高分辨率MR T2WI联合DWI评价直肠癌新辅助治疗后病理学完全缓解

张晓燕，李晓婷，史燕杰，王之龙，刘玉良，朱海滨，孙应实

(北京大学肿瘤医院医学影像科，北京市肿瘤防治研究所 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，北京 100142)

高分辨率MR T2WI联合DWI评价直肠癌新辅助治疗后病理学完全缓解

张晓燕，李晓婷，史燕杰，王之龙，刘玉良，朱海滨，孙应实*

(北京大学肿瘤医院医学影像科，北京市肿瘤防治研究所 恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，北京 100142)

目的 探讨高分辨率MR T2WI联合DWI预测直肠癌新辅助治疗后病理学完全缓解的效能。方法 回顾分析经完整新辅助治疗后接受根治性手术、新辅助治疗前后有完整2次MR影像资料、有明确病理学评价的进展期直肠癌患者364例，计算并比较单独使用高分辨率T2WI、高分辨率MR T2WI联合DWI预测直肠癌病理学完全缓解的效能。结果 最终49例患者经病理证实为肿瘤完全缓解。单独使用高分辨率T2WI判断直肠癌是否病理学完全缓解的准确率为82.69%(301/364)、敏感度为40.82%(20/49)、特异度89.21%(281/315)、阳性预测值为37.04%(20/54)、阴性预测值为90.65%(281/310)；高分辨率T2WI联合DWI预测直肠癌病理学完全缓解的准确率为87.36%(318/364)、敏感度为65.31%(32/49)、特异度为90.79%(286/315)、阳性预测值为52.46%(32/61)、阴性预测值为94.39%(286/303)。两种方法的敏感度差异有统计学意义(χ2=4.96，P=0.03)。结论 与单独使用高分辨率T2WI比较，高分辨率T2WI联合DWI评价直肠癌新辅助治疗后病理学完全缓解可提高诊断效能。

扩散磁共振成像；直肠肿瘤；病理学；完全缓解

美国国家综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network， NCCN)指南推荐，对局部进展期直肠癌术前进行新辅助放化疗(neoadjuvant chemoradiotherapy, NCRT)可以提高直肠癌手术切除率和患者的无瘤生存率(disease free survival， DFS)；且10%～30%患者NCRT的效果极佳，术后病理显示无任何肿瘤细胞残余，即达到病理学完全缓解(pathological complete response, pCR)。有学者[1-7]认为新辅助治疗后达pCR的患者可免于手术治疗。但目前尚无准确预测术前pCR的方法。高分辨率MRI用于直肠肿瘤分期被认为优于临床体检和CT检查，是直肠癌术前分期的主要影像学方法，并已得到广泛认可，但其对分期的准确性仍有不足[8-9]。DWI属功能成像范畴，研究[10-16]显示，通过测量ADC值可区分肿瘤和非肿瘤病灶(如放疗引起的纤维化和炎症等)，提示其在评价直肠癌疗效方面有一定的价值及潜力，但由于影响ADC值测量的因素较多，如磁场强度、b值选取、ROI选择等，故DWI的单中心结果在临床的应用仍具有局限性。本研究通过与单独使用高分辨T2WI对比，旨在评价高分辨率T2WI结合DWI评估直肠癌新辅助治疗后肿瘤完全缓解的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2011年1月—2014年12月在我院接受诊治的直肠癌患者364例，其中男215例，女149例，年龄21～87岁，平均(54.3±11.3)岁。纳入标准：①经结肠镜活检病理证实为直肠腺癌，MRI分期为局部进展期直肠癌(≥T3期或N+)；②患者均接受完整NCRT后行根治性全直肠系膜切除术；且NCRT前未接受其他任何抗肿瘤治疗；③NCRT前、后分别接受MR检查(基线、术前)。排除标准：①未在NCRT前或手术前接受MR检查者；②缺少DWI扫描序列；③缺少高分辨T2WI；④未接受手术治疗；⑤术后病理提示黏液腺癌或NCRT前MR检查显示明显黏液信号；⑥MR扫描仪为1.5T。

1.2 仪器与方法

1.2.1 新辅助放化疗方案 采用适形调强长疗程放

疗计划，放射总剂量为50～55 Gy，1.8～2.0 Gy/次，每周放疗5次。放疗同期给予同步联合奥沙利铂 (50 mg/m2，每周1次)+卡培他滨(625 mg/m2，口服，每天2次，周一至周五)化疗。

1.2.2 MR检查 患者均需完成2次直肠MR检查：NCRT前(基线)、NCRT结束后(术前)。采用GE Signa Horizon HDXT 3.0T MR扫描仪，8通道相控阵腹部线圈，线圈中心定位于耻骨上缘。检查前无需行肠道准备，患者取仰卧位。DWI采用单次激发自旋回波平面成像(SE-EPI)序列(b值取0、20、50、100、200、400、600、800、1 000、1 200、1 400、1 600 s/mm2)，相应的激励次数分别为1、1、1、1、1、2、2、2、4、4、6、8。轴位采集，范围覆盖全部肿瘤区域，TR 3 500 ms，TE 102 ms，矩阵256×256，FOV 340 mm×272 mm，层厚4 mm，间距 1 mm，总扫描时间为 4.5 min。DWI后扫描矢状位、轴位、冠状位T2WI序列。T2WI参数：TR 3 500 ms，TE 110 ms，FOV 340 mm×270 mm，回波链长度23，矩阵288×288，层厚4 mm，层间距0.4 mm。

1.3 图像分析 由2名分别具备6年及7年盆腔MR诊断经验影像医师分别评价MR图像。在不知道病理信息的条件下，仅观察高分辨率T2WI像，评价有无肿瘤完全缓解并取得一致意见；2周后再次共同评价高分辨率T2WI和DWI图像(b=0、1 000 s/mm2)，评价有无肿瘤完全缓解并取得一致意见。单独使用高分辨率T2WI判断无肿瘤残余标准：平扫T2WI瘤床区域未见明确肿瘤信号(肿瘤常表现为长T1稍长T2信号)或呈明确短T2信号；高分辨T2WI联合DWI判断无肿瘤残余的标准：平扫T2WI瘤床区域未见明确肿瘤信号或呈明确短T2信号，且DWI(b= 1 000 s/mm2)对应瘤床区域未见明确异常高信号(以邻近正常肠壁为标准，DWI瘤床区域信号若高于正常肠壁即为异常，需仔细观察除外磁敏感伪影、T2穿透效应所致的假性DWI高信号)，见图1。

以术后病理学结果为金标准，评价并比较单独使用高分辨T2WI和高分辨T2WI联合DWI的诊断效能。

表1 两种方法诊断完全缓解的效能比较[%(例)]

图1 高分辨率MR T2WI联合DWI(b=1 000 s/mm2)评估NCRT后直肠癌 A.NCRT前T2WI示肿瘤位于直肠前壁，呈稍长T1稍长T2信号； B.NCRT前DWI示明确高信号； C.NCRT后T2WI示直肠前壁原瘤床区域未见明确肿瘤信号； D.NCRT后DWI对应瘤床区域未见明确异常高信号

1.4 统计学分析 采用SPSS 16.0统计分析软件。采用McNemar检验比较单独使用高分辨T2WI及高分辨T2WI联合DWI诊断pCR的准确率、敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值的差异，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

364例接受NCRT后的直肠癌患者中，病理学诊断pCR 49例。与单独使用T2WI比较，高分辨T2WI联合DWI能够增加直肠癌pCR诊断的敏感度(χ2=4.96，P=0.03)，准确率、特异度、阳性预测值和阴性预测值均无明显提高(P均>0.05)，见表1。病理证实未达pCR的315例患者中，有29例由于瘤床区无明确肿瘤信号(DWI无高信号)，而被高分辨T2WI联合DWI误诊为pCR(图2)；17例病理证实的pCR，由于瘤床区显示明确高信号，而被误诊为非pCR。

3 讨论

传统MR判断pCR的标准是肿瘤信号缺失，但NCRT后，由于肿瘤细胞可以散在分布于纤维化区域，因此如果仅纳入肿瘤信号缺失这一标准，MR诊断pCR的特异度相对高，但敏感度势必减低。本研究结果显示仅利用高分辨率T2WI诊断pCR的敏感度仅为40.82%。Kim等[12]发现11例病理分期为T0的患者中，NCRT后T2WI判断pCR的敏感度为45%～55%。

当引入DWI的信号评价后，本研究结果显示，诊断直肠癌pCR的敏感度有一定程度提高。考虑可能的原因为NCRT后瘤床区域存在放疗后水肿及不同程度炎症反应，而这些病理学改变常会导致T2WI不同程度信号增高，若仅根据瘤床区域呈明确T2低信号或无肿瘤信号(稍长T2信号)判断，常会导致再分期评价过度，即错误地评价为肿瘤残余；当引入DWI的信号评价后，由于DWI能够一定程度鉴别肿瘤与非肿瘤病变，因而能够一定程度避免再分期过度，从而提高其检出pCR的敏感度。但本研究发现高分辨T2WI联合DWI的评价结果仍不理想，可能的原因是简单的DWI信号观察尚不能准确区分残余肿瘤细胞与处于不同炎性时期的瘤床信号。NCRT后，放疗野内存在不同程度水肿、急慢性炎性反应，其导致的细胞内水肿常导致细胞内水分子扩散运动受限，DWI呈现不同程度高信号[17]。因此，对于这部分患者，仅简单观察DWI有无高信号，或许并不能有效区分pCR与非pCR；研究[18-19]显示，ADC值有可能提高鉴别效能。

图2 患者女，52岁，NCRT后由于瘤床区未见明确肿瘤信号(短T2信号、DWI未见高信号)，而被误判为肿瘤完全缓解 A. NCRT前T2WI; B.NCRT前DWI(b=1 000 s/mm2)； C.NCRT前ADC图； D.NCRT后T2WI; E.NCRT后DWI； F.NCRT后ADC图

此外，将NCRT后MR检查的时间延后，是否能减少由于炎症反应所导致的DWI信号假性增高；NCRT后确有肿瘤残余者，延长MR再分期评价时间，是否会拖延患者的最佳治疗时机等问题还需进一步研究。

本研究结果显示，无论是单独使用高分辨T2WI还是联合使用DWI，其评价肿瘤pCR的阴性预测值均较高(90.65% vs 94.39%)，意味着这两种评价方法均能够较好地检出有肿瘤残余的患者，对于这部分患者行临床根治性手术是必要的，一定程度上避免了由于错判为pCR而导致的治疗时机延误。

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High resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation of pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer

ZHANGXiaoyan,LIXiaoting,SHIYanjie,WANGZhilong,LIUYuliang,ZHUHaibin,SUNYingshi*

(DepartmentofRadiology,PekingUniversityCancerHospital&Institute,KeyLaboratoryofCarcinogenesisandTranslationalResearch[MinistryofEducation],Beijing100142,China)

Objective To evaluate the efficacy of high resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation of pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer. Methods Totally 364 patients with locally advanced rectal cancer who recieved neoadjuvant therapy and radical surgery, underwent MR scanning before and after neoadjuvant therapy, were enrolled in this study. The diagnostic efficacy of high resolution MR T2WI and high resolution MR T2WI combined with DWI in evaluation on pathological complete response after neoadjuvant therapy in rectal cancer were compared. Results Finally 49 cases were demonstrated pathologic complete response. Accuracy, sensitivity, specificity, positive predictive value and negative predictive value of high resolution MR T2WI and high resolution MR T2WI combined with DWI in predicting on pathological complete response after neoadjuvant therapy were 82.69% (301/364), 40.82% (20/49), 89.21% (281/315), 37.04% (20/54), 90.65% (281/310)and 87.36% (318/364), 65.31% (32/49), 90.79% (286/315), 52.46% (32/61), 94.39% (286/303), respectively. Sensitivity had statiatical significant difference between two methods (χ2=4.96,P=0.03). Conclusion Compared with high-resolution T2WI, the combination of DWI and high-resolution T2WI can improve the diagnostic efficacy in evaluation of pathologic complete response of locally advanced rectal cancer.

Diffusion magnetic resonance imaging; Rectal neoplasms; Pathology; Complete response

国家自然科学基金青年项目(81501621)。

张晓燕(1980—)，女，山西临汾人，博士，主治医师。研究方向：消化道肿瘤影像。E-mail: sunnyrose.zhang@gmail.com

孙应实，北京大学肿瘤医院医学影像科，北京市肿瘤防治研究所恶性肿瘤发病机制及转化研究教育部重点实验室，100142。

E-mail: sys27@163.com

2016-12-19

2017-01-13

R735.37; R445.2

A

1672-8475(2017)03-0164-05

10.13929/j.1672-8475.201612020