釓塞酸二鈉增強磁共振成像在肝細胞癌生物學行為評估中的應用進展

王亦歡，李若坤，種歡歡，嚴福華

上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院放射科，上海 200032

肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC） 是肝臟最常見的原發性惡性腫瘤，是癌癥相關死亡的第三大原因［1］。釓塞酸二鈉（gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid， Gd-EOB-DTPA）為目前常用的新型肝臟特異性對比劑，既可以用于肝臟動態增強成像反映病變區域血流灌注情況，也可行肝膽期特異成像提供肝細胞膜分子受體表達變化信息。Gd-EOB-DTPA 增強磁共振成像（Gd-EOBDTPA-enhanced magnetic resonance imaging， EOBMRI）診斷小HCC（直徑≤5 cm）的敏感度和特異度可達92%和95%［2-3］。HCC 的早期診斷可使患者臨床獲益，但HCC 是高度異質性腫瘤，腫瘤生物學行為也是影響預后的關鍵因素。本文即對EOB-MRI 在HCC 生物學行為評估中的應用進展作一綜述，以期為HCC 的鑒別診斷、早期治療和預后評價提供影像依據。

1 分子分型

目前基于臨床、病因以及組織病理學等特征將HCC 主要分為增殖型和非增殖型；增殖型包含祖細胞亞型和Wnt-轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGFβ）亞型，而非增殖型則以鈣黏蛋白相關蛋白（cadherin-associated protein β 1，CTNNB1）突變亞型為代表［4］。相比于非增殖型，增殖型具有更強的臨床侵襲性、更高的血管侵犯概率、更低的分化程度以及更高的血清甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）水平［4］。

非增殖型CTNNB1突變亞型HCC 中Wnt/βcatenin 通路激活，引起β-catenin 在細胞內積累，誘導肝細胞肝竇膜有機陰離子轉運多肽1B3（organic anion-transporting polypeptide 1B3， OATP1B3/OATP8）表達增加［5］。OATP8 是Gd-EOB-DTPA 的攝取轉運蛋白，其表達水平與EOB-MRI 肝膽期HCC 的信號強度顯著相關［6］。大多數HCC 由于多步癌變過程中OATP8 表達減少，在肝膽特異期呈低信號，而CTNNB1突變的HCC 通過誘導OATP8 表達增加呈現出肝膽特異期的等/高信號。臨床影像學研究［7］顯示約10%的HCC 在肝膽特異期呈等/高信號，且這類HCC 往往具有較低的侵襲性和更好的臨床預后，其通常具備CTNNB1突變，即屬于預后相對良好的分子亞型。因此，HCC 的影像學表現可部分反映HCC 的分子分型，HCC 在EOB-MRI 肝膽期的信號特征有望作為Wnt/β-catenin 突變的影像標志物；通過EOBMRI 預測Wnt/β-catenin 突變的HCC，敏感度和特異度可分別達到78.9%和81.7%［5］。

增殖型中的祖細胞亞型以肝祖細胞標志物如細胞角蛋白7 （cytokeratin 7，CK7）、細胞角蛋白19（cytokeratin 19， CK19）、 上皮細胞黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）等蛋白的過表達為特征，其中CK19 或EpCAM 陽性HCC 是祖細胞亞型中具有更強臨床侵襲性的類別［8］。EOBMRI 成像特征可作為相關標志物陽性HCC 的預測因子。CHOI等［9］研究顯示，不規則腫瘤邊緣、動脈期腫瘤邊緣強化、肝膽期較低的腫瘤-背景肝臟信號強度（signal intensity，SI）比（≤0.522）以及較低的腫瘤-背景肝臟表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）比值（≤0.820）是預測CK19 陽性HCC 的獨立影響因素。結合上述變量中的任意3個，可達到63.2%的敏感度和90.7%的特異度。而WANG 等［10］基于EOB-MRI 影像組學特征、血清AFP 水平、肝膽期腫瘤邊緣是否規則以及動脈期是否存在腫瘤邊緣強化所構建的列線圖，實現了對CK19陽性HCC的識別；該模型訓練集和驗證集的一致性指數（concordance index，C-index）可達0.959和0.846，預測性能較好。

2 免疫微環境

免疫檢查點抑制劑 （immune checkpoint inhibitor，ICI）為晚期HCC 治療帶來了新曙光，而免疫抑制治療的效果與腫瘤免疫微環境密切相關；HCC 的免疫微環境包括癌細胞、免疫細胞亞群、細胞因子和細胞外基質等［11］。腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）［12］的密度與免疫療法的效果密切相關。基于術后組織病理進行免疫評分，通過評估腫瘤核心和浸潤邊緣中CD3+和CD8+T 細胞的密度可量化腫瘤原位免疫細胞浸潤情況［13-14］，高免疫評分與手術切除HCC 患者低復發率（P=0.007）以及無復發生存期的延長（P=0.002）顯著相關［12，14］。

相關研究表明，CTNNB1突變的HCC 亞型可通過上調β-catenin 損害免疫監視，促進免疫逃逸［15］，導致其對ICI 如抗程序性死亡-1（programmed death-1，PD-1）受體抗體、抗細胞毒性T 淋巴細胞相關蛋白4 （cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）抗體及抗程序性死亡配體-1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抗體的免疫治療反應欠佳；這是由于Wnt/β-catenin 的激活通過減少CD103+樹突狀細胞的募集從而抑制了CD8+T 細胞向腫瘤組織的浸潤［16-17］。研究［18］顯示，對于晚期HCC 患者，Wnt/β-catenin 激活的突變型HCC 接受ICI治療后的無進展生存期和中位生存時間短于Wnt/β-catenin 無突變的野生型HCC，即Wnt/β-catenin 無突變的野生型HCC 更能從免疫治療中獲益。EOB-MRI 成像特征，如肝膽特異期HCC 的等/高信號，可能成為預測患者對免疫治療反應性的方法之一。KUDO 等［19］研究顯示肝膽期分別為低信號和等/高信號的2 類不可切除HCC 對酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitor，TKI）樂伐替尼的治療反應性是相似的。另也有研究［18］提示無論是否存在Wnt/β-catenin 突變，分子靶向藥物對HCC的治療效果可能均不受影響。而ICI與TKI的聯合應用是否可以通過改善腫瘤免疫微環境從而提高Wnt/β-catenin 突變型HCC 的治療效果則需要進一步的研究來證實［16］。

SUN 等［20］研究認為EOB-MRI 影像學征象可用于評估腫瘤CD8+細胞的浸潤以及PD-1 的表達情況；如不規則的腫瘤邊緣以及肝膽期瘤周低信號是PD-1陽性的獨立預測因子，利用EOB-MRI 影像學征象構建PD-1 陽性預測模型，其訓練集和驗證集曲線下面積（area under curve，AUC）可達0.810 和0.809。此外，放射組學所提取的圖像特征如紋理特征、濾波變換特征和小波特征等，可作為非侵入工具預測HCC腫瘤免疫學特征［21］。CHEN 等研究［12］顯示基于EOB-MRI 的影像組學模型可用于預測HCC 免疫評分；HECTORS 等［21］研究則認為EOB-MRI 影像組學特征與免疫治療靶點（CTLA-4、PD-1 及PD-L1）的表達顯著相關。EOB-MRI 有望通過非侵入手段評估免疫浸潤，無創預測腫瘤微環境的免疫情況，為HCC患者免疫治療的選擇提供依據。

3 微血管侵犯

微血管侵犯（microvascular invasion，MVI）是腫瘤侵襲性生物學行為的表現之一［22］。EOB-MRI 術前預測MVI 的影像特征主要包括腫瘤邊緣不光滑、動脈期不規則邊緣強化、動脈期瘤周強化以及肝膽期瘤周低信號等［23］。

在大體形態上，多結節融合型和結節外生型通常具有不光滑的腫瘤邊緣，相比于單結節型通常具有更高的MVI 發生率［24］。RHEE 等［25］研究顯示動脈期不規則邊緣強化與腫瘤中心低微血管密度以及腫瘤包繞型血管（vessels that encapsulate tumor clusters，VETC）的存在相關，更高比例的VETC 往往引起MVI 的概率增加。EOB-MRI 圖像紋理分析有助于識別VETC 陽性的HCC，AUC 可達0.844［26］。動脈期瘤周強化可能是由于門靜脈血流的減少導致動脈灌注過度補償［27］。肝膽期瘤周低信號即位于腫瘤邊緣外肝實質的不規則、楔形或火焰狀低信號區域，可能是腫瘤血栓阻塞了微小的門靜脈分支，導致血流灌注改變和功能受損，引起肝細胞對Gd-EOB-DTPA 的攝取減少所致［25］。對于直徑≤5 cm的孤立性HCC，聯合上述4 種征象預測MVI 的特異度和敏感度分別為5%～100%、67%～100%［23］；滿足腫瘤邊緣不光滑、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號其中兩者或三者時，預測MVI 的特異度＞90%［24］。需要強調的是，不同診斷醫師對于上述征象的識別存在很大主觀性，觀察者間差異很大，對預測效能有很大影響［23］。

作為新興的放射學技術，以影像組學和深度學習為代表的機器學習，可高通量提取肉眼無法識別的圖像定量特征，利用邏輯回歸、隨機森林、支持向量機等算法，提高MVI預測的準確性。YANG 等［28］研究顯示腫瘤在EOB-MRI肝膽期的T1 加權及T1 mapping圖像的放射組學特征可預測HCC 患者MVI 情況，結合血清AFP 水平、不規則的腫瘤邊緣、動脈期瘤周增強及肝膽期圖像的影像組學特征構建列線圖，訓練組和驗證組的C-index 分別為0.936 和0.864。FENG等［29］則基于EOB-MRI 肝膽期瘤內和瘤周圖像特征建立HCC 術前MVI 預測影像組學模型，訓練組和驗證組的AUC 分別為0.85 和0.83。CHONG 等［30］研究認為，以EOB-MRI 瘤內及瘤周多區域多序列融合影像組學為基礎的隨機森林列線圖，是術前預測直徑≤5 cm 以內孤立性HCC 患者MVI 及其無復發生存情況潛在的生物標志物；該模型不僅優于臨床血液檢查參數模型、傳統放射語義特征模型和單純影像組學模型，其訓練組和驗證組鑒定MVI 的AUC 甚至可高達0.960 和0.920。而基于EOB-MRI 的深度學習模型可實現對瘤周高風險區域的可視化，為臨床醫師提供額外信息［31］。

4 術后復發

約10%的HCC 在肝膽特異期呈等/高信號，這類HCC 通常具有較低的侵襲性和更好的臨床預后［7］。研究［32］顯示，肝膽期等/高信號的HCC 肝切除術后腫瘤復發時間顯著長于肝膽期低信號的HCC。而在肝膽期低信號HCC 中，術前影像學提示存在動脈期乏血供的結節可能是肝切除或射頻消融術后復發的重要危險因素［33］。在接受射頻消融后［34］的早期HCC患者中，存在此類動脈期無豐富血供且肝膽期低信號的結節患者術后1、3、5 年的復發率均顯著高于無此類特征表現的患者。而TOYODA 等［35］對138例巴塞羅那分期0 或A 期接受肝切除及射頻消融治療的早期HCC 患者的EOB-MRI 圖像及術后復發情況進行分析，也得出了類似的結果。

多種影像學征象均與患者術后復發有一定相關性［36］，如腫瘤大小、不規則的腫瘤邊緣、動脈期瘤周實質強化以及肝膽期瘤周低信號等［37-39］。KIM等［40］研究認為肝膽期瘤周低信號和衛星結節的存在與肝移植術后腫瘤復發獨立相關，EOB-MRI 有望作為HCC 患者接受肝移植的評估和篩選標準。早期復發為肝根治性切除術后2 年內的復發［41］。相比于晚期復發（術后2 年后的復發），早期復發與復發后較差的生存率獨立相關［42］。其高危因素主要包括腫瘤直徑＞5 cm、腫瘤多灶性、衛星結節的存在和MVI等［43］。LEE［24］等研究顯示，在單發HCC（直徑≤5 cm）根治性切除術后，具有腫瘤邊緣不光滑、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號其中兩者或三者的患者早期復發率顯著高于缺乏這些影像特征的患者。AHN等［37］研究也顯示肝膽期瘤周低信號和衛星結節為早期復發的獨立預測因子，同時結合腫瘤肝膽特異期紋理特征參數可將診斷性能從0.70提高至0.83?；贓OB-MRI 的瘤周膨脹影像組學模型，經5 折交叉驗證后訓練集和驗證集的平均AUC 可達0.939 和0.842，因此亦有望于術前準確預測HCC 患者肝切除術后是否出現早期復發［44］。

5 小結

EOB-MRI 已成為HCC 臨床全程管理的重要工具，除了能夠提高HCC 診斷準確性外，還可以提供分子分型、MVI、術后早期復發以及免疫治療等相關信息，為HCC 規范治療方案的選擇及預后判斷提供重要參考依據。