磁共振彌散及高分辨成像對直腸癌的診斷研究進展

高永偉(綜述)，牛廣明，韓曉東(審校)

(1.解放軍第253醫(yī)院放射科，呼和浩特010050;2.內(nèi)蒙古醫(yī)學院附屬醫(yī)院磁共振室，呼和浩特010050)

直腸癌是最常見的消化道惡性腫瘤，發(fā)病率在所有腫瘤中居第三位，2007年美國約有148 180例新增結(jié)直腸癌患者，49 960例死亡病例［1］。直腸癌多見于老年人，常發(fā)生于50歲以上者，發(fā)病高峰年齡60～70歲。近年來，亞洲許多國家結(jié)直腸癌發(fā)病率增加了2～4倍，約65%的結(jié)直腸癌位于直腸［2-3］。在我國，隨著人們生活水平的提高和飲食結(jié)構(gòu)的改變，發(fā)病率亦有逐年升高的趨勢。直腸癌的診斷主要基于臨床癥狀及影像學檢查，早期由于MRI成像時間長，且胃腸道蠕動影響，MRI較少用于胃腸的檢查。隨著平面回波成像等序列的運用，受運動偽影影響明顯減小，MRI軟組織分辨率的優(yōu)勢得以彰顯，能對腫瘤的診斷分期提供更多、更準確的數(shù)據(jù)支持。

1 直腸癌MRI影像學特征

直腸癌表現(xiàn)為局限性或彌漫性的腸壁增厚，腸腔不規(guī)則、偏心性狹窄。軟組織腫塊平掃呈稍長T1、T2信號，信號較均勻，病變遠端腸管呈“袖口征”或“截斷征”［4］，增強掃描呈中等到明顯強化。擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaing，DWI)中，病變呈明顯高信號，表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖病變信號減低。高分辨T2WI，由于對直腸壁結(jié)構(gòu)顯示的分辨率大大提高，可清楚地顯示病變對腸壁及直腸周圍的浸潤情況，故對病變的顯示及直腸癌的分期能提供更準確的信息。

2 MRI檢查技術(shù)在直腸癌診斷中的應用

2.1 常規(guī)MRI檢查技術(shù) 常規(guī)MRI掃描序列包括T1WI、T2WI及增強 T1WI軸位、矢狀位及冠狀位。其中，T2WI和 T1WI增強序列是觀察病變的重要序列。

目前診斷直腸癌的最佳影像檢查方法是MRI增強T1WI，即靜脈注射磁共振對比劑釓-二乙二胺五醋酸，它是目前MRI檢查的主要對比劑，屬于細胞外間隙對比劑，具有高度水溶性，與蛋白質(zhì)的親和力較小，主要經(jīng)腎小球濾過，經(jīng)尿路排泄。靜脈注射磁共振對比劑釓-二乙二胺五醋酸在血漿內(nèi)的半衰期是90 min，75%在3 h內(nèi)經(jīng)過腎臟排出。

2.2 MRI新序列在診斷直腸癌中的運用 MRI新序列包括DWI、高分辨成像及灌注成像等。

2.2.1 磁共振彌散加權(quán)成像 DWI是目前唯一能在活體反映水分子擴散能力及運動方向的成像方法，能提供細胞完整性和病理變化的信息［5］，病理過程改變了組織的完整性可去掉一些限制水分子運動的障礙，導致彌散程度增加，彌散所獲得的信息可以進行量化分析和進行連續(xù)性的測量，從而有可能成為無創(chuàng)性鑒別腫瘤性質(zhì)的新技術(shù)。該技術(shù)已廣泛應用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，如急性腦梗死的診斷及顱內(nèi)感染或腫瘤性病變的鑒別診斷［6］。

DWI成像常用ADC定量反映分子的擴散特性，其大小取決于成像物質(zhì)及其內(nèi)分子的空間分布［7］，直腸癌的ADC值明顯低于其周圍正常腸壁組織，這可能是由于惡性腫瘤組織細胞核增大，核異形性明顯，核漿比增高，腫瘤細胞增多且排列緊密，導致細胞外間隙減小，水分子擴散受限，ADC值降低［8］。

Nasu等［9］研究表明，當采用高彌散敏感因子(b=1000 s/mm2)時，正常的腸壁、內(nèi)容物和周圍多數(shù)組織為低信號，而腫瘤為高信號，兩者可明顯區(qū)別［10-11］，DWI圖像信噪比低不能單獨作為腫瘤T分期的標準，但有助于腫瘤定位，而且DWI作為一種廣義上的功能成像，彌補了T2WI單純從形態(tài)學觀察來診斷直腸癌的不足，兩者結(jié)合可提高直腸癌分期的準確性［12］。1.5 T MRI診斷直腸癌的最適b值已有學者進行研究，認為800或1000 s/mm2比較合適［13］。高b值可導致圖像空間分辨率低，通過空間敏感性編碼技術(shù)，減少一半的傅里葉空間填充時間，增加激勵次數(shù)，可顯著減少磁敏感度及化學位移偽影，提高圖像質(zhì)量［14］。

隨著并行采集空間敏感性編碼技術(shù)的發(fā)展，使得平面回波成像-DWI讀出梯度回波鏈長度縮短，降低了化學位移偽影及磁敏感偽影，提高了圖像信噪比［15］，DWI逐步向體部臟器擴展，已成功應用于腹部實質(zhì)臟器病變的定性診斷中，如肝臟、腎臟疾病的鑒別診斷。其方法是利用不同的b值進行掃描，觀察腫瘤的 DWI表現(xiàn)，測量腫瘤的ADC值，并借助ADC值的差異來判斷腫瘤的性質(zhì)。選用合理的一些序列，用較少的序列即可準確地進行術(shù)前分期，甚至不必進行增強掃描［16］。采用相控陣線圈的磁共振掃描可以同時滿足直腸癌術(shù)前診斷和分期的臨床需要［17］。DWI在盆腔占位性病變診斷中的應用尚處于初步階段，僅有少數(shù)報道，且大多是關(guān)于子宮及卵巢的病變，DWI在直腸病變中的應用尚處于探索階段。

2.2.2 高分辨成像序列 高分辨成像序列，即小視野(16～18 cm2)、高分辨率(3 mm層厚)的T2WI。直腸癌檢查的高分辨成像序列包括:①快速自旋回波T1WI。重復時間480 ms，回波時間12 ms，采集矩陣382×512，視野 230 mm×230 mm，層厚4 mm，層間距0.4 mm。②快速自旋回波T2WI。重復時間4500 ms，回波時間130 ms，采集矩陣382×512，視野230 mm×230 mm，層厚4 mm，層間距0.4 mm。分別行軸位、矢狀位和冠狀位掃描。

常規(guī)T2WI對早期直腸癌的診斷仍存在一定不足［18］，高分辨MRI T2WI可以清楚地顯示直腸壁的三層結(jié)構(gòu)，即黏膜層、黏膜下層和肌層，故可準確地判斷直腸癌在腸壁的浸潤深度［19］。據(jù)2009年國際抗癌聯(lián)盟/美國癌癥學會第七版TNM分期-結(jié)直腸癌新分期，T1期指腫瘤局限于黏膜層和黏膜下層，T2期指腫瘤侵犯固有肌層，T3期指腫瘤突破肌層進入直腸周圍脂肪組織，T4期指腫瘤穿透腹膜臟層或直接侵犯、粘連于其他器官或結(jié)構(gòu)。N0期無區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。N1期有1～3個淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。N2期有4個或4個以上淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。M0期無遠處轉(zhuǎn)移。M1期有遠處轉(zhuǎn)移。鑒別T1和T2期的關(guān)鍵是看環(huán)肌層有無受累，即等T1、長T2信號代替正常肌層的等T1、等T2信號;鑒別T2和T3期的關(guān)鍵是看直腸周圍脂肪有無浸潤，表現(xiàn)為脂肪組織消失并出現(xiàn)條索或結(jié)節(jié)影;MRI的多方位成像可清晰地顯示腫瘤與周圍臟器的關(guān)系，利于T4期的鑒別。N分期中，對于小淋巴結(jié)的顯示薄層MRI優(yōu)于常規(guī)MRI，淋巴結(jié)較小時，常規(guī)MRI常無法顯示。

3 問題與展望

隨著磁共振彌散及高分辨序列的應用，直腸癌的診斷及術(shù)后監(jiān)測準確率必將明顯提高，但有些課題仍需進一步研究:①對淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的判斷。研究多集中在淋巴結(jié)大小、形態(tài)及信號三個方面。a.大小方面:目前研究腫瘤轉(zhuǎn)移與否與淋巴結(jié)大小無明顯相關(guān)性，高分辨MRI能顯示2～3 mm的淋巴結(jié)，但難以區(qū)分是腫瘤轉(zhuǎn)移還是炎性反應。b.形態(tài)方面:形態(tài)不規(guī)則更大程度傾向于轉(zhuǎn)移。c.信號方面:淋巴結(jié)在高分辨序列中顯示信號不均與轉(zhuǎn)移是否具有相關(guān)性。②1.5 T與3.0 T彌散成像對病變的檢出率對比及b值的選取，DWI對直腸癌的診斷價值報道較少，且多為1.5 T的研究。③高分辨成像與T1WI增強序列對病變的檢出率比較，通過比較看兩者的診斷價值是否接近、高分辨能否代替T1WI增強等。這些對直腸癌較早期的診斷及術(shù)后切緣的評價都很有意義。隨著1.5 T及3.0 T磁共振的更多應用，在直腸癌的診斷中必將總結(jié)出更多、更新的經(jīng)驗。

［1］Smith RA，Cokkinides V，Brawley OW.Cancer screening in the U-nited States，2008:a review of current American Cancer Society guidelines and cancer screening issues［J］.CA Cancer J Clin，2008，58(3):161-179.

［2］Sung JJ，Lau JY，Goh KL，et al.Increasing incidence of colorectal cancer in Asia:implications for screening［J］.Lancet Oncol，2005，6(11):871-876.

［3］叢冠寧，秦明偉，賀丹，等.高分辨MRI對直腸癌TNM分期及環(huán)周切緣的評估［J］.中國普外基礎與臨床雜志，2010，17(9):894-900.

［4］蔡香然，陳棣華.結(jié)直腸癌的MRI初步研究［J］.中華放射學雜志，2003，37(5):422-427.

［5］郝帥營，許衛(wèi)，李坤成，等.3.0 T磁共振擴散加權(quán)成像在直腸癌診斷中的價值［J］.臨床放射學雜志，2009，28(5):64-67.

［6］Rovira A，Rovira-Gols A，Pedraza S，et al.Diffusion-weighted MR imaging in the acute phase of transient ischemic attacks［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2002，23(1):77-83.

［7］秦海燕，白人駒，孫浩然，等.腎上腺腫瘤MR擴散加權(quán)成像表現(xiàn)與細胞密度相關(guān)性的初步研究［J］.臨床放射學雜志，2007，26(6):575-580.

［8］Abdel Razek AA，Gaballa G，Elhawarey G，et al.Characterization of pediatric head and neck masses with diffusion-weighted MR imaing［J］.Eur Radiol，2009，19(1):201-208.

［9］Nasu K，Kuroki Y，Kuroki S，et al.Diffusion-weighted single shot echo planar imaging of colorectal cancer using a sensitivity-encoding technique［J］.Jpn J Clin Oncol，2004，34(10):620-626.

［10］Hosonuma T，Tozaki M，Ichiba N，et al.Clinical usefulness of diffusion-weighted imaging using low and high b-values to detect rectal cancer［J］.Magn Reson Med Sci，2006，5(4):173-177.

［11］Ichikawa T，Erturk SM，Motosugi U，et al.High-B-value diffusionweighted MRI in colorectal cancer［J］.AJR AM J Roentgenol，2006，187(1):181-184.

［12］Bellows CF，Jaffe B，Bacigalupo L，et al.Clinical significance of magnetic resonance imaging findings in rectal cancer［J］.World J Radiol，2011，3(4):92-104.

［13］饒圣祥，曾蒙蘇，程偉中，等.直腸癌MR擴散加權(quán)成像的b值選取及其應用價值［J］.放射學實踐，2007，22(10):1013-1016.

［14］叢冠寧，秦明偉，有慧，等.磁共振彌散加權(quán)成像結(jié)合常規(guī)序列在直腸癌診斷中的應用［J］.中國醫(yī)學科學院學報，2009，31(2):200-205.

［15］Kurihara Y，Yakushiji YK，Tani I，et al.Coil sensitivity encoding in MR imaging:advantages and disadvantages in clinical practice［J］.AJR Am J Roentgenol，2002，178(5):1087-1091.

［16］Suzuki C，Torkzad MR，Tanaka S，et al.The importance of rectal cancer MRI protocols on interpretation accuracy［J］.World J Surg Oncol，2008，6:89.

［17］Iafrate F，Laghi A，Paolantonio P，et al.Preoperative staging of rectal cancer with MR imaging:correlation with surgical and histopathologic findings［J］.Radiographics，2006，26(3):701-714.

［18］Rao SX，Zeng MS，Chen CZ，et al.The value of diffusion-weighted imaging in combination with T2-weighted imaing for rectal cancer detection［J］.Eur J Radiol，2008，65(2):299-303.

［19］蔡香然，劉斯?jié)?，孟悛非，?高分辨MRI對直腸癌T分期和環(huán)周切緣的評估［J］.臨床放射學雜志，2008，27(6):801-805.