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【摘要】直肠癌属于临床较为多见的消化道恶性肿瘤之一，其具体病因尚未明确，但通常认为其可能与遗传、环境、生活习惯等因 素息息相关。如何早期发现与诊断直肠癌，并确定其临床分期，是影响临床治疗方式的选择及预后的重要因素。现如今，MRI 已经广泛 应用于直肠癌的临床诊断，MRI 功能成像更是在早期诊断中具有重要意义，并能为直肠癌患者后续手术及放疗等治疗方案的制定提供依 据。因此，现就 MRI 功能成像在直肠癌诊断中的研究进展进行综述，为直肠癌的诊断提供依据。
【关键词】直肠癌,扩散加权成像,MRI,肿瘤分期,研究进展,诊断
恶性肿瘤疾病逐渐成为严重威胁人类健康与社会进步 的重大疾病，结直肠癌是世界上第3类常见的癌症，其中 直肠癌约占结直肠癌的 65% [1-2] 。随着人们生活质量的提 升，受社会环境、遗传因素及饮食习惯的影响，直肠癌发 病逐渐趋于年轻化，严重威胁人们的健康，临床需给予高 度重视。早期诊断和治疗是改善直肠癌患者预后、减轻患 者疾病负担的关键。直肠癌的诊断主要基于临床症状及影 像学检查，目前， MRI、CT 及超声内镜(EUS)是临床使 用较广泛的操作方式 [3]。EUS 能对浅表肿瘤诊断分期，但 其仅可显示整个肠系膜，对高度狭窄的肿瘤难以触及，针 对晚期肿瘤诊断的准确率相对较低，尤其是针对肿瘤对盆 腔浸润方面的评估。CT 检查具有一定辐射损伤，且对软 组织的分辨能力较差，难以评估直肠癌对周围组织的浸润 状况。而 MRI 对软组织分辨力较高，无辐射损伤，能为 临床提供多方位的参数，清晰地显示肿瘤与盆腔其他组织 的浸润关系 [4] 。鉴于此，本文就近年来临床针对 MRI 功 能成像在直肠癌诊断中的应用相关研究进行分析，现综述 如下。
1 MRI 概述
临床主要使用影像学方式开展直肠癌分期、治疗方案 制定、确立手术方案等。CT 与钡剂灌肠是临床较多见的 直肠癌诊断方式， 随着影像学技术的提升， MRI 逐渐被广 泛应用于直肠癌诊断中，该检查方式具有无辐射、可多方 位成像等优势，能有效显示直肠壁中的三层结构、肿瘤浸 润深度及周围器官受损状况，逐渐成为直肠癌术前分期检查的主要方式 [5] 。MRI 检查是目前一种常见的影像检查方 式，其是一项生物磁自旋成像技术，借助磁共振现象从机 体中获取电磁信号，经过计算机重建技术将同组织内不同 化学结构及相同密度不同组织以不同的影像显示出来，从 而了解检查部位是否存在病变及病变范围、严重程度等。 MRI 具有较高的分辨度、对比度， 不但能提升定位诊断的 准确性，还可检查微小病变。直肠癌检查的主要序列为轴 面 T1WI、轴面 T2WI、冠状面 T2WI 及矢状面 T2WI，近 年来， 高分辨力 MRI 已被越来越多地应用于直肠肿瘤的诊 断中，其可以清晰地反映肿瘤的大小，并对肿瘤的侵袭程 度进行分级，从而为制定合理的手术方案奠定基础。与此 同时， 随着功能成像学、分子成像学的发展， 以及 MRI 新 技术的融合， MRI 越来越多地被用于肿瘤生物学及病理学 特性预测、新辅助治疗疗效评价等领域中。
2 直肠癌 MRI 影像学特征
直肠癌的影像学检查， 一般包括 CT 和 MRI 的检查， 通过影像学检查，可以明确肠管有没有病变，可以发现肠 管是否有扩张，肠管壁是否有增厚，部分可表现为管腔狭 窄、管壁僵硬、肠管黏膜破坏等，通过 CT 还可以观察直 肠癌肿物是否侵犯周围的脏器，是否侵犯膀胱前列腺、子 宫等脏器;MRI 能明确肿瘤的形态，较为准确地测量病 灶的直径及其下缘距肛缘的距离，从而协助临床判断是否 能够采取保肛手术。在直肠癌中，以弥漫或局限的肠壁增 厚、偏心性狭窄和肠腔不规则为特征。软组织肿块在平扫 时表现为略长的 T1 和 T2 信号， 且信号比较一致， 在肠道的远端表现为“截断征”和“袖口征”，在增强时表现为 中度至显著的强化 [6] 。扩散加权成像(DWI)显示，病灶 呈高信号， 而表观弥散系数(ADC)则呈弱信号。高分辨 T2WI，因为对直肠壁的分辨率有了很大的提高， 可以清楚 地观察到病变对肠壁和直肠周围的侵犯情况 [7] 。因此直肠 癌的影像学表现，对治疗也会起到很好的辅助作用。
3 MRI 技术在直肠癌诊断中的应用
常规 MRI 可以更直接地显示出病变的整体形态和信 号变化，更好地反映出新辅助放化疗后的病变，但是在治 疗后的某些细节上，特别是残留病变的识别上，还存在着 一定的困难。所以，能够从细胞层面更好地反映肿瘤的生 理学及生物学特性的 MRI，可以用来评价直肠癌的治疗 效果。
3.1常规 MRI技术
MRI 是直肠癌局部分期最准确、有 效的方法，直肠癌患者行单纯全直肠系膜切除术(TME) 还是 TME 手术并新辅助放化疗的决策取决于 MRI 所 见。针对直肠癌诊断的常用影像学检查方式有 MRI 增强 T1WI，即静脉注射钆 - 二乙二胺五醋酸，它是目前 MRI 检查中常用的对比剂，属于一种细胞外间隙对比剂，与 蛋白质具有较强的亲和力，为评估肿瘤复发或血管成像， 将其注入人体，可提高诊断的可信度;另外，其具有水 溶性，通过肾小球过滤，经尿路排泄 [8] 。彭军等 [9] 研究 显示，使用 MRI 检查对结直肠癌术前评估，可有效评估 结直肠癌患者术前病理分期，相较于 CT 检查，MRI 对 T 、 N 分期的诊断准确率更高。因此， MRI 可观察病变浸润深 度、盆腔淋巴结情况、有无累及邻近器官及远处转移，进 而对术前分期进行准确诊断，为临床医师选择合理的手术 方式，判断术前、术后是否需要辅助放化疗等提供参考依 据，实现患者个体化治疗。
3.2直肠腔内线圈
直肠腔内线圈能清楚地反映出直肠 的黏膜层、黏膜下层及肌肉层，临床上应用直肠腔内超声 诊断方法对直肠肿瘤的淋巴结转移、临床分期的诊断与病 理诊断结果的一致性较高，直肠腔内超声诊断淋巴结转移 与临床分期的准确性分别为 93.9%、87.9% [10] 。但其不足 之处是：成像面积较小，不能完整地展现肿瘤的影像，且 不能清楚地反映出直肠周边的有关结构;由于直肠线圈的 定向特性，在与其同向的辐射部位，其信噪比较高，但其 信号衰减较快，不能直接观察到肿瘤对直肠系膜及周围器 官的侵犯，所以，单纯应用本技术并不能对其进行准确诊 断，也不能被身体虚弱的患者所采用。已有研究显示，将 直肠腔内部的线圈和体表相控阵的线圈联合起来，可以明 显地提高临床上的诊断价值 [11] 。随着线圈制作工艺和技 术的提高，直肠腔内表面线圈对肠管的机械性刺激将逐渐减小，逐渐被临床医师与患者所接受，直肠癌术前两种线 圈结合将可能会提高分期准确率。
4 MRI 新技术对直肠癌治疗前诊断价值
现如今，临床上的直肠癌分期标准为抗癌联盟(UICC) 及美国癌症联合委员会(AJCC)于 2010 年联合制定的第 7 版 TNM 分期标准。《直肠癌诊断与治疗指南》也提出， 对于已发生转移的直肠癌患者，需先行新辅助放化疗，缩 小肿块或淋巴结， 争取根治性切除。有报道认为：TN 的分 期不但可以确定放疗和化疗的选择，而且可以判断患者的 手术效果 [12] 。T 期越高， 淋巴结转移越多， 患者的生存率 降低。 T 期环周切缘阳性对直肠癌的侵袭和转移有较好的 预测作用。目前， TME 已经成为直肠癌外科治疗的“金标 准”， TME 有较高的术后复发率， 故对其进行常规放疗后 的 TN 分期，可为个体化放疗提供参考。
4.1磁共振弥散加权成像
DWI 是 MRI 中的一种扫描序 列，其是目前可以无创伤地探测到活体内组织中水扩散和 移动的一种影像手段，可以通过对组织和病灶的形态反应 来对肿瘤进行定位和定性，同时还可以对肿瘤的治疗和复 发进行监控，避免了传统的 T1 和 T2 序列不能反映细胞 功能损伤的局限 [13]。ADC 是用来表征水分子在水中的扩 散速率和移动幅度的参量， ADC 值增大，代表水分子弥散 增加，DWI 信号降低，反之亦然。水分子在细胞内部和外 部的扩散过程是不一样的，由于蛋白质和细胞器等大分子 的存在，水分子在细胞内部的扩散过程受到很大的限制。 郭鑫等 [14] 研究显示，针对老年直肠癌患者给予 T2WI 联 合 DWI 进行评估，对于 T 分期患者，诊断准确率高达 91.25%，且与病理结果具有良好的一致性;对于N 分期 患者，诊断准确率高达 81.25%，其诊断价值较高。刘玉 霞等 [15] 研究显示，b=800 s/mm2 时 DWI 检查的图像质量较 好，多 b 值扩散加权成像与传统 MRI 相结合，可更好地 判断肿瘤的分级。弥散加权成像不仅可以区分肿瘤的性 质，和对 T、N 分期的诊断，而且可以对放化疗的疗效作 出判断。有研究学者认为，可以以患者的 ADC 值变化为 基础，来评价治疗的降期状态及术后复发风险，如果在治 疗后，患者的 ADC值都有很大的上升，那么在治疗后的 降期效果一般会比 ADC 值上升较小的患者要高，而且病 理完全缓解率也会有一定的提高，因此，该技术能对新辅 助化疗的效果进行评估，合理地制定手术方案 [16] 。但该 技术也存在一定不足，其空间分辨能力较低，仅能显示出 直肠大致轮廓，难以对肠壁分层进行分析，为此，为进一 步提升诊断准确性，临床通常采取联合其他序列检查的方 式开展。
此外， TME 是目前治疗直肠癌的标准术式， 该术式比传统直肠癌根治术明显降低了术后局部复发率，提高了生 存率。相关研究表明，在 TME 手术方面，环状切缘是评 价 TME 手术的一个重要指标，也是造成患者局部复发的 根源。利用 DWI 结合传统的磁共振， 环状切缘具有高软组 织解析力，能很好地显示重要盆腔内的直肠系膜和固有筋 膜，并能有效地筛选出环状切缘的实际状况，从而便于患 者及时治疗，改善预后。
4.2背景抑制体部磁共振弥散加权成像
直肠癌背景抑 制体部磁共振扩散加权成像(DWIB)建立在 DWI 成像的 基础上，该技术不需要呼吸触发和抑制，可在正常呼吸状 态下，对机体进行大范围的 DWI，叠加多重信号的无间 断薄层扫描，其主要利用重弥散及脂肪抑制预脉冲的背景 抑制。通过对影像的处理，得到的影像具有最高的密度， 压制了正常的肌肉、血管、脂肪等体部的背景信号，使影 像更加清楚地显示出病灶的位置。该技术采用“黑 - 白” 转换技术，能够得到类似于正电子发射计算机断层显像 (PET)的病变图像，因而被称作“类 PET”，对转移性病 变的检测准确率更高，是一种便捷、快速的影像手段。
4.3动态增强核磁共振
动态增强核磁共振近年来在直 肠癌诊断中应用较多，在肛门注射气体后，经肘前静脉注 射相应对比剂，再行核磁共振增强检查，将造影前、中、 后的一组高分辨率 MRI 影像显示出来，可清楚地反映出 肿瘤的血液供应及损伤的范围，是一项将形态与血液动力 学相结合的新技术。相关研究表明，普通盆腔增强扫描 直肠癌的 TNM 分期诊断精确度较低 [17]，探究其原因可能 是，由于肠壁隔层清晰度不足，在检查前借助体部相控阵 线圈进行扫描，未将肠道充盈所致。直肠高分辨率动态增 强 MRI 扫描可以提高 T 分期的精确度，即便肠周脂肪较 少的患者 T2、T3 期的诊断符合率也是较高的，可能是由于 增强扫描时在直肠腔内线圈的帮助下，通过向肠道内注入 一定的气体，使肠壁各层的通透性增加，从而有利于临床 分期的诊断。张婷等 [18] 研究显示，针对直肠癌患者使用 3.0 T 动态增强磁共振功能评估，能准确地显示癌区良、恶 性淋巴结，有效提升诊断的灵敏度、准确度及特异性，掌 握病灶特征， 对疾病分期具有更精准的评估。刘静等 [19] 研究显示，动态对比增强磁共振联合 DWI 检查，能够更 加有效地诊断结肠癌术前 T、N 分期、膜淋巴结性质。因 此，对于无明显肠周浸润而已经有淋巴结转移的直肠癌， 动态对比增强磁共振联合 DWI 检查可以提高了检出率。
4.4高分辨率 MRI
高分辨 MRI 是一种小视野、薄层、 与肠道长轴垂直或平行的 T2WI 影像，在国外已被广泛应 用。3.0 T 的高分辨率 MRI 具有较高的空间分辨能力，可 以区分 T1 期和 T2 期，但在早期，尤其是在 T1 期直肠 癌的诊断中仍然有一定的局限。T 分期存在的主要误区是T1/2 期过分期、T3/4 期分期不足，可能是因为影像医生对 TN 分期临界面(黏膜下层、肌层、肠周脂肪、周围器官 及盆腔)的判断存在主观因素。T2 及 T3 期的鉴别是能否 进行 NCRT 的标准之一，同时也是目前影像学研究 T 分 期鉴别的重点及难点。
4.5体素内不相干运动扩散加权成像
最近出现的一种 基于 DWI 的磁共振非相关移动弥散加权成像，利用双指 数的弥散衰减特性，解决了传统 DWI 方法无法充分反映 生物组织在 DWI 中所表现出来的问题。在此基础上，提 出了 3 个量化指标，其中 D 代表真实水分子扩散运动，D* 代表毛细血管网灌注信息，f 为灌注相关扩散占总扩散的 百分比。具有恶性倾向低级别星形细胞瘤的 D* 和 f 值在 预测 2 年生存率方面有很大潜力，其灵敏度和特异度均较 高。这一方法最初被用于大脑，之后逐步被用于腹腔，但 是对于腹腔器官的研究还很少。
4.6影像组学
影像组学主要指的是从收集到的海量影 像学图像中对图像进行提取和量化，对图像进行整合，并 通过多学科的协作，构建出一个包括特征数据和个体数据 等数据的数据库。所提取的影像特征主要有：①传统的影 像学定义，如部位、尺寸、形态等;②病灶组织中存在 看不见的非均匀性。目前，影像组学在直肠癌的临床应用 研究中，以纹理分析为主。纹理分析是一种可以对影像像 素的灰度统计、组织空间分布及结构等信息进行量化的工 具，其可以突破肉眼观察病变的局限，用得到的参数来反 映病变内部的异质性。通过软件分提取图像粗细不同的纹 理，得出感兴趣区内像素灰度值均值( mean )、混杂程度 反应值(entropy)、直方图峰态(Kurtosis)等参数。
5 MRI 在直肠肿瘤放射疗法中的应用价值
5.1MRI在放疗靶区勾画中的应用
在直肠癌的术前放 射治疗中，精确地描绘出目标区域，是实现直肠癌精确放 射治疗的关键，也是决定患者放射治疗效果和不良反应的 关键。除了依据基本病史、临床体检之外，现有的诊断 方法还依赖于 CT、MRI、腔道超声等影像学方法。常规的 CT 扫描是目前放射治疗中最常用的方法，但是由于肿瘤 局部水肿的存在，CT 扫描上的大体肿瘤靶区(GTV)往往 会导致实际的放疗范围变大。前期研究中，通过比较核磁 共振与内窥镜对直肠癌细胞 GTV 的精确度差异，结果表 明，内窥镜所能显示的 GTV 值显著低于核磁共振，且核 磁共振可以检测到更多的疑似淋巴结 [20] ，因此，在肿瘤 放疗之前，骨盆 MRI 可以更好地勾画出 GTV 的轮廓，并 可以帮助肿瘤细胞的淋巴结勾画。
5.2 MRI在放疗疗效预测中的应用
目前，局部进展期 的直肠癌推荐行术前新辅助放化疗，以达到降期目的，使原本不能手术的患者重新获得手术机会，同时也在一定程 度上间接提高了术后病理缓解率。传统放疗疗效的评价 通常在放疗后 4 周左右行 CT 检查评估肿瘤病灶体积大小 的变化 [21-22]。但由于放疗后肿瘤周围存在短期局部水肿反 应，导致肉眼观察肿瘤体积变化并不明显，影响了肿瘤放 疗疗效的准确评价。国内有学者发现，在预测和评价新辅 助放化疗后病理反应方面，DWI 相比于正电子发射计算机 断层显像(PET-CT)而言，其灵敏度及特异度均优于正电 子发射断层(FDG-PET)或 FDG-PET/CT，尤其是对单独 的腺癌包括黏液型腺癌的灵敏度更高 [23-24]。而动态增强核 磁共振则通过观察造影剂在血管内外的交换过程来研究造 影剂在组织中的浓度，随时间变化的规律，从而利用 ADC 值定量描述肿瘤微血管生成及通透性等血流动力学信息。
6 小结与展望
MRI 具有无辐射、高分辨率、多角度影像等优点， 可以客观反映出直肠肿瘤浸润肠壁、淋巴结信号改变等情 况。随着医疗技术的进步，磁共振功能影像对直肠肿瘤的 浸润范围、淋巴结转移情况等有了更准确的评估，对其分 期及制订治疗策略具有重要意义。但目前在对淋巴结转移 的判断指标的选择、b 值选取等方面，还需要进行深入的 研究。
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