高雨菡,王 萱,薛華丹
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科,北京 100730
神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤(neuroendocrine neoplasm,NEN)是一種起源于肽能神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的罕見異質(zhì)性腫瘤。近年來,NEN的發(fā)病率不斷增加。Dasari等[1]的回顧性研究顯示,自1973年(1.09/10萬)至2012年(6.98/10萬)NEN的年齡調(diào)整發(fā)病率增長了6.4倍。NEN臨床病程緩慢,但易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移(NEN-liver metastasis,NENLM)[2]。由于NEN異常分泌的大部分激素通過肝臟代謝,當發(fā)生肝轉(zhuǎn)移時,這些激素直接進入體循環(huán),出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀,導(dǎo)致患者預(yù)后較差。因此,積極治療肝轉(zhuǎn)移尤為重要。NENLM的治療手段主要包括手術(shù)切除、局部治療[射頻/激光消融術(shù)、經(jīng)動脈(化療)栓塞術(shù)和選擇性體內(nèi)放射療法等]和全身治療(化療、分子靶向治療和生物治療)。然而,現(xiàn)有實體腫瘤反應(yīng)評價標準對于多數(shù)早期僅引起腫瘤內(nèi)部成分(如腫瘤細胞密度、血液供應(yīng)及腫瘤微環(huán)境等)改變的治療方法的評估并不敏感。因此,單純以腫瘤大小變化作為療效判斷標準具有一定的局限性。新興的影像學(xué)技術(shù)能夠從功能學(xué)層面描述腫瘤治療后的變化,為評價腫瘤療效提供了新的思路和方法。本文就NENLM現(xiàn)有影像學(xué)療效評價標準及新興的功能學(xué)影像生物標志物的價值進行闡述,旨在為有效評價NENLM早期治療效果提供參考,并為相關(guān)生物標志物的進一步探索提供思路。
計算機體層攝影(computed tomography,CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是NENLM療效評估的基本影像學(xué)檢查技術(shù)。CT作為NEN分期及療效監(jiān)測的主要檢查方法,對NENLM檢測的靈敏度超過80%,特異度達92%[3]。MRI對小病灶檢出準確率較CT更高,T2加權(quán)成像-快速自旋回波序列和增強MRI作為NENLM治療后常用評價手段[4- 6],可幫助CT進一步定性診斷?;卺徣岫c的增強磁共振肝膽期成像,利用其與正常肝細胞膜表面特異性受體結(jié)合進入膽道排泄系統(tǒng)呈相對高信號,而不含有肝細胞的NENLM在肝膽期呈低信號,使得各種強化類型的NENLM得以檢出,能夠有效克服NENLM的強化異質(zhì)性[5]。
經(jīng)典的影像學(xué)實體瘤治療反應(yīng)評價標準包括1979年世界衛(wèi)生組織提出的以腫瘤最大面積(WHO標準,最長徑×垂直徑,雙徑)[7]和2000年美國國立癌癥研究所推出的以腫瘤最大徑[實體腫瘤療效評價標準(response evaluation criteria in solid tumors,RECIST)單徑]計算腫瘤負荷[8]。2000年,歐洲肝臟研究協(xié)會標準[9]和改良RECIST[10]標準,引入了“存活腫瘤”的概念,即在增強CT或MRI動脈期有對比劑攝入的腫瘤,分別以存活腫瘤最大面積和存活腫瘤的最大徑作為腫瘤負荷評價指標,以顯示治療后腫瘤血流灌注的改變。然而,存活腫瘤僅針對腫瘤強化部分的特定層面面積或徑線大小進行測量,對于異質(zhì)性較高的腫瘤代表性較差。此外,基于解剖學(xué)影像的成像方式不能充分反映治療早期腫瘤內(nèi)部成分的變化以及相關(guān)腫瘤微環(huán)境的改變,因此,腫瘤早期臨床療效的有效評價標準仍有待探索。
CT灌注成像CT灌注成像(CT perfusion imaging,CTPI)通過多時相快速動態(tài)增強掃描,能夠捕捉腫瘤最佳強化期,精準定量反映組織血流灌注,判斷腫瘤血管生成和分布特點,靈敏檢測腫瘤治療相關(guān)變化。盡管受輻射劑量的限制,但隨著低光子通量、迭代重建技術(shù)等的不斷發(fā)展,CTPI的劑量顯著降低,有望成為監(jiān)測和評估抗腫瘤治療效果的重要工具[11]。
Ng等[12]報道了13例經(jīng)貝伐珠單抗治療的NENLM患者,與基線相比,3周后患者血容量(blood volume,BV)平均下降22%(P=0.040),血流量(blood flow,BF)下降40%(P=0.001)。相同的研究在Yao等[13]的報道中,BV平均下降36%(P<0.001),BF下降44%(P<0.001)。貝伐珠單抗通過直接誘導(dǎo)腫瘤血管系統(tǒng)退化、抑制腫瘤血管增殖,引起B(yǎng)F及BV快速降低,利用CTPI能夠量化這種非細胞毒性治療效果,可以作為治療有效的可靠參考生物學(xué)標志物。在其他類型的腫瘤中也觀察到相同的CTPI早期變化[14]。
此外,CTPI被報道可提供術(shù)后即時療效指標,目前被應(yīng)用于肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者介入術(shù)后。Tamandl等[15]報道HCC患者經(jīng)導(dǎo)管動脈化療栓塞術(shù)(transcatheter arterial chemoembolization,TACE)后24 h即可檢測到瘤區(qū)灌注參數(shù)BV、BF及肝動脈灌注量顯著降低,分別建立模型預(yù)測療效,靈敏度和特異度均同時超過92%。Marquez等[16]對HCC或肝轉(zhuǎn)移瘤患者射頻消融術(shù)后24 h進行CTPI檢查,完全反應(yīng)組腫瘤區(qū)及瘤周組織肝動脈灌注指數(shù)(hepatic artery perfusion index,HPI)顯著低于非完全反應(yīng)組(P均<0.05),以瘤周組織HPI=76%作為殘余瘤相關(guān)生物標志物,曲線下面積(area under curve,AUC)達0.956,使局部治療后直接的療效監(jiān)測成為可能。
動態(tài)增強磁共振成像與灌注CT相似,動態(tài)增強磁共振成像(dynamic contrast enhancement-MRI,DCE-MRI)經(jīng)靜脈注射對比劑后,利用T1加權(quán)成像序列對感興趣區(qū)進行連續(xù)快速掃描,通過后處理技術(shù),可以獲得一系列半定量和定量參數(shù),客觀反映病灶病理生理學(xué)特征。李瑞彬[17]的研究提示DCE-MRI的定量參數(shù)與微血管密度(micro vessel density,MVD)呈正相關(guān)(對比劑容積轉(zhuǎn)移常數(shù)KtransHCC/肝臟組織:r=0.789,P<0.001;速度常數(shù)KepHCC:r=0.721,P<0.001)。Kannan等[18]關(guān)于結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的研究提示Ktrans與血管結(jié)構(gòu)參數(shù)(血管體積、彎曲度和半徑)呈線性正相關(guān)。NENLM作為血管依賴性腫瘤,微血管變化可以較好地提示治療相關(guān)反應(yīng),MVD作為腫瘤血管生成的“金標準”[19],由于測定的有創(chuàng)性,無法應(yīng)用于療效的監(jiān)測,DCE-MRI作為無創(chuàng)評價腫瘤微血管變化的技術(shù),能夠量化顯示腫瘤全貌,在評價腫瘤血管生成方面具有較大優(yōu)勢。
結(jié)合肝臟供血特征,在肝臟使用雙輸入數(shù)學(xué)模型,能夠更全面地反映組織及腫瘤血管分布。Miyazaki等[20]基于Materne單室模型的NENLM肽受體放射性核素治療(peptide radioreceptor therapy,PRRT)療效與術(shù)后2個月DCE-MRI參數(shù)相關(guān)性的研究報道,應(yīng)答組腫瘤分布容積顯著增加(P=0.008),而非應(yīng)答組無變化。Weikert等[21]利用Tofts雙室模型,發(fā)現(xiàn)NENLM在PRRT術(shù)后10周,應(yīng)答組細胞外體積分數(shù)顯著增加(P=0.046),與非應(yīng)答組比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.025)。
腫瘤微血管構(gòu)筑表型存在異質(zhì)性,表現(xiàn)為腫瘤邊緣部分微血管密度高、增殖活躍,基于腫瘤二維最大層面的評價往往位于腫瘤Z軸的中心層面,腫瘤血管生成及治療相關(guān)變化少,降低了診斷效能[22]。Sahu等[23]在比較三維全域與經(jīng)典實體瘤療效評價標準對接受TACE治療的雙葉、多灶性NENLM患者的早期療效時發(fā)現(xiàn),全域可增強腫瘤負荷標準下更多的患者被納入治療有效組,組間生存差異有統(tǒng)計學(xué)意義(HR=0.2,P<0.010);而基于WHO、RECIST、改良RECIST和歐洲肝臟研究協(xié)會標準下治療應(yīng)答和非應(yīng)答組間生存期差異無統(tǒng)計學(xué)意義,提示現(xiàn)有實體瘤反應(yīng)標準的靈敏性較低,遺漏了大量治療有效患者,使組間生存差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Gowdra Halappa等[24]回顧性分析了TACE術(shù)后3~4周NENLM患者的DCE-MRI,TACE術(shù)后三維勾畫最大體積腫瘤肝動脈灌注量減少25%以上或門靜脈灌注量減少50%以上提示預(yù)后良好,界值與生存顯著相關(guān)(P均<0.02)。三維分割感興趣區(qū)及全域可增強腫瘤負荷評估從不同程度解決了NENLM血管構(gòu)筑異質(zhì)性造成的測量偏性,為全面、有效評估轉(zhuǎn)移瘤療效帶來可能。
此外,DCE-MRI定量在抗腫瘤血管生成治療的靈敏度使其具有較高的治療早期“時間分辨率”,為早期療效監(jiān)測提供了技術(shù)支持。抗血管生成治療之初能產(chǎn)生一個使血管網(wǎng)分布均勻、血管密度降低、血管滲漏和迂曲減少、血流灌注增加的血管正?;瘯r間窗;而在持續(xù)或積極的治療下,血管通透性下降,血流量減低,DCE-MRI定量分析能夠使這一些系列早期治療相關(guān)病理生理變化“定量可視”[25]。Liang 等[26]在監(jiān)測人結(jié)腸癌裸鼠模型的抗血管生成作用時發(fā)現(xiàn),在單獨使用貝伐珠單抗組中,容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)前6天逐漸上升,提示抗血管生成藥物促進血管成熟,血管功能暫時正常化;之后逐漸下降,提示藥物通過抑制新生血管生長導(dǎo)致整體微循環(huán)灌注及通透性下降。此外,180 s初始曲線下面積在前6天逐漸升高,短暫的平穩(wěn)后開始下降,說明對比劑在腫瘤血管內(nèi)不斷積累,隨后被抑制,進一步證實血管功能的修復(fù)與抑制。
磁共振擴散加權(quán)成像磁共振擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)能夠定性和定量檢測人體組織中水分子擴散運動受限制的方向和程度,先于形態(tài)學(xué)改變檢測出與組織水分子運動變化有關(guān)的病生理改變。Weikert等[21]發(fā)現(xiàn)NENLM患者PRRT術(shù)后48 h不同療效組間表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)均呈增加趨勢,組間增量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.027)。Li等[27]報道215例胰島素瘤肝轉(zhuǎn)移患者行TACE后1個月,治療有效病灶A(yù)DC較無效組明顯升高(26.1%比10.9%,P<0.001)。然而,Wulfert等[28]報道PRRT術(shù)后3個月,NENLM治療有效組(10.6%,P=0.011)ADC增量低于無效組(18.1%,P=0.025),7例治療有效病灶在PRRT后ADC下降26.8%。抗腫瘤治療后,治療相關(guān)的凋亡和壞死引起ADC增加,進一步的纖維重構(gòu)能夠?qū)е翧DC降低,觀察時間窗口的統(tǒng)一可能會使不同研究間的差異更具可比性。
體素內(nèi)不相干運動擴散成像(intro-voxel incoherent movement-DWI,IVIM-DWI)在ADC的基礎(chǔ)上,能夠?qū)⒄嫘运肿訑U散和毛細血管網(wǎng)中隨機血流微循環(huán)灌注分離,提供更多微循環(huán)的信息[29]。Kim等[30]報道19例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者一輪化療后病灶真性擴散系數(shù)D(P=0.012)較基線存在顯著差異,差異僅見于治療有效組。以△D=+77×10-3mm2/s預(yù)測病灶治療反應(yīng),陽性預(yù)測值達100%。Chiaradia等[31]研究顯示IVIM定量參數(shù)與化療后腫瘤壞死的程度相關(guān)(D:r=0.36,P=0.035),可以作為肝轉(zhuǎn)移灶化療后治療反應(yīng)的標志。Kukuk等[32]研究顯示選擇性體內(nèi)放射療法(selective internal radiation therapy,SIRT)后3個月治療有效組病灶A(yù)DC(0,50)變化量(1329×10-6mm2/s)是無效組(188×10-6mm2/s)的7倍(P=0.023),低b值A(chǔ)DC可以作為評估SIRT術(shù)后療效有效生物學(xué)標志物。然而,低b值A(chǔ)DC測量受噪聲變化影響大,可重復(fù)性較差[33]。Andreou等[34]測量的14例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的IVIM-DWI數(shù)據(jù)表明IVIM參數(shù)也同樣受影響。
磁共振擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)在DWI的基礎(chǔ)上,進一步測量水分子非高斯分布的程度(即峰度)[35],能夠更精確反映水分子在生物組織中的運動和分布。此外,DKI對圖像信號衰減的擬合優(yōu)于DWI單指數(shù)模型,可以更準確地顯示病變的異質(zhì)性[36]。Goshima等[37]比較DKI和DWI評估62例HCC治療反應(yīng)的效能,發(fā)現(xiàn)與未存活腫瘤相比,存活腫瘤的平均峰度(mean kurtosis,MK)和ADC分別顯著升高和降低(P<0.001),DKI定量參數(shù)MK評估癌灶生存能力的靈敏度、特異度及AUC較DWI更高(P<0.001)。Zhang等[38]使用直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者化療后2~3周DKI預(yù)測療效,發(fā)現(xiàn)基線高MK和低平均擴散率(D)值與治療應(yīng)答相關(guān)(PMK=0.002,PD=0.003),提示DKI參數(shù)的潛在預(yù)測價值,然而治療后MK及平均擴散率的變化量組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
正電子發(fā)射斷層成像/計算機體層成像正電子發(fā)射斷層成像/計算機體層成像(positron emission tomography/CT,PET/CT)通過病灶對示蹤劑的攝取,反映其功能和代謝狀態(tài),并間接反映血管分布和生成。Filippi等[39]應(yīng)用68Ga- 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷- 1,4,7,10-四乙酸- 1-萘丙氨酸3-奧曲肽(68Ga-DOTANOC)PET/CT預(yù)測NENLM的PRRT療效,治療后6周所有患者腫瘤區(qū)域標準攝取值(standard uptake value,SUV)下降,根據(jù)腫瘤-脾實質(zhì)SUV比值的變化百分比(ΔT/S=50%)將患者分為應(yīng)答組和無應(yīng)答組,應(yīng)答組的總生存和無進展生存均高于無應(yīng)答組(P<0.001)。Wulfert等[28]報道NENLM患者PRRT后3個月的68Ga- 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷- 1,4,7,10-四乙酸-酪氨酸3-奧曲肽(68Ga-DOTATOC)PET/CT結(jié)果顯示,應(yīng)答組肝轉(zhuǎn)移灶SUVmax下降24.1%(P=0.014),而無應(yīng)答組無變化。然而,Gabriel等[40]提出基于68Ga-DOTATOC PET/CT成像的治療前后腫瘤SUV變化百分比與療效無相關(guān)性,在評估和預(yù)測NEN及其轉(zhuǎn)移灶PRRT早期療效方面性能較差,在部分診斷性CT顯示病變明顯進展、肝臟廣泛受累的NEN患者中全身PET檢查僅提示病情穩(wěn)定。Huizing等[41]的研究也提示68Ga- 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷- 1,4,7,10-四乙酸-D-苯丙氨酸1-酪氨酸3-蘇氨酸8-奧曲肽(68Ga-DOTATATE)的攝取與經(jīng)PRRT治療后的患者預(yù)后無關(guān)。當腫瘤進一步進展去分化,失去了對68Ga-受體結(jié)合能力時,PET的結(jié)果可能不再具有可靠性。
雖然大量應(yīng)運而生的能夠展現(xiàn)腫瘤組織異質(zhì)性、治療相關(guān)細微變化的生物標志物無不顯現(xiàn)出功能學(xué)影像評價腫瘤治療早期反應(yīng)的巨大潛能,但對于功能學(xué)影像生物標志物與腫瘤病理生理學(xué)的關(guān)聯(lián)還需進一步研究和探索,以進一步提高定量生物標志物的可解釋性。其次,在抗腫瘤治療早期療效的評估中,“早期”的定義因治療策略的不同而異,但每種治療手段,都尚未定義獲得功能學(xué)治療結(jié)局的“最小響應(yīng)時間”。功能影像學(xué)通過測量組織的代謝水平、血液灌注水平或腫瘤微環(huán)境等,希望能夠盡可能縮短“最小響應(yīng)時間”,為患者的早期療效評估和后續(xù)的方案調(diào)整爭取更多的時間。最后,由于不同的研究對治療效果有不同的定義,大多數(shù)研究無法直接進行比較。未來標準化的治療方案、時間窗內(nèi)的圖像獲取、統(tǒng)一的早期治療評價終點和更明晰的圖像解讀指南將為NENLM的早期治療反應(yīng)評估提供更大的可能性。