3.0T動態(tài)增強(qiáng)磁共振灌注成像對小肝癌射頻消融療效評估的價(jià)值研究

陳天佑， 袁 敏， 周 粟， 楊柏帥， 侯毅斌， 李清濤

手術(shù)切除和射頻消融（RFA）是BCLC-A期肝細(xì)胞癌（HCC）的主要治療手段［1］。近年RFA已成為實(shí)體腫瘤局部微創(chuàng)治療中較成熟的方法。消融治療要求有足夠大范圍的消融區(qū)域，除了要求完全覆蓋腫瘤組織外，還需要包括其周圍1 cm2范圍內(nèi)的相對正常的肝組織，這樣才能有效降低復(fù)發(fā)率。故對于特殊部位的肝癌病灶，如肝包膜下，血管旁或膽囊旁，完全消融是治療的難點(diǎn)［2］。同樣，由于治療手段的限制，對于直徑＞5 cm的病灶，術(shù)后可能由于局部殘留而導(dǎo)致復(fù)發(fā)。有研究表明，RFA與手術(shù)切除對于早期HCC的療效無顯著差異，特別對于小肝癌（≤3 cm）且相對于手術(shù)治療，RFA往往具有較好的安全性及可重復(fù)性［3-4］。

影像學(xué)檢查特別是功能磁共振成像，檢查肝癌的靈敏度及特異度可以達(dá)到62%及97%［5］。本研究探討功能磁共振術(shù)前預(yù)測RFA療效的能力，指導(dǎo)臨床診療。

1 材料與方法

1.1 患者來源和納入排除標(biāo)準(zhǔn)

選擇2016年3月至2020年6月上海市公共衛(wèi)生臨床中心收治的HCC患者58例，入組病例均為首次發(fā)現(xiàn)單發(fā)病灶。分別于RFA術(shù)前1 d行DCE-MRI掃描，并取活檢進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，測定病灶微血管密度（MVD）。

入組標(biāo)準(zhǔn)：①單個(gè)病灶≤3 cm；②沒有發(fā)生肝外轉(zhuǎn)移；③凝血功能基本正常，無活動性感染，無腹腔積液；④無心臟起搏器，無幽閉恐懼癥等。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前行其他放化療或其他輔助抗腫瘤治療；②血管侵犯及肝外轉(zhuǎn)移；③有門靜脈、下腔靜脈癌栓者；④腎功能不全或存在對比劑過敏者；⑤隨訪中因非腫瘤本身或治療相關(guān)因素死亡者。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)MRI 采用3.0T MR掃描儀（Achieva，Philips，Amsterdam，Holland）8通道體部線圈，對所有病例行T1WI、T2WI和DCE-MRI掃描?；颊邫z查前保持膀胱適度充盈。采用呼吸門控促發(fā)掃描。T1WI：采用mDIXON FEE序列，TR/TE分別為3.2/1.13 ms，F(xiàn)OV380×317 mm，層厚3.5 mm，層間距1.75 mm，層數(shù)120層。T2WI：采用SPAIR序列，TR/TE分別為503/70 ms，F(xiàn)OV 300×350 mm，層厚7 mm，層間距1 mm，層數(shù)24層。

1.2.2 DCE-MRI掃描 ①橫斷位采用T1 VIBE序列，TR/TE為4/2 ms，翻轉(zhuǎn)角5°，激勵(lì)次數(shù)1，矩陣350×350，層厚3.5 mm，總層數(shù)20層，層間距0 mm。②橫斷位T1 VIBE序列，翻轉(zhuǎn)角15°其余參數(shù)同上。以上序列用于圖像校正，解剖定位及參數(shù)圖融合。③DCE-MRI采用橫斷位T1-FFE-3D序列，翻轉(zhuǎn)角8°，其余參數(shù)同上。在掃描第4個(gè)時(shí)相經(jīng)肘靜脈用壓力注射器注射對比劑釓雙胺（歐乃影，GE，15 mL/瓶），劑量為0.2 mmol/kg，注射速率為2 mL/s，掃描時(shí)間5 min54 s。

1.2.3 圖像后處理 DCE-MRI所得原始圖像導(dǎo)入后處理軟件，參照橫斷位及矢狀位T2WI圖像，選取病灶最大層面法設(shè)置感興趣區(qū)域（region of interest，ROI），分別測量3次取平均值，盡量避免血管、膽管，出血、壞死、鈣化等。得出ROI的時(shí)間信號曲線及動態(tài)增強(qiáng)定量參數(shù)值。參數(shù)包括容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（volume transfer constant，Ktrans），組織間隙-血漿速率常數(shù)（interstitium-to-plasma rate constant，Kep）和血管外細(xì)胞外間隙容積分?jǐn)?shù)（extravascular extracellular space volume fraction，Ve）。

1.2.4 活檢與治療 以2%利多卡因5～10 mL逐層浸潤麻醉聯(lián)合術(shù)前地西泮5 mg肌內(nèi)注射鎮(zhèn)靜。依據(jù)超聲或CT圖像選擇合適的治療體位及進(jìn)針入路，熟悉病灶與體表定位點(diǎn)之間的相對位置，進(jìn)針路徑須經(jīng)過部分肝組織，且避開大血管和膽管等重要器官。根據(jù)腫瘤的大小，選擇相應(yīng)規(guī)格的射頻針，在實(shí)時(shí)超聲或CT引導(dǎo)下，16 G同軸套管針步進(jìn)式穿刺進(jìn)入腫瘤內(nèi)部建立通道，拔出套管針針芯，18 G活檢槍切割腫瘤組織后取軟組織3條固定，再換17 G射頻針插入瘤體內(nèi)，達(dá)預(yù)定位置后展開錨形電極針，再次超聲或CT掃描確認(rèn)電極針分布滿意，以超出腫瘤周圍1 cm正常肝組織為宜，消融功率設(shè)定為60～100 W，以阻抗模式進(jìn)行消融，消融時(shí)間由計(jì)算機(jī)自動控制。消融完成后行針道消融后退出消融針。

手術(shù)活檢標(biāo)本經(jīng)4%甲醛溶液固定，石蠟包埋，4μm連續(xù)切片，脫蠟、水化、抗原修復(fù)、阻斷內(nèi)源性過氧化物酶，滴加CD34抗體試劑、滴加酶標(biāo)羊抗鼠IgG聚合物以及顯影劑，蘇木素體細(xì)胞染色液室溫染色30～60 s，脫水，透明，封片，之后由2名高年資病理醫(yī)師分別對染色后切片進(jìn)行計(jì)數(shù)，結(jié)果不一致時(shí)，病理科醫(yī)師討論后做出結(jié)論。MVD計(jì)數(shù)參照Weidne等［7］的方法：先在低倍視野（×40）下選取腫瘤MVD最高區(qū)即血管熱點(diǎn)區(qū)（hot pot），再于高倍視野（×400）下計(jì)數(shù)，每張切片記錄5個(gè)高倍視野下被棕染的微血管數(shù)目，取其平均值作為該標(biāo)本的MVD值，MVD以內(nèi)皮細(xì)胞表面標(biāo)志物CD34進(jìn)行標(biāo)記。每個(gè)棕染的可與周圍血管、腫瘤細(xì)胞及其他結(jié)締組織區(qū)分開的內(nèi)皮細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞簇，均作為一個(gè)可計(jì)數(shù)的微血管。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。正態(tài)分布的計(jì)量資料用±S表示。對RFA治療前所有小肝癌的Ktrans、Kep、Ve等各灌注參數(shù)值先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，若方差齊性，則使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行比較；若方差不齊，則使用Wilcoxon符號秩和檢驗(yàn)。DCE-MRI各灌注參數(shù)分別與MVD的關(guān)系用Pearson秩相關(guān)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究隨訪中位時(shí)間為12個(gè)月（4～20個(gè)月）。58例患者中，21例（36.2%）在隨訪期間出現(xiàn)腫瘤進(jìn)展，進(jìn)展的中位時(shí)間為8.3個(gè)月，隨訪過程中，均未發(fā)生肝外轉(zhuǎn)移，亦未見治療相關(guān)死亡等嚴(yán)重并發(fā)癥。

RFA治療后1個(gè)月內(nèi)隨訪，消融區(qū)域在T1WI上表現(xiàn)為明顯高信號，可伴周圍低信號帶，部分病灶中央顯示相對等低信號區(qū)；動態(tài)增強(qiáng)后，大部分病灶顯示完整或不完整的淡薄環(huán)形強(qiáng)化，病灶主體部分無強(qiáng)化。

58例患者中，HCC組織學(xué)分型梁索型31例，假腺狀型8例，實(shí)體型19例。在400倍光鏡下，以CD34標(biāo)記的MVD數(shù)目跨度為39～72，微血管形狀包括點(diǎn)狀、線狀及環(huán)形管狀。

根據(jù)隨訪期內(nèi)是否出現(xiàn)復(fù)發(fā)或者病灶進(jìn)展，將所有病例分為穩(wěn)定組37例及進(jìn)展組21例。隨訪期內(nèi)病灶是否穩(wěn)定與病灶大小相關(guān)，但與病灶部位是否臨近肝包膜、血管及膽囊無關(guān)。消融前穩(wěn)定組Ktrans值、Kep值、MVD均較進(jìn)展組低，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩組患者治療前DCE-MRI各參數(shù)值與MVD的相關(guān)分析顯示Ktrans值、Ve值與MVD相關(guān)。見表1、2。

表1 穩(wěn)定組和進(jìn)展組病灶特征

58例患者RFA前DCE-MRI各參數(shù)與MVD的關(guān)系見圖1。1例62歲男性HCC患者上腹部增強(qiáng)CT見圖2。

圖1 58例肝細(xì)胞癌患者RFA治療前DCE-MRI各參數(shù)與MVD的關(guān)系

圖2 1例62歲男性肝癌患者的增強(qiáng)CT表現(xiàn)

表2 穩(wěn)定組和進(jìn)展組RFA治療前IVIM和PWI參數(shù)比較及與MVD的相關(guān)性分析

3 討論

HCC血供豐富，周圍可見豐富的側(cè)支循環(huán)，經(jīng)過1次介入治療（TACE或RFA）后往往不能治愈，術(shù)后部分纖維間隔或包膜下殘存的腫瘤細(xì)胞極大可能導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)，其微循環(huán)功能狀態(tài)是肝癌復(fù)發(fā)及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的主要因素之一［6］。因此，早期識別、預(yù)判腫瘤復(fù)發(fā)概率，術(shù)前對腫瘤微循環(huán)功能進(jìn)行準(zhǔn)確評估，對指導(dǎo)臨床制定個(gè)性化治療方案至關(guān)重要。目前肝癌療效評價(jià)主要依靠常規(guī)磁共振T1WI、T2WI及增強(qiáng)進(jìn)行評估，但常規(guī)磁共振難以預(yù)測肝癌病灶內(nèi)微循環(huán)狀態(tài)，對HCC微循環(huán)功能狀態(tài)的評估主要依靠功能磁共振［7］。有研究分析認(rèn)為腫瘤數(shù)目是獨(dú)立復(fù)發(fā)因素［8］。故本研究入組患者均為單發(fā)HCC病灶。

MR DCE-MRI的原理是跟蹤觀察對比劑從毛細(xì)血管滲入到靶器官組織間隙，并從組織間隙回流入血管的過程，根據(jù)細(xì)胞外對比劑濃度在靶器官各區(qū)域動態(tài)變化來反映局部血流灌注功能狀態(tài)的成像方法。DCE-MRI兩室模型分析將血管內(nèi)及血管外細(xì)胞外間隙作為兩個(gè)空間，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出對比劑在兩室內(nèi)流動的速度以及對比劑在血管外細(xì)胞外空間所占的比例來評價(jià)局部微血管灌注功能狀態(tài)［9］。其定量參數(shù)包括Ktrans、Kep、Ve。以上三個(gè)參 數(shù) 存 在 以 下 的 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系：Kep=Ktrans/Ve［10］。Ktrans表示的是對比劑從血漿向血管外細(xì)胞外組織間隙的轉(zhuǎn)運(yùn)速率。它取決于組織血流量、內(nèi)皮細(xì)胞表面積大小及血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性。在組織毛細(xì)血管具有高滲透性的情況下，即通過內(nèi)皮的對比劑量受到組織血流量限制，Ktrans等于血液的血漿流量/單位體積；反之，在組織毛細(xì)血管滲透性較低時(shí)，通過內(nèi)皮的對比劑量主要受血管滲透性限制的，這時(shí)Ktrans值等于組織的滲透率表面積乘積/單位體積［11］。在大多數(shù)腫瘤組織中，Ktrans值同時(shí)受到來自組織血流量和滲透性的作用［12］。本研究結(jié)果顯示消融前穩(wěn)定組Ktrans值較進(jìn)展組低，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。原因是進(jìn)展組腫瘤分化程度較低，惡性程度較高，新生血管相對更豐富，血管迂曲雜亂，內(nèi)皮細(xì)胞間隙較大，基底膜疏散，通透性更強(qiáng)，腫瘤微循環(huán)灌注情況較穩(wěn)定組更加豐富。本研究結(jié)果也顯示Ktrans與腫瘤微血管密度具有很好的相關(guān)性，這與Chen［13］等對經(jīng)皮乙醇注射（PEI）兔VX2肝腫瘤模型DCEMRI參數(shù)與MVD的關(guān)系結(jié)果相一致。張成成等［14］通過對60例肝癌患者行動態(tài)灌注增強(qiáng)掃描也發(fā)現(xiàn)Ktrans與MVD呈線性正相關(guān)（r=0.739，P=0.000）。但Chen等［15］對34例HCC行自由呼吸狀態(tài)下動態(tài)定量增強(qiáng)MRI時(shí)發(fā)現(xiàn)Ktrans與MVD不存在相關(guān)性。Oshida等［16］在關(guān)于直腸癌的研究中發(fā)現(xiàn)DCE-MRI灌注參數(shù)和MVD之間沒有顯著的相關(guān)性（Ktrans：r=-0.056；P=0.662，Ve：r=-0.103，P=0.416）?？赡艿慕忉屖荄CE-MRI參數(shù)與組織學(xué)之間缺乏相關(guān)性并不一定意味著參數(shù)不準(zhǔn)確，而是組織學(xué)技術(shù)沒有充分采樣到復(fù)雜且不斷變化的腫瘤血管生成代謝需求［17-18］。Kep反映的是對比劑在組織間隙內(nèi)重新回流入血管內(nèi)的速度，與Ktrans呈正相關(guān)。由于低分化肝癌新生血管數(shù)量更多，血管成熟度更差，滲透至血管外間隙的對比劑可以較快流回血管內(nèi)間隙，因此，消融前穩(wěn)定組Kep值（0.904±0.153）min-1均較進(jìn)展組Kep值（1.115±0.080）低。所得結(jié)論與Huang等［19］的研究結(jié)果相一致，他們認(rèn)為Ktrans、kep值可作為判斷惡性腫瘤療效評估的有效因子。DCE-MRI兩室模型分析的Ve值主要表達(dá)血管外細(xì)胞外間隙內(nèi)對比劑濃度在整個(gè)體素中比例的多少，取值介于0和1之間，因此主要反映組織間隙空間的大小，也就是間接反映細(xì)胞密度的大小。本研究中兩組患者Ve值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？赡苁且?yàn)閂e受血管滲透性、腫瘤細(xì)胞密度、病變囊變壞死程度以及細(xì)胞外基質(zhì)等多種因素共同影響［20］。本研究還發(fā)現(xiàn)Ve與MVD呈現(xiàn)正相關(guān)，宋瓊等［21］研究表明肝癌的Ktrans值以及Ve值與微血管密度呈正相關(guān)，相關(guān)性強(qiáng)度分別為Ktrans＞Ve。這些結(jié)論提示可以用DCE-MRI的定量參數(shù)值評估組織的微循環(huán)狀況以及腫瘤的血管生成情況。

本研究尚存在一些不足：①納入樣本量較少，且掃描過程中患者自由平靜呼吸狀態(tài)，呼吸運(yùn)動偽影的干擾影響功能磁共振后處理參數(shù)的準(zhǔn)確性；②影像學(xué)分析與病理檢查時(shí)只對相對應(yīng)的單一層面進(jìn)行了分析，兩者間的對照可能存在偏差，后續(xù)研究可應(yīng)用多個(gè)層面進(jìn)行對比以增加研究結(jié)論的準(zhǔn)確性；③DCE-MRI尚缺乏統(tǒng)一的成像標(biāo)準(zhǔn)，不同掃描參數(shù)、對比劑的種類和注射劑量、以及輸入動脈的設(shè)定都對定量參數(shù)的測量造成影響。

綜上所述，DCE-MRI兩室模型可對HCC微循環(huán)狀態(tài)進(jìn)行量化評價(jià)，對肝癌射頻消融療效具有一定的術(shù)前預(yù)測作用，且DCE-MRI在一定程度上判斷腫瘤微血管密度的豐富程度。隨著將來DCE-MRI后處理標(biāo)準(zhǔn)的不斷規(guī)范化，相信功能磁共振成像在肝癌診斷及療效評估、預(yù)測方面將會有更廣闊的應(yīng)用前景。