影像技術對直腸癌環周切緣術前評估的研究進展

白晶晶，吳國柱

1.內蒙古醫科大學 研究生院，內蒙古 呼和浩特 010017；2.內蒙古自治區人民醫院 超聲醫學科，內蒙古 呼和浩特 010017

引言

直腸癌是我國常見的惡性腫瘤之一，發病率高且發病年齡逐漸年輕化[1-2]。環周切緣（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締組織，也是全直腸腸系膜切除術切除的最外緣。按照Beets-Tan 等[3]的研究標準，在MRI 圖像上測量腫瘤、局部轉移淋巴結或直腸系膜內殘存的癌結節到直腸系膜筋膜的距離＜5 mm，相當于病理上CRM＜1 mm，則為CRM 陽性。最新的歐洲腫瘤內科學會診療準則中指出CRM 陽性的患者易局部復發及遠處轉移，且存活率低[4]。故術前評估CRM 狀態對于臨床選擇治療方式尤為重要。本文就目前影像學檢查對直腸癌患者術前評估CRM 的應用予以綜述，以期為治療方式的選擇提供一定參考依據。

1 直腸腔內超聲對術前評估直腸癌CRM的應用

1.1 常規超聲

直腸腔內超聲（Endorectal Ultrasound，ERUS）檢查在《中國結直腸癌診療規范》中被列為直腸癌術前的常規檢測方法之一[5]，具有耗時短、操作簡單、無輻射、經濟安全等優點[6]。在過去30 年的大部分時間里，ERUS 技術一直是直腸癌術前評估的主要影像學工具。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，可準確評估腫瘤浸潤深度[7]。任圣會等[8]研究采用回顧性橫斷面方法評估了193 例直腸癌患者CRM 狀態，其中ERUS 表現出了較高的價值，且相比于高位直腸癌，ERUS 評估低位直腸癌CRM 優勢更大。Granero-Castro 等[9]發現主要評估低位直腸癌CRM 時，ERUS的總體準確度由83.7%上升到87.5%，而MRI 的準確度由91.8%下降到87.5%。但是相比于MRI，ERUS 對直腸癌CRM 的診斷效能略低，國外的一項研究表明[10]，ERUS 術前診斷直腸腸系膜受累的準確度為90%，MRI術前診斷直腸腸系膜受累的準確度為95%，表明ERUS對CRM 的診斷效能略低于MRI，與宋玉娟[11]研究結果一致。隨著三維直腸腔內超聲在臨床中的普遍應用，三維直腸腔內超聲能同時提供直腸多切面的三維圖像，可通過不同切面評估腫瘤的浸潤深度及其與周圍臟器的關系，可準確獲得腫瘤至肛緣的距離、腫瘤累及腸管的長度及腫瘤厚度等信息，在一定程度上提高評估直腸癌CRM 的準確度[12]。

ERUS 在評估直腸癌患者CRM 時也存在一定的局限性，ERUS 主要適用于評估中低位直腸癌的CRM，腸腔狹窄及高位直腸癌患者不建議使用。氣體、腸內容物、腫瘤周邊炎性反應都會影響ERUS 對直腸癌CRM的評估，且診斷結果與超聲醫師經驗密切相關。但相比于其他影像學檢查，ERUS 檢查更簡單、價格低廉、患者耐受性好、具有可重復性。ERUS 為直腸癌術前評估提供了一種快速、無創的技術，且在進一步檢查其他成像方式發現的不確定病變上，可為中低位直腸癌患者判斷CRM 狀態及制定臨床治療方案提供重要依據。因此，在評估直腸癌CRM 狀態方面，ERUS 值得推廣應用。

1.2 超聲造影

超聲造影對直腸癌CRM 的評估分為經直腸灌注造影與靜脈造影。經直腸灌注造影可以擴充腸管，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比。靜脈超聲造影可以實時動態反映腫瘤血流的灌注及微循環狀態，因直腸癌屬于富血供腫瘤，靜脈超聲造影時腫瘤是“快進快出”狀態，有利于對腫瘤浸潤深度及與周圍組織進行明確區分。國內一項研究在評估122 例中低位直腸癌患者CRM 狀態時發現，經直腸灌注造影超聲評估CRM 的準確度為89.3%、敏感度為80.6%、特異性為92.3%，MRI 評估CRM 的準確度為83.6%、敏感度為80.6%、特異性為84.6%，且二者的差異有統計學意義[13]，表明經直腸灌注造影對評估中低位直腸癌CRM 的診斷效能略優于MRI。劉愛華等[14]研究表明超聲雙重造影評估直腸癌CRM 的準確度為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創性微循環血流示蹤手段，對中低位直腸癌CRM 的評估有一定的價值，可作為MRI 術前評估直腸癌CRM 是否存在禁忌證的良好替代方法。

1.3 超聲彈性成像及實時剪切波彈性成像

超聲彈性成像（Ultrasound Elastography，UE）的原理是利用聲波檢測組織的硬度屬性[15]。針對不同組織的彈性系數不同，對其施加一個內部或外部的動態或者靜態/準靜態的激勵，組織的速度、應變、位移等發生一定的差異，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，結合數字圖像處理技術或數字信號處理技術轉換為實時彩色圖像，給醫師提供直觀形象的組織彈性信息的方法。UE 多應用于甲狀腺、乳腺、前列腺等疾病，近年來在結直腸腫瘤中的應用也較多見[16]。實時剪切波彈性成像（Shear Wave Elastography，SWE）可通過施加數個脈沖波激發組織內的剪切波，通過數字圖像處理技術得到病變部位的絕對彈性值[17]。Fan 等[18]研究表明SWE 有助于判斷腫瘤的浸潤深度，可作為常規ERUS 的補充，提高ERUS評估CRM 的準確度。目前相關的研究尚少，積極探索ERUS 與UE、SWE 的結合對評估CRM 受累情況的幫助可能有助于延長直腸癌患者的生存時間。

2 CT對術前評估直腸癌CRM的應用

薄層增強CT（螺旋CT）是目前直腸癌臨床診斷最常用的影像學手段之一，基本原理是利用CT 薄層掃描人體形成圖像，分割并進行圖像重建，便于醫師通過觀察結直腸腔內的結構發現病變部位。CT 能夠在重建的直腸腔內以任意角度進行檢查，具有檢查時間短、患者耐受性高的優點，且具有可描述腫瘤與直腸系膜的關系、能克服EURS 的不足等優勢，并可適用于任何位置、大小和生長類型的腫瘤。國內的一項研究表明螺旋CT 評估CRM 敏感度、特異性、準確度分別為76.92%、91.76%、87.23%[19]，表明螺旋CT 對預測直腸癌CRM狀態的能力較強。因直腸癌早期對腫瘤周圍腸壁浸潤少，CT 掃描無法清晰辨別早期腸道病變情況及部位，故CT主要應用于中晚期的直腸癌患者CRM 的評估[20]。螺旋CT 也是評估直腸癌有無其他臟器轉移的重要影像學手段，高連榮[21]以86 例結直腸癌肝轉移患者作為研究對象，經螺旋CT 評估后診斷正確的有331 個肝轉移病灶，總診斷準確度可達91.18%。Rocca 等[22]研究發現增強CT 評估直腸癌肝轉移的準確度為93.3%，聯合應用影像組學可增加肝臟微小轉移灶的檢出率。Schnitzer 等[23]發現CT 可以為直腸癌肝轉移手術方式的選擇提供依據。Porto-álvarez 等[24]認為放射性手段結合醫學人工智能可在診斷直腸癌肺轉移方面發揮巨大價值。以上研究均表明CT 對直腸癌其他臟器轉移的評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還是其腫瘤本身所致，且CT 圖像會受部分容積效應的影響以及存在X射線輻射的風險，不適宜重復檢查。國外的一項研究表明，在診斷CRM 是否受累方面，CT 無法取代MRI[25]。故CT 不宜作為評估直腸癌CRM 的首選方法，但可作為MRI 評估中晚期CRM 的補充手段，為臨床提供直腸癌CRM 轉移及其他臟器轉移情況的影像學依據。

3 MRI對術前評估直腸癌CRM的應用

3.1 常規MRI

MRI 具有多角度、多參數等特點，也具有無輻射、軟組織分辨能力強等優點，特別是能夠連續而清晰地從多層面顯示直腸固有筋膜和手術相關周圍組織結構[26]。其中直腸固有筋膜代表了全直腸系膜切除手術中的CRM，在T1WI、T2WI 上表現為低信號線狀影[27]。歐洲胃腸與腹部放射學學會共識會議推薦MRI 為診斷直腸癌分期的首選檢查[28]。國內有研究表明，MRI 診斷CRM 的敏感度為91.9%、特異性為82.8%、準確度為90%，且腫瘤的浸潤深度、淋巴結轉移情況都可在MRI 上得以清晰顯示[29]，這與王靜等[30]研究結果相近。陳東等[12]研究表明MRI 評估直腸癌患者術前T 分期和CRM 狀態準確度均較高，CRM 有無受累的準確度為84.04%，這表明MRI 對直腸癌術前評估CRM 狀態具有較高的診斷效能。Simpson 等[31]認為MRI 對評估術后或新輔助化療后的CRM 狀態也有一定的價值。McGlone 等[32]研究表明MRI 也可為長程放化療后的患者提供依據，可根據CRM 受累狀態及時調整治療程度。

MRI 無電離輻射，患者耐受好，對低位、中高位直腸癌均可進行準確的CRM 評估，是評估CRM 狀態的首選檢查，且MRI 可綜合評估腫瘤的TN 分期、浸潤深度及有無遠處轉移等，這些結構的受侵情況對指導臨床精準醫療有重要意義。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性增生和直腸周圍浸潤，且受氣體、直腸癌局部組織纖維化等因素干擾[33]。同時，MRI 價格昂貴、檢查繁瑣，不便重復檢查。對于有金屬支架置入、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 彌散加權成像

彌散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）是MRI 診斷的一種新成像方式，原理是利用對擴散運動敏感的脈沖序列檢測組織的水分子擴散狀態。DWI 可根據ADC 值的差別獲得病變部位組織信息，反映組織內水分子的擴散運動特點，在瘤體中，不同組織之間的細胞密度存在差異，因此會影響組織間水分子的擴散狀態。如果腫瘤細胞增殖活躍，使得組織間隙變窄，導致水分子彌散受到一定程度的限制，ADC 值就會下降，DWI 圖像會呈現高信號[34]。DWI 最初較多應用于顱腦疾病中，隨著技術的發展逐漸應用于直腸癌的檢查中。

張麗等[35]發現MRI 高分辨率成像對CRM 評估的敏感度、特異性、準確度分別為66.7%、87.5%、85.7%，MRI 聯合DWI 對CRM 評估的敏感度、特異性、準確度分別為71.4%、85.7%、92.8%。伏紅超等[36]發現在50 例直腸癌患者中，采用常規MRI 評估CRM 狀態的準確度、敏感度和特異性分別為88.00%、85.71%和88.89%，采用MRI 聯合DWI 的方式評估CRM 的準確度、敏感度和特異性分別為96.00%、100.00%和94.40%，說明DWI 序列有助于提高CRM 陽性的檢出率。但DWI 序列假陽性稍高于MRI，原因可能是DWI 序列圖像信噪比不如高分辨MRI 圖像，對細微結構的識別能力不足。谷梅蘭等[37]研究表明，對于評估CRM，DWI 序列的準確度略低于高分辨MRI。因此建議高分辨率MRI 與DWI 序列聯合應用評估CRM，為臨床選擇合適的治療方式提供理論基礎。

3.3 MRI影像組學

隨著人工智能技術的發展，應用基于醫學影像大數據的分析手段來輔助醫師決定或解決臨床實踐中的棘手問題成為研究熱點，該新興領域被稱為“影像組學”[38]，影像組學可以從大量的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]采用更快的區域卷積神經網絡算法分析350 例CRM 陽性患者的高分辨率MRI 圖像，其準確度、敏感度、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為88.4%、85.7%、89.8%、80.7%和92.6%；AUC 為0.934（95%CI：0.913～0.954）。區域卷積神經網絡算法模型只需0.2 s 就可對單張圖像自動識別，具有初步篩選CRM 陽性的應用價值。影像組學作為一種新興精準醫療的核心工具，對直腸癌術前評估具有更加廣闊的應用前景。未來需要不斷推動數據標準化和多中心研究，進行更標準化的結果論證，使影像組學推動診斷醫學進入下一個模式，更好地為臨床決策服務。近年國內主要利用影像技術評估直腸癌CRM的研究如表1 所示。

表1 影像技術在直腸癌CRM術前評估中的應用

4 總結與展望

MRI 是目前術前評估直腸癌CRM 的首選影像學方法，對評價低位、中高位直腸癌CRM 狀態的準確度較高，且MRI 可直接清晰顯示病灶周圍及手術相關的結構，有助于提高直腸癌患者術前分期的準確度。DWI 作為MRI 的新技術，可以作為MRI 評估CRM 的補充手段，二者聯合應用可提高CRM 陽性的檢出率。CT 對評價晚期直腸癌患者的CRM 有一定價值，但因軟組織分辨率不高，使其準確度低于MRI 及ERUS。CT 對其他臟器的遠處轉移也有一定的應用價值，可以檢出肝、肺等臟器較小的轉移灶，為直腸癌患者的精準醫療提供依據。ERUS 因其可重復性、價格低廉、患者耐受性好等優點，適合對前兩種影像學手段不確定的病變進行進一步的檢查，且對中低位直腸癌患者術前評估CRM 準確度較高，可直觀地觀測腫瘤的位置、病變范圍、浸潤深度、有無淋巴結轉移等信息。ERUS 結合US、SWE 能在一定程度上提高檢出CRM 陽性的準確度，結合超聲造影提供的血流動力學信息，可指導臨床選擇最合適的治療方案。影像組學作為一種新興的研究方法，在直腸癌CRM 方面的應用已取得了一定的成果，但需要更進一步的研究。期待未來影像組學在直腸癌CRM 的診斷及療效評價方面發揮更大的優勢。

目前對于術前評估直腸癌CRM 的影像學手段發展較為成熟，但仍有一定的局限性，任何一種影像學方法都不能保證完全準確地評估CRM 狀態。因此，積極探索人工智能及結合其他新技術評估直腸癌CRM 的影像學方法，將是對直腸癌患者術前進行準確評估及提高直腸癌患者預后的有效手段。