作者：王玥，胡吉波，余小超，姜丽娜，浙江大学医学院附属第四医院放射科

结直肠癌是全球第三大常见恶性肿瘤，死亡率居第3 位。直肠癌占结直肠癌的30%~35%，其中以腺癌为主。目前已证实许多因素与直肠腺癌病人的预后密切相关，包括原发肿瘤的TNM 分期、壁外静脉侵犯（extramural venous invasion，EMVI）、手术环切缘和分化级别等。目前对于早期（T1-2N0 期）直肠癌病人通常建议行全肠系膜切除术为主的根治手术，而对于局部晚期（T3-4 或T1-2N1-2 期）病人建议行术前新辅助放化疗。因此，术前准确预测预后有助于指导治疗，提高直肠癌病人的生存率。

新辅助放化疗后的病人中有50%~60%会降低分期，约20%的病人显示完全病理缓解（pathologic complete response，pCR）。对于达到pCR 或降期至ypT0-1N0 的病人建议行局部切除或观察随访，其余病人则需评估新辅助放化疗副作用是否超过治疗效益。因此在新辅助放化疗早期预测治疗反应尤为重要。高分辨MRI 已经成为直肠癌术前分期及预后相关因素评估的标准方法，而功能MRI、超声及影像组学在评价治疗反应方面也有一定优势。但是它们诊断效能的不稳定性及较差的可重复性限制了进一步应用。

近年新兴的合成MRI（synthetic MRI，SyMRI）技术作为一种无创性诊断方法，仅通过一次多动态多回波（multiple dynamic multiple echo，MDME）序列的扫描便可获取多种对比加权影像，还可以直接获得反映组织特性的定量参数，且不受扫描设备与扫描参数的影响，不仅缩短了扫描时间，而且能够更客观地评估疾病的发生、发展及预后，现已逐渐应用于直肠癌的相关研究中。本文就SyMRI 技术在直肠癌诊疗中的应用进展进行综述。

1. SyMRI 技术

1.1 成像原理

SyMRI 基于二维MDME 序列，在2 个不同成像层面分别进行120°饱和脉冲激发、多回波采集，通过2 个回波时间和4 个反转时间（TI）的不同组合生成不同图像，然后使用MR 影像编译（MAGiC）软件对采集的数据进行处理，以量化组织的物理特性。SyMRI 一次扫描通过后处理能够得到多种对比加权影像，包括T1WI、T2WI、质子密度加权成像（proton density-weighted imaging，PDWI）、T1WI 液体衰减反转恢复（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）、T2WI FLAIR、相位敏感反转恢复（phase sensitive inversion recovery，PSIR）、短时反转恢复（short-tau inversion recovery，STIR）和双反转恢复（double inversion recovery，DIR），并能够获得5 种定量弛豫图，包括T1、T2、纵向弛豫率（R1）、横向弛豫率（R2）和质子密度（proton density，PD），同时进行形态学评估及弛豫时间的定量测定。SyMRI 的扫描时间较常规缩短，其所获得的定量参数均独立于扫描设备与扫描参数，弛豫时间仅取决于组织自身的固有特性，具有良好的稳定性与可重复性。

1.2 影像合成和质量评价

SyMRI 的临床应用依赖于影像质量的可靠性和一致性。调节适当的TE和TR，可以生成不同对比度的T1WI、T2WI 和PDWI影像；Zhao 等研究表明，合成T2WI（SyT2WI）和常规T2WI 的影像质量相当，且在术前评估中，SyT2WI对T 分期及EMVI 的诊断准确度分别达到87.2%、79.8%，与既往研究相似。延长TI 还可生成反转恢复（inversion recovery，IR）影像，如FLAIR、STIR 和DIR；针对特定临床需要，可重建出临床较少使用的对比加权影像，如PSIR 血管影像。有研究发现合成DIR（synthetic DIR，SyDIR）和常规T2WI 得到的影像信号噪声比（SNR）、对比噪声比（CNR）及整体影像质量具有一致性。这为未来多中心协作和标准化评估奠定了重要基石。

1.3 应用可行性

SyMRI 技术已在许多肿瘤性病变中得到应用。有研究利用SyMRI 所得定量参数评估高级别胶质瘤瘤周肿瘤浸润情况，也有研究者应用SyMRI 技术对胶质瘤、胶质母细胞瘤的治疗预后进行评价，SyMRI 技术在胶质瘤术前及术后定量评估中具有良好的应用前景。对乳腺癌的相关研究显示，定量T1、T2 及PD 值有助于区分乳腺癌的良恶性。

也有研究者运用SyMRI 定量技术预测乳腺癌分子分型，包括雌激素受体（estrogen receptor，ER）、孕激素受体（progesterone receptor，PR）、人类表皮生长因子受体2（human epidermal growth factorreceptor 2，HER2）及细胞增殖核抗原（Ki-67）的表达，从而进一步评价乳腺癌的侵袭性及预后，SyMRI技术在评估乳腺肿瘤的良恶性、分子分型方面有重要价值。另外，SyMRI 所得定量参数值与肾透明细胞癌、膀胱癌、子宫颈癌及前列腺癌的分级亦密切相关。因此，随着SyMRI 技术用于全身肿瘤的逐渐深入，SyMRI 技术在直肠癌中的应用已成为可能。

2. SyMRI 技术在直肠癌诊疗中的应用

2.1 直肠癌术前分期

2.1.1 评估T 分期

直肠癌术前评估T 分期是临床制定治疗策略的核心依据，在避免早期肿瘤过度治疗方面，精准鉴别T1 期与T2 期、T2 期与早期T3期尤为重要。然而，由于肿瘤小血管穿入肌层，有高分辨T2 加权成像在区分肿瘤与直肠肌层、直肠周围反应性纤维化与恶性浸润上存在局限性，可导致临床医生对分期的误判，特别是初级医生。目前的研究表明，T1-2 期肿瘤的T2 值显著高于T3-4 期，这可能归因于T2 值与肿瘤细胞密度及细胞外间隙液体含量密切相关，T3-4 期肿瘤细胞密度增加，细胞外间隙液体相应减少，水分子运动受限，导致T2 值缩短。

这些研究也显示T1 值和PD 值在鉴别T1-2 期与T3-4 期肿瘤方面可能无显著价值。但是Zhu 等研究发现，直肠旁脂肪区域勾画的感兴趣区（ROI）的T1 值在T3-4 期显著升高，T2、PD 值显著降低，这可能与勾画方法不同有关，SyMRI 的定量参数在评估肿瘤微环境方面可能有一定潜力。此外，有研究构建了由癌胚抗原（carcinoembryonicantigen，CEA）、环周占比（circumferential percentage，CP） 和源自SyMRI 的T2 值组成的联合模型，以及源自SyMRI 的T1 值+T2 值+PD 值联合模型，其评估直肠癌T 分期的诊断效能均较单一模型更高。因此，综合分析多个参数可能更全面地评估直肠癌情况。

SyMRI 在单次扫描中能同时合成多个对比度加权影像，其中包括SyDIR 影像，该影像可以增强组织对比度。既往一些文献报道了将SyDIR 影像用于前列腺癌、膝关节滑膜炎和颅脑的研究。Wang等通过优化SyDIR 的TI（TI1=3 750 ms，TI2=475 ms）抑制肠腔水信号，在病灶和相邻正常组织的交界处可见特征性的条状暗带，即反弹点伪影，连续光滑的“黑线”样伪影提示肿瘤为T2 期而非T3 期；该研究还显示联合高分辨T2WI 使初级医生的T分期总准确度从70.5%升至85.7%，且对T3-4 期肿瘤诊断的受试者操作特征曲线下面积（AUC）达0.857，尤其在微小浸润中表现突出。

2.1.2 评估N 分期

肠系膜中的孤立结节可能是正常淋巴结、转移性淋巴结（metastatic lymph node，MLN）或肿瘤沉积（tumor deposits，TD），其中MLN 和TD 代表更恶性阶段，是直肠癌总生存率的重要预后因素，并且需要额外的临床干预措施，因此早期识别尤其重要。Zhao 等利用SyMRI 定量参数直方图特征预测直肠癌MLN，研究结果表明，有MLN 的肿瘤的T1、T2 和PD mapping 能量值显著增高。该研究团队还发现，原发性肿瘤的T2 值可以帮助检测MLN，且AUC 达0.883。相关研究也证实了这一结果。

这可能与具有MLN 的肿瘤中细胞密度增加有关。另有研究聚焦术前MRI 评估为淋巴结阴性（N0）的病人，结果显示，在术后病理确诊存在MLN的病人中，其原发肿瘤的T2 值显著降低。可见，T2 值有助于发现潜在MLN 病人。此外，在N1 期直肠癌病人中，即使同样存在MLN，伴有TD 病人的生存率仍明显低于无TD 病人。近年有研究发现，MLN 和TD 在表观扩散系数（ADC）值以及动态增强MRI 的半定量参数上存在显著差异，这为两者的鉴别诊断提供了重要的定量依据。鉴于SyMRI 可同步获取定量弛豫参数和多对比度影像的独特优势，建议未来研究重点探讨其在识别MLN 和TD 中的应用潜力。

2.2 直肠癌预后高危因素评估

2.2.1 评估周围侵犯

2.2.1.1 评估EMVI 状态

直肠癌EMVI 定义为肿瘤细胞浸润于直肠固有肌层之外的血管内，为潜在的远处转移提供了快速通道，是预后不良的高危因素之一。虽然既往研究表明EMVI 阳性组的T1、T2 值明显高于阴性组，但这一发现与Ge 等研究结果相矛盾，这可能与样本量较少有关。而且，来自肿瘤的SyMRI 直方图参数，如更高的T1、T2 和PDmapping 能量值以及PD mapping 偏度值，以及基于SyMRI 的T1、T2 和PD mapping 的影像组学模型，也有助于识别EMVI 阳性。

Zhu 等研究表明，在直肠旁脂肪区域勾画的ROI 的T1 值与EMVI 评分呈显著正相关。这可能是由于T1 值对水肿、铁蛋白、组织梗死和瘢痕敏感。这些研究表明EMVI 阳性状态可能发生在具有复杂微观结构和活跃增殖的肿瘤中。合成PSIR（synthetic phase -sensitive inversio nrecovery，SyPSIR）血管影像通过增强成像对比度，可有效区分等信号肿瘤与高信号血管。当与HR-T2WI联合应用时，即使是资深的放射科医师，其对EMVI的预测敏感性和准确性也获得显著提升，分别从49%和78%提高至86%和91%。

2.2.1.2 评估淋巴血管间隙侵犯状态及神经周侵犯

淋巴血管间隙侵犯（lymph vascular space invasion，LVSI）及神经周侵犯都会增加早期直肠癌的转移风险，与术后复发和低无瘤生存率密切相关。一些研究表明，相对较低的T2 值有助于检测LVSI 阳性状态及神经周侵犯。这可能是由于高侵袭性肿瘤的细胞密度增加，细胞核多形性及核浆比增高，细胞外间隙液体含量降低。

2.2.2 评估分化程度

肿瘤分化级别与直肠腺癌预后有重要关系，低分化的直肠癌病人的总生存率较差。Ma 等研究发现，低分化组的T2、PD 值明显低于高分化组，且T2 值+PD 值的联合模型诊断效能达0.756。邵建国等研究也得到了相同的结果。但也有研究得出了不同的结果，可能与ROI 勾画范围不同有关。因此，未来研究需建立标准化的ROI勾画方法以提高结果一致性。

2.3 直肠癌疗效评估

在初始治疗前预测疗效有助于优化新辅助治疗策略，对新辅助放化疗（neoadjuvant chemoradiotherapy，NCRT）敏感且可能达到pCR 的病人可采取全程新辅助治疗，而对NCRT 或新辅助免疫治疗耐受的病人可考虑参与临床试验或直接全肠系膜切除术。有研究表明，基线时原发肿瘤较低的平均扩散指标（如较低的平均T1、T2 值）与新辅助治疗反应相关性良好，特别是源自SyMRI的T2 值，其预测pCR 的AUC 达0.831。这可能归因于其具有高增殖指数、丰富的肿瘤血管、充分的氧合作用以及高代谢活性，故肿瘤对放化疗更敏感。因此，基于SyMRI 的定量参数可为从新辅助治疗中筛选获益的病人提供重要依据。

3. 小结与展望

综上所述，SyDIR 和SyPSIR 血管影像可从视觉角度评估直肠癌术前T 分期及EMVI 状态，这可能有助于改进成像程序并应用于临床实践。源自SyMRI 的定量参数（尤其T2 值），在形态学评估之外的肿瘤生物学中展现出重要价值。大多数研究发现多定量参数联合应用能够更全面地评估直肠癌术前分期及预后。

既往研究中基于MRI 的影像组学和深度学习模型已显示出显著优势，但是其与SyMRI 技术多模态联合应用的研究仍缺乏。未来可探索其与人工智能技术、影像组学、病理组学等深度融合，借助多维信息整合的优势，实现对直肠癌评估的自动化、精准化。此外，全面的视角有助于弥补研究和临床实践之间的转化差距，这是目前现有研究所缺乏的。对于预后评估，MLN 和TD 是直肠癌预后不良的高危因素，MLN 并不等同于TD，但在研究及临床实践中往往将两者混淆为一体，早期识别TD 同样重要，特别是对于MLN 阴性而TD 阳性的病人，因为及时发现TD 可以进一步优化个体治疗策略，对病人预后及治疗疗效具有重要价值。

有研究表明，MLN 和TD在形态学特征及常规T2WI 信号强度上存在显著差异。SyMRI 因其单次扫描即可生成多种对比加权影像的独特优势，在TD 检测中展现出潜在价值，如通过STIR 序列抑制周围脂肪信号，可更清晰地显示TD不规则结节特征。更重要的是，SyMRI 提供的定量弛豫参数（T1、T2、PD、R1、R2）可能进一步提高鉴别诊断的准确性。

此外，Xu 等通过联合动态增强与扩散加权成像（DWI）的功能参数构建预测模型，获得良好的鉴别效能（AUC=0.825）。由此可见，整合SyMRI 多参数特征的联合模型有望实现更精准的鉴别诊断。因此，未来迫切需要开展SyMRI 技术在MLN 和TD 鉴别中的应用研究，以推动直肠癌精准诊疗的发展，使更多病人受益于个性化治疗策略。目前关于SyMRI 在直肠癌中的研究样本量较小，均为单中心研究，SyMRI 与常规MRI 的影像质量相当，故未来多中心合作是可行的。ROI 的勾画对于SyMRI 的临床应用也是巨大的挑战。首先，手动勾画耗时耗力，主观性强，可重复性差；其次，各研究选择的勾画方法各异且无统一性，故未来研究应关注ROI 勾画的标准化，甚至应用自动化ROI 勾画技术，结合三维容积测量，实现全肿瘤分析。

来源：王玥,胡吉波,余小超,等.合成MRI技术在直肠癌诊疗中的应用进展[J].国际医学放射学杂志,2025,48(04):460-464.DOI:10.19300/j.2025.Z22020.