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^[1,2,3]，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(dynamic contrast-enhanced MR imaging，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(pathologic complete response，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(neoadjuvant chemoradiotherapy, 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50~84岁，平均60岁；女17例，年龄43~68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。

1.2　MRI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GE 1.5T Twinspeed HD MR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=540 ms，TE=9 ms，FOV=320 mm，Matrix= 512×512，层数=24，层厚=5 mm，间隔=6 mm。T2WI，FRFSE压脂，矢状位，TR=4120 ms，TE=125 ms，FOV=340 mm，Matrix=512×512，层数=20，层厚=5 mm，间隔=6 mm；轴位，TR=4900 ms，TE=126 ms，FOV=320 mm，层数=20，Matrix=512×512，层厚=5 mm，间隔=0.5 mm。EPI DWI，轴位，b=1000 s/mm²。LAVA矢状位平扫、LAVA+增强，TR=3.25 ms，TE=1.55 ms，FOV=340 mm，Matrix=256×160，FA=15°，Slab=26，层厚=6 mm。

       对比剂为钆喷酸葡胺注射液(Magnevist) 469.01 mg/ml×15ml×2。用高压注射器行肘静脉注射，注射速率3 ml/s，随后注入20 ml生理盐水。动态扫描时间为药物注射开始后15 s、1 min、3 min、5 min共四个时相。每个患者检查时间约为30~40 min。

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>0.5 cm，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GE ADW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：①常规T2WI、DCE-MRI对直肠癌术前T、N分期的准确性；②T2WI及DCE-MRI判断环周切缘是否受累的准确性；③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SPSS 13.0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。P<0.01为差异具有统计学意义。

2　结果

2.1　直肠癌的MRI信号特点

       直肠系膜筋膜：系膜筋膜(即盆筋膜脏层)在MRI上表现为直肠系膜脂肪组织周围的弧形线状影(图1A)。

       肿瘤形态：肿瘤表现为局部或弥漫性肠壁增厚与肿块。治疗后病灶变小或消失(图1C、图1D)。

       肿瘤信号：35例为腺癌，5例为腺癌伴部分区域黏液腺癌。非粘液腺癌在T2WI呈均匀或不均匀稍高信号；腺癌伴部分区域黏液腺癌者呈稍高和明显高信号同时存在，这种高信号在病理切片中代表癌细胞周围大量的黏液^[5](图1E、图1F)；肿瘤在T1WI呈中等信号或稍低信号；在DWI上呈明显高信号。

       肿瘤增强：肿瘤于治疗前在DCE表现为速升速降的早期明显强化方式，治疗后表现为缓慢上升的强化方式；正常肠壁于延迟期强化最明显。

       淋巴结肿大：T2WI及DCE-MR T1WI能检出直径≥2 mm的淋巴结(图1G、图1H)。

       肿瘤距肛缘的距离：T2WI及DCE-MRI T1WI矢状位能清楚地显示肿瘤距肛缘的距离，为临床进行手术术式提供参考(图1B)。

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图1  A.直肠系膜筋膜在T1WI及T2WI均表现为线状低信号；B.DCE-MR T1WI及T2WI矢状位可清楚显示肿块距肛缘的距离；C、D.治疗前后DCE矢状位图像，治疗前肠壁增厚形成肿块，治疗后肿块明显缩小；E、F.非黏液腺癌在T2WI为稍高信号，黏液腺癌在T2WI明显高信号；G、H.T2WI及DCE-MR T1WI显示直径≥2 mm的淋巴结

2.2　T2WI及DCE-MR T1WI对直肠癌T、N分期的准确性

       MRI对未行新辅助治疗的直肠癌T、N分期的准确性：T2WI及DCE-MRI进行T分期的准确性分别为66.7%(12/18)和83.3%(15/18)，对环周切缘阴性判断准确性分别为70.6%(12/17)和88.2%(15/17)(见表1)。

       MRI对未治疗的直肠癌淋巴结受累的判断：T2WI及DCE-MRI能发现直径≥2 mm的淋巴结，18例中有5例为癌性，直径0.3~1.5 cm，数目14~47枚，13例为淋巴结反应性炎性增生，直径0.1~1.3 cm，数目6~28枚。癌性淋巴结与炎性淋巴结在数目及直径均有重叠。

       MRI对新辅助治疗后直肠癌T、N再分期的准确性：DCE-MRI肿瘤T分期准确性为86.4%(19/22)，对切缘判断的准确性为100%(22/22) (见表2)。由于放疗后组织水肿，T2WI进行T、N再分期较困难。治疗后淋巴结缩小消失，阴性居多(18/22)。DCE-MRI对治疗后N分期的准确性为81.8%(18/22)，对淋巴结阴性预测准确性为88.9%(16/18)(表3)。

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表1  DCE-MR T1WI与T2WI对未行治疗的直肠癌术前分期的准确性

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表2  DCE-MR T1WI对直肠癌新辅助治疗后术前T再分期的准确性

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表3  DCE-MR T1WI判断治疗后淋巴结受累的准确性

2.3　DCE-MR T1WI预测直肠癌对放化疗的病理反应性

       行新辅助治疗的22例直肠癌中有6例(27.3%)达到病理完全缓解(PCR)。

       曲线参数包括曲线类型、强化强度、曲线斜率，并选择癌灶下段正常肠管为自身参照。

       曲线类型：曲线类型分为3类：A缓慢上升型　B速升速降型　C速升维持型(图2)。未进行治疗的癌灶有15例为B型，3例为C型。而直肠下段正常肠管均为A型。治疗后原病灶处有17例为A型，5例为C型，其中病理完全缓解的6例原癌灶处均为A型。22例正常肠管为A型。癌灶于治疗后曲线类型发生变化，但是完全缓解与不完全缓解均可表现为A型，不能仅依靠曲线类型来判断肿瘤对治疗的反应。

       达峰时间：正常肠管的曲线在第4期达峰，癌灶于治疗前第2期达峰，治疗后达峰时间为第3期5例、第4期17例。完全缓解与不完全缓解均有第4期达峰者。

       曲线上升速率T反映新辅助治疗对癌灶的影响：癌灶治疗后的T值明显低于治疗前(1.05 vs 1.45，P=0.003)。PCR组T值明显低于非PCR组(0.67 vs 1.197，P=0.000)。

       T值反映新辅助治疗对肠管的影响：治疗后肠曲线T值略高于治疗前，但是差异不明显(0.72 vs 0.71，P=0.663)。

       以正常肠管作为参照的价值：癌灶的T值于治疗前明显高于参照肠管(1.45 vs 0.71，P=0.000)。治疗后达PCR组略低于参照肠管，但是差异不明显(0.67 vs 0.76，P>0.01)(图3、图4)。治疗后非PCT组T值仍高于参照肠管(1.197 vs 0.72，P<0.01)(图5)。

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图2  A.缓慢上升型　B.速升速降型　C.速升维持型

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图3  直肠癌NCRT前后动态增强图像及曲线。男，54岁，便中带血3个月。入院肠镜活检：高分化腺癌，部分呈黏液腺癌。行术前新辅助放化疗。治疗前MRI显示肿块于增强早期明显强化，T值高于正常肠管(1.43 vs 0.73)；治疗后MRI肿块明显变小，原肿块部分强化曲线同下段正常肠管(0.7 vs 0.71)。行腹腔镜MILES手术，术后病理可见大量黏液，黏液池内少量漂浮的坏死的癌细胞，符合腺癌化疗后改变

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图4  直肠癌NCRT前后动态增强图像及曲线。女，61岁，便中带血3个月。入院肠镜：中分化腺癌。治疗前MRI示肿块于动脉期明显强化；曲线上升速率高于下段肠管(1.74 vs 0.60)。治疗后MRI示原肿块部位未见明显强化，曲线T值同下段肠管(0.95 vs 0.94)。行TME手术，术后病理：直肠溃疡、肠壁黏膜及肌层未见癌细胞残留，有明显纤维化及淋巴细胞、浆细胞、嗜酸细胞浸润。符合化疗后改变

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图5  治疗后未达完全缓解病例的DCE-MRI及曲线。直肠癌NCRT治疗后，DCE-MRI仍可见异常强化的肿块，肿块曲线上升速率T值高于下段正常肠管(1.06 vs 0.26)。行TME手术，术后病理：隆起型腺癌，中分化，侵犯全层达外周脂肪

3　讨论

3.1　MRI对直肠癌术前T分期的准确性

       文献报道^[6,7,8]MRI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。

3.2　MRI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>10 mm不等^{[11,12,13,14,15]}；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。Brown^[17]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^[19,20,21]。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。

3.4　DCE-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。