直肠癌术前淋巴结转移的影像学研究进展

作者：徐汉山，王可铮，哈尔滨医科大学附属肿瘤医院核医学科

结直肠癌是世界上最常见的癌症之一，2020年全球癌症统计数据显示结直肠癌在我国男性中发病率排第三位，女性中排第三位，死亡率在所有癌症中排第五位。其中，直肠癌占结直肠癌的40%～50%。目前，全系膜切除（total mesorectal excision，TME）及术前放化疗（chemoradiotherapy，CRT）是治疗局部进展期结直肠癌的标准治疗方法。

淋巴结转移是直肠癌局部复发和预后不良的危险因素。建立新辅助治疗的适应证需要评估淋巴结分期和T分期以及直肠系膜筋膜（involvement of mesorectal fascia，MRF）的累及。不准确的淋巴结分期将直接影响治疗决策从而使患者复发风险升高或导致排尿困难和性功能障碍等并发症。提高术前分期系统的准确性有助于识别接受术前CRT的最佳候选患者。

目前，术前评估直肠癌患者的淋巴结转移通常运用影像学方法，关于如何在影像图像上定义阳性淋巴结，至今没有统一的公认标准。放射科医师往往通过CT（computerized tomography）或MRI（magnetic resonance imaging）图像上的淋巴结大小、淋巴结边缘是否光整以及内部密度或信号是否均匀来判断淋巴结是否转移，正电子发射计算机断层显像（positron emission tomography-computed tomography，PET/CT）除了能提供病变的解剖信息，还能通过诸如标准摄取值（standardized uptak evalue，SUV）、病灶总糖酵解量（total glycolysis，TLG）等半定量参数直观地显示出病变的代谢状态，如果淋巴结在PET图像呈现高摄取状态，那么就高度怀疑该淋巴结是恶性的。

接下来，本文将分别介绍CT、MRI及PET/CT在术前评估直肠淋巴结转移上的价值及最新研究进展。

1.CT对直肠癌转移淋巴结的诊断价值

CT通常被用作直肠癌的初始分期方式，因为它具有广泛的可用性和快速的扫描时间。在一次检查中，CT还可以评估整个腹部、骨盆和胸部，同时进行局部分期和远处转移评估。CT评估直肠癌N分期主要基于尺寸标准与形态标准。

一项研究表明，直径超过4.5mm的淋巴结通常被认为是恶性的，但这种尺寸标准往往不够准确。KOBAYASHIH等在应用多层螺旋CT检测直肠系膜内转移淋巴结的研究中发现，短轴最佳界值为6mm时，预测直肠系膜淋巴结转移的敏感性和特异性分别为49%和92%。预测侧方淋巴结转移的敏感性和特异性分别提高到78%和100%。

DIGHES等的一篇荟萃分析结果显示，在15项相关研究中，CT评价直肠癌转移淋巴结的总体敏感性为13%～92%，总体特异性为57%～96%，缺乏明确的界值直径来确定淋巴结是否转移，导致使用淋巴结尺寸来判断N分期的灵敏度和准确性误差很大。

JINGY等人研究增强螺旋CT的肿瘤血管密度（tumor vessel density，TVD）能否在术前预测结直肠癌的淋巴结状态，他们在图像处理平台重建了三维肿瘤血管并且通过高分辨率彩色图形病理分析系统测量了TVD，发现淋巴结转移组中三维肿瘤血管重建的TVD显著高于无转移组，然而其准确性也仅仅只有67.5%。

双能CT是一种使用两种不同X射线电压的技术，它允许基于其衰减曲线区分具有不同分子组成的材料。一些研究报道了双能CT区分恶性和良性病变的能力。TAWFIKAM等的研究表明，与非转移性淋巴结相比，转移性淋巴结的碘浓度显著降低。LIUH和KATOT的团队得出了相同的研究成果，他们发现，在门脉期，直肠癌的转移淋巴结中的碘浓度比非转移淋巴结的碘浓度显著降低。

YANG等人发现结合动脉期化碘浓度及静脉期标准化有效原子序数，诊断直肠癌淋巴结转移的准确性高达87.1%（AUC=0.916）。日本学者研究了双能CT对直肠癌的转移性直肠旁淋巴结（pararectal lymph nodes，PRLN）和盆腔外侧淋巴结（lateral pelvic lymph nodes，LPLN）的预测价值，结果表明，在动脉期，转移性PRLN的碘浓度显著低于非转移性PRLN；在门静脉期，转移性PRLN及转移性LPLN中的标准碘浓度（iodine concentration，nIC）均显著低于非转移性淋巴结，同时，他们还发现了转移性PRLN与非转移性PRLN的中位最大短轴直径无显著差异，而对于LPLN，转移性与非转移性LPLN的最大短轴直径存在统计学差异，由此该研究得出基于尺寸的诊断和DECT的组合可以提高术前诊断直肠癌转移性淋巴结的准确性的结论。

然而此项研究仅入组了28例患者的81个淋巴结，样本量较少，结果较难令人信服，我们期待未来有更大样本的研究来详细阐明双能CT在诊断转移淋巴结上的价值。

2.MRI对直肠癌转移淋巴结的诊断价值

磁共振成像（MRI）具有较高的软组织对比度分辨率和多平面成像能力，因此被广泛用于直肠癌的术前分期。

目前，MRI是直肠癌最准确的术前影像学分期方法之一，能较准确地评估T分期，周围淋巴血管侵犯（extramural vascular invasion，EMVI）和环周切缘（circumferential margin，CRM）。然而，MRI预测淋巴结转移的准确性较差。最近一项对21项临床研究的荟萃分析显示，MRI对淋巴结分期的诊断准确性仅为71%。

通常来说，MRI评估结直肠癌淋巴结是否转移主要基于淋巴结的大小、信号强度和边界轮廓，当淋巴结大小超过5mm，内部信号混杂和边界不规则时，往往怀疑该淋巴结存在转移倾向。最近的一项研究表明，结合基于T2序列的形态学特征与影像组学特征构建联合诊断模型时，其准确性达到89.9%，诊断的AUC值高到94%，LIUX等人将临床数据与多区域影像组学特征相结合也提高了诊断转移淋巴结性能（AUC=0.832）。

之前有学者在直肠系膜淋巴结中观察到在T2*加权MR成像中超小型超顺磁性氧化铁USPIO摄取的四种不同模式，这些模式可以用来评估直肠癌淋巴结分期的诊断准确性。淋巴结均匀低信号是良性结节的特征，均匀的高信号强度和偏心高信号强度模式可用于识别大于1mm的局灶性结节转移。然而，最新研究表明，高分辨率MRI可显示大量直肠系膜淋巴结，但USPIO增强MRI并不能准确区分直肠癌患者的良性淋巴结和转移淋巴结。

扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是一种非侵入性功能成像技术，表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值反映了水分子的扩散，它足以定量分析良性和恶性病变。RAOSX研究发现与单独应用T2WI相比，T2WI结合DWI序列在诊断直肠癌淋巴结转移时具有更高的诊断效能。

XU等人将临床病理特征与原发肿瘤ADC值联合构建多因素逻辑回归模型预测直肠癌淋巴结转移，在训练集和验证集中的AUC值达到了76.1%～30.2%。ISHIBEA研究了体素不相干运动扩散加权磁共振成像（IVIMDWI）对直肠癌直肠系膜中转移性和非转移淋巴结的鉴别诊断价值，发现两组之间的短轴长径比和f值没有显著差异。但是转移组的纯扩散系数D和伪扩散系数D*值显著低于非转移组，表明IVIM定量参数可能对转移淋巴结的诊断具有一定价值。

YANGX等人将纯扩散系数D和灌注因子f与淋巴结短径结合成多参数模型，显著提升了直肠癌转移淋巴结的检测效能。动态对比增强（dynamic contrast-enhanced，DCE-MRI）一种应用越来越广泛的显示肿瘤的方法，最近的一项研究表明，DCE-MRI可能会改善对淋巴结转移的检测，将淋巴结分期的准确性提高到了93%。动态磁化率对比（dynamic susceptibility contrast，DSC-MRI）最常用于测量脑部灌注，最近也有学者研究了DSC-MRI在定量评估直肠癌的微脉管系统上的应用。

GROVIKE等人的研究显示了通过动态多回波MRI在直肠癌中获取DCE和DSC-MRI的可行性。对于经组织学证实有淋巴结转移的患者，原发性肿瘤的Ktrans和△R*2-peak明显低于无淋巴结转移的患者，通过术前评估这两个参数有助于判断淋巴结的转移情况，这可能会改善患者的临床治疗决策。

YUXP的研究也表明，对于直肠癌中大于5mm的淋巴结，转移性淋巴结和非转移性淋巴结的Ktrans和Ve值存在显著差异，这表明DCE-MRI可能有助于确定淋巴结的状态。LIJ等人采用基于MRI图像深度迁移学习算法，成功开发出诊断直肠癌转移淋巴结的模型，在129例患者中，其AUC和准确率分别为0.994和95.7%，这些结果均高于放射科医师手动诊断的结果及以往的各类预测模型，展示了基于MRI图像的机器学习算法在肿瘤诊断中的强大潜力。

3.PET-CT及PET-MRI对直肠癌转移淋巴结的诊断价值

研究表明，18F氟脱氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose，FDG）正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（F-18FDGPET-CT）可以可靠地检测结直肠癌患者的局部复发和远处转移，但不能检测其肿瘤的浸润深度。如果在PET观察到高FDG摄取的淋巴结，则强烈提示淋巴结转移，但并非所有的高代谢淋巴结都是转移的，正常的血管结构（如静脉性股静脉或炎症反应性淋巴结）有时会被误认为是转移性淋巴结。

KIMSH等人通过逻辑回归分析了PET-CT半定量参数与淋巴结转移之间的关联。单因素和多因素分析表明，原发肿瘤总代谢体积MTV和淋巴结的标准化摄取值的最大值（SUVmax）是淋巴结转移的独立预测因素。并且，将两个预测因子组合，显示出更高的预测效能。因此，［18F］FDGPET-CT可能在直肠癌分期和治疗计划中起作用。

LIF的研究表明PET-CT和MRI弥散图像对直肠癌转移淋巴结的诊断具有很高的诊断价值，结合两种诊断方法，准确性可以进一步提高。以SUV=2.0为诊断阈值，PET-CT诊断的转移性淋巴结转的准确性为90.1%；以ADC=1.0×10-3mm2/s为诊断阈值时，DWI诊断转移性淋巴结的准确性为84.2%；将两种方法组合，诊断转移淋巴结的准确性为94.4%。

YUKIMOTOR等人的研究表明PET-CT中淋巴结SUVmax的最佳截止值为1.5时，预测直肠癌患者术前淋巴结转移的准确性为92.3%。这充分显示了PET/CT对于术前评估直肠癌患者淋巴结状态以及患者的临床治疗决策的重要价值。PET-MRI既可以提供MRI的高分辨率解剖数据，又可以提供PET的功能成像数据。

PET-MRI在N分期以及重新分期方面与PET-CT显示出至少相当的准确性。但是，PET-MRI技术刚刚开展几年，目前各机构的样本量还很少，目前关于PET-MRI诊断直肠癌患者转移淋巴结的研究还未深入开展。考虑到MRI提供的较高的软组织对比度，PET-MRI的诊断准确性有望比PET-CT更高。

BAILEYJJ研究了PET-MRI扫描期间PET采集时间的长短是否对直肠癌患者潜在转移淋巴结的检出率有影响，结果发现在不增加扫描时间的情况下，PET采集时间越长，转移淋巴结的检出率越高。

4.小结与展望

淋巴结转移是术前CRT的关键指征，是局部或远处复发的重要预后因素，在各种直肠癌治疗指南中已经大大强调。传统的CT、MRI及PEI-CT在术前诊断直肠癌转移淋巴结的诊断效能均不尽如人意，近年来，随着影像新技术的发展，双能CT、磁共振弥散成像、磁共振动态对比增强成像对直肠癌转移淋巴结的检出显示出一些独特的价值，相比于传统的影像学方法，这些新的成像方法能够提供一些定量指标，例如碘摄取值、ADC值以及Ktrans值等定量指标，使术前诊断转移淋巴结的准确性及特异性越来越高。

目前，关于PET-MRI在诊断直肠癌转移淋巴结方面的研究还比较少，期待未来进行更大规模的研究，以全面评估PET-MRI在结直肠癌中的益处。有学者的眼光不仅仅局限于影像图像，他们将可能与淋巴结转移有关的临床风险因素也考虑在内，建立了可以预测淋巴结转移情况的数学模型，这为影像科医师提供了一个新的思路。

另外，近年来，随着人工智能和影像组学的迅速发展，研究人员用高通量的方法挖掘出了大量隐藏在影像图像背后的信息，基于这些信息并且结合患者临床风险因素开发了可以准确预测直肠癌淋巴结转移的模型，这无疑为未来我们研究指明了一个方向，即结合多模态的成像方法以及影像组学，构建出能够准确预测直肠癌患者术前淋巴结转移状态的模型，使患者接受更精准的治疗方法，最终有助于改善患者预后及生存质量。

来源：徐汉山,王可铮.直肠癌术前淋巴结转移的影像学研究进展[J].现代肿瘤医学,2022,30(09):1680-1684.