引用本文: 刘丹, 伍兵. 胃癌影像学的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2018, 25(9): 1124-1129. doi: 10.7507/1007-9424.201808007 复制
胃癌在我国的肿瘤发病率居第 2 位,死亡率居第 3 位[1]。准确评估胃癌分期有助于临床制定治疗方案及改善患者的预后。目前,用于胃癌分期的影像学检查手段主要有钡餐造影、内镜超声检查(endoscopic ultrasonography,EUS)、计算机断层扫描(computed tomography,CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)及正电子发射型计算机断层显像-CT(positron emission tomography-CT,PET-CT);此外,双能量 CT、影像组学等也被用于临床研究。现笔者对不同的影像检查方法及影像技术新方法在胃癌方面的临床研究现状进行综合分析并进行客观评价,以便为胃癌患者在诊治过程中选择最合适的检查方法提供参考。
1 用于胃癌研究的主要影像学及其相关技术
1.1 钡餐造影
上消化道钡餐造影可直接观察胃黏膜的改变、胃壁蠕动性及病变范围情况,但其不能反映病灶的侵犯深度、周围淋巴结及其他器官有无受累情况,其临床应用价值有限。
1.2 EUS
EUS 结合了胃镜与超声的优点,可同时观察胃黏膜的病变、病变的侵犯深度、周围淋巴结及邻近器官的情况,尤其是在早期胃癌的诊断方面具有明显的优势,被认为是目前评价胃癌 T 分期最可靠的一种非手术方法。但是 EUS 不能探测较远处的淋巴结情况,且超声检查需患者空腹 8 h 以上,注水以排除空气,且与医师的操作水平有关,有一定的局限性。
1.3 CT
CT 是一种广泛应用于胃癌术前分期的检查方法,可同时进行 TNM 分期。三维重建技术、CT 容积法、虚拟胃镜检查、动态静脉注射对比增强剂等的应用进一步提高了 CT 对胃癌分期的诊断效能。但 CT 主要是通过胃壁厚度、强化方式、周围脂肪间隙密度改变及淋巴结大小来进行分期,其中胃壁厚度受胃腔充盈程度的影响较大,存在一定的局限性。
1.4 双能量 CT
双能量 CT 是利用两种不同能量谱来采集图像并基于光子吸收的差异来实现对不同组织的鉴别和分类,物质解析和虚拟单能谱成像是其两个主要的后处理算法[2]。① 物质解析算法可生成虚拟平扫影像、彩色编码影像等额外的影像如碘图及碘叠加图,碘图可对碘含量进行定量评估,有助于评估肿瘤的血供情况及监测肿瘤的活性及其治疗反应。② 虚拟单能谱成像可生成单能谱图像,主要用于减轻线束硬化伪影、优化影像质量及消除金属伪影,通过单能谱图像还可以得到物质的能谱衰减曲线。由此可见,双能量 CT 能够为胃癌提供多参数及进行定量分析,其在胃癌中具要重要的临床应用价值。
1.4.1 在胃癌分期中的价值
已有文献[3-4]报道,双能量 CT 在胃癌分期和定性诊断中有重要的临床应用价值。双能量 CT 可检出微小的局灶性富血供或乏血供肿瘤[3]; 微血管丰富的胃癌其碘浓度明显升高,尤其是门静脉期所测得的标准化碘浓度,且其碘浓度的高低与血管密度呈正相关[5]。双能量 CT 有助于胃癌 T 分期,Pan 等[4]采用 70 keV 影像获得的信噪比可将胃癌 T 分期的准确率从普通 CT 的 74% 提高到 82%,单色图像对胃癌进行 T、N 分期的总准确率可达 81.2% 和 80.0%,略高于常规 kVp 图像(73.9% 和 75.0%)。有文献[6]报道,当静脉期标准化碘浓度为–0.031 时,其区分胃癌 T3 期和 T4a 期能获得最佳敏感度(81.0%)和特异度(85.0%)。
1.4.2 在术前评估胃癌病理类型、分化程度及区别淋巴结转移的价值
双能量 CT 中的定量碘浓度测量有助于术前评估胃癌的病理类型[4, 7];还有助于区分胃癌分化型和未分化型[4],低分化型胃癌的碘浓度值高于中高分化型[5, 7],且呈现分化程度越低碘浓度越高的趋势[7],以静脉期测得的标准化碘浓度为诊断标准来区分中、低分化癌的曲线下面积可达 0.759[5];还有助于区分转移和非转移的淋巴结,胃癌的转移性淋巴结通常在动、静脉期都比正常淋巴结强化更明显,以主动脉为参照,测量动脉期和静脉期标化的碘含量可提高诊断转移性淋巴结的敏感度和特异度,从而提高 N 分期的准确率[3-4]。
1.4.3 在判断胃周脂肪间隙内肿瘤浸润范围中的价值
双能量 CT 可反映胃周脂肪间隙内肿瘤的浸润范围。Bolus[8]利用单能模式重建动脉期及门静脉期影像进行碘-脂肪物质分离,同时测量肿瘤周围和正常胃周脂肪间隙内的碘浓度值,结果发现,受浸润脂肪的碘浓度高于未受浸润的脂肪,从而可明确手术切除范围。
1.4.4 CT 能谱曲线评估胃癌分化程度的价值
CT 能谱曲线直观、简单,也被用于研究胃癌的病理情况。正常胃壁能谱曲线在 40~80 keV 能量范围内下降趋势较胃癌明显且该范围内其 CT 值高于胃癌 CT 值,在 90~190 keV 能量范围内两者能谱曲线无明显差异;胃癌与转移淋巴结的能谱曲线均呈下降趋势,且在 40~80 keV 能量范围内下降较明显,而受浸润的脂肪能谱曲线则较正常脂肪平直,略呈上升趋势,其 CT 值高于正常脂肪[9]。但唐皓等[10]却阐述了与上述相反的观点,通过对 65 例胃癌患者行三相的宝石 CT 能谱成像发现,胃癌的能谱曲线斜率大于正常胃壁处的斜率且胃癌分化程度越低而斜率越大; 门静脉期的正常胃壁、高分化腺癌、中分化腺癌和低分化腺癌在 40~70 keV 能量范围内的斜率依次呈增加趋势且各组间的斜率比较差异具有统计学意义,利用门静脉期 40~70 keV 能量范围内的斜率来预测胃癌分化程度的敏感度及特异度均大于 70%,结果提示,胃癌的能谱曲线类型与其组织学分化程度相关,其有可能成为术前评估胃癌分化程度的一种新指标。
总之,虽然双能量 CT 在肿瘤分期、分化程度、病理类型区分等方面具有一定的潜能,但是还需进一步研究。
1.5 PET-CT
PET-CT 一般不用来进行临床 T 分期,主要是因为正常胃黏膜也可以摄取对比剂,而印戒细胞癌和低分化腺癌为对比剂低摄取。
1.6 MRI
MRI 虽然具有较高的分辨率,但其时间分辨率较低,对于活跃蠕动的胃而言,MRI 不宜作为常规检查手段。
2 影像组学数据分析
传统的医学影像模式主要依靠 CT、MRI、EUS 图像中的形态学特征来诊断和评估疾病,具有一定的主观性。随着影像学的发展,影像图像逐渐复杂、数量逐渐庞大,其包含的数据信息可能远远超放射科医生的解释范围,并且给放射科医生带来巨大的工作量,传统的影像数据分析模式已不能满足临床需要,为了更充分地利用这些影像图像信息,影像组学应运而生。
影像组学是指借助于计算机软件,从医学影像图像中挖掘海量的定量影像特征,使用统计学和(或)机器学习的方法,筛选最有价值的影像组学特征,并与基因型、预后、治疗效果等临床信息相关联,通过构建数学模型,用于疾病的定性、肿瘤分期、疗效评估、预后预测等,其分析流程主要包括图像获取、病灶分割、特征提取和筛选、模型构建、临床信息解析等[11]。
目前,影像组学已被应用于乳腺钼靶中钙化性质鉴别[12]、肺癌[13]筛查等的研究,但是针对胃癌的影像组学研究甚少。Ma 等[14]用基于 CT 的影像组学特征鉴别胃癌和原发性胃淋巴瘤,其纳入病理诊断为原发性胃淋巴瘤患者 30 例和 Borrmann Ⅳ 型胃癌患者 40 例,从门静脉 CT 图像中提取 485 个影像组学特征并构建相应模型,利用主观 CT 影像表现(胃壁蠕动、腹壁脂肪浸润、肾门下淋巴结肿物及增强模式)构建的主观征象模型、影像组学特征及通过多变量分析将主观 CT 表现、年龄和性别纳入的综合模型,发现这三者的诊断准确率分别为 84.29%、81.43%及87.14%,但三者之间比较差异无统计学意义(P=0.051~0.422)。Hou 等[15]使用影像组学技术评估脉冲式低剂量率放疗法对伴有腹腔转移胃癌患者的治疗疗效,其从 43 例患者的动脉期 CT 图像中的感兴趣区中提取 1 117 个影像组学特征并构建了人工神经网络(ANN)和 K-近邻算法(KNN)预测模型,将所有数据集分为训练集(18 例治疗有反应,14 例治疗无反应)和验证集(6 例治疗有反应,5 例治疗无反应),训练集预测治疗疗效的准确率 ANN 为 0.714、KNN 为 0.749,验证集准确率 ANN 为 0.816、KNN 为 0.816,验证了模型的可靠性,提示影像组学在预测胃癌治疗疗效方面具有巨大潜能。
总之,由于影像图像复杂、数量庞大,其包含的数据信息亦丰富、巨大;相比传统的影像分析模式,影像组学则是借助于计算机软件来挖掘图像中的信息,理论上能够客观、更准确地来提高对医学图像信息利用度,并且能够减少放射科医生的工作负担,具有很大的临床运用前景。
3 主要影像学技术在胃癌中的应用情况
3.1 用于胃癌术前评估
手术切除是唯一能治愈胃癌的方法,且手术切除的选择主要依赖于术前的准确分期,因此,术前准确分期对临床制定治疗方案、评估预后等尤为重要。EUS、CT 是被用于胃癌术前评估的主要影像方法。一项纳入 1 736 例胃癌患者的 meta 分析[16]显示,EUS 对胃癌准确 T 分期的敏感度为 52%~82%、特异度为 89%~97%,CT 的敏感度为 41%~61%、特异度为 86%~97%,并且 EUS 诊断 T1 期的敏感度(82%)明显高于 CT(41%),提示 EUS 对诊断早期胃癌具有重大的诊断价值。EUS 对胃癌准确 N 分期的敏感度为 97%,高于 CT 的 77%,但两者的特异度均较低。
目前新型的 CT 检查技术也逐渐被用于胃癌的临床评估,如 CT 灌注成像作为一种功能成像方法,能够反应肿瘤血管灌注及血管通透性情况,可被用于胃癌的临床评估[17-20],如 Lee 等[17]通过对 46 例行根治性胃癌切除术患者进行术前 CT 灌注成像研究并前瞻性研究其 CT 灌注参数与胃癌组织病理学类型的关系,结果发现,低黏性癌的毛细血管表面通透性明显高于其他组织学类型,且低黏性癌的平均通过时间也显著长于非低黏性癌(13.0 s 比 10.3 s,P=0.032),毛细血管表面通透性和平均通过时间预测低黏性癌的曲线下面积分别为 0.891(P<0.001)和 0.697(P=0.015),结果提示,利用 CT 灌注参数可能有助于术前区分胃癌组织病理学类型。Sun 等[18]报道 CT 灌注定量参数如血流、血容量、平均通过时间及毛细血管表面通透性值可评估胃癌的分化程度,其相应定量参数值越大,分化程度越低,恶性程度越高;朱勇等[19]的研究也发现 CT 灌注定量参数与胃癌的分化程度有关,低分化胃癌的血容量、平均通过时间及毛细血管表面通透性值与高分化胃癌组比较差异均有统计学意义,但未发现 BF 值在二者之间比较差异有统计学意义,结果提示,高低分化胃癌的血流动力学和血管功能之间存在差异性。
PET-CT 由于对原发肿瘤和淋巴结转移诊断的敏感性较低,因此其在术前检查中的作用有限[21],但是其与 MRI 可作为胃癌术前分期的补充手段。
综合而言,目前 EUS 被普遍认为是评价肿瘤侵及深度最准确的成像工具,尤其是对于早期胃癌,而 CT 由于能够较好、较全面地行 TNM 分期而成为胃癌主要的分期手段,PET 与 MRI 则为胃癌术前分期的补充手段。
3.2 胃癌腹膜转移
腹膜转移是胃癌远处转移最常见的部位,超过 50% 的 T3、T4 期胃癌患者在根治性切除术后发生腹膜转移;而在术前或术中已有将近 20% 的胃癌患者有腹膜转移;腹膜转移程度越高,预后越差,生存期越短[22]。若在术前发现腹膜转移可避免不必要的开腹手术,因此,术前准确评估腹膜有无转移对于临床治疗方案制定、预后评估等至关重要。
目前 CT、EUS 及 MRI 对腹膜转移的主要诊断标准为腹膜不均匀增厚或伴结节且明显强化、大网膜多发索条影或呈网膜饼、肠系膜结节状增厚、腹盆腔大量积液等。① Chu 等[23]和 Stell 等[24]发现,利用 EUS 诊断腹膜转移的特异度较高,但其敏感度仅为 23%~35%。② CT 虽然对胃癌具有较好的分期准确度,但其发现腹膜转移的敏感度仍然较低,仅为 33%~50.9%,而其特异度较高,可达 96.2%~99%[25-26]。③ MRI 对软组织分辨率优于 CT,也可用于对腹膜转移的评估[27-28],将其弥散加权成像用于延迟增强成像可以提高腹膜癌的检出率[25],但是由于腹部呼吸运动、胃肠蠕动等伪影干扰,其成像较差,并不能作为诊断腹膜转移的常规检查方法。④ PET-CT 诊断腹膜转移的敏感度不及 22.2%,低于 CT 的敏感度,或许是因为 PET-CT 分辨率不及 CT[29]。虽然以上几种影像学检查方法用于胃癌腹膜转移的评估具有较高的特异度,但是其敏感度均较低,有文献[30]报道,在Ⅱ期胃癌中,通过影像学检查腹膜转移的漏诊率高达 50%,在Ⅲ期胃癌中高达 57%~98%。
当前,腹腔镜检查和手术是唯一能明确诊断胃癌腹膜转移的检查方法,但只有部分胃癌患者能从中受益。
目前,已有将影像组学研究用于腹膜转移研究,如贺锋等[31]收集经手术病理证实且临床分期为 Ⅲ~Ⅳ 期的胃癌患者 120 例,使用 logistic 回归分析提取基本征象及间接征象共 9 个分析因子,建立 ANN 预测模型并判断胃癌腹膜转移的准确率,结果显示其准确率训练样本为 90.48%,验证样本为 77.78%,总准确率为 88.33%,总敏感度为 88.37%,总特异度为 85.29%,曲线下面积为 0.887,其诊断效能高于 logistic 回归分析的诊断效能,结果提示,放射组学能提高胃癌腹膜转移的诊断率。
总体而讲,当前的成像技术如 CT、EUS、MRI 及 PET-CT 对于胃癌腹膜转移的诊断仍具有很大的局限性。当前的确诊方法为腹腔镜检查和手术,但由于其有创性且费用昂贵等原因,在临床运用受限。影像组学为当前新兴的一种方法,在分析评估胃癌腹膜转移方面具有一定的潜能。
3.3 用于胃癌放化疗及新辅助化疗后的评价
目前,UICC/AJCC 第 8 版 TNM 分期系统已经明确提出,胃癌分期分为病理分期(pTNM)、临床分期(cTNM)和新辅助治疗后分期(ypTNM)。CT、EUS、MRI 及 PET-CT 均被用于胃癌放化疗及新辅助化疗后的评价。
CT 是新辅助化疗后胃癌再分期最常用的检查手段,但其分期不准确、不可靠,T 分期的总准确率不及 60%[32-33],N 分期的准确率为 37%[32],并且漏诊率和误诊率分别高达 10.7% 和 46.7%[33],分析其原因可能是 CT 难以鉴别残留的肿瘤与化疗后肿瘤组织的纤维化。有研究者[20]提出,CT 灌注成像可以准确评估局部进展期胃癌术前同步放化疗后的疗效及预测预后,对于放化疗后反应组的灌注参数较无反应组降低,其生存期也较长。另有学者[34] 在 CT 图像上测量治疗前后门静脉期的 CT 肿瘤体积,并计算体积变化,从而来评估治疗疗效,但诊断效能较低。
UICC/AJCC 第 8 版的 TNM 分期系统中指出,EUS 是判断胃癌 cTNM 分期最为理想的检查手段,但是对于 ypTNM 分期其提供的价值仍然有限。在评价胃癌新辅助化疗疗效时,EUS 主要比较化疗前后胃癌 T、N 分期或肿瘤厚度的变化。Guo 等[35]通过对 48 例晚期胃癌患者临床资料分析发现,EUS 在新辅助化疗后行 T 分期的整体敏感度为 63%,其过度分期高达 31%,N 分期的敏感度和特异度均不到 60%,分析其原因可能是放化疗后组织出现纤维化、坏死、炎症,难以与肿瘤相鉴别,结果提示,新辅助化疗后用 EUS 进行 ypTNM 分期是不可靠的。但有研究者[36]对此提出了相反的观点,其通过对 256 例胃癌患者分析发现,新辅助化疗前 EUS 评估 T、N 分期的准确率分别为 78% 和 76.2%,当进行新辅助化疗后再次 T、N 分期时,其诊断准确率均提高(80.2% 和 88.5%),并且在评估淋巴结分期及再分期时 EUS 的诊断效能均优于 PET-CT。
MRI 可通过对胃癌在化疗前后的原发病灶形态学及其表观扩散系数(ADC)值改变来评价其早期疗效。一项前瞻性研究[37]纳入胃癌患者共 24 例,通过评估新辅助化疗前后 ADC 值变化率(病灶整体的 ADC 值即 ADCentire 和高活性区域的 ADC 值即 ADCmin)来预测患者生存情况,新辅助化疗后,长期生存组较预后不良组 ADCmin 值升高率(中位数:21% 比 5%,P=0.06)及 ADCentire 值升高率(中位数:23% 比 1%,P=0.02)均增高;进一步分析 ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的曲线下面积分别为 0.729 和 0.779,以 ADC 值变化率≥15% 为诊断标准来预测其长期生存,ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的阳性预测值分别为 81.8% 和 83.3%,若以 ADC 值变化率≤10% 为标准来预测预后不良时,ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的阳性预测值分别为 63.6% 和 70.0%,结果提示,新辅助化疗后 ADC 值升高可能提示预后较好,生存期较长;且 ADCentire 值升高率在预测预后方面优于 ADCmin 值升高率。
PET-CT 从代谢角度来反映肿瘤治疗后改变,目前主要通过化疗后标准摄取值下降的程度来评估治疗疗效[38],但有部分特殊类型的胃癌在 PET-CT 上无明显代谢增高,而胃本身能生理性摄取18F-FDG,因而其临床运用具有一定局限性。
当前 CT、EUS、MRI 及 PET-CT 均被用于胃癌治疗后的再分期,其中 CT 为最主要的方法。但各检查方法对胃癌再分期可靠性均较低,主要是因为胃癌治疗后会发生坏死、纤维化等,难以与肿瘤相鉴别,因此探索新的成像技术及评估方法成为必需。
4 小结
随着影像技术的进步,影像检查种类亦不断丰富,胃癌诊断、分期及疗效评价、随访的影像检查水平也不断提高。当前多种影像方法被用于胃癌的评估也说明了目前的影像模式并不能满足临床所需,只能通过“取长补短”方式来满足临床需求。双能量 CT、影像组学等新方法是目前研究的热点,在胃癌评估方面具有巨大的潜能,但仍处于初步的研究阶段,其临床运用价值还需进一步探索。
胃癌在我国的肿瘤发病率居第 2 位,死亡率居第 3 位[1]。准确评估胃癌分期有助于临床制定治疗方案及改善患者的预后。目前,用于胃癌分期的影像学检查手段主要有钡餐造影、内镜超声检查(endoscopic ultrasonography,EUS)、计算机断层扫描(computed tomography,CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)及正电子发射型计算机断层显像-CT(positron emission tomography-CT,PET-CT);此外,双能量 CT、影像组学等也被用于临床研究。现笔者对不同的影像检查方法及影像技术新方法在胃癌方面的临床研究现状进行综合分析并进行客观评价,以便为胃癌患者在诊治过程中选择最合适的检查方法提供参考。
1 用于胃癌研究的主要影像学及其相关技术
1.1 钡餐造影
上消化道钡餐造影可直接观察胃黏膜的改变、胃壁蠕动性及病变范围情况,但其不能反映病灶的侵犯深度、周围淋巴结及其他器官有无受累情况,其临床应用价值有限。
1.2 EUS
EUS 结合了胃镜与超声的优点,可同时观察胃黏膜的病变、病变的侵犯深度、周围淋巴结及邻近器官的情况,尤其是在早期胃癌的诊断方面具有明显的优势,被认为是目前评价胃癌 T 分期最可靠的一种非手术方法。但是 EUS 不能探测较远处的淋巴结情况,且超声检查需患者空腹 8 h 以上,注水以排除空气,且与医师的操作水平有关,有一定的局限性。
1.3 CT
CT 是一种广泛应用于胃癌术前分期的检查方法,可同时进行 TNM 分期。三维重建技术、CT 容积法、虚拟胃镜检查、动态静脉注射对比增强剂等的应用进一步提高了 CT 对胃癌分期的诊断效能。但 CT 主要是通过胃壁厚度、强化方式、周围脂肪间隙密度改变及淋巴结大小来进行分期,其中胃壁厚度受胃腔充盈程度的影响较大,存在一定的局限性。
1.4 双能量 CT
双能量 CT 是利用两种不同能量谱来采集图像并基于光子吸收的差异来实现对不同组织的鉴别和分类,物质解析和虚拟单能谱成像是其两个主要的后处理算法[2]。① 物质解析算法可生成虚拟平扫影像、彩色编码影像等额外的影像如碘图及碘叠加图,碘图可对碘含量进行定量评估,有助于评估肿瘤的血供情况及监测肿瘤的活性及其治疗反应。② 虚拟单能谱成像可生成单能谱图像,主要用于减轻线束硬化伪影、优化影像质量及消除金属伪影,通过单能谱图像还可以得到物质的能谱衰减曲线。由此可见,双能量 CT 能够为胃癌提供多参数及进行定量分析,其在胃癌中具要重要的临床应用价值。
1.4.1 在胃癌分期中的价值
已有文献[3-4]报道,双能量 CT 在胃癌分期和定性诊断中有重要的临床应用价值。双能量 CT 可检出微小的局灶性富血供或乏血供肿瘤[3]; 微血管丰富的胃癌其碘浓度明显升高,尤其是门静脉期所测得的标准化碘浓度,且其碘浓度的高低与血管密度呈正相关[5]。双能量 CT 有助于胃癌 T 分期,Pan 等[4]采用 70 keV 影像获得的信噪比可将胃癌 T 分期的准确率从普通 CT 的 74% 提高到 82%,单色图像对胃癌进行 T、N 分期的总准确率可达 81.2% 和 80.0%,略高于常规 kVp 图像(73.9% 和 75.0%)。有文献[6]报道,当静脉期标准化碘浓度为–0.031 时,其区分胃癌 T3 期和 T4a 期能获得最佳敏感度(81.0%)和特异度(85.0%)。
1.4.2 在术前评估胃癌病理类型、分化程度及区别淋巴结转移的价值
双能量 CT 中的定量碘浓度测量有助于术前评估胃癌的病理类型[4, 7];还有助于区分胃癌分化型和未分化型[4],低分化型胃癌的碘浓度值高于中高分化型[5, 7],且呈现分化程度越低碘浓度越高的趋势[7],以静脉期测得的标准化碘浓度为诊断标准来区分中、低分化癌的曲线下面积可达 0.759[5];还有助于区分转移和非转移的淋巴结,胃癌的转移性淋巴结通常在动、静脉期都比正常淋巴结强化更明显,以主动脉为参照,测量动脉期和静脉期标化的碘含量可提高诊断转移性淋巴结的敏感度和特异度,从而提高 N 分期的准确率[3-4]。
1.4.3 在判断胃周脂肪间隙内肿瘤浸润范围中的价值
双能量 CT 可反映胃周脂肪间隙内肿瘤的浸润范围。Bolus[8]利用单能模式重建动脉期及门静脉期影像进行碘-脂肪物质分离,同时测量肿瘤周围和正常胃周脂肪间隙内的碘浓度值,结果发现,受浸润脂肪的碘浓度高于未受浸润的脂肪,从而可明确手术切除范围。
1.4.4 CT 能谱曲线评估胃癌分化程度的价值
CT 能谱曲线直观、简单,也被用于研究胃癌的病理情况。正常胃壁能谱曲线在 40~80 keV 能量范围内下降趋势较胃癌明显且该范围内其 CT 值高于胃癌 CT 值,在 90~190 keV 能量范围内两者能谱曲线无明显差异;胃癌与转移淋巴结的能谱曲线均呈下降趋势,且在 40~80 keV 能量范围内下降较明显,而受浸润的脂肪能谱曲线则较正常脂肪平直,略呈上升趋势,其 CT 值高于正常脂肪[9]。但唐皓等[10]却阐述了与上述相反的观点,通过对 65 例胃癌患者行三相的宝石 CT 能谱成像发现,胃癌的能谱曲线斜率大于正常胃壁处的斜率且胃癌分化程度越低而斜率越大; 门静脉期的正常胃壁、高分化腺癌、中分化腺癌和低分化腺癌在 40~70 keV 能量范围内的斜率依次呈增加趋势且各组间的斜率比较差异具有统计学意义,利用门静脉期 40~70 keV 能量范围内的斜率来预测胃癌分化程度的敏感度及特异度均大于 70%,结果提示,胃癌的能谱曲线类型与其组织学分化程度相关,其有可能成为术前评估胃癌分化程度的一种新指标。
总之,虽然双能量 CT 在肿瘤分期、分化程度、病理类型区分等方面具有一定的潜能,但是还需进一步研究。
1.5 PET-CT
PET-CT 一般不用来进行临床 T 分期,主要是因为正常胃黏膜也可以摄取对比剂,而印戒细胞癌和低分化腺癌为对比剂低摄取。
1.6 MRI
MRI 虽然具有较高的分辨率,但其时间分辨率较低,对于活跃蠕动的胃而言,MRI 不宜作为常规检查手段。
2 影像组学数据分析
传统的医学影像模式主要依靠 CT、MRI、EUS 图像中的形态学特征来诊断和评估疾病,具有一定的主观性。随着影像学的发展,影像图像逐渐复杂、数量逐渐庞大,其包含的数据信息可能远远超放射科医生的解释范围,并且给放射科医生带来巨大的工作量,传统的影像数据分析模式已不能满足临床需要,为了更充分地利用这些影像图像信息,影像组学应运而生。
影像组学是指借助于计算机软件,从医学影像图像中挖掘海量的定量影像特征,使用统计学和(或)机器学习的方法,筛选最有价值的影像组学特征,并与基因型、预后、治疗效果等临床信息相关联,通过构建数学模型,用于疾病的定性、肿瘤分期、疗效评估、预后预测等,其分析流程主要包括图像获取、病灶分割、特征提取和筛选、模型构建、临床信息解析等[11]。
目前,影像组学已被应用于乳腺钼靶中钙化性质鉴别[12]、肺癌[13]筛查等的研究,但是针对胃癌的影像组学研究甚少。Ma 等[14]用基于 CT 的影像组学特征鉴别胃癌和原发性胃淋巴瘤,其纳入病理诊断为原发性胃淋巴瘤患者 30 例和 Borrmann Ⅳ 型胃癌患者 40 例,从门静脉 CT 图像中提取 485 个影像组学特征并构建相应模型,利用主观 CT 影像表现(胃壁蠕动、腹壁脂肪浸润、肾门下淋巴结肿物及增强模式)构建的主观征象模型、影像组学特征及通过多变量分析将主观 CT 表现、年龄和性别纳入的综合模型,发现这三者的诊断准确率分别为 84.29%、81.43%及87.14%,但三者之间比较差异无统计学意义(P=0.051~0.422)。Hou 等[15]使用影像组学技术评估脉冲式低剂量率放疗法对伴有腹腔转移胃癌患者的治疗疗效,其从 43 例患者的动脉期 CT 图像中的感兴趣区中提取 1 117 个影像组学特征并构建了人工神经网络(ANN)和 K-近邻算法(KNN)预测模型,将所有数据集分为训练集(18 例治疗有反应,14 例治疗无反应)和验证集(6 例治疗有反应,5 例治疗无反应),训练集预测治疗疗效的准确率 ANN 为 0.714、KNN 为 0.749,验证集准确率 ANN 为 0.816、KNN 为 0.816,验证了模型的可靠性,提示影像组学在预测胃癌治疗疗效方面具有巨大潜能。
总之,由于影像图像复杂、数量庞大,其包含的数据信息亦丰富、巨大;相比传统的影像分析模式,影像组学则是借助于计算机软件来挖掘图像中的信息,理论上能够客观、更准确地来提高对医学图像信息利用度,并且能够减少放射科医生的工作负担,具有很大的临床运用前景。
3 主要影像学技术在胃癌中的应用情况
3.1 用于胃癌术前评估
手术切除是唯一能治愈胃癌的方法,且手术切除的选择主要依赖于术前的准确分期,因此,术前准确分期对临床制定治疗方案、评估预后等尤为重要。EUS、CT 是被用于胃癌术前评估的主要影像方法。一项纳入 1 736 例胃癌患者的 meta 分析[16]显示,EUS 对胃癌准确 T 分期的敏感度为 52%~82%、特异度为 89%~97%,CT 的敏感度为 41%~61%、特异度为 86%~97%,并且 EUS 诊断 T1 期的敏感度(82%)明显高于 CT(41%),提示 EUS 对诊断早期胃癌具有重大的诊断价值。EUS 对胃癌准确 N 分期的敏感度为 97%,高于 CT 的 77%,但两者的特异度均较低。
目前新型的 CT 检查技术也逐渐被用于胃癌的临床评估,如 CT 灌注成像作为一种功能成像方法,能够反应肿瘤血管灌注及血管通透性情况,可被用于胃癌的临床评估[17-20],如 Lee 等[17]通过对 46 例行根治性胃癌切除术患者进行术前 CT 灌注成像研究并前瞻性研究其 CT 灌注参数与胃癌组织病理学类型的关系,结果发现,低黏性癌的毛细血管表面通透性明显高于其他组织学类型,且低黏性癌的平均通过时间也显著长于非低黏性癌(13.0 s 比 10.3 s,P=0.032),毛细血管表面通透性和平均通过时间预测低黏性癌的曲线下面积分别为 0.891(P<0.001)和 0.697(P=0.015),结果提示,利用 CT 灌注参数可能有助于术前区分胃癌组织病理学类型。Sun 等[18]报道 CT 灌注定量参数如血流、血容量、平均通过时间及毛细血管表面通透性值可评估胃癌的分化程度,其相应定量参数值越大,分化程度越低,恶性程度越高;朱勇等[19]的研究也发现 CT 灌注定量参数与胃癌的分化程度有关,低分化胃癌的血容量、平均通过时间及毛细血管表面通透性值与高分化胃癌组比较差异均有统计学意义,但未发现 BF 值在二者之间比较差异有统计学意义,结果提示,高低分化胃癌的血流动力学和血管功能之间存在差异性。
PET-CT 由于对原发肿瘤和淋巴结转移诊断的敏感性较低,因此其在术前检查中的作用有限[21],但是其与 MRI 可作为胃癌术前分期的补充手段。
综合而言,目前 EUS 被普遍认为是评价肿瘤侵及深度最准确的成像工具,尤其是对于早期胃癌,而 CT 由于能够较好、较全面地行 TNM 分期而成为胃癌主要的分期手段,PET 与 MRI 则为胃癌术前分期的补充手段。
3.2 胃癌腹膜转移
腹膜转移是胃癌远处转移最常见的部位,超过 50% 的 T3、T4 期胃癌患者在根治性切除术后发生腹膜转移;而在术前或术中已有将近 20% 的胃癌患者有腹膜转移;腹膜转移程度越高,预后越差,生存期越短[22]。若在术前发现腹膜转移可避免不必要的开腹手术,因此,术前准确评估腹膜有无转移对于临床治疗方案制定、预后评估等至关重要。
目前 CT、EUS 及 MRI 对腹膜转移的主要诊断标准为腹膜不均匀增厚或伴结节且明显强化、大网膜多发索条影或呈网膜饼、肠系膜结节状增厚、腹盆腔大量积液等。① Chu 等[23]和 Stell 等[24]发现,利用 EUS 诊断腹膜转移的特异度较高,但其敏感度仅为 23%~35%。② CT 虽然对胃癌具有较好的分期准确度,但其发现腹膜转移的敏感度仍然较低,仅为 33%~50.9%,而其特异度较高,可达 96.2%~99%[25-26]。③ MRI 对软组织分辨率优于 CT,也可用于对腹膜转移的评估[27-28],将其弥散加权成像用于延迟增强成像可以提高腹膜癌的检出率[25],但是由于腹部呼吸运动、胃肠蠕动等伪影干扰,其成像较差,并不能作为诊断腹膜转移的常规检查方法。④ PET-CT 诊断腹膜转移的敏感度不及 22.2%,低于 CT 的敏感度,或许是因为 PET-CT 分辨率不及 CT[29]。虽然以上几种影像学检查方法用于胃癌腹膜转移的评估具有较高的特异度,但是其敏感度均较低,有文献[30]报道,在Ⅱ期胃癌中,通过影像学检查腹膜转移的漏诊率高达 50%,在Ⅲ期胃癌中高达 57%~98%。
当前,腹腔镜检查和手术是唯一能明确诊断胃癌腹膜转移的检查方法,但只有部分胃癌患者能从中受益。
目前,已有将影像组学研究用于腹膜转移研究,如贺锋等[31]收集经手术病理证实且临床分期为 Ⅲ~Ⅳ 期的胃癌患者 120 例,使用 logistic 回归分析提取基本征象及间接征象共 9 个分析因子,建立 ANN 预测模型并判断胃癌腹膜转移的准确率,结果显示其准确率训练样本为 90.48%,验证样本为 77.78%,总准确率为 88.33%,总敏感度为 88.37%,总特异度为 85.29%,曲线下面积为 0.887,其诊断效能高于 logistic 回归分析的诊断效能,结果提示,放射组学能提高胃癌腹膜转移的诊断率。
总体而讲,当前的成像技术如 CT、EUS、MRI 及 PET-CT 对于胃癌腹膜转移的诊断仍具有很大的局限性。当前的确诊方法为腹腔镜检查和手术,但由于其有创性且费用昂贵等原因,在临床运用受限。影像组学为当前新兴的一种方法,在分析评估胃癌腹膜转移方面具有一定的潜能。
3.3 用于胃癌放化疗及新辅助化疗后的评价
目前,UICC/AJCC 第 8 版 TNM 分期系统已经明确提出,胃癌分期分为病理分期(pTNM)、临床分期(cTNM)和新辅助治疗后分期(ypTNM)。CT、EUS、MRI 及 PET-CT 均被用于胃癌放化疗及新辅助化疗后的评价。
CT 是新辅助化疗后胃癌再分期最常用的检查手段,但其分期不准确、不可靠,T 分期的总准确率不及 60%[32-33],N 分期的准确率为 37%[32],并且漏诊率和误诊率分别高达 10.7% 和 46.7%[33],分析其原因可能是 CT 难以鉴别残留的肿瘤与化疗后肿瘤组织的纤维化。有研究者[20]提出,CT 灌注成像可以准确评估局部进展期胃癌术前同步放化疗后的疗效及预测预后,对于放化疗后反应组的灌注参数较无反应组降低,其生存期也较长。另有学者[34] 在 CT 图像上测量治疗前后门静脉期的 CT 肿瘤体积,并计算体积变化,从而来评估治疗疗效,但诊断效能较低。
UICC/AJCC 第 8 版的 TNM 分期系统中指出,EUS 是判断胃癌 cTNM 分期最为理想的检查手段,但是对于 ypTNM 分期其提供的价值仍然有限。在评价胃癌新辅助化疗疗效时,EUS 主要比较化疗前后胃癌 T、N 分期或肿瘤厚度的变化。Guo 等[35]通过对 48 例晚期胃癌患者临床资料分析发现,EUS 在新辅助化疗后行 T 分期的整体敏感度为 63%,其过度分期高达 31%,N 分期的敏感度和特异度均不到 60%,分析其原因可能是放化疗后组织出现纤维化、坏死、炎症,难以与肿瘤相鉴别,结果提示,新辅助化疗后用 EUS 进行 ypTNM 分期是不可靠的。但有研究者[36]对此提出了相反的观点,其通过对 256 例胃癌患者分析发现,新辅助化疗前 EUS 评估 T、N 分期的准确率分别为 78% 和 76.2%,当进行新辅助化疗后再次 T、N 分期时,其诊断准确率均提高(80.2% 和 88.5%),并且在评估淋巴结分期及再分期时 EUS 的诊断效能均优于 PET-CT。
MRI 可通过对胃癌在化疗前后的原发病灶形态学及其表观扩散系数(ADC)值改变来评价其早期疗效。一项前瞻性研究[37]纳入胃癌患者共 24 例,通过评估新辅助化疗前后 ADC 值变化率(病灶整体的 ADC 值即 ADCentire 和高活性区域的 ADC 值即 ADCmin)来预测患者生存情况,新辅助化疗后,长期生存组较预后不良组 ADCmin 值升高率(中位数:21% 比 5%,P=0.06)及 ADCentire 值升高率(中位数:23% 比 1%,P=0.02)均增高;进一步分析 ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的曲线下面积分别为 0.729 和 0.779,以 ADC 值变化率≥15% 为诊断标准来预测其长期生存,ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的阳性预测值分别为 81.8% 和 83.3%,若以 ADC 值变化率≤10% 为标准来预测预后不良时,ADCmin 值及 ADCentire 值升高率的阳性预测值分别为 63.6% 和 70.0%,结果提示,新辅助化疗后 ADC 值升高可能提示预后较好,生存期较长;且 ADCentire 值升高率在预测预后方面优于 ADCmin 值升高率。
PET-CT 从代谢角度来反映肿瘤治疗后改变,目前主要通过化疗后标准摄取值下降的程度来评估治疗疗效[38],但有部分特殊类型的胃癌在 PET-CT 上无明显代谢增高,而胃本身能生理性摄取18F-FDG,因而其临床运用具有一定局限性。
当前 CT、EUS、MRI 及 PET-CT 均被用于胃癌治疗后的再分期,其中 CT 为最主要的方法。但各检查方法对胃癌再分期可靠性均较低,主要是因为胃癌治疗后会发生坏死、纤维化等,难以与肿瘤相鉴别,因此探索新的成像技术及评估方法成为必需。
4 小结
随着影像技术的进步,影像检查种类亦不断丰富,胃癌诊断、分期及疗效评价、随访的影像检查水平也不断提高。当前多种影像方法被用于胃癌的评估也说明了目前的影像模式并不能满足临床所需,只能通过“取长补短”方式来满足临床需求。双能量 CT、影像组学等新方法是目前研究的热点,在胃癌评估方面具有巨大的潜能,但仍处于初步的研究阶段,其临床运用价值还需进一步探索。