0 引言

       肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）是一种高度恶性肿瘤，根据中国国家癌症中心统计发病率位列第5位，死亡率位列第2位^[1]。HCC手术预后通常很差，约50%~70%的HCC患者在肝切除术后5年内复发^[2]。微血管侵犯（microvascular invasion, MVI）作为肿瘤切除术后复发的主要危险因素之一，出现在30%~50%的HCC病例中^[3]，即使是孤立的小HCC患者也是如此^[4]。因此，MVI的诊断在HCC患者术前评估中至关重要^[5]，临床指南建议对MVI阳性患者进行大范围手术。然而，MVI只能通过切除手术后相关组织病理学检查来识别。因此，术前预测MVI对选择治疗策略、预测患者预后具有重要意义。

       目前研究显示基于钆塞酸二钠（gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid, Gd-EOB-DTPA）增强MRI术前MRI特征及弥散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）参数可以预测HCC的MVI状态^{[6, 7]}，但前者仍存在争议，且观察者之间存在一定的差异，无法量化，后者扫描时间较长。磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging, SWI）以多回波梯度回波序列为基础，需要高均匀性的磁场，反映了组织的顺磁性特征，如血红蛋白的氧合状态等，能够无创显示肿瘤内部细微结构如微静脉和出血等，多回波T2^* mapping的R2^*值可以量化脱氧血红蛋白等。LI等^[8]基于最小二乘估算法迭代水脂分离序列（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetrical and least-squares estimation quantitation sequence, IDEAL-IQ）的R2^*图提取组学特征可以用来预测HCC术后早期复发，REN等^[9]联合体素内非相干运动和增强T2^*加权血管成像（enhanced T2-weighted angiography, ESWAN）序列相关参数可以对HCC的MVI状态进行术前预测；上述研究均基于3.0 T MRI的三维序列扫描，图像后处理需要参照T2WI图像，面临图像质量不稳和定位不准确的可能，最近的研究显示二维SWI序列可以更好地减少呼吸伪影，用来显示HCC病灶内出血、静脉细小血管等^[10]。目前5.0 T超高场磁共振已经投入临床使用，相比于传统1.5 T及3.0 T，5.0 T超高场磁共振具有更高的信噪比和对比噪声比，可以实现更高的空间分辨率，在腹部成像中体现出优势^{[11, 12]}，而5.0 T的二维SWI序列也已经展现了其临床应用价值^[13]。基于此，本研究探讨分析5.0 T超高场磁共振二维SWI序列联合多回波T2^* mapping序列在HCC合并MVI中的诊断价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经中国科学技术大学附属第一医院伦理委员会批准，免除受试者知情同意，批准文号：2025-RE-093。回顾性分析2023年7月至2025年2月中国科学技术大学附属第一医院疑似HCC病例63例，纳入标准：（1）临床资料及影像学检查图像完整；（2）检查前没有接受局部或全身治疗；（3）MR检查后1月内进行手术切除获取最终病理结果。排除标准：严重呼吸伪影导致MR图像无法判读。最终44例患者纳入研究。

1.2 MR检查方法

       所有患者均完成5.0 T超高场MR扫描仪（上海联影）检查，采用24通道腹部线圈仰卧位扫描，扫描序列包括轴位3D容积内插梯度回波（volume interpolated gradient-echo, GRE-quick-3D）T1WI、轴位快速自旋回波（fast spin echo, FSE）T2WI、轴位DWI及SWI、多回波T2^* mapping序列，序列参数详见表1。动态增强扫描采用屏气轴位GRE-quick-3D T1WI序列，高压注射器经肘静脉以1~2 mL/s注入Gd-EOB-DTPA对比剂（Primovist, Bayer Schering Pharma AG, Berlin, Germany），剂量为0.1 mL/kg，随后20 mL生理盐水冲管，分别于注射对比剂后10 s、50 s、180 s及20 min扫描采集双动脉期（动脉早、晚期）、门脉期、平衡期及肝胆期图像。

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表1  5.0 T磁共振扫描序列参数
Tab. 1  5.0 T MRI scan sequence parameters

1.3 图像分析

       所有扫描序列传输到工作站后进行相关图像分析及相关参数测量。两名拥有8年（中级职称）和14年（高级职称）腹部亚专业放射科医生分别独立阅读图像，他们对最终病理结果不知情，记录病变数量、位置和大小，同时在SWI图像计算肿瘤内磁敏感信号强度（intratumoral susceptibility signal intensity, ITSS）。ITSS定义为在SWI幅值图上表现为连续的点状或细线样低信号，相应相位图上亦为低信号（如相位图呈高信号为主则判断为钙化）；肿瘤静脉为边界清晰的、在连续图像上可追踪到的线状或弯曲的圆柱形管状结构，出血为点状、斑片状低信号，按低信号数目分为4个等级：0级，病灶内无低信号；1级，病灶内1~5个点状或细线状低信号；2级，病灶内6~10个点状或细线状低信号；3级：病灶内的连续区域出现10个以上点状或细线状低信号^{[14, 15]}。当两位医师结果不一致时，通过协商解决取得最后结果。

       定量分析方面，使用后处理工作站MAPs软件对多回波T2^* mapping图像进行后处理生成R2^*和T2^*图，在R2^*图上测量病灶R2^*值、瘤周区域R2^*值及正常肝脏R2^*值，并计算瘤周相对R2^*值（△R2^*=|R2^*瘤周-R2^*肝脏|/R2^*肝脏）。病灶R2^*值：在最大肿瘤横截面及上下两层手动划定感兴趣区置于肿瘤实性区域，避开坏死囊变区域（结合平扫及增强扫描图像），取三者平均值；瘤周区域的R2^*值：肿瘤边缘扩大5 mm直径的肿瘤周围区域；正常肝脏R2^*值：4个相同大小的感兴趣区（100 mm²）放置于肝脏左外叶、左内叶、右前叶上段和右后叶下段计算平均值，避开病灶、血管、胆管和伪影。最终病灶、瘤周区域及正常肝脏R2^*值以两位医师所得数据的均值为最终结果。

1.4 病理学分析

       所有病例均经手术切除获取组织学标本，病例分级按Edmonson-Steiner病理分级法，Ⅰ级为高分化，Ⅱ级为中分化，Ⅲ~Ⅳ级为低分化；MVI诊断：MVI被定义为显微镜下有内皮细胞内衬的微小血管腔内存在癌细胞巢团，如未发现MVI则为M0级，≤5个MVI且发生于≤1 cm的近癌旁肝组织为M1级，>5个MVI或MVI发生于>1 cm的远癌旁肝组织区域为M2级^{[1, 16]}。

1.5 统计学分析方法

       所有统计学分析均使用SPSS 26.0软件进行，采用Kolmogorov-Smirnov方法检验数据分布的正态性，符合正态分布以（x¯±s）表示，非正态分布采用中位数（四分位数）表示。两样本比较采用独立样本t检验或校正t检验；计数资料以百分率（%）表示，两样本比较采用卡方检验或Wilcoxon符号秩检验。绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线及曲线下面积（area under the curve, AUC）评估各变量对MVI的诊断效能。两位医师之间的一致性评价采用组内相关系数（intra-class correlation efficient, ICC）和Cohen's Kappa检验，系数0.00~0.20时为较差一致性，0.21~0.40时为轻度一致性；0.41~0.60时为中度一致性，0.61~0.80时为很好一致性，0.81~1.00时为极好一致性，计算95%置信区间（confidence interval, CI）。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料

       MVI阳性组共26例28个病灶，男24例，女2例，年龄（56.58±9.32）岁，病灶大小（6.15±3.02）cm，合并乙肝/肝硬化24例，高分化、中分化、低分化分别为1、17、10例；MVI阴性组共18例19个病灶，男17例，女1例，年龄（62.39±12.80）岁，病灶大小（4.78±1.89）cm，合并乙肝/肝硬化15例，高分化、中分化、低分化分别为3、11、5例。两组患者性别构成、年龄、病理分级及MR表现之间差异无统计学意义（P>0.05）；而MVI阳性组甲胎蛋白水平高于MVI阴性组，差异具有统计学意义（P=0.026），详见表2。

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表2  两组患者一般资料对比
Tab. 2  Comparison of general information between two groups of patients

2.2 两位医师之间ITSS及R2*值测量的一致性检验

       两位医师之间ITSS分级一致性检验κ值为0.928，肝脏、病灶、瘤周R2^*值测量一致性检验ICC值分别为0.975、0.965、0.956，均大于0.9，提示一致性好（表3），可以进行下一步统计。

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表3  两位医师分析结果一致性检验
Tab. 3  Consistency test of analysis results by two radiologists

2.3 两组病灶之间ITSS分级、病灶R2*值、瘤周R2*值及△R2*的对比

       与MVI阴性组相比，MVI阳性组病灶ITSS分级更高，差异具有统计学意义（图1、图2）；两组之间病灶、瘤周R2^*值差异无统计学意义，MVI阳性组△R2^*高于MVI阴性组，差异具有统计学意义（表4）。

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图1  男，58岁，病理证实为中分化肝细胞癌（HCC），微血管侵犯（MVI）分级M1级。1A~1B：分别为T1WI、T2WI图像，病灶信号均匀，T2WI病灶内可见点状出血低信号（细箭）；1C~1D：磁敏感加权成像（SWI）幅值图病灶内可见低信号点状出血（细箭）及条状血管结构（粗箭），相位图呈低信号，肿瘤内磁敏感信号强度（ITSS）分级2级；1E：R2^*伪彩图（蓝色至红色表示R2^*值逐渐升高）：病灶及瘤周5 mm区域感兴趣区（ROI）划定，△R2^*=0.337；1F：Gd-EOB-DTPA增强MRI病灶可见不完整包膜结构；1G：组织病理学（HE ×200）证实为中分化HCC，MVI分级M1级。
Fig. 1  A 58-year-old male patient with pathologically confirmed moderately differentiated hepatocellular carcinoma (HCC), with microvascular invasion (MVI) grade M1. 1A-1B: T1WI and T2WI images, respectively, showing blood products within the lesion (arrow); 1C-1D: susceptibility weighted imaging (SWI) magnitude image reveal hypointense punctate hemorrhages (thin arrow) and linear vascular structures (thick arrow) within the lesion, the phase image exhibits low signal intensity, with an intratumoral susceptibility signal intensity (ITSS) grade of 2; 1E: R2^* pseudo color image (the transition from blue to red indicates a gradual increase in R2^* values): region of interest (ROI) delineation of lesion and 5 mm surrounding area, △R2^* = 0.337; 1F: Gd-EOB-DTPA-enhanced MR shows an incomplete enhancing capsule; 1G: Histopathology (HE × 200) confirms moderately differentiated HCC with MVI grade M1.

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图2  女，54岁，病理证实为中分化肝细胞癌（HCC），微血管侵犯（MVI）分级M0级。2A~2B：分别为T1WI、T2WI图像，病灶未见明确出血，可见小囊变区；2C~2D：磁敏感加权成像（SWI）幅值图病灶内可见低信号点状出血（细箭），相位图呈低信号，肿瘤内磁敏感信号强度（ITSS）分级1级；2E：R2^*伪彩图（蓝色至红色表示R2^*值逐渐升高）：病灶及瘤周5 mm区域感兴趣区（ROI）划定，△R2^*=0.132；2F：Gd-EOB-DTPA增强MRI病灶可见不完整包膜结构；2G：组织病理学（HE ×200）证实为中分化HCC，MVI分级M0级。
Fig. 2  A 54-year-old female patient with pathologically confirmed moderately differentiated hepatocellular carcinoma (HCC), with microvascular invasion (MVI) grade M0. 2A-2B: T1WI and T2WI images, respectively, showing no clear blood products within the lesion; 2C-2D: susceptibility weighted imaging (SWI) magnitude image reveal hypointense punctate hemorrhages (thin arrow) within the lesion. The phase image exhibits low signal intensity, with an intratumoral susceptibility signal intensity (ITSS) grade of 2; 2E: R2^* pseudo color image (the transition from blue to red indicates a gradual increase in R2^* values): region of interest (ROI) delineation of lesion and 5 mm surrounding area, △R2^* = 0.132; 2F: Gd-EOB-DTPA-enhanced MR shows an incomplete enhancing capsule; 1G: Histopathology (HE × 200) confirms moderately differentiated HCC with MVI grade M0.

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表4  两组之间ITSS分级、病灶R2^*、瘤周R2^*、△R2^*的比较
Tab. 4  Comparison of ITSS grade, lesion R2*, peritumoral R2*, and △R2* between two groups

2.4 ITSS及△R2*诊断效能分析

       ITSS、△R2^*及两者联合诊断MVI的AUC分别为0.686、0.838、0.876，95% CI分别为0.526~0.846、0.723~0.953、0.764~0.989，敏感度、特异度分别为74.1%、63.2%，85.2%、73.79%，92.6%、78.9%。△R2^*诊断效能高于ITSS，两者联合可以提高诊断效能，DeLong检验结果显示△R2^*及两者联合的诊断效能均高于ITSS（P=0.026、0.003），△R2^*与两者联合之间的诊断效能差异无统计学意义（P=0.579）（图3）。

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图3  ITSS、△R2^*及两者联合对肝细胞癌微血管侵犯诊断的ROC曲线。ITSS：肿瘤内磁敏感信号强度；ROC：受试者工作特征；AUC：曲线下面积；CI：置信区间。
Fig.3  The ROC curve of ITSS、△R2^* and their combination for the diagnosis of microvascular invasion of hepatocellular carcinoma. ROC: receiver operating characteristic; ITSS: intratumoral susceptibility signal intensity; AUC: area under the curve; CI: confidence interval.

3 讨论

       本研究基于5.0 T超高场SWI序列ITSS高分级联合多回波T2^* mapping序列定量参数△R2^*值诊断HCC的MVI。结果显示，以病理学为参照标准，HCC MVI阳性组ITSS分级更高、更容易合并出血，△R2^*值高于MVI阴性组，△R2^*值诊断效能高于ITSS。SWI联合多回波T2^* mapping序列有助于术前预测HCC的MVI状态，有助于制订个体化的临床治疗方案，改善患者预后。

3.1 5.0 T超高场磁共振的成像优势

       5.0 T超高场磁共振已经开发并应用于临床，相比3.0 T磁共振，5.0 T超高场磁共振具有更高的信噪比和对比噪声比，可以实现更高的空间分辨率。ZHENG等^[11]评估了5.0 T超高场磁共振肾脏成像的可行性，并与3.0 T进行图像质量比较，结果显示5.0 T的T1WI显示了明显更好的图像质量，T2WI上两种场强的图像质量相当，在功能成像方面（DWI和T2^* mapping序列），5.0 T MRI显示皮质髓质分辨力提高。XU等^[17]比较了5.0 T、3.0 T MRI和多排螺旋计算机断层扫描（multi-detector computed tomography, MDCT）对胰岛素瘤的鉴别诊断及判断肿瘤与胆管关系的能力，5.0 T所有序列中病变与胰腺的对比度及肿瘤检出率均高于3.0 T MRI，并且5.0 T MRI对于肿瘤与导管关系的显示优于3.0 T MRI和MDCT，显示了5.0 T MRI在胰岛素瘤诊断中的优势。LIU等^[18]评估了5.0 T MRI肝脏质子密度脂肪分数的一致性和准确性，结果显示5.0 T MRI下的脂肪分数测量结果与3.0 T、1.5 T的测量结果具有很强的一致性，证实了5.0 T MRI测量结果的准确性和可重复性。以上研究表明5.0 T MRI可以进行腹部成像并获得良好的图像质量，基于上述结果，本研究将5.0 T MRI应用于HCC的诊断中，初步探讨功能序列在MVI中的应用价值。

3.2 SWI序列在HCC MVI中的对比分析

       MVI被认为是门静脉或内皮细胞排列的血管间隙中肿瘤栓塞的显微镜下证据，与可以通过常规影像成像检测到的大血管侵犯相反，MVI是一种显微组织学发现，只有在切除肿瘤后通过组织病理学来诊断，因此MVI的术前预测仍然具有挑战性^[19]。作为一种非侵入性检查，肝脏增强MRI扫描（包括常规对比剂及肝细胞特异性对比剂）目前已经被用于预测MVI^[20]。肿瘤包膜不完整、边缘不规则、动脉期冠状强化、肝胆期肿瘤周围低信号等被认为是预测MVI的可能影像学征象^[6]。然而，目前上述影像学征象主要依靠医生的视觉判断，尽管具有一定的价值，但这些征象仅停留在宏观层面，无法反映真实的微观病理变化，需要更准确的定量信息研究来预测HCC的MVI。以T2^*加权梯度回波作为基础的SWI序列，反映了组织的顺磁性特征，如血红蛋白的氧合状态等，能够无创显示肿瘤内部细微结构如微静脉和出血等，最早主要应用于中枢系统肿瘤性病变的诊断和鉴别诊断^[21]。随着MRI功能成像技术的不断进步，该技术逐渐应用于腹盆腔肿瘤中。王静等^[22]研究显示R2^*值联合肿瘤内部磁敏感信号比可以用来术前无创预测卵巢囊腺肿瘤的良恶性，储毅威等^[23]研究发现利用SWI序列ITSS可在术前无创预测肾脏透明细胞癌的病理级别。同样作为一种富血供肿瘤性病变，SWI也可以应用于HCC的诊断。肿瘤内新生血管是其生长、转移的必要条件，肿瘤细胞的增殖和代谢需要更多的新生血管来供应营养物质，但也促进了肿瘤发生转移可能。为了保持较快的生长速度，HCC病灶内会新生大量的血管来提供必需的养分以促进肿瘤细胞的生长，HCC病理级别与肿瘤内血管数量呈正相关，低分化HCC病灶内微血管密度更高，比中高分化HCC具有更多的血管生成^[24]。REN等^[9]研究显示联合体素内不相干运动和增强ESWAN参数对HCC患者MVI的预测效果良好，有助于临床术前无创预测MVI。陈瑞权等^[25]在3.0 T超导型MRI利用SWI序列在检出HCC瘤内及瘤周静脉上明显优于常规MRI检查，有助于术前预测肿瘤病理分级，段婷等^[15]的研究也得出了同样的结论。我们的研究结果显示，MVI阳性组的ITSS显著高于MVI阴性组，这与上述研究结果一致。本研究的图像获取基于5.0 T磁共振二维SWI序列，图像后处理及分析无需参考常规平扫图像来进行病灶定位，两位医师图像分析结果一致性良好，且目前的研究结果显示5.0 T磁共振腹部常规平扫及DWI可以获得更高的图像信噪比和对比噪声比，有利于病灶的显示^{[17, 26]}。

3.3 多回波T2* mapping序列参数R2*值在HCC MVI中的价值

       在肿瘤进展过程中，血管结构及其功能的异常以及肿瘤细胞的增殖导致需氧增加，同时癌细胞微环境发生变化，使肿瘤更具侵袭性^[27]。如果血氧水平不能满足肿瘤细胞旺盛的代谢需求，就会发生缺氧，缺氧已被证明可以促进癌细胞的增殖和肿瘤血管生成，导致肿瘤侵袭性增加，增加复发、局部扩散和远处转移的可能性^{[28, 29]}。R2^*值为横向弛豫率，是评价局部组织氧含量变化的定量指标，与缺氧、出血、血管异常等因素有关。R2^*值在组织氧合水平降低时升高，在氧合水平升高时降低^[30]，与氧分压呈近似线性关系^[31]。R2^*图可以反映肿瘤局部氧含量的变化，许岂豪等^[32]在此基础上结合纹理分析技术，能够客观、无创地预测HCC术后早期复发，LI等^[8]研究从IDEAL-IQ序列R2^*图提取组学特征联合实验室检查，可以很好地预测HCC术后早期复发；但影像组学面临一定的挑战，如图像采集和特征提取等步骤的标准化，组学模型的通用性等。我们的研究从多回波T2^* mapping序列通过后处理获取R2^*值，两位医师之间的结果一致性好，提示这一技术的高度可重复性，并且通过后处理工作站即可进行相关数据测量，操作方便；结果显示MVI阳性组的病灶R2^*值高于MVI阴性组，虽然差异无统计学意义，笔者分析可能与目前入组病例数较少有关。

       肿瘤微环境在癌症进展中起着至关重要的作用，最近的研究也强调了肿瘤周围组织（肿瘤周围区域）在影响肿瘤行为和患者预后方面的重要性^{[33, 34]}。肿瘤周围区域通常被定义为从肿瘤边界向外扩展的区域，通常在5~30 mm范围内^{[35, 36]}。肿瘤周围微环境越来越被认为是癌症进展的关键组成部分，涉及肿瘤与其周围组织之间复杂的相互作用，包括炎症、血管生成、纤维化和免疫反应，肿瘤周围增强模式已被证明可以作为微侵袭、肿瘤生物侵袭性和微转移的指标^{[37, 38]}。根据朱珠等的研究结果，我们将肿瘤周围区域选定在距离肿瘤边界5 mm以内的肿瘤周围区域^[35]，结果显示MVI阳性组△R2^*高于阴性组，笔者分析原因为瘤周R2^*值受不同肝脏背景下周围肝组织R2^*值的影响，而△R2^*为排除这一影响因素后所得结果，具有更高的诊断效能，这也反映HCC合并发生MVI时瘤周微环境发生了改变。多数作者的研究均以肿瘤本体为研究对象^{[8, 9, 32]}，未对瘤周区域展开研究，而肿瘤周围的影像特征是预测MVI状态的良好指标，并已有综述性文献论述，因此本研究同时纳入了肿瘤及瘤周区域R2^*值对MVI进行多因素分析，以提高结果的准确性。

3.4 研究局限性

       本研究有一定的局限性。首先，在我们的研究中，所有患者都是乙型肝炎/丙型肝炎患者，代谢相关性肝病与肝炎后HCC的MVI是否有差异，需进一步探讨；其次，目前纳入研究的样本量相对较小；最后，我们的研究是一项回顾性的单中心研究，患者的入组可能存在一定的偏倚，未来继续进行研究并开展多中心的研究，纳入更多的患者，验证结果的可靠性。

4 结论

       综上，基于5.0 T超高场MRI SWI序列（瘤内ITSS）联合多回波T2^* mapping序列定量参数（瘤内、瘤周R2^*值）可以术前无创预测HCC是否合并MVI，结合HCC高危患者实验室检查、影像学表现等术前预测HCC的MVI状态，有助于为患者制订更加个性化的治疗方案，提高HCC患者的生存率。