影像學(xué)對肝細胞肝癌微血管侵犯的相關(guān)研究進展與展望

MVI的定義原發(fā)性肝癌是目前我國第4位常見惡性腫瘤及第2位腫瘤致死病因，其中肝細胞肝癌（HepatocellularCarcinoma,HCC）占75%~85%。隨著影像診斷技術(shù)的革新、外科手術(shù)的進步、靶向及免疫藥物的使用等，HCC患者的整體生存期有了較大的改善，但5年生存期仍較低，其原因之一是患者就診時就已經(jīng)出現(xiàn)微血管侵犯（MicrovascularInvasion,MVI）。MVI是指腫瘤對微血管的侵犯，在顯微鏡下表現(xiàn)為在內(nèi)皮細胞襯覆的血管腔內(nèi)見到癌細胞巢團，常見于癌旁肝組織內(nèi)的門靜脈小分支和肝靜脈分支（圖1）。圖1

肝癌細胞MVI過程示意圖MVI的臨床價值MVI的發(fā)生率在15%~57.1%之間，即使對于小肝癌，其發(fā)生率也高達18.1%~37%。MVI的出現(xiàn)提示HCC的生物學(xué)行為更具侵襲性，是影響肝癌預(yù)后的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MVI陽性時，小肝癌（≤2cm）短期復(fù)發(fā)率更高，而對于>2cm的肝癌，患者長期生存率更差。同時，是否存在MVI也成為選擇治療方案的重要參考依據(jù)：MVI陽性患者采取解剖學(xué)切除可以提高患者總生存期；MVI陰性患者采取解剖學(xué)切除對于總生存期無顯著影響；手術(shù)后結(jié)合肝動脈化療栓塞術(shù)（Trans-arterialChemoembolization,TACE）可以提高MVI陽性患者的無疾病進展期（Progression-freesurvival,PFS）與總生存期（Overallsurvival,OS）；另有研究表明：相比于單獨的TACE，聯(lián)合索拉非尼治療可以改善此類患者的預(yù)后，而MVI陰性患者則無法獲益于以上治療方式。目前，MVI的診斷主要依賴術(shù)后病理學(xué)檢查。近年來，大量的研究試圖采用CT、MRI等影像方法結(jié)合臨床及實驗室指標(biāo)對MVI進行術(shù)前預(yù)測，這對于肝癌患者治療方式的選擇、術(shù)后OS及PFS的延長都具有重大意義，已經(jīng)成為研究熱點。傳統(tǒng)影像學(xué)對MVI早期預(yù)測的價值2017年，發(fā)表于《JournalofHepatology》雜志（IF=25.083）的一篇研究，探討了不同的影像學(xué)征象對MVI的預(yù)測價值。該研究對197名HCC患者（≤5cm）的釓塞酸增強磁共振（EOB-MRI）影像學(xué)資料進行分析，結(jié)果顯示：腫瘤大小、動脈期環(huán)形強化、動脈期瘤周邊緣強化、腫瘤邊緣不規(guī)則、肝膽期瘤周低信號與MVI陽性顯著相關(guān)（表1）。表1

預(yù)測MVI的術(shù)前MR征象的單因素和多因素分析進一步統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，動脈期瘤周強化、腫瘤邊緣部光滑以及肝膽期瘤周低信號這3個特征與MVI獨立相關(guān)，且同時具有其中2種或3種征象時，HCC的早期（2年內(nèi)）復(fù)發(fā)率更高（圖2）。圖2

Kaplan-Meier曲線示對無（灰色）、一個（藍色）和2個或3個MRI高危征象（黑色）預(yù)測復(fù)發(fā)的危險分層（Log-rank檢驗

P

=0.006）一項大型的Meta分析（入組36項研究，4039名病人），也對MRI的影像征象的MVI預(yù)測價值進行分析。研究發(fā)現(xiàn)：腫瘤的大小、動脈期環(huán)形強化、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號、腫瘤邊緣不規(guī)則及多灶性是預(yù)測MVI的重要指標(biāo)。其中，肝膽期瘤周低信號的診斷比值比(diagnosticoddsratio,DOR)最高（8.2,95%置信區(qū)間4.4~15.2），具體結(jié)果見表2。表2

一些重要影像學(xué)征象的合并診斷比值比根據(jù)以往對HCC病理結(jié)果的研究報道，單結(jié)節(jié)伴節(jié)外生長型和多結(jié)節(jié)融合型HCC較單結(jié)節(jié)型的MVI風(fēng)險高。宏觀上，單結(jié)節(jié)伴結(jié)節(jié)外生長型或多結(jié)節(jié)融合型與不規(guī)則的腫瘤邊緣相對應(yīng)，而單結(jié)節(jié)型具有光滑的腫瘤邊緣。同時，動脈期瘤周強化可能反映了HCC灌注的血流動力學(xué)變化：HCC周圍的微小門靜脈受侵犯時，癌栓導(dǎo)致門靜脈分支血流減少，繼而引起門靜脈血流減少或缺失，最終引起相應(yīng)區(qū)域內(nèi)代償性動脈高灌注。在肝膽期圖像上出現(xiàn)瘤周低信號的可能機制也是由于瘤周灌注變化影響到有機陰離子轉(zhuǎn)運蛋白(OATPs)和多耐藥相關(guān)蛋白(MRP2)的表達，從而導(dǎo)致了瘤周肝細胞對釓塞酸二鈉的攝取減少。小結(jié)：隨著人們對影像學(xué)預(yù)測MVI的探索不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了MRI的一些征象對MVI的預(yù)測價值，例如EOB-MRI肝膽期瘤周低信號、腫瘤大小、邊緣是否規(guī)則等，并嘗試用病理特征來合理解釋這些征象與是否存在MVI密切相關(guān)。傳統(tǒng)影像學(xué)預(yù)測MVI可能存在的瓶頸盡管目前已經(jīng)明確了部分MRI征象對MVI的預(yù)測價值，但事實上MVI的微觀病理改變在MRI上的表現(xiàn)通常并不顯著，故不同經(jīng)驗的放射科醫(yī)生對MVI的主觀判斷也存在差異。2020年發(fā)表在《Radiology》（IF=7.931）上的一項多中心研究，評估了不同影像學(xué)征象對預(yù)測MVI的一致性和診斷價值。該研究的8名閱片者來自于7個研究中心，評估征象包括：腫瘤邊緣不規(guī)則、動脈期腫瘤不規(guī)則類環(huán)形強化、動脈期瘤周強化、肝膽期瘤周低信號。結(jié)果顯示：不同閱片者間一致性為一般到中等（?=0.38~0.47），所有閱片者對MVI的診斷AUC(Areaundercurve,曲線下面積)值都低于0.75。該研究提示：基于現(xiàn)有的MRI檢查結(jié)合人工閱片的方式仍然基于主觀判斷，應(yīng)采用更多客觀的、定量的方法對MVI進行術(shù)前評估。組學(xué)和人工智能對預(yù)測MVI的探索如前所述，傳統(tǒng)的影像學(xué)征象與MVI存在明確的關(guān)聯(lián)性，而影像組學(xué)或人工智能是否能夠通過特征提取挖掘更多的信息，給出更客觀的解讀呢？實際上，影像組學(xué)在該領(lǐng)域目前也已取得不少成果，與臨床資料相結(jié)合模型的AUC可達到0.796~0.899。EOB-MRI的肝膽期圖像可以清晰的顯示HCC邊界，從該期圖像中提取的放射組學(xué)特征可以提高預(yù)測MVI的效果。來自上海復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院以及中科院自動化研究所的團隊開發(fā)并驗證了HCC術(shù)前預(yù)測MVI的模型。該研究納入了經(jīng)手術(shù)切除的HCC患者208例，對動態(tài)多期、肝膽期、肝膽期T1

map圖像進行特征提取，篩選獨立的臨床和放射組學(xué)特征。最后的預(yù)測模型的診斷效能AUC超過臨床模型（訓(xùn)練集：0.943vs0.850，P

=0.002；測試集0.861vs.0.759;

P

=0.111），詳見表3。該模型結(jié)合了臨床以及影像資料的優(yōu)勢，為外科提供治療決策的選擇依據(jù)，確保HCC病人獲得精準(zhǔn)化的治療。表3

不同模型在訓(xùn)練集以及驗證集的表現(xiàn)AUC，曲線下面積；AFP，α-甲胎蛋白；影像特征為腫瘤邊緣不規(guī)則和動脈期瘤周增強；融合放射組學(xué)模型是指融合肝膽期

T1圖像和肝膽期

T1

map的組學(xué)特征；預(yù)測模型由肝膽期

T1加權(quán)圖像和肝膽期

T1

map的組學(xué)特征、血清AFP和影像特征組成當(dāng)肝癌伴有MVI時，解剖性肝切除的預(yù)后優(yōu)于非解剖性肝切除。術(shù)前MVI預(yù)測可以幫助外科醫(yī)師在術(shù)前決定是否為肝癌患者進行解剖性肝切除。但是，術(shù)前MVI預(yù)測方法的有效性需要通過患者的預(yù)后進行驗證，同時，在影像特征評估的基礎(chǔ)上，是否需要額外的影像組學(xué)分析在前期研究中是存在爭議的。2022年，最新發(fā)表在《Annals

ofSurgicalOncology》（IF=5.344）的一篇研究，對4個中心的652例HCC患者的增強CT的進行回顧性研究（腫塊直徑，2~5cm；訓(xùn)練集230例，內(nèi)部驗證集219例，外部驗證集203例），在訓(xùn)練集中通過機器學(xué)習(xí)建立臨床-影像-組學(xué)模型（該模型融合了臨床指標(biāo)（AFP）、影像特征（包括TTPVI(two-traitpredictorofvenousinvasion),

瘤周強化，邊緣不規(guī)則）和組學(xué)特征）以及臨床-影像模型。兩個模型雖然在預(yù)測MVI表現(xiàn)類似，但是在模型外部驗證上，僅臨床–影像特征–影像組學(xué)模型預(yù)測的高危MVI患者，接受解剖性肝切除后早期復(fù)發(fā)顯著低于非解剖性肝切除，而臨床–影像特征模型并未體現(xiàn)這種危險分層（圖3）。圖3

2~5cm的HCC在解剖性切除和非解剖性切除之間的復(fù)發(fā)情況此外，研究的亞組分析結(jié)果顯示，影像組學(xué)分析有效的提高了直徑2~3cmHCC的MVI預(yù)測效能（表4）。這項研究印證了原發(fā)性肝癌診療指南2022版中的觀點：對于術(shù)前預(yù)測MVI，影像特征特異性雖高但敏感性較低，列線圖和影像組學(xué)模型是術(shù)前預(yù)測MVI的可能突破點。表4

不同直徑亞組的模型表現(xiàn)CR:臨床-影像模型；CRR:臨床-影像-組學(xué)模型另外，近年來也有研究嘗試結(jié)合人工智能對MVI進行預(yù)測。目前所采用的深度學(xué)習(xí)（Deeplearning，DL）方法使用的是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有若干隱藏層來學(xué)習(xí)與預(yù)定任務(wù)相關(guān)的特征。在其它腫瘤中，DL已經(jīng)表現(xiàn)出比放射組學(xué)更優(yōu)越的性能。而且與傳統(tǒng)的放射組學(xué)方法相比，DL所花人力和時間較少，可在沒有精確注釋的情況下從原始圖像中學(xué)習(xí)特征。2021年，一項發(fā)表在Cancers(Basel)IF=6.639的多中心研究使用兩種成像方式(增強CT和EOB-MRI)，探討DL在MVI預(yù)測中的有效性。該研究納入了5個中心共750例行CT或MRI（含EOB-MRI329例）的HCC患者，采用DL的方法構(gòu)建MVI預(yù)測模型，再基于注意力機制可視化MVI高危區(qū)域（圖4）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)EOB-MRI模型的預(yù)測效能優(yōu)于增強CT，預(yù)測AUC分別為0.812vs.0.736,

P

=0.038，且兩種DL模型都可對預(yù)后進行風(fēng)險分層。圖4

57歲男性,VIII段HCC（直徑7cm），病理提示MVI陽性。EOB-MRI（A~F）和注意力圖（G）

圖G上發(fā)現(xiàn)一個腫瘤外周明顯高危的區(qū)域（白星）。動脈期圖像（C）的瘤周增強（黑星）、門靜脈期圖像（D）的包膜（黑箭）和肝膽期圖像（F）的瘤周低信號可以證實這一高危區(qū)域。但該區(qū)域在T2（A）、T1平掃（B）或移行期（E）圖像中并沒有顯示。這個高風(fēng)險的區(qū)域經(jīng)術(shù)后組織病理學(xué)蘇木精-伊紅（HE）染色證實為MVI陽性（H，白箭），放大倍數(shù)100倍小結(jié)：人工智能的預(yù)測研究以及可視化逐漸成為研究熱點，通過高通量地提取包括肝膽期在內(nèi)的影像特征，結(jié)合學(xué)習(xí)算法建立模型，目前已可以達到較高的診斷效能。專家點評微血管侵犯（MVI）是影響肝細胞肝癌根治性治療（如手術(shù)切除、肝移植或射頻消融）預(yù)后的重要因素，與腫瘤早期復(fù)發(fā)和低生存率有明確的相關(guān)性。此外，治療前明確是否存在MVI對治療方式的正確選擇具有重要意義，如對于MVI陽性患者來說，選擇射頻消融治療根除肝內(nèi)轉(zhuǎn)移和降低早期復(fù)發(fā)率的效果較差。鑒于MVI在HCC患者管理中的重要臨床意義，術(shù)前正確識別、預(yù)測MVI非常必要。然而，與大血管侵犯不同，既往影像學(xué)檢查很難正確評估MVI情況，確診只能通過組織病理學(xué)檢查。因此，臨床亟需解決術(shù)前預(yù)測MVI這一難題。近年來，隨著研究的不斷深入，利用傳統(tǒng)的影像學(xué)特征預(yù)測MVI已經(jīng)取得了不少成果。比如，對比增強超聲和CT的影像學(xué)特征，包括腫瘤邊緣不規(guī)則和包膜不完整已被證實為預(yù)測HCCMVI的較可靠指標(biāo)；而MRI因為成像手段多樣，在預(yù)測MVI方面更具優(yōu)勢，已有研究發(fā)現(xiàn)表觀擴散系數(shù)（ApparentDiffusionCoefficient,ADC）上的低信號具有高敏感度（89%）、彌散峰度成像（DiffusionKurtosisImaging,DKI）具有較好準(zhǔn)確度（74%），釓塞酸二鈉的肝膽期瘤周低信號則被證實具有高度特異性（79.5%~94%）。肝膽期成像上的瘤周低信號可能是由于MVI阻塞微小門靜脈導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域血流動力學(xué)改變，繼而使得OATP表達減少所致，同時，也有文獻報道此征象與HCC早期復(fù)發(fā)有關(guān)。這些研究成果可以增加放射科醫(yī)生在診斷工作中的自信心。因為無法避免主觀因素的影響，通過定性影像特征來判斷HCC是否伴有MVI的可靠性尚有爭議，但就現(xiàn)階段來說，在可以替代的新技術(shù)出現(xiàn)之前，通過影像特征來預(yù)測MVI仍是簡便直接的診斷途徑，臨床可行性也好。隨著計算機技術(shù)的進展，定量模型的建立有助于更加客觀、準(zhǔn)確地評估MVI，其中影像組學(xué)模型是當(dāng)前熱門的研究方向之一。它通過高通量地提取影像特征，結(jié)合算法，能提供更加精確的診斷。然而，組學(xué)分析中的手工分割過程極其耗