影像技術(shù)對(duì)直腸癌環(huán)周切緣術(shù)前評(píng)估的研究進(jìn)展

白晶晶，吳國(guó)柱

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué) 研究生院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院 超聲醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017

引言

直腸癌是我國(guó)常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，發(fā)病率高且發(fā)病年齡逐漸年輕化[1-2]。環(huán)周切緣（Circumferential Resection Margin，CRM）是指直腸腸系膜包繞在直腸和直腸系膜外的一層結(jié)締組織，也是全直腸腸系膜切除術(shù)切除的最外緣。按照Beets-Tan 等[3]的研究標(biāo)準(zhǔn)，在MRI 圖像上測(cè)量腫瘤、局部轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)或直腸系膜內(nèi)殘存的癌結(jié)節(jié)到直腸系膜筋膜的距離＜5 mm，相當(dāng)于病理上CRM＜1 mm，則為CRM 陽(yáng)性。最新的歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會(huì)診療準(zhǔn)則中指出CRM 陽(yáng)性的患者易局部復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，且存活率低[4]。故術(shù)前評(píng)估CRM 狀態(tài)對(duì)于臨床選擇治療方式尤為重要。本文就目前影像學(xué)檢查對(duì)直腸癌患者術(shù)前評(píng)估CRM 的應(yīng)用予以綜述，以期為治療方式的選擇提供一定參考依據(jù)。

1 直腸腔內(nèi)超聲對(duì)術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM的應(yīng)用

1.1 常規(guī)超聲

直腸腔內(nèi)超聲（Endorectal Ultrasound，ERUS）檢查在《中國(guó)結(jié)直腸癌診療規(guī)范》中被列為直腸癌術(shù)前的常規(guī)檢測(cè)方法之一[5]，具有耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)單、無(wú)輻射、經(jīng)濟(jì)安全等優(yōu)點(diǎn)[6]。在過(guò)去30 年的大部分時(shí)間里，ERUS 技術(shù)一直是直腸癌術(shù)前評(píng)估的主要影像學(xué)工具。ERUS 配合腸道灌注耦合劑充盈可以清晰顯示直腸壁層次、直腸系膜筋膜、直腸周圍組織、周圍器官及周圍淋巴結(jié)，可準(zhǔn)確評(píng)估腫瘤浸潤(rùn)深度[7]。任圣會(huì)等[8]研究采用回顧性橫斷面方法評(píng)估了193 例直腸癌患者CRM 狀態(tài)，其中ERUS 表現(xiàn)出了較高的價(jià)值，且相比于高位直腸癌，ERUS 評(píng)估低位直腸癌CRM 優(yōu)勢(shì)更大。Granero-Castro 等[9]發(fā)現(xiàn)主要評(píng)估低位直腸癌CRM 時(shí)，ERUS的總體準(zhǔn)確度由83.7%上升到87.5%，而MRI 的準(zhǔn)確度由91.8%下降到87.5%。但是相比于MRI，ERUS 對(duì)直腸癌CRM 的診斷效能略低，國(guó)外的一項(xiàng)研究表明[10]，ERUS 術(shù)前診斷直腸腸系膜受累的準(zhǔn)確度為90%，MRI術(shù)前診斷直腸腸系膜受累的準(zhǔn)確度為95%，表明ERUS對(duì)CRM 的診斷效能略低于MRI，與宋玉娟[11]研究結(jié)果一致。隨著三維直腸腔內(nèi)超聲在臨床中的普遍應(yīng)用，三維直腸腔內(nèi)超聲能同時(shí)提供直腸多切面的三維圖像，可通過(guò)不同切面評(píng)估腫瘤的浸潤(rùn)深度及其與周圍臟器的關(guān)系，可準(zhǔn)確獲得腫瘤至肛緣的距離、腫瘤累及腸管的長(zhǎng)度及腫瘤厚度等信息，在一定程度上提高評(píng)估直腸癌CRM 的準(zhǔn)確度[12]。

ERUS 在評(píng)估直腸癌患者CRM 時(shí)也存在一定的局限性，ERUS 主要適用于評(píng)估中低位直腸癌的CRM，腸腔狹窄及高位直腸癌患者不建議使用。氣體、腸內(nèi)容物、腫瘤周邊炎性反應(yīng)都會(huì)影響ERUS 對(duì)直腸癌CRM的評(píng)估，且診斷結(jié)果與超聲醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。但相比于其他影像學(xué)檢查，ERUS 檢查更簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、患者耐受性好、具有可重復(fù)性。ERUS 為直腸癌術(shù)前評(píng)估提供了一種快速、無(wú)創(chuàng)的技術(shù)，且在進(jìn)一步檢查其他成像方式發(fā)現(xiàn)的不確定病變上，可為中低位直腸癌患者判斷CRM 狀態(tài)及制定臨床治療方案提供重要依據(jù)。因此，在評(píng)估直腸癌CRM 狀態(tài)方面，ERUS 值得推廣應(yīng)用。

1.2 超聲造影

超聲造影對(duì)直腸癌CRM 的評(píng)估分為經(jīng)直腸灌注造影與靜脈造影。經(jīng)直腸灌注造影可以擴(kuò)充腸管，減少直腸壁間的皺縮，配合彩色多普勒血流顯像及彩色多普勒能量圖顯示的血流分布情況可以與腫瘤周圍組織形成良好的對(duì)比。靜脈超聲造影可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映腫瘤血流的灌注及微循環(huán)狀態(tài)，因直腸癌屬于富血供腫瘤，靜脈超聲造影時(shí)腫瘤是“快進(jìn)快出”狀態(tài)，有利于對(duì)腫瘤浸潤(rùn)深度及與周圍組織進(jìn)行明確區(qū)分。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)研究在評(píng)估122 例中低位直腸癌患者CRM 狀態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)直腸灌注造影超聲評(píng)估CRM 的準(zhǔn)確度為89.3%、敏感度為80.6%、特異性為92.3%，MRI 評(píng)估CRM 的準(zhǔn)確度為83.6%、敏感度為80.6%、特異性為84.6%，且二者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[13]，表明經(jīng)直腸灌注造影對(duì)評(píng)估中低位直腸癌CRM 的診斷效能略優(yōu)于MRI。劉愛(ài)華等[14]研究表明超聲雙重造影評(píng)估直腸癌CRM 的準(zhǔn)確度為93.65%、敏感度為87.50%、特異性為97.87%。以上研究表明，超聲造影作為一種無(wú)創(chuàng)性微循環(huán)血流示蹤手段，對(duì)中低位直腸癌CRM 的評(píng)估有一定的價(jià)值，可作為MRI 術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM 是否存在禁忌證的良好替代方法。

1.3 超聲彈性成像及實(shí)時(shí)剪切波彈性成像

超聲彈性成像（Ultrasound Elastography，UE）的原理是利用聲波檢測(cè)組織的硬度屬性[15]。針對(duì)不同組織的彈性系數(shù)不同，對(duì)其施加一個(gè)內(nèi)部或外部的動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的激勵(lì)，組織的速度、應(yīng)變、位移等發(fā)生一定的差異，組織硬度越大，彈性越小，形變能力越小。收集上述差異并利用不同的成像方式，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)或數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)彩色圖像，給醫(yī)師提供直觀形象的組織彈性信息的方法。UE 多應(yīng)用于甲狀腺、乳腺、前列腺等疾病，近年來(lái)在結(jié)直腸腫瘤中的應(yīng)用也較多見(jiàn)[16]。實(shí)時(shí)剪切波彈性成像（Shear Wave Elastography，SWE）可通過(guò)施加數(shù)個(gè)脈沖波激發(fā)組織內(nèi)的剪切波，通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)得到病變部位的絕對(duì)彈性值[17]。Fan 等[18]研究表明SWE 有助于判斷腫瘤的浸潤(rùn)深度，可作為常規(guī)ERUS 的補(bǔ)充，提高ERUS評(píng)估CRM 的準(zhǔn)確度。目前相關(guān)的研究尚少，積極探索ERUS 與UE、SWE 的結(jié)合對(duì)評(píng)估CRM 受累情況的幫助可能有助于延長(zhǎng)直腸癌患者的生存時(shí)間。

2 CT對(duì)術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM的應(yīng)用

薄層增強(qiáng)CT（螺旋CT）是目前直腸癌臨床診斷最常用的影像學(xué)手段之一，基本原理是利用CT 薄層掃描人體形成圖像，分割并進(jìn)行圖像重建，便于醫(yī)師通過(guò)觀察結(jié)直腸腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)病變部位。CT 能夠在重建的直腸腔內(nèi)以任意角度進(jìn)行檢查，具有檢查時(shí)間短、患者耐受性高的優(yōu)點(diǎn)，且具有可描述腫瘤與直腸系膜的關(guān)系、能克服EURS 的不足等優(yōu)勢(shì)，并可適用于任何位置、大小和生長(zhǎng)類型的腫瘤。國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)研究表明螺旋CT 評(píng)估CRM 敏感度、特異性、準(zhǔn)確度分別為76.92%、91.76%、87.23%[19]，表明螺旋CT 對(duì)預(yù)測(cè)直腸癌CRM狀態(tài)的能力較強(qiáng)。因直腸癌早期對(duì)腫瘤周圍腸壁浸潤(rùn)少，CT 掃描無(wú)法清晰辨別早期腸道病變情況及部位，故CT主要應(yīng)用于中晚期的直腸癌患者CRM 的評(píng)估[20]。螺旋CT 也是評(píng)估直腸癌有無(wú)其他臟器轉(zhuǎn)移的重要影像學(xué)手段，高連榮[21]以86 例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者作為研究對(duì)象，經(jīng)螺旋CT 評(píng)估后診斷正確的有331 個(gè)肝轉(zhuǎn)移病灶，總診斷準(zhǔn)確度可達(dá)91.18%。Rocca 等[22]研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)CT 評(píng)估直腸癌肝轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確度為93.3%，聯(lián)合應(yīng)用影像組學(xué)可增加肝臟微小轉(zhuǎn)移灶的檢出率。Schnitzer 等[23]發(fā)現(xiàn)CT 可以為直腸癌肝轉(zhuǎn)移手術(shù)方式的選擇提供依據(jù)。Porto-álvarez 等[24]認(rèn)為放射性手段結(jié)合醫(yī)學(xué)人工智能可在診斷直腸癌肺轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮巨大價(jià)值。以上研究均表明CT 對(duì)直腸癌其他臟器轉(zhuǎn)移的評(píng)估有一定的診斷效能。

CT 也存在以下不足：軟組織分辨能力較差，不易鑒別周邊脂肪間隙模糊是腫瘤炎性反應(yīng)還是其腫瘤本身所致，且CT 圖像會(huì)受部分容積效應(yīng)的影響以及存在X射線輻射的風(fēng)險(xiǎn)，不適宜重復(fù)檢查。國(guó)外的一項(xiàng)研究表明，在診斷CRM 是否受累方面，CT 無(wú)法取代MRI[25]。故CT 不宜作為評(píng)估直腸癌CRM 的首選方法，但可作為MRI 評(píng)估中晚期CRM 的補(bǔ)充手段，為臨床提供直腸癌CRM 轉(zhuǎn)移及其他臟器轉(zhuǎn)移情況的影像學(xué)依據(jù)。

3 MRI對(duì)術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM的應(yīng)用

3.1 常規(guī)MRI

MRI 具有多角度、多參數(shù)等特點(diǎn)，也具有無(wú)輻射、軟組織分辨能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別是能夠連續(xù)而清晰地從多層面顯示直腸固有筋膜和手術(shù)相關(guān)周圍組織結(jié)構(gòu)[26]。其中直腸固有筋膜代表了全直腸系膜切除手術(shù)中的CRM，在T1WI、T2WI 上表現(xiàn)為低信號(hào)線狀影[27]。歐洲胃腸與腹部放射學(xué)學(xué)會(huì)共識(shí)會(huì)議推薦MRI 為診斷直腸癌分期的首選檢查[28]。國(guó)內(nèi)有研究表明，MRI 診斷CRM 的敏感度為91.9%、特異性為82.8%、準(zhǔn)確度為90%，且腫瘤的浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況都可在MRI 上得以清晰顯示[29]，這與王靜等[30]研究結(jié)果相近。陳東等[12]研究表明MRI 評(píng)估直腸癌患者術(shù)前T 分期和CRM 狀態(tài)準(zhǔn)確度均較高，CRM 有無(wú)受累的準(zhǔn)確度為84.04%，這表明MRI 對(duì)直腸癌術(shù)前評(píng)估CRM 狀態(tài)具有較高的診斷效能。Simpson 等[31]認(rèn)為MRI 對(duì)評(píng)估術(shù)后或新輔助化療后的CRM 狀態(tài)也有一定的價(jià)值。McGlone 等[32]研究表明MRI 也可為長(zhǎng)程放化療后的患者提供依據(jù)，可根據(jù)CRM 受累狀態(tài)及時(shí)調(diào)整治療程度。

MRI 無(wú)電離輻射，患者耐受好，對(duì)低位、中高位直腸癌均可進(jìn)行準(zhǔn)確的CRM 評(píng)估，是評(píng)估CRM 狀態(tài)的首選檢查，且MRI 可綜合評(píng)估腫瘤的TN 分期、浸潤(rùn)深度及有無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等，這些結(jié)構(gòu)的受侵情況對(duì)指導(dǎo)臨床精準(zhǔn)醫(yī)療有重要意義。但MRI 也有一定的局限，MRI不能明確診斷直腸周圍腺癌的反應(yīng)性增生和直腸周圍浸潤(rùn)，且受氣體、直腸癌局部組織纖維化等因素干擾[33]。同時(shí)，MRI 價(jià)格昂貴、檢查繁瑣，不便重復(fù)檢查。對(duì)于有金屬支架置入、置有心臟起搏器或腎臟功能不全的患者，均不宜行MRI 檢查。

3.2 彌散加權(quán)成像

彌散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）是MRI 診斷的一種新成像方式，原理是利用對(duì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)敏感的脈沖序列檢測(cè)組織的水分子擴(kuò)散狀態(tài)。DWI 可根據(jù)ADC 值的差別獲得病變部位組織信息，反映組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在瘤體中，不同組織之間的細(xì)胞密度存在差異，因此會(huì)影響組織間水分子的擴(kuò)散狀態(tài)。如果腫瘤細(xì)胞增殖活躍，使得組織間隙變窄，導(dǎo)致水分子彌散受到一定程度的限制，ADC 值就會(huì)下降，DWI 圖像會(huì)呈現(xiàn)高信號(hào)[34]。DWI 最初較多應(yīng)用于顱腦疾病中，隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸應(yīng)用于直腸癌的檢查中。

張麗等[35]發(fā)現(xiàn)MRI 高分辨率成像對(duì)CRM 評(píng)估的敏感度、特異性、準(zhǔn)確度分別為66.7%、87.5%、85.7%，MRI 聯(lián)合DWI 對(duì)CRM 評(píng)估的敏感度、特異性、準(zhǔn)確度分別為71.4%、85.7%、92.8%。伏紅超等[36]發(fā)現(xiàn)在50 例直腸癌患者中，采用常規(guī)MRI 評(píng)估CRM 狀態(tài)的準(zhǔn)確度、敏感度和特異性分別為88.00%、85.71%和88.89%，采用MRI 聯(lián)合DWI 的方式評(píng)估CRM 的準(zhǔn)確度、敏感度和特異性分別為96.00%、100.00%和94.40%，說(shuō)明DWI 序列有助于提高CRM 陽(yáng)性的檢出率。但DWI 序列假陽(yáng)性稍高于MRI，原因可能是DWI 序列圖像信噪比不如高分辨MRI 圖像，對(duì)細(xì)微結(jié)構(gòu)的識(shí)別能力不足。谷梅蘭等[37]研究表明，對(duì)于評(píng)估CRM，DWI 序列的準(zhǔn)確度略低于高分辨MRI。因此建議高分辨率MRI 與DWI 序列聯(lián)合應(yīng)用評(píng)估CRM，為臨床選擇合適的治療方式提供理論基礎(chǔ)。

3.3 MRI影像組學(xué)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用基于醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)的分析手段來(lái)輔助醫(yī)師決定或解決臨床實(shí)踐中的棘手問(wèn)題成為研究熱點(diǎn)，該新興領(lǐng)域被稱為“影像組學(xué)”[38]，影像組學(xué)可以從大量的MRI 圖像中提取出影像定量信息，從而得到腫瘤的全部特征。徐吉華等[39]采用更快的區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分析350 例CRM 陽(yáng)性患者的高分辨率MRI 圖像，其準(zhǔn)確度、敏感度、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為88.4%、85.7%、89.8%、80.7%和92.6%；AUC 為0.934（95%CI：0.913～0.954）。區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型只需0.2 s 就可對(duì)單張圖像自動(dòng)識(shí)別，具有初步篩選CRM 陽(yáng)性的應(yīng)用價(jià)值。影像組學(xué)作為一種新興精準(zhǔn)醫(yī)療的核心工具，對(duì)直腸癌術(shù)前評(píng)估具有更加廣闊的應(yīng)用前景。未來(lái)需要不斷推動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和多中心研究，進(jìn)行更標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)果論證，使影像組學(xué)推動(dòng)診斷醫(yī)學(xué)進(jìn)入下一個(gè)模式，更好地為臨床決策服務(wù)。近年國(guó)內(nèi)主要利用影像技術(shù)評(píng)估直腸癌CRM的研究如表1 所示。

表1 影像技術(shù)在直腸癌CRM術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用

4 總結(jié)與展望

MRI 是目前術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM 的首選影像學(xué)方法，對(duì)評(píng)價(jià)低位、中高位直腸癌CRM 狀態(tài)的準(zhǔn)確度較高，且MRI 可直接清晰顯示病灶周圍及手術(shù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)，有助于提高直腸癌患者術(shù)前分期的準(zhǔn)確度。DWI 作為MRI 的新技術(shù)，可以作為MRI 評(píng)估CRM 的補(bǔ)充手段，二者聯(lián)合應(yīng)用可提高CRM 陽(yáng)性的檢出率。CT 對(duì)評(píng)價(jià)晚期直腸癌患者的CRM 有一定價(jià)值，但因軟組織分辨率不高，使其準(zhǔn)確度低于MRI 及ERUS。CT 對(duì)其他臟器的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移也有一定的應(yīng)用價(jià)值，可以檢出肝、肺等臟器較小的轉(zhuǎn)移灶，為直腸癌患者的精準(zhǔn)醫(yī)療提供依據(jù)。ERUS 因其可重復(fù)性、價(jià)格低廉、患者耐受性好等優(yōu)點(diǎn)，適合對(duì)前兩種影像學(xué)手段不確定的病變進(jìn)行進(jìn)一步的檢查，且對(duì)中低位直腸癌患者術(shù)前評(píng)估CRM 準(zhǔn)確度較高，可直觀地觀測(cè)腫瘤的位置、病變范圍、浸潤(rùn)深度、有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等信息。ERUS 結(jié)合US、SWE 能在一定程度上提高檢出CRM 陽(yáng)性的準(zhǔn)確度，結(jié)合超聲造影提供的血流動(dòng)力學(xué)信息，可指導(dǎo)臨床選擇最合適的治療方案。影像組學(xué)作為一種新興的研究方法，在直腸癌CRM 方面的應(yīng)用已取得了一定的成果，但需要更進(jìn)一步的研究。期待未來(lái)影像組學(xué)在直腸癌CRM 的診斷及療效評(píng)價(jià)方面發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。

目前對(duì)于術(shù)前評(píng)估直腸癌CRM 的影像學(xué)手段發(fā)展較為成熟，但仍有一定的局限性，任何一種影像學(xué)方法都不能保證完全準(zhǔn)確地評(píng)估CRM 狀態(tài)。因此，積極探索人工智能及結(jié)合其他新技術(shù)評(píng)估直腸癌CRM 的影像學(xué)方法，將是對(duì)直腸癌患者術(shù)前進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估及提高直腸癌患者預(yù)后的有效手段。