动态增强磁共振成像对直肠癌术前新辅助治疗疗效的评价.pdf

103临床研究|ClinicalArticles磁共振成像2010年第1卷第2期ChinJMagnResonImaging,2010,Vol1,No2摘要目的观察动态增强磁共振(DCE-MRI)能否在术前判断直肠癌新辅助治疗的疗效，比较常规T2WI与DCE-MRI对直肠癌术前T、N分期的准确性。方法收集术前或术后病理确诊的直肠癌患者40例。其中行术前新辅助治疗者22例，未进行术前新辅助治疗者18例。所有患者均在GE1.5TTwinspeedHDMR扫描仪行盆腔动态增强扫描。扫描序列包括T2WI压脂、T1WI、DWI，快速三维容积T1加权脂肪抑制成像增强扫描(3DLAVA)。分析动态增强曲线的各项参数在新辅助治疗前后的变化，观察癌灶曲线上升速率。结果对未进行术前治疗的直肠癌分期的准确性：DCE-MRI与常规T2WI对直肠癌T分期的准确性分别为83.3%和66.7%，对环周切缘阴性判断准确性为88.2%和70.6%。T2WI及DCE-MRI均能发现直径2mm的淋巴结。对新辅助治疗后直肠癌再分期的准确性：DCE-MRI对T、N再分期的准确性可达86.4%和81.8%，对环周切缘情况判断准确性为100%。而T2WI进行T、N再分期较困难。治疗前癌灶的曲线上升速率明显高于正常肠管；治疗后达病理完全缓解组原癌灶部略低于下段正常肠管，但是差异不明显；治疗后未达病理完全缓解组癌灶部仍高于下段正常肠管。结论DCE-MRI对术前直肠癌分期的准确性高，并能够准确判断新辅助治疗后癌周切缘情况。癌灶与参照肠管的上升速率比较有助于在术前判断疗效。关键词直肠肿瘤；磁共振成像，动态增强；肿瘤辅助疗法；肿瘤分期EffectsofneoadjuvantchemoradiotherapypriortosurgeryonrectalcancerassessingbyDCE-MRIZHOUNi-na,CHENMin*,WANGWen-chao,ZHAOWei-feng,YANGZheng-han,LISa-ying,ZHANGChenDepartmentofRadiology,BeijingHospital,Beijing100730,China*Correspondenceto:ChenM,E-mail:Received16Jan2010；Accepted8Mar2010AbstractObjective:Toevaluatedynamiccontrast-enhancedMRimaging(DCE-MRI)inassessingpathologicresponsesinrectalcancertreatedwithneoadjuvantchemoradiotherapy(NCRT),andtocomparethediagnosticaccuracyofT2WIandDCE-MRIinthepreoperativeTandNstagingofrectalcancer.MaterialsandMethods:Fortypatientswithpathologicallyprovenprimaryrectalcancerwereenrolledinthisstudy,18patientshadnopreoperativetreatments,22patientstreatedwithNCRT.DCE-MRIwasperformedinallpatientsonGE1.5TTwinspeedHDMRscanner.TherectalcancerstagewasmadeaccordingtotheTNMclassificationcriteria.PreoperativeMRIassessmentwascomparedwithpostoperativehistopathologicalfindings.ParametersofDCE-MRIcurvesincludingtypeofenhancement,thetimeofmaximumuptake,theuptakevelocityT,wereanalyzed.Thenormalrectumpartwasselectedascontrol.Results:(1)ForrectalcancerwithoutNCRT,DCE-MRIhadanaccuracyof83.3%forTstaging,andT2WIhadanaccuracyof66.7%.Forpredictingaclearcircumferentialresectionmargin(CRM),DCE-MRIhadanaccuracyof88.2%,andT2WIhadanaccuracyof70.7%.Lymphnodesofdiametermorethan2mmcouldbefoundinDCE-MRIandT2WI.(2)ForrectalcancertreatedwithNCRT,DCE-MRIhadanaccuracyof86.4%forTstagingand81.8%forNstaginginpreoperativetumorrestaging,andhadanaccuracyof100%forpredictingaclearCRM.However,T2WIcouldnotdistinguishstagesforthetumor.(3)TheTvalueofthelesionswasequaltoorlowerthanthenormalrectumpartinpathologiccompleteresponse(PCR)group,whiletheTvalueofthelesionswashigherthannormalrectumpartinnon-PCRgroup.Conclusion:DCE-MRIhashighaccuracyforpreoperativetumorrestaging,andplayanimportantroleforpredictingcircumferentialresectionmarginstatusofrectalcancertreatedwithNCRT.KeywordsRectalneoplasms；Magneticresonanceimaging,dynamiccontrast-enhanced；Neoadjuvanttherapy；Neoplasmstaging作者单位：卫生部北京医院放射科，100730第一作者简介：周妮娜(1982)，女，北京大学医学部影像医学与核医学硕士研究生，住院医师。研究方向：功能磁共振研究。E-mail:通讯作者：陈敏，E-mail:收稿日期：2010-01-16接受日期：2010-03-08中图分类号：R445.2；R735.37文献标识码：A文章编号：1674-8034(2010)02-0103-07周妮娜,陈敏,王文超,等.动态增强磁共振成像对直肠癌术前新辅助治疗疗效的评价.磁共振成像,2010,1(2):103-109.动态增强磁共振成像对直肠癌术前新辅助治疗疗效的评价周妮娜，陈敏*，王文超，赵伟峰，杨正汉，李飒英，张晨104磁共振成像2010年第1卷第2期ChinJMagnResonImaging,2010,Vol1,No2临床研究|ClinicalArticles术前放化疗及全直肠系膜切除术越来越多地应用于直肠癌。化疗导致肿瘤退缩，放疗后水肿、炎症、纤维化和坏死的影响使得再分期准确性下降，常规MRI(T1WI、T2WI、普通增强)在直肠癌术前放化疗后再分期的准确性不高1-3，但仍优于CT、EUS及PET，因此是目前进行术前再分期的主要手段。动态增强磁共振成像(dynamiccontrast-enhancedMRimaging，DCE-MRI)能否提高直肠癌放化疗后术前再分期的准确性，有待进一步研究证实，也是本研究的重点之一。部分学者对临床试验中高达25%的病理完全缓解率(pathologiccompleteresponse，PCR)提出一个挑战性的问题，即能否避免这部分患者的外科手术。但对这样的病人进行选择至关重要。如何在术前准确的评价放化疗效果，目前尚无一种准确的方法。本研究的目的为观察比较常规T2WI与DCE-MRI(LAVA+增强)对直肠癌术前T、N分期的准确性；评价DCE-MRI各参数对直肠癌新辅助治疗(neoadjuvantchemoradiotherapy,NCRT)疗效判断的价值。1材料与方法1.1病例选择收集本院2007年5月至2008年11月行磁共振动态增强扫描检查并经术前或术后病理确诊为直肠癌的病例40例，男23例，年龄5084岁，平均60岁；女17例，年龄4368岁，平均59岁。全部病例均有大便习惯改变和/或黏液性血便，病史3个月至1年不等。未行新辅助治疗者18例，行新辅助治疗者22例，其中PCR组6例，非PCR组16例。1.2MRI检查方法所有患者在检查前均清洁灌肠，直肠内未注入对比剂。检查时患者取仰卧位。检查设备为GE1.5TTwinspeedHDMR扫描仪，使用TORSE体线圈，线圈中心定位于耻骨上缘。扫描序列及参数：FSE-T1WI，轴位，TR=540ms，TE=9ms，FOV=320mm，Matrix=512512，层数=24，层厚=5mm，间隔=6mm。T2WI，FRFSE压脂，矢状位，TR=4120ms，TE=125ms，FOV=340mm，Matrix=512512，层数=20，层厚=5mm，间隔=6mm；轴位，TR=4900ms，TE=126ms，FOV=320mm，层数=20，Matrix=512512，层厚=5mm，间隔=0.5mm。EPIDWI，轴位，b=1000s/mm2。LAVA矢状位平扫、LAVA+增强，TR=3.25ms，TE=1.55ms，FOV=340mm，Matrix=256160，FA=15，Slab=26，层厚=6mm。对比剂为钆喷酸葡胺注射液(Magnevist)469.01mg/ml15ml2。用高压注射器行肘静脉注射，注射速率3ml/s，随后注入20ml生理盐水。动态扫描时间为药物注射开始后15s、1min、3min、5min共四个时相。每个患者检查时间约为3040min。1.3术前分期标准参照TNM分期4对直肠癌术前分期，即T1期：腔内息肉样结节或肿块，局限于黏膜层；T2期：肠壁增厚0.5cm，未侵犯周围脂肪组织；T3期：肿瘤侵犯周围脂肪组织，但未累及盆壁；T4期：肿瘤侵犯盆壁，伴有转移。1.4图像处理所有的动态增强图像均在GEADW工作站上使用Functool软件做信号强度的重建，观察多个感兴趣区(ROI)的时间-信号强度曲线(SI-T曲线)。1.5结果分析以术后病理结果为标准，观察项目包括：常规T2WI、DCE-MRI对直肠癌术前T、N分期的准确性；T2WI及DCE-MRI判断环周切缘是否受累的准确性；分析PCR组与非PCR组动态增强曲线的各项参数，评价DCE-MRI判断直肠癌新辅助治疗疗效的价值。本研究选择第1期至第2期上升段曲线的上升速率T作为研究参数，取T=(SI2-SI1)/SI1。SI为相对信号强度。1.6数据统计数据分析应用SPSS13.0统计软件，统计分析治疗后PCR组与非PCR组T值的独立样本t检验，治疗后达PCR组与参照肠管T值的配对t检验，治疗后非PCR组与参照肠管T值的配对t检验。P0.01)(图3、4)。治疗后非PCT组T值仍高于参照肠管(1.197vs0.72，P0.01)(图5)。3讨论3.1MRI对直肠癌术前T分期的准确性文献报道6-8MRI对直肠癌T分期的准确度为78.9%83.9%。Zhang等9报道3D动态增强对直肠癌T分期的准确性为92.1%。本组病例中，T2WI因无法分辨肠周出现的炎症反应，显示仍是肿瘤高信号，造成过度分期率达33.3%。DCE-MRI早、中期显示肿瘤明显强化，周围炎症组织、纤维化均为晚期明显强化，这样就能正确鉴别肿瘤及炎症、纤维化，提高分期准确性(准确率83.3%，过度分期率16.7%)，以及放化疗后T、N再分期的准确性(86.4%，81.8%)。这充分显示出DCE-MRI用于放化疗后术前再分期的优势。Mathur等10用MRI显示直肠系膜受侵的敏感度和特异度分别为80%、84%，其阳性预测值和阴性预测值分别为44%、96%。本组病例中，DCE-MRI对环周切缘阴性判断准确性在新辅助治疗前为88.2%；治疗后为100%，这可能与放化疗后22例患者均为环周切缘阴性有关，而DCE-MRI判断环周切缘阴性预测值较高，与文献报道结果相似。3.2MRI对直肠癌淋巴结分期的价值淋巴转移是直肠癌最主要的转移方式，如何确定阳性淋巴结，诊断标准不一：直径从5mm到10mm不等11-15；Dworak等16则通过回顾12000个有病理改变的直肠癌淋巴结，发现正常淋巴结、反应性淋巴结和转移淋巴结在大小上有很多重叠交叉。Brown17认为淋巴结轮廓不规则和信号不均匀比淋巴结大小对判断存在转移更有价值。本组病例通过回顾病理与MRI检查，发现淋巴结在癌性淋巴结与反应性淋巴结的数目与直径均有重叠，关于MRI提高直肠癌的淋巴结分期准确性，有待今后采用MRI新技术作进一步研究。3.3术前放化疗后完全缓解病例是否需要接受外科手术直肠癌术前放化疗后的完全缓解分为两个方面，其一为临床完全缓解，指在术前放化疗后通过临床、辅助检查、活检病理等均未见肿瘤证据者；其二为病理完全缓解，指在术前放化疗后切除的病理标本中未见肿瘤细胞，即pT0N0M0。Habr-Gama等18选择影像学及临床证明对CRT完全反应而未进行手术的病人进行长期随访，发表2DCE-MRT1WI对直肠癌新辅助治疗后术前T再分期的准确性治疗后DCE-MRT1WIT分期病理分期T0T1T2T3T4准确性T05183.30%T110%T22100%T311292.30%T40100%T分期准确率19/22=86.4%切缘阴性判断准确率22/22=100%表3DCE-MRT1WI判断治疗后淋巴结受累的准确性淋巴结病理结果DCE阴性DCE阳性准确性阴性16288.90%阳性2250%总计22准确率18/22=81.8%敏感度50.00%特异度88.90%108磁共振成像2010年第1卷第2期ChinJMagnResonImaging,2010,Vol1,No2临床研究|ClinicalArticles现这些病人5年无病生存率为92%，而进行手术的病人为83%，因此认为对获得临床完全缓解的病例没有必要再实施外科手术治疗。也有学者发现部分临床完全缓解的病例，因拒绝手术在不同时间内均出现局部复发和远处转移，认为应谨慎对待术前放化疗后完全缓解的直肠癌病例，不建议采用非手术治疗19-21。Hiotis等22的研究发现，对93例获得临床完全缓解的病人实施外科手术，术后发现仅25%为病理完全缓解。笔者认为，由于病理取材的局限性，临床完全缓解只能是属于部分缓解或病理完全缓解的一部分，不能与病理完全缓解等同看待。因为目前还没有能在术前准确的判断病理完全缓解的手段。3.4DCE-MRI曲线对直肠癌放化疗疗效判断的价值肿瘤血管结构的异常是DCE-MRI检查的基础，新生成的肿瘤微血管无论从形态上还是功能上都不同于正常血管，在形态上主要表现为：不具备正常的动脉、毛细血管及静脉。血管内径粗细不均；血管的延伸及弯曲；紊乱、不规则分支、广泛吻合的血管网、血管池及血管湖；血管壁缺乏完整的肌层和基底膜，内皮细胞之间间隙较大等。这些形态学改变导致肿瘤血管通透性增加。MRI上出现强化主要依靠病变组织的血管密度和对比剂进入细胞外间隙的多少，以及流出的快慢。本研究发现曲线类型和达峰时间在完全缓解与非完全缓解病例均有重叠，因此不能用于准确预测直肠癌对放化疗的病理反应性。因为个体间癌灶的血供情况有较大的差异，我们无法确定一个T界值来判断是否达到病理完全缓解。因此我们选择自身正常肠管为参照物，结果发现pCR组原癌灶部位T值均低于或等于参照肠管，而非PCR组癌灶部位T值高于参照肠管，提示我们选择个体正常肠管为参照，可能有助于我们在术前评价直肠癌放化疗疗效。另外正常肠管(直肠肛管)位置较固定，肠壁较厚，利于选择感兴趣区，且本方法简便易行，无需与前次MRI对比，消除了前后两次扫描的误差，参照肠管亦在放疗照射野内，生理状况与病变段肠管相似。本研究中6例PCR直肠癌患者，原癌灶部T值均低于(5例)或等于(1例)参照肠管，推测原因有：无病状态下，邻近肠管的血供情况相似，癌灶经新辅助放化疗以后达到PCR，即癌细胞消失，肿瘤血管随之消失，局部血供正常或低于正常肠管，而MRI动态增强曲线能反映组织的血供情况，因此表现为原癌灶部位肠管T值低于或等于参照肠管。综上所述，DCE-MRI有助于提高直肠癌放化疗后再分期的准确性。癌灶与参照肠管的T值比较有可能在术前判断PCR。但是兴趣区的选择能否包括所有癌灶部位，微小残留癌灶能否被检出，都有待进一步的研究。另外本研究的病例数较少，病理完全反应率本身较低，此结论尚需要大样本研究来论证。参考文献1AllenSD,PadhaniAR,DzikJuraszAS,etal.Rectalcarcinoma:MRIwithhistologiccorrelationbeforeandafterchemoradiationtherapy.AJRAmJRoentgenol,2007,88(2):442-451.2KulkarniT,GollinsS,MawA,etal.Magneticresonanceimaginginrectalcancerdownstagedusingneoadjuvantchemoradiation:accuracyofpredictionoftumourstageandcircumferentialresectionmarginstatus.ColorectalDis,2008,10(5):479-489.3HancockL,FordeC,BradburyJ,etal.Magneticresonanceimagingpredictscircumferentialresectionmarginstatusinpatientsreceivingpreoperativechemoradiotherapyforrectalcancer.ColorectalDis,2006,8(9):816.4陈大伟.直肠癌局部侵犯范围的术前判断.中华消化外科杂志,2002,1(3):160-162.ChenDW.Preoperativejudgmentoflocalinvasionofrectalcarcinoma.ChinJDigSurg,2002,1(3):160-1625HussainSM,OutwaterEK,SiegelmanES.Muciousversusnonmucinousrectalcarcinomas:differentiationwithMRimaging.Radiology,1999,213:79-85.6任静,宦怡,赵海涛,等.磁共振动态增强扫描SI-T曲线对前列腺良恶性病变的鉴别诊断.实用放射学杂志,2006,22(9):1111-1114.RenJ,HuanY,ZhaoHT,etal.Differentialdiagnosisbetweenbenignprostatichyperplasiaandcarcinomabydynamiccontrast-enhancedMRimagingsignalintensity-timecurve.JPractRadiol,2006,22(9):1111-1114.7蔡香然,陈棣华,蒋光愉,等.结直肠癌的MRI初步研究.中华放射学杂志,2003,37(5):427-427.CaiXR,ChenDH,JiangGY,etal.Colorectalcarcinoma:apreliminarystudyonmagneticresonanceimaging.ChinJRadiol,2003,37(5):427-427.8WuCQ,YangBL,GuYF.Diagnosisonthepreoperativestagingofrectalcancerbymagneticresonanceimagingwithwater-baginrectum.ChinJGastrointestinalSurg,2008,11(3):246-248.9ZhangXM,ZhangHL,YuD,etal.3-TMRIofrectalcarcinoma:preoperativediagnosis,staging,andplanningofsphincter-sparingsurgery.AJRAmJRoentgenol,2008,190(5):1271-1278.10MathurP,SmithJJ,RamseyC,etal.ComparisonofCTandMRIinthepreoperativestagingofrectaladenocarcinomaandpredictionofcircumferentialresectionmargininvolvementbyMRI.ColorectalDis,2003,5(5):396-401.11KusunokiM,YanagiH,KamikonyaN,etal.Preoperativedetectionoflocalextensionofcarcinomaoftherectumusingmagneticresonanceimaging.JAmCollSurg,1994,179(6):653-656.12SchnallMD,FurthEE,RosatoEF,etal.Rectaltumorstage:correlationofendorectalMRimagingand109临床研究|ClinicalArticles磁共振成像2010年第1卷第2期ChinJMagnResonImaging,2010,Vol1,No2pathologicfindings.Radiology,1994,190(3):709-714.13OkizukaH,SugimuraK,YoshizakoT,etal.Rectalcarcinoma:prospectivecomparisonofconventionalandgadopentetatedimeglumineenhancedfat-suppressedMRimaging.JMagnResonImaging,1996,6(3):465-471.14IndinnimeoM,GrassoRF,CicchiniC,etal.Endorectalmagneticresonanceimaginginthepreoperativestagingofrectaltumors.IntSurg,1996,81(4):419-422.15ZerhouniEA,RutterC,HamiltonSR,etal.CTandMRimaginginthestagingofcolorectalcarcinoma:reportoftheRadiologyDiagnosticOncologyGroupII.Radiology,1996,200(2):443-451.16DworakO.Morphologyoflymp