT更為精準的局部評估能力[9]。另一方面，EMVI亦與預后相關[10]，腫瘤侵犯壁外血管時，MRI表現為團片狀腫瘤信號被拉長、形成增粗的血管形態，瘤周邊界呈索條、放射狀改變，但改變不明顯時易漏診。CATALANO等[5]觀察經病理證實的MRF或壁外血管受侵的直腸癌患者，發現PET/MRI與單模態MRI診斷效能差異雖無顯著統計學意義，但PET代謝顯像的高敏感度使其可發現更多陽性病例。QUEIROZ等[11]則認為PET/MRI評估EMVI的準確率顯著優于MRI(88.9% vs 85.5%)。

1.2 淋巴結轉移 淋巴結轉移是直腸癌轉移的主要途徑之一，通常最先累及直腸系膜淋巴結，但傳統模式下N分期診斷難度較大，形態學評價多認為短徑<5 mm的淋巴結為良性，但并不完全可靠。RUTEG?RD等[12]發現，MRI顯示短徑<5 mm的淋巴結中，最終僅71%經病理證實為惡性淋巴結或癌結節。結合淋巴結大小、形態及信號等信息，MRI診斷轉移淋巴結的敏感度及特異度僅約56%～94%、67～91%不等[13-14]。對于MRI無法有效判斷的信號均勻的小淋巴結，18F-FDG PET提供的葡萄糖代謝信息可協同識別腫瘤轉移[15]。多項研究[5,9,16]結果顯示，PET/MRI可較單模態MRI發現更多轉移淋巴結，單模態MRI診斷特異度約43%～83.3%，而PET/MRI達86%～91.7%，對腫瘤N分期具有重要價值。

1.3 遠處轉移 肝臟是直腸癌最常轉移的腹部器官之一，確診直腸癌時約15%～20%患者已發生肝轉移[17]，其中約1/3肝轉移癌可通過手術切除，有利于改善預后[9]。準確評估肝臟受累情況可幫助制定合理的臨床治療方案。一項薈萃分析[9]結果顯示，相比CT或PET/CT，MRI軟組織成像分辨率高，是篩查肝轉移癌的首選影像學方法；應用肝臟特異性對比劑可進一步提高其診斷能力，使敏感度高達96%[18]。既往研究[19]顯示，PET/MRI對較小或CT無法判別的肝轉移灶的評估效果優于PET/CT。臨床應用PET評估遠處轉移的價值主要體現在可通過一次掃描評估全身情況，改變約24%患者的腫瘤分期，或將比局部成像額外發現更多病灶[16]，有利于及時改變綜合治療方案。

約5%～15%直腸癌患者可出現單發肺轉移[9]。CT是評估肺結節樣轉移灶的有效影像學方法，診斷敏感度可達90%，但特異度僅為50%；結合PET可進一步提高診斷的特異度[20]。主要因含氣肺組織成像的信噪比較低，且存在磁敏感及運動相關偽影，MR檢測肺結節存在一定局限性；但RAAD等[21]發現PET/MRI遺漏的肺結節平均直徑為4 mm，具有良性結節的形態特征，且隨訪復查中無明顯變化，故認為PET/MRI漏診的肺結節可能不具有臨床意義。零回波時間及超短回波時間序列可提高MR鑒別診斷肺結節的效能，超短回波時間序列檢測4～8 mm肺結節的敏感度約79%，對直徑<4 mm肺結節的敏感度僅約68%[22]，而零回波時間序列結合PET診斷直徑<4 mm肺結節的曲線下面積達0.879，明顯優于傳統模式Dixon/PET[23]。目前認為將肺CT與PET/MRI結合可能為全面評估病情帶來更多益處，但有賴于MR技術的不斷優化。未來PET/MRI可能為診斷肺小結節發揮更高價值。

2 評估療效

新輔助放化療(neoadjuvant chemoradiotherapy，NAC)有助于腫瘤降期，提高切除可能性、減少局部復發并改善預后，與TME手術相結合，已成為治療局部晚期直腸癌的重要方案。約15%～27% 直腸癌患者經NAC治療后可達到病理學完全緩解(pathological complete response，pCR)[24]，基于此制定的“觀察與等待”策略使患者無需再接受手術治療，對保存直腸正常生理功能具有重要意義。

判斷直腸癌影像學完全緩解目前尚無統一標準。T2WI所示信號及形態差異可幫助從形態學角度進行判斷，但不規則殘余腫瘤及與之混雜的纖維組織可能使識別與勾畫腫瘤時出現誤差，從而影響數據的準確性，單獨采用T2WI判斷pCR的敏感度僅為40.8%[25]。彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)與18F-FDG PET均可從功能學角度進行評價。有效的NAC使腫瘤細胞凋亡、壞死，細胞間隙增加，導致水分子自由運動增加；對比治療前后DWI及表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)變化預測NAC療效的準確度達87%[24]。18F-FDG PET則可直接反映腫瘤葡萄糖代謝活性，與DWI顯示的細胞密度具有相關性，二者用于描述腫瘤性質、評估療效時可相互補充，NAC前后最大標準攝取值(maximum standard uptake value，SUVmax)與ADC變化值可提示預后[26]。IPPOLITO等[27]聯合SUVmax和ADC預測NAC療效的敏感度、特異度及準確率分別為77.3%、88.9%及80.7%。另外，PET提供的腫瘤代謝體積(metabolic tumor volume，MTV)及病灶糖酵解總量(total lesion glycolysis，TLG)等容積參數還可反映腫瘤負荷，利于評價療效；USLU-BELI等[28]發現NAC有效者治療后MTV及TLG均顯著減低。METSER等[29]應用PET/MRI評估NAC治療直腸癌效果，認為PET與MRI結合可提高評估效能。

NAC可造成腫瘤細胞水腫、炎性反應、凋亡及血管結構破壞等。應用一體化PET/MRI多模態數據進行分析，互相補充、交叉驗證，可減少分析誤差。將PET/MRI引入前瞻性臨床試驗，與傳統影像學評估路徑相比較，可促進制定評價NAC反應的標準。作為第一步，制定統一的適用于多中心的PET/MR直腸癌掃描協議，對于獲得規范化的影像學數據具有重要意義。

3 監測復發

直腸癌復發分為腔內及腔外復發，腔外復發無法通過內鏡觀察，因此影像學檢查具有重要作用。MRI是檢測腫瘤局部復發的最佳影像學手段[3]；應用PET顯像可在癌胚抗原增高前更敏感地發現腫瘤復發[3,30]。一體化PET/MRI兼具二者優勢；PET與DWI聯合可有效鑒別治療后腫瘤殘存與纖維化改變[27]。PLODECK等[31]報道，PET/MRI預測直腸癌復發的敏感度、特異度及準確率均可達94%，使約20%患者的治療方案發生改變，這一比例在AMORIM等[15]的研究中達35.7%。相較于其他傳統影像學手段，PET/MRI 可更敏感地識別淋巴結、腹盆腔臟器轉移及局部復發，是評估直腸癌復發及進行再分期的有效方法。

4 小結

直腸癌一體化PET/MRI對于顯示精細結構和評估不確定病灶具有獨特價值，且有助于提高評估療效和預測預后的準確性，可指導臨床制定治療方案。制定規范化掃描方案、調節經濟成本，有效整合PET/MRI與CT，將展現出較高的臨床應用價值及發展前景。