影像學檢查術前預測肝細胞癌微血管侵犯的研究進展

楊凡綜述 陳曉東，，羅樹存，羅澤斌，審校

1.廣東醫科大學，廣東 湛江 524000；

2.廣東醫科大學附屬醫院放射科，廣東 湛江 524000

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是肝最常見的惡性腫瘤，且預后不佳。肝癌的治療方式近年來逐漸多樣化，包括手術外科切除、肝移植、射頻消融、介入、放射學粒子植入等，但手術切除及肝移植就目前治療手段來說，是有可能治愈肝細胞癌的重要手段，而肝癌術后易早期復發轉移，是導致肝癌預后不佳的又一重要原因[1]。影響肝癌術后的因素有很多，如腫瘤的組織分化程度高低、病灶數量、是否存在局部或遠處轉移、是否出現血管侵犯。在臨床工作發現有些小肝癌盡管腫瘤很小，但是病理檢查卻發現已經有了微血管侵犯；有些巨塊型肝癌卻并沒有發現微血管侵犯。小肝癌與巨塊型肝癌是一個腫瘤體積概念，是影像上肉眼觀察所得的直觀特征，并不完全能反映HCC在細胞層面上的生物學行為進展。當肝癌出現分化程度低、向周圍浸潤性生長、微血管侵犯和衛星結節形成等惡性生物學行為時，提示腫瘤已進入惡性演進階段[2]。既往的研究認為，腫瘤體積與微血管侵犯的發生呈正相關，腫瘤體積越大，HCC微血管侵犯(microvascular invasion，MVI)出現的可能性越大，MVI為癌細胞侵入血管的惡性生物學行為所致，而與腫瘤大小與無顯著相關性[37]。過往大量的研究已經證明，微血管侵犯是影響肝細胞癌手術切除術后及肝移植術后的獨立預測因子，出現微血管侵犯的腫瘤患者的生存率、整體預后都較無微血管侵犯患者降低，出現微血管侵犯的腫瘤術后復發率要相對提高。MVI出現增加了癌細胞在肝內擴散轉移以及進入循環系統從而全身轉移的風險性，這就意味著更加激進的手術方式以及術后輔助放化療的必要性。

目前微血管侵犯主要依靠手術切除后的病理診斷，術前很少有能夠準確評價肝癌微血管侵犯的檢查手段。另外術前的病理穿刺活檢盡管能提供局部組織的病理診斷，但是肝細胞癌存在腫瘤瘤間的異質性，穿刺活檢很難整體反映腫瘤的整體情況。影像學檢查在反映活體整體情況上有巨大的優勢。在臨床工作中，在術前明確微血管侵犯的具體情況可以指導治療手段的選擇，制定更激進的手術計劃、腫瘤切緣的寬度的擴大、術前新輔助放化療、術后補充放化療等。在術前明確肝細胞癌的微血管侵犯情況能夠回應外科臨床診療計劃的需求，亦能夠為患者本人制定個體化的治療方案提供幫助。本文就影像學相關檢查在預測肝癌微血管侵犯研究進展方面進行文獻學習及綜述。

1 超聲檢查(ultrasound)

超聲檢查因其經濟、實時、無輻射、適用范圍廣作為篩查及診斷肝細胞肝癌最常用的檢查。ZHU等[3]認為盡管腫瘤在超聲造影的廓清速率與腫瘤的MVI發生有很強的相關性，但是在區分腫瘤MVI有無發生方面，不能夠作為獨立的影響因素。筆者發現廓清速率在與腫瘤數量、大小等相關因素相關聯后，在預測患者的MVI發生中能夠起到一定作用。TAKAHASHI等[4]、MORIBATA等[5]提出分化差、分化程度越高的肝癌通常為雙重血供，腫瘤主要以肝動脈供血為基礎，門脈系統有部分供血功能，所以動脈期增強的程度要相對于周圍正常肝實質低；而分化相對好、分化程度較低的肝細胞癌以肝固有動脈供血為主，因此增強掃描的動脈期腫瘤強化要比周圍正常肝實質要高。HE等[6]計算超聲造影的增強參數，利用增強峰值曲線研究其與腫瘤MVI的相關性，提出超聲造影的動脈期的不均勻增強可能可以預測腫瘤細胞的增殖的活躍程度和復發時間；動脈期的不規則增強形式可能提示腫瘤發生MVI；以及門靜脈期腫瘤的低增強階段可能預示著較低的組織分化程度、較高的腫瘤惡性度和預后不良。在篩查、診斷、隨訪、預后療效方面，超聲檢查發揮著重要的作用，但因為其依賴于操作者的經驗和水平，且容易受到腹部氣體的干擾，對于肥胖患者來說，凸陣探頭聲波的穿透力不足，以至遠場回聲衰弱影響觀察等。因此建立統一化、標準化、規范化的影像處理中心在未來有著巨大的發展空間。

2 CT檢查(computed tomography)

IMAEDA等[7]發現在肝結節周圍出現點狀、線狀的低增強區域可能提示腫瘤的血管侵犯。NISHIE等[8]提出了在＜3 cm的肝細胞肝癌術前預測中，伴有MVI的腫瘤在CTA和肝動脈造影染色面積較沒有MVI腫瘤的染色面積大。SEGAL等[9]在基于影像學特征的基礎上聯合基因圖譜對比，發現在腫瘤內的動脈生成與MVI的基因表達有強烈相關性，并提出瘤內動脈的出現是獨立的危險因素，并且也是最顯著的影響因素(OR=3.692)。

在形態學中，在評估非光滑腫瘤邊緣時，CHOU等[10]認為非光滑腫瘤邊緣與MVI存在明顯相關性，并且非光滑腫瘤邊緣預測MVI的敏感度為81.7%，特異度為88.1%。在HU等[11]一篇Meta分析中也指出，非光滑腫瘤邊緣在平均年齡＞60歲的患者術前預測微血管侵犯發生的效能較高，總體敏感度和特異度均為81.0%。因此在評估腫瘤的邊緣時，在影像上區分光滑的邊緣與非光滑的邊緣很重要，陳況等[12]認為CT擁有更好的空間分辨率，對腫瘤邊緣可以有更具體的影像征象表現，就評估腫瘤邊緣方面，CT較MRI明顯有優勢。

MA等[13]提出利用術前的增強CT數據建立列線圖模型預測肝細胞癌微血管侵犯的模型，列線圖(alignment diagram)又稱諾莫圖(Nomogram圖)，其在多因素回歸分析的基礎上，在一個圖表上將多個預測指標進行整合，按照一定的比例以帶有刻度的直線圖繪制在同一平面上形成直觀的可視化表格，因此能夠在預測模型中直接展現出各個變量之間的相互關系。研究發現使用臨床數據如年齡、腫瘤最大徑、肝硬化、甲胎蛋白(AFP)、乙肝病毒在建立臨床模型上具有統計學意義，動脈期(AP)、靜脈期(PVP)、延遲期(DP)全層面勾畫瘤體均獲得不同的列線圖，而靜脈期獲得的數據在統計學意義上明顯優于動脈期、靜脈期。利用最具意義的靜脈期數據與臨床上數據如年齡(age)、AFP、乙肝病毒(Hepatitis B)、腫瘤最大徑(maximum tumour diameter)進行比較其與腫瘤微血管侵犯發生的相關性，發現聯合靜脈期放射學性列線圖聯合6種臨床數據建立的模型比只使用臨床數據的預測模型更有統計學意義。這也符合早期CUCCHETTI等[14]提出的利用人工智能網絡可以有效的預測HCC的分化與微血管侵犯有明確相關的設想，而且進一步明確提出人工智能網絡預測模型的建立要比傳統的線性臨床模型更有應用前景，應進一步深入的研究。

近年來，CT在灌注方面及能譜CT的出現為探索影像預測肝細胞肝癌微血管侵犯的相關性提供了新的方法，有學者認為對預測MVI發生進行定量評估時，能譜CT和CT灌注能夠提供定量方面的幫助。有研究提出了腫瘤MVI與微血管密度(MVD)有著密切相關關系[15-16]。梁長華等[17]研究認為腫瘤MVI的發生與微血管密度的關系是負相關，在單因素分析過程中，分化程度差的肝癌MVD計數低；而分化程度較好的腫瘤MVD計數高，且組間的比較具有統計學意義。文利等[18]認為原發性HCC與腫瘤的MVD值呈正相關關系，腫瘤的惡性程度越高，其MVD越大，且分布不均勻；相反，腫瘤的惡性程度越低，其MVD越小，分布亦相對均勻。通過能譜CT定量參數的分析可以間接反映腫瘤的微循環變化。多項研究表明HCC的微血管密度與動脈期標準碘基值(NIC-a)呈中度正相關(r=0.507，P＜0.05)，但未計算能譜參數對肝細胞肝癌(HCC)微血管侵犯(MVI)的診斷閾值[19-20]。陳杰等[21]研究表明動脈期碘含量(IC)判定肝細胞肝癌(HCC)微血管侵犯(MVI)的診斷效能最大(ROC曲線下面積0.889)，取臨界值為0.2225，靈敏度為83.80%，特異度為82.10%。

3 MRI檢查(magnetic resonance imaging)

MRI因其非常強的軟組織分辨能力、能夠反映病變部位血流變化和強化情況、腫瘤內部水分子布朗運動、非高斯運動、多序列、提供信息多元化、無輻射等優勢，應用于術前預測MVI展現出巨大的優勢。多位研究者們基于彌散加權成像DWI(diffusion weighted imaging，DWI)、體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)、彌散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)檢驗其預測HCC中MVI的效能。

XU等[22]提出使用彌散加權參數進行研究，檢驗其效能，得出的結論認為在較低彌散系數的情況下，b值為500 s/mm2，所得出的表面彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)(＜1.227×10-3mm2/s)能夠在術前預測小肝癌MVI的發生，靈敏性為66.7%，特異性為78.6%。該技術是DWI技術的延伸，能夠真實、敏感地反映生物組織微觀結構的復雜程度，反映生物組織中水分子非高斯分布擴散運動狀態的MRI新技術。WANG等[23]的研究中發現DKI中的平均峰度參數(MK)預測MVI發生具有統計學意義，并能夠作為MVI發生獨立危險因素，與CAO等[24]研究結果一致，同時聯合更高的平均峰度值及瘤周不規則的環形強化，是預測HCC發生MVI的潛在生物學指標。

體素內不均一運動(intravoxel incoherent motion，IVIM)優于DWI的地方在于其既能夠反映組織水分子的彌散，也能夠反映組織微灌注的改變。而DWI僅僅能夠反映組織整體水分子高斯運動的綜合影像表現，無法細分出灌注的改變。LI等[25]研究中，利用多IVIM數據建立直方圖預測模型，發現當b=0.403×10-3mm2/s時，D的第5個百分位數據在其研究中是預測MVI發生效能最高的指標，其靈敏度是81%，而其特異度能夠達85%，這表明利用IVIM的直方圖的數據分析是有可能在預測MVI發生的方面有統計學上的優勢。WANG等[26]研究術前應用多b值研究分別計算峰度值、擴散系數和表觀擴散系數，再聯合MRI的影像表現建立模型進行預測，得出參數值中的平均峰度值及影像表現中瘤周不規則強化是MVI發生的獨立危險因素，DKI新技術的應用能夠在一定程度上幫助預測MVI的發生。

Gd-EOB-DTPA是Gd-DTPA分子結構上添加脂溶性乙氧基苯甲基(EOB)形成的，通用名為釓塞酸二鈉(gadoxeticacid)，是肝臟的特異性對比劑，因為具有親脂基團(EOB)，50%的Gd-EOB-DTPA可以被正常肝細胞攝取，能夠在T1WI圖像上提取影像特征信息來評價肝功能，其既具有一般造影劑細胞外血池造影劑的特點，亦有細胞內造影的特點[27]。它在注射造影后，如一般細胞外血池造影劑的形成動態增強圖像，又能在15～18 min后形成肝膽特異期，主要是通過陰離子轉運多肽(OATP)在血漿內將約50%的Gd-EOB-DTPA特異性攝取入肝細胞內[28]，其后可以通過肝細胞的膽小管多種陰離子轉運體(cMOAT)排泄至膽汁、糞便；另外的血漿內約50%Gd-EOB-DTPA經腎臟排泄至尿液里。肝功能或腎功能受損的時候，兩條排泄途徑可以互為補償。在此時期內，由于HCC不具有或僅少量存有正常肝細胞攝取Gd-EOB-DTPA功能而呈低信號，HCC周圍肝組織在MR上表現為瘤體周圍一定區域的低信號[29]。AHN等[30]通過利用Gd-EOB-DTPA肝細胞特異造影劑研究發現，動脈期瘤周環形強化是MVI的獨立預測因子。徐萍等[31]研究利用在使用肝細胞特異造影劑Gd-EOB-DTPA動態增強掃描聯合T1 Mapping建立預測模型，瘤周強化的出現在預測MVI發生中具有統計學意義；KIM等[32]則強調在肝細胞特異期，瘤周出現低信號是MVI唯一的獨立危險因素，特異性可以高達93.2%。唐琴[33]研究認為腫瘤存在假包膜以及出現瘤周低信號是MVI發生的獨立危險因素，與上述結論相互支持。

武明輝等[34]應用紋理分析(texture analysis)方法測定11個紋理參數并建立影像組學模型，提出T2加權成像(T2-weighted image，T2WI)圖像紋理參數在術前預測方面有一定作用，且在基于T2WI圖像上影像特征聯合T2WI紋理參數預測效能要高于僅僅基于T2WI圖像的紋理參數的預測效能。HUI等[35]利用DWI、T2加權成像、動態增強的影像圖像所提取出來的影像學特征在預測MVI發生中有統計學意義，但是具體的臨床實踐還需要更多的證據支持。馬霄虹等[36]亦通過建立影像組學模型來預測HCC中MVI狀態，利用動態增強掃描中的動脈期劑門脈期所得圖像提取影像特征，發現動脈期提取的影像特征參數預測效能較高，動脈期參數的模型準確率及ROC下面積都要較靜脈期的參數要高。鐘倩男[37]研究利用MRI影像學提出6個紋理特征、臨床資料聯合主觀影像分別建立臨床預測模型，影像圖像中6個影像特征在HCC中MVI狀態有一定的效能(AUC：訓練組0.717，驗證組0.687，P＜0.05)，其臨床模型有一定的預測效能(AUC：訓練組0.742，驗證組0.757，P＜0.05)，在組合影像模型和臨床模型后建立新的預測模型后，發現其預測效能較前兩者明顯提高(AUC：訓練組0.817，驗證組0.799，P＜0.05)。

4 影像組學的興起

影像組學(Radiomics)的概念由荷蘭學者于2012年首次提出[38]，影像組學指高通量提取大量描述腫瘤影像特征，最初翻譯為放射組學。該概念的完善在于過往研究者利用影像組學提出CT、MRI上影像特征進行分析并發現其能夠提供臨床決策幫助，其優勢在于能夠發現人類肉眼不能發現的影像細致變化，能夠對影像進行定量分析。影像學的檢查在腫瘤術前能夠有整體觀的特點，亦為其能夠分辨腫瘤內部的空間異質性提供了可能；動態的影像檢查隨訪提供了腫瘤的進展軌跡記錄，在時間的異質上亦提供了巨大幫助。如果能夠對影像圖像進行細致的分割，再利用高通量的提取技術提取出影像的特征參數，相信在未來一定的時間內，影像學可以超越腫瘤解剖和形態學數據的邊界，對腫瘤學的評估能夠細致到細胞學生物行為的水平上[39]。多項研究表明紋理分析不僅能夠預測MVI，還可用于預測早期復發[10，30，40]。

然而，由于影像組學研究方法多樣性，很難實現標準化統一[41]，這也是影像組學目前面臨的最大問題[42]。紋理分析作為影像組學下面的分支研究方向遇到巨大的機遇和挑戰，在基于MRI多序列的影像圖像的基礎上聯合生化指標及臨床基本數據在預測肝細胞癌發生MVI上有巨大應用潛力，這些紋理分析的多參數可以精確評估肝癌患者的預后，進而幫助選擇合適的治療方案從而指導臨床。