樊競泓，張勝潮

作者單位：1.山西醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，太原 030001；2.太原市第四人民醫(yī)院磁共振室，太原 030053

0 前言

結(jié)直腸癌是世界第三大癌癥[1]。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是直腸癌轉(zhuǎn)移的主要方式，影響著患者的治療及預(yù)后[2]。目前對于局部進展期或有淋巴結(jié)侵犯的可切除直腸癌患者原則上推薦新輔助放化療后直腸系膜切除術(shù)[3]，因此治療前需要準確評估區(qū)域淋巴結(jié)狀態(tài)。常規(guī)MRI 能夠多方位、多序列成像，可以直接觀察淋巴結(jié)的大小及形態(tài)等，目前已成為術(shù)前評估淋巴結(jié)的主要影像手段[4]，但其準確度并不高。功能MRI 能夠反映目標組織的水分子擴散、血流灌注及組織微觀結(jié)構(gòu)改變等[5]，可以較常規(guī)MRI 更早地發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。影像組學(xué)可以提供組織中肉眼無法識別的微觀信息，在評估淋巴結(jié)狀態(tài)上是很有前景的方法[6]。本文旨在整合常規(guī)MRI、功能MRI 及影像組學(xué)對直腸癌區(qū)域淋巴結(jié)評估的最新進展，為臨床診治提供堅實的理論依據(jù)及新思路。

1 常規(guī)MRI

常規(guī)MRI主要通過評估淋巴結(jié)大小、形態(tài)及信號等來判斷其狀態(tài)[7]。當淋巴結(jié)短徑超過5 mm、邊界不規(guī)則或內(nèi)部信號紊亂時懷疑淋巴結(jié)存在轉(zhuǎn)移[8]。高分辨MRI 既有常規(guī)MRI 的掃描優(yōu)勢又有較高的空間分辨力，常用來評估淋巴結(jié)。有研究[9]表明高分辨MRI 評估直腸癌術(shù)前淋巴結(jié)分期的敏感度和特異度分別為73%和74%。熊健等[10]應(yīng)用高分辨MRI 分析102 例直腸癌患者盆腔側(cè)方淋巴結(jié)的形態(tài)學(xué)信息，發(fā)現(xiàn)惡性淋巴結(jié)短徑大于良性淋巴結(jié)，且短徑的診斷價值最高，這是因為腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移使得淋巴結(jié)內(nèi)部細胞增多，體積增大。但是也有研究顯示短徑較小淋巴結(jié)也有惡性的可能，同時增大的淋巴結(jié)亦可能是反應(yīng)性增生[11]。CURVO-SEMEDO 等[12]研究還顯示出淋巴結(jié)無論轉(zhuǎn)移與否，其體積均趨于減小。這些研究表明不能僅用大小來評估淋巴結(jié)狀態(tài)。聯(lián)合形態(tài)學(xué)特征可以提高評估淋巴結(jié)狀態(tài)的準確度。楊彥松等[13]認為高分辨MRI 中淋巴結(jié)大小結(jié)合其形態(tài)特征對良惡性淋巴結(jié)診斷的準確度高于單純的淋巴結(jié)大?。?9.53% vs.69.03%）。李夙蕓等[14]對T1-T2 期直腸癌患者良惡性淋巴結(jié)進行評估發(fā)現(xiàn)，通過淋巴結(jié)內(nèi)部信號可以有效評估術(shù)前淋巴結(jié)狀態(tài)，這是由于淋巴結(jié)內(nèi)部腫瘤細胞的侵犯使其信號紊亂。高分辨MRI可以很好地顯示淋巴結(jié)的形態(tài)、大小及內(nèi)部信號，但是放射醫(yī)師從圖像上看到的形態(tài)學(xué)信息具有一定的主觀性，缺乏定量指標。因此在常規(guī)MRI上評估淋巴結(jié)狀態(tài)并不精準，需要尋找更靈敏的評估方法。

2 功能MRI

2.1 擴散加權(quán)成像

擴散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging,DWI）是一種單指數(shù)模型，能反映出組織中水分子的擴散受限程度。表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coeficient, ADC）值是其量化指標，惡性組織由于細胞數(shù)量多、排布密集，一般會有較高的DWI 信號和較低ADC 值。對于一些有孤立的腫瘤細胞或者微小轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)來說，在其形態(tài)學(xué)發(fā)生改變之前病理生理已經(jīng)發(fā)生了變化。DWI較常規(guī)MRI更適合于識別和監(jiān)測腫瘤[15]，能更早地捕捉到惡性淋巴結(jié)信號變化。有研究[16]表明直腸腺癌惡性淋巴結(jié)的平均ADC值顯著低于良性淋巴結(jié)。這與GE等[17]研究結(jié)果一致，并且認為診斷惡性淋巴結(jié)的最佳臨界值為1.05×10-3mm2/s。惡性淋巴結(jié)ADC 值低是因為腫瘤細胞轉(zhuǎn)移到淋巴結(jié)內(nèi)增加了淋巴結(jié)內(nèi)的細胞含量，減少了細胞外容積，從而限制了水分子的運動所致。許梅海等[18]研究顯示惡性淋巴結(jié)的指數(shù)化ADC（exponential ADC,eADC）值比良性淋巴結(jié)大。eADC值是由組織在DWI上的信號強度除以其在T2WI 上的信號強度得出的，所以eADC 值排除了T2 透射效應(yīng)的干擾，較ADC 值能更真實地反映水分子擴散受限程度。但不同的研究中良惡性淋巴結(jié)的ADC界值不同。此外，良惡性淋巴結(jié)的ADC 值有重疊，并不能完全區(qū)分良惡性[19]。由于不同研究當中的樣本量、b值、ADC值計算模型及感興趣區(qū)的選擇均存在不同程度的差異，因此ADC值對直腸癌術(shù)前淋巴結(jié)狀態(tài)評估的一致性欠佳。

2.2 體素內(nèi)不相干運動成像

體素內(nèi)不相干運動（introvoxel incoherent motion, IVIM）成像是一種由DWI 衍生而來的基于多個b 值的雙指數(shù)模型，傳統(tǒng)DWI 參數(shù)（ADC 值）僅能反映組織中水分子擴散的受限程度，而IVIM 成像能同時反映組織中水分子擴散的受限程度與組織灌注信息，是更加全面反映活體組織功能學(xué)信息的一種技術(shù)[20]。IVIM 成像定量參數(shù)主要包括真擴散系數(shù)（true diffusion coefficient, D）、假擴散系數(shù)（pseudo-diffusion coefficient, D*）及灌注分數(shù)（perfusion fraction, f）。其中D 值反映了組織真實的擴散程度；D*值與f 值均代表組織的微循環(huán)灌注。YANG 等[21]研究表明D 值是區(qū)分良惡性淋巴結(jié)效能最高的指標，惡性淋巴結(jié)有較高的D 值和較小的f值，而D*值在該研究中差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。f 值與組織內(nèi)的毛細血管密度有關(guān)[22]，較小的f 值可能是腫瘤細胞侵入使得淋巴結(jié)內(nèi)毛細血管部分消退所致。較高的D 值則是與淋巴結(jié)內(nèi)毛細血管部分消退使得淋巴結(jié)內(nèi)壞死，細胞外空間變大，水分子擴散增加有關(guān)。YU 等[23]的研究發(fā)現(xiàn)D 值評估良惡性淋巴結(jié)的效能最高，并發(fā)現(xiàn)惡性淋巴結(jié)的D值小于良性淋巴結(jié)，這與許梅海等[18]的研究結(jié)果一致，原因是腫瘤細胞的侵入使得淋巴結(jié)內(nèi)細胞密度變大，細胞間排列緊實，水分子擴散受限。但不同的是，在許梅海等的研究中D*值診斷淋巴結(jié)狀態(tài)效能最高，并且惡性淋巴結(jié)有著較高的D*值，D*值與組織中血流速度及毛細血管長度相關(guān)，惡性淋巴結(jié)D*值高可能與腫瘤細胞生長快，血管豐富且通透性高有關(guān)。LONG 等[24]認為在淋巴結(jié)短徑3-5 mm 組中，惡性淋巴結(jié)的D 值顯著低于良性淋巴結(jié)；而在較大短徑淋巴結(jié)組中，良惡性淋巴結(jié)間的D 值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，惡性淋巴結(jié)的f值顯著低于良性淋巴結(jié)組。D 值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義可能是因為內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，較大短徑淋巴結(jié)內(nèi)易發(fā)生壞死；惡性淋巴結(jié)f值低是因為在短徑較大淋巴結(jié)中生成的腫瘤血管不成熟，基底膜不完整。綜上，IVIM各參數(shù)的重復(fù)性較差，尤其是D值和D*值，未來還需要大量的研究來進一步驗證其評估效能。

2.3 擴散峰度成像

傳統(tǒng)的ADC 值是組織中自由水呈高斯分布的定量指標，但腫瘤組織的微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有異質(zhì)性等使得內(nèi)部水分子呈非高斯分布。組織微觀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，水分子的非高斯性分布越明顯。擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging, DKI）可以為組織中水分子擴散的非高斯分布提供定量指標[25]，能同時客觀地反映組織中水分子擴散受限與組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。DKI 參數(shù)眾多，其中具有特征性的是平均擴散峰度（mean kurtosis, MK）和平均擴散率（mean diffusivity, MD）。MK 值反映了感興趣區(qū)組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，MD值反映了感興趣區(qū)組織內(nèi)水分子的平均擴散率，是非高斯分布偏移校正后的ADC[26]。DKI 在評估腫瘤分級、治療反應(yīng)、組織類型和遠處轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮了較好的作用[27]。目前DKI 已應(yīng)用于前列腺癌、乳腺癌、腦膠質(zhì)瘤的腫瘤侵襲性評估。DKI對直腸癌淋巴結(jié)的評估也發(fā)揮了重要作用。有研究[28]顯示惡性淋巴結(jié)的MK值大、MD值小，YU等[29]認為MD 值的診斷效能最高，高于ADC 值。惡性淋巴結(jié)的MD 值低是由腫瘤細胞侵犯淋巴結(jié)使得淋巴結(jié)內(nèi)擴散受限程度更大所致，這與單指數(shù)模型中的ADC值低的原因一致；而惡性淋巴結(jié)的MK 值較大是由于惡性淋巴結(jié)內(nèi)部的異質(zhì)性較大，水分子更偏離高斯分布所致。綜上，DKI 技術(shù)的運用可以幫助臨床醫(yī)生提高評估轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的能力。

2.4 動態(tài)對比增強MRI

動態(tài)對比增強MRI（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）是一種通過靜脈注射對比劑提供組織血管信息的成像方式，它間接反映了組織的毛細血管通透性及血流灌注情況[30]。DCE-MRI是通過結(jié)合對比劑在惡性組織中分布的藥代動力學(xué)建模，獲得反映組織血管密度和通透性的定量指標，常用的指標主要有容積轉(zhuǎn)移常數(shù)（volume transport constant, Ktrans）、速率常數(shù)（rate constant, Kep）和血管外細胞外間隙容積分數(shù)（extravascular extracellular volume fraction, Ve）等[31]。一項薈萃分析[30]對常規(guī)MRI、DWI和DCE-MRI 在鑒別直腸癌良惡性淋巴結(jié)診斷價值的評估中發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI 是診斷良惡性淋巴結(jié)的最佳技術(shù)，其敏感度為83%，特異度為86%。YANG等[32]發(fā)現(xiàn)在短徑＜5 mm 的淋巴結(jié)中，惡性淋巴結(jié)的Ktrans值較高，并有中等的診斷效能。康立清等[33]研究顯示直腸癌惡性淋巴結(jié)組的Ktrans、Ve值高于良性淋巴結(jié)組，其中Ktrans值的敏感度和特異度分別為85.7%和67.9%，對區(qū)分直腸癌良惡性淋巴結(jié)的價值較高。馬小梅等[34]應(yīng)用DCE-MRI對直腸系膜淋巴結(jié)定量分析發(fā)現(xiàn)，良性淋巴結(jié)、反應(yīng)增生性淋巴結(jié)及惡性淋巴結(jié)的Ktrans值、Kep值依次升高，但Ve值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，且Ktrans值的敏感度和特異度均高于Kep值。惡性淋巴結(jié)的Ktrans值較高可能是因為惡性淋巴結(jié)內(nèi)新生血管結(jié)構(gòu)紊亂、內(nèi)皮細胞異常，血管表面積及滲透性增加，導(dǎo)致淋巴結(jié)的對比劑漏出增加。綜上，我們認為Ktrans值對區(qū)分良惡性淋巴結(jié)的診斷效能較高，Kep值與Ve值對良惡性淋巴結(jié)鑒別還有所爭議。由于DCE-MRI掃描技術(shù)規(guī)范性的限制以及臨床使用的非普遍性，Ktrans值是否可以作為準確評估直腸癌良惡性淋巴結(jié)的定量指標仍需大量研究進行驗證。

2.5 其他功能MRI

2.5.1 磁共振波譜成像

磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy, MRS）是將化學(xué)位移理論與磁共振技術(shù)相結(jié)合，對體內(nèi)代謝物進行分析的一種無創(chuàng)性的MRI 檢查技術(shù)[35]。組織細胞的代謝水平可以由組織內(nèi)膽堿及其代謝產(chǎn)物含量的變化來反映，一項應(yīng)用氫質(zhì)子MRS（1H-MRS）分析直腸癌的研究[36]顯示，在3.2 ppm 處出現(xiàn)復(fù)合膽堿峰是直腸癌的特征，并且在新輔助放化療后該峰會消失，這提示1H-MRS 在直腸癌診斷及評價新輔助放化療療效中有意義。有研究[37]通過1H-MRS分析出直腸癌組織中蘇氨酸、亮氨酸等氨基酸水平較健康對照組高，這可能是癌細胞在增殖過程中對結(jié)構(gòu)蛋白更高的需求所致。這些研究均提示MRS可能在直腸癌診療方面有一定的價值，目前尚未見到MRS評估直腸癌淋巴結(jié)狀態(tài)的研究報道。MRS 通過反映組織的代謝信息在生化水平上幫助醫(yī)師判斷組織的侵襲性，但是由于腫瘤的異質(zhì)性，MRS重復(fù)性低，并且其檢查時間長、易受脂肪組織干擾，應(yīng)用有一定局限性。

2.5.2 血氧水平依賴MRI

血氧水平依賴MRI（blood-oxygenation leveldependent MRI, BOLD-MRI）能無創(chuàng)地評估組織整體的乏氧狀態(tài)，可通過其定量指標表觀-自旋弛豫率（apparent spin-spin relaxation rate, R2*）的變化，反映組織氧代謝的變化。有研究[38]推測侵襲性較強的直腸癌，其腫瘤細胞增殖更快，腫瘤會處于缺氧狀態(tài)，缺氧的微環(huán)境會導(dǎo)致脫氧血紅蛋白升高，使R2*升高，這為早期檢測和評估直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移提供了新思路，惡性淋巴結(jié)內(nèi)腫瘤細胞多，缺氧狀態(tài)會使R2*升高，但還需要大量研究驗證。ATKIN等[39]還發(fā)現(xiàn)R2*與直腸癌患者血管內(nèi)皮生長因子的表達相關(guān)。BOLD-MRI具有非侵襲性、空間分辨率高及可重復(fù)性等優(yōu)點，但是會受到血液pH值、溫度及血容量等的影響。BOLD-MRI主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究，目前應(yīng)用于直腸癌研究還較少，未來還需大量研究驗證。

2.5.3 超微超順磁性氧化鐵MRI

超微超順磁性氧化鐵（ultrasmall super paramagnetic iron oxide, USPIO）是一種MRI 對比劑，經(jīng)靜脈注射后到達淋巴結(jié)，可被正常淋巴結(jié)內(nèi)的大量巨噬細胞吞噬從而在淋巴結(jié)內(nèi)積累，其順磁效應(yīng)會減弱MRI信號，在T2WI序列上信號降低[40]。在轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)中，USPIO攝取受到抑制，MRI信號影響較小。STIJNS 等[41]應(yīng)用USPIO-MRI 評估10 例直腸癌 患者的淋巴結(jié)狀態(tài)，并將其與組織病理學(xué)進行比較，結(jié)果顯示惡性淋巴結(jié)較良性淋巴結(jié)信號高，但準確性不高。這可能是惡性淋巴結(jié)內(nèi)有腫瘤成分使得對比劑累積減少。USPIO-MRI 主要是靠肉眼觀察到的信號高低來決定，有一定的主觀性，目前在臨床的應(yīng)用還較少，其診斷價值還需進一步驗證。

3 基于MRI的影像組學(xué)

影像組學(xué)是通過高通量的定量特征提取，然后進行數(shù)據(jù)分析，將醫(yī)學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為高維、可利用的數(shù)據(jù)，以支持臨床決策的過程[42]。有研究[43-44]顯示影像組學(xué)在評估淋巴結(jié)狀態(tài)中發(fā)揮了良好的作用。影像組學(xué)在直腸癌的診療過程中也有大量應(yīng)用，如提高分期準確性、評估新輔助治療療效、預(yù)測疾病預(yù)后等[45]。一項研究[46]應(yīng)用深度轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)對直腸癌良惡性淋巴結(jié)進行評估，顯示AUC和準確度分別為0.994和95.7%。李國強等[47]在基于淋巴結(jié)T2WI 紋理分析對直腸癌良惡性淋巴結(jié)的評估研究中顯示，目標淋巴結(jié)六個紋理特征的訓(xùn)練組和驗證組的AUC 值分別為0.881、0.795，認為紋理分析對直腸癌良惡性淋巴結(jié)的評估診斷效能較高，并且準確性和敏感度較高。ATRE 等[48]對40 例直腸腺癌患者回顧性分析發(fā)現(xiàn)，MR 形態(tài)學(xué)特征是區(qū)分腫瘤沉積與惡性淋巴結(jié)的有效因子，當與MRI紋理分析中的偏度參數(shù)一起評估時，效果會有增益。綜上，我們認為各種影像組學(xué)分析方法對分析組織異質(zhì)性有一定的價值。但影像組學(xué)也面臨著挑戰(zhàn)，例如不同機構(gòu)的掃描設(shè)備及參數(shù)不同、需要大量的研究人群等，未來形成統(tǒng)一的標準及各個機構(gòu)相互協(xié)作共同構(gòu)建大數(shù)據(jù)庫可以克服這些不足。

4 小結(jié)與展望

評估區(qū)域淋巴結(jié)狀態(tài)對于直腸癌患者的預(yù)后及治療決策的制訂至關(guān)重要。常規(guī)MRI 有一定的主觀性并且診斷效能較差。DWI 可用于評估淋巴結(jié)內(nèi)部的水分子擴散運動，但良惡性淋巴結(jié)的ADC 值有重疊，不能完全區(qū)分良惡性。IVIM 能更加全面地反映淋巴結(jié)內(nèi)部信息，但其部分參數(shù)重復(fù)性較差，需要更多研究來驗證。DKI 可以很好地反映淋巴結(jié)內(nèi)部的異質(zhì)性。DCE-MRI 通過定量分析淋巴結(jié)的微循環(huán)狀態(tài)，提高評估淋巴結(jié)狀態(tài)的準確度，但缺點是需要對比劑及掃描時間長。MRS 對直腸癌的診斷有一定的提示意義，其在評估淋巴結(jié)狀態(tài)上可能有一定潛力，期待未來更多有價值的研究。BOLD-MRI 通過無創(chuàng)評估淋巴結(jié)乏氧狀態(tài)為鑒定良惡性淋巴結(jié)提供新思路，但易受到外周環(huán)境的影響。USPIO-MRI 也為評估淋巴結(jié)狀態(tài)提供了新思路，但有一定的主觀性。近年來隨著影像組學(xué)的發(fā)展，能夠挖掘出圖像背后的信息，這為以后評估淋巴結(jié)提供了新方向。未來我們還應(yīng)該將多種成像方法與影像組學(xué)結(jié)合，構(gòu)建出準確評估直腸癌淋巴結(jié)的模型，為臨床提供更精準的診斷方式。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：張勝潮設(shè)計本研究的方案，對稿件重要內(nèi)容進行了修改；樊競泓起草和撰寫稿件，獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，對稿件重要內(nèi)容進行了修改；全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本文章的所有方面負責，確保本文章的準確性和誠信。