引用本文： 伍兵, 方鑫. 直腸癌新輔助治療后的 MR 評估. 中國普外基礎與臨床雜志, 2018, 25(11): 1299-1303. doi: 10.7507/1007-9424.201808104 復制
局部進展期直腸癌的治療已從最初的放射治療或聯合化療及放療的方式轉變為使用新輔助放化療，該方案明顯降低了術后局部復發率，提高了長期生存率及保肛率。有文獻[1]報道，局部進展期直腸癌患者經過新輔助治療及手術治療后，有 15%～17% 的患者在病理檢查結果中顯示無腫瘤細胞存活，即達到了病理完全緩解，這部分患者的長期預后明顯好于有殘留腫瘤細胞的患者。因此，對患者進行準確的影像學評估和早期預測轉歸將使治療方案更加個性化和有效化。對新輔助放化療有良好臨床反應的患者，通過“觀察和等待”以取代手術的方案已成為一種選擇[2]；對轉歸不良患者的預測，可以提供更加激進治療方案的選擇。因此，如何應用影像學方法來準確預測與評估直腸癌新輔助放化療后的轉歸情況便成了一個非常迫切的問題。
對于直腸癌新輔助放化療后的影像學評估，磁共振（magnetic resonance，MR）成像是目前被推薦最高、準確性相對最高、最常用的影像診斷技術，也被美國國立綜合癌癥網絡、歐洲腫瘤內科會議與中國大腸癌診治規范所推薦。隨著功能 MR 在臨床的逐步應用，一些就方法不斷完善如擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）與動態對比增強在預測直腸癌新輔助放化療轉歸方面體現了良好結果，其中 DWI 與常規形態學 T2WI 圖像相比在評估直腸癌患者轉歸反應方面體現了巨大潛力[3]。此外，近年來一些新技術，如 MR 波譜法（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、影像組學等也在診斷直腸癌轉歸方面的研究中體現出優勢。現就形態學 MR 成像、DWI、MR 灌注成像及一些尚在臨床研究階段的技術的應用價值做一介紹。
1 新輔助治療后組織病理轉歸的評估指標
術后腫瘤退縮分級（tumor regression grade，TRG）主要是對術后病理檢查的殘留腫瘤、細胞數量及治療后的纖維化進行分級，是對新輔助放化療治療轉歸情況的一種評估。目前臨床上常用 Mandard 等[4]或 Dworak 等[5]報道的 TRG 法。Mandard TRG 法分為 5 級，1 級：完全轉歸，沒有殘存的腫瘤細胞且腸管壁各層由纖維組織替代；2 級：殘留極少量的腫瘤細胞；3 級：纖維化組織占主導，但有一定量殘存腫瘤細胞；4 級：殘存腫瘤細胞占大多數；5 級：并未發生轉歸。Dworak TRG 法由壞到好分為 5 級，0 級：未發生轉歸；1 級：殘存腫瘤占大多數并伴有纖維組織；2 級：纖維性改變為主導伴少量殘存腫瘤；3 級：極少量的腫瘤細胞殘存；4 級：完全轉歸，僅有纖維組織。Siddiqui 等[6]將 Mandard TRG 1、2 級和 Dworak TRG 3、4 級定義為轉歸良好，其余級別定義為轉歸不良。
2 形態學 MR 成像
2.1 形態學 MR 成像對新輔助放化療前的分期評估
常規 MR 成像在新輔助放化療前對直腸癌 T 分期進行一系列評估是可靠的，如測量腫瘤浸潤范圍，確定腫瘤與直腸系膜及環周切緣的距離，從而了解到哪些患者環周切緣未受侵犯，哪些患者可能受益于新輔助放化療[7]。尤其是高分辨薄層 MR 成像可以精準確認腫瘤與腹膜返折的關系以及腫瘤外血管侵犯的存在，這些重要的局部解剖結構在判斷預后中非常重要。
形態學 MR 成像在評估腫瘤 N 分期方面也有一定價值。高分辨薄層 MR 成像除了可以判斷淋巴結大小之外，還可以從淋巴結形態特征方面進行評估，如淋巴結的形狀、邊緣及內部信號強度[8]。然而，對直徑<5 mm 的淋巴結，常規 MR 成像仍很難在形態學方面進行判斷，有文獻[9]報道，直腸癌中超過一半的淋巴結轉移正是來源于這些直徑<5 mm 的小淋巴結。
2.2 形態學 MR 成像對新輔助放化療后的分期評估
形態學 MR 成像在新輔助放化療后的再分期評估中存在明顯的劣勢。據文獻[10-11]報道，形態學 MR 成像在評估未進行放化療的直腸癌分期方面的總體準確性為 85%，但在評估新輔助放化療治療后這一比例下降到 50%，這一差異主要源于新輔助放化療后局部組織的變化，大多數腫瘤在新輔助放化療后會產生纖維組織，導致 T2WI 圖像信號的下降以及腫瘤體積的縮小，這使得在常規 MR 成像上區分新輔助放化療后產生的纖維組織與殘存腫瘤變得非常困難[12]。因此，在直腸癌新輔助治療后采用常規 MR 成像并不能準確對療效進行評估。
3 MR DWI
DWI 通過探測不同組織間水分子的擴散差異來反映組織的結構特性，這項技術在大多數 MR 設備上都可以實施并且不需要在血管內注射對比劑。DWI 對水分子的運動非常敏感，隨著水分子運動的增加，信號逐漸減弱，而水分子運動的能力與細胞外間隙的扭曲程度、組織的細胞密度、細胞膜的完整性等密切相關。在正常組織中，組織的細胞密度較低，水分子擴散較快，在 DWI 上呈低信號；而大多數惡性腫瘤因其內部細胞密度高、細胞外間隙嚴重扭曲、細胞膜的完整性被破壞等原因，導致內部的水分子擴散受限，繼而在 DWI 上呈高信號。目前 DWI 在臨床上評估直腸癌新輔助放化療后的轉歸情況主要有視覺評估、體積評估、表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）測量[13]等。
3.1 視覺評估
視覺評估是臨床實踐中最基本也是最容易實現的方法，它需要評估代表腫瘤的高信號是否在新輔助放化療后在原發部位仍然可見。雖然新輔助放化療之后會產生纖維組織，并且纖維組織會在一定程度上限制水分子的擴散，但纖維組織主要是由疏松的結締組織纖維網絡構成，所以這種限制作用并不像有著高組織細胞密度的腫瘤區域那么明顯。此外，也有其他因素會導致在 DWI 圖像上呈現高信號，如直腸腔內的液體高信號的穿透效應、淋巴結等解剖結構致密的組織、膿腫等炎癥顯示的高信號干擾[14]。因此，憑單一的視覺評估并不能十分有效地預測直腸癌患者新輔助放化療后的轉歸情況。
3.2 體積評估
新輔助放化療后腫瘤體積的改變是研究中常見的轉歸預測因子，利用 MR 成像三維興趣區體積測量，將每個感興趣的橫斷面區域乘以切片厚度和切片數量即可以得出腫瘤體積。Barbaro 等[15]研究認為，經過新輔助治療后腫瘤體積縮小 70% 以上者的預后在那些降期和未能降期的患者中存在明顯差異。Nougaret 等[16]的研究結果類似，認為在多因素分析中體積縮小分數是一個重要的預后相關因素，對預測無病生存與腫瘤術后 TRG 的等級有很大幫助。與形態學 MR 成像評估相比，體積分析更少受到內臟運動和腫瘤不規則形狀的影響，然而直腸癌患者新輔助治療后在常規 T2WI 上進行體積分析由于纖維組織的產生而價值有限。在這方面，DWI 體積評估相較于常規 T2WI 體現出了很大優勢，能提供其不能反映的功能信息，有助于在診斷時鑒別殘存腫瘤與治療后改變。Lambregts 等[17]的研究表明，在選擇對新輔助放化療有病理完全反應的患者方面，T2WI 體積評估靈敏度是 55%～60%、特異度是 74%～89%，而 DWI 體積評估的靈敏度則為 65%～70%、特異度為 76%～98%。相較于常規 T2WI 體積評估法，DWI 體積評估提供了更好的診斷性能。
3.3 ADC
ADC 值是 DWI 中定量反映組織微觀結構的改變導致水分子擴散改變的參數，其值的大小與組織的細胞密度成反比。在惡性腫瘤中，腫瘤增殖活躍，細胞密度高使得水分子運動減弱，擴散受到限制，ADC 值降低。但可以通過調整 b 值改變擴散靈敏度，隨著 b 值的增高，運動的水分子信號衰減也越大，因此高 b 值的 ADC 圖消除了血液、腦脊液等宏觀擴散因素的影響，能更好地反映組織細胞外微觀水分子的擴散情況，在區分炎癥反應與殘存腫瘤上有較好的表現。
3.3.1 ADC 值評估新輔助治療后的轉歸情況
較多的臨床研究認為新輔助治療前后 ADC 值及其改變與腫瘤的轉歸存在一定聯系。Jacobs 等[18]認為，治療前 ADC 值在治療后有良好轉歸效果的患者中顯著低于轉歸不良的患者，這可能是因為 ADC 值較高的腫瘤相比 ADC 值較低的腫瘤更容易壞死，壞死后的腫瘤可能與組織灌注不良、酸性微環境以及低氧濃度有關，從而導致其對化療和放療的耐受性更高。相反，Blazic 等[19]認為，治療前的 ADC 值并不能有效地預測腫瘤的轉歸情況，這與 Ha 等[20]研究結果相似。有文獻[19-22]報道，治療后的 ADC 值高的患者較 ADC 值低的患者轉歸情況更好，且治療前后 ADC 值變化的百分比也具有良好的預測價值，轉歸較好的患者 ADC 增加的百分比顯著高于轉歸不良的患者，這可能源于以下原因：首先，新輔助放化療后導致細胞死亡，細胞密度降低，ADC 值隨之升高；其次，新輔助放化療后引起腫瘤微環境發生變化，產生水腫，增加了水分子流動性，從而增加 ADC 值。這些情況可能對所有患者均有影響，但在轉歸良好的患者中更加明顯。最近有學者[23]認為治療后 ADC 值降低與轉歸良好相關，這種情況的出現可能與新輔助放化療后進行檢查的時間間隔較長有關。
3.3.2 感興趣區的選擇對 ADC 值評估診斷效果的影響
據文獻[19, 24]報道，對病理完全緩解的患者來說，測量治療后 DWI 信號能提供比 ADC 值更好的診斷效果，這可能與 ADC 值測量時感興趣區域的選擇有關。Blazic 等[19]的研究認為，感興趣區域的選擇非常重要，由于單一層面感興趣區域是否能夠包括腫瘤的代表性區域，以及對代表性區域的評估是否能良好地預測轉歸情況等尚不清楚，并且腫瘤組織中通常包含壞死區域，因此感興趣區域的大小、選擇的個數及位置都是很關鍵的問題。結果提示，更精確的轉歸預測來自更大的評估區域，覆蓋所有腫瘤區域（包括壞死及纖維組織）的 ADC 測量比只覆蓋殘存腫瘤區域的測量能更加準確地預測腫瘤對治療的反應。
3.4 灌注分數
Bakke 等[23]研究認為，灌注分數與新輔助放化療后患者的轉歸情況相關。雖然灌注分數是從 DWI 中得到的參數，但它反映的是水分子在血管內的流動而不是細胞外間隙的擴散，即高灌注分數表示血管化良好，低灌注分數表示血管化不良，低灌注分數可能反映腫瘤缺氧，這會導致腫瘤對新輔助放化療耐受性增高。因此，治療前灌注分數越高意味著治療后轉歸情況較好；研究還認為，將治療前灌注分數值與治療前腫瘤體積相結合時，對 TRG 1、2 級的預測準確度明顯提高（靈敏度為 88%，特異度為 91%，陽性預測值為 93%，陰性預測值為 83%）。Zhu 等[25]則認為灌注分數值在病理完全緩解和未完全緩解患者中沒有明顯區別。
3.5 其他
有研究[3, 26]認為，T2WI 結合 DWI 序列，從而根據不同組織內水分子擴散的差異，可以提高對細胞結構定量以及定性判斷的準確度。但是，由于部分患者只對單一 T2WI 或者 DWI 序列檢查靈敏度較高，而在另一種檢查序列中靈敏度相對較低，所以 T2WI 結合 DWI 序列會使近 1/3 的獲得臨床緩解的患者被誤判。
總的來說，雖然目前關于 DWI 序列的相關研究結果仍有一定的差異，但其相較于常規 MR 成像在預測直腸癌新輔助治療后的轉歸方面仍具有較大的優勢。
4 MR 灌注成像
MR 灌注成像結合了良好的解剖細節和量化血管參數的能力，作為腫瘤血管生成的間接測量手段，它已被越來越多地運用于評估原發腫瘤特性以及治療后的轉歸情況。目前臨床上最常用的灌注技術是動態增強 MR 成像。基于動態對比增強的影像參數分析多種多樣，包括使用藥代動力學模型進行定量分析、使用信號強度曲線的曲線下面積、初始值等相關特征參數，這些參數可以通過計算對比劑容積轉移常數、血管外細胞外間隙容積分數和流出速率常數以定量的方式進行評估。
通常來說，腫瘤組織由于血管生成過程紊亂，所形成的血管質量較差，其灌注效率要低于正常組織。有研究[13, 27]認為，治療前高轉移常數值表明腫瘤血管化和滲透良好，血管密度的增加會帶來更多的氧，這會使腫瘤對新輔助放化療的反應更好；治療后纖維組織和壞死的形成使轉移常數值降低時，預期會有較好的轉歸情況，相反，治療后轉移常數依舊很高，表示仍有殘存腫瘤。Gollub 等[28]研究表明，轉移常數在鑒別腫瘤體積消退 90% 以上的患者轉歸中有一定的效用，但不能鑒別出達到病理完全緩解的患者。Intven 等[29]認為，新輔助放化療后轉移常數值在區分病理完全緩解的準確率低于新輔助放化療前后轉移常數的變化值。H?tker 等[30]研究則認為，轉移常數值與新輔助放化療后腫瘤的轉歸不存在相關性。
5 MRS
MRS 是一種表征分子結構、組成變化的有效方法，通過研究許多細胞生化過程，了解細胞基本化學性質的信息。1H（質子）光譜法最易實施，且靈敏度最高。其他磁核靈敏度由高到低依次為19F（氟）、31P（磷）和13C（碳）。
MRS 臨床實踐中評估的代謝產物主要包括膽堿（與磷脂代謝相關）、肌酸（與能量代謝相關）、檸檬酸鹽（正常前列腺組織中的重要代謝物）和乳酸（糖酵解的產物）[31]。MRS 在臨床上常用于大腦、乳腺癌及前列腺癌的影像。在直腸癌中，MRS 的研究較少。有研究[32]表明，直腸癌患者在進行新輔助放化療之前，膽堿代謝產物的峰值較高，經過治療之后，大多數患者的膽堿峰值均消失。近年來，MRS 在直腸癌診斷中尚處于實驗研究階段，很多作用尚不明確，還需更多更大規模的實驗研究來探索 MRS 在直腸癌診斷中的價值。
6 其他探索研究
準確預測并選出新輔助放化療后轉歸良好的患者，將為患者后期提供更多的治療選擇，能提高直腸癌患者的保肛率及生活質量，同時也能為轉歸不良的患者及時調整治療方案，以期取得好的治療效果。近年來，在提高直腸癌診斷及預測轉歸準確性方面也有許多探索研究。
Pham 等[3]提出 MRI 多參數成像聯合功能成像可以更加全面地對腫瘤進行生理評估，更好地預測直腸癌患者的轉歸情況。
隨著影像技術與計算機技術的逐步發展，影像組學相關方面的研究也日益增多。影像組學旨在通過定量方法分析生物醫學成像，從而能夠檢測出正常或腫瘤組織的病理特征，有研究[33-34]認為，與常規 MR 成像及功能 MR 成像相比，影像組學在診斷晚期直腸癌轉歸方面表現出更好的水準，其中，Cusumano 等[35]認為分形分析（在不同檢測標準上重復顯示同一組圖像的結構，并用參數進行量化）在影像組學中具有重要作用，不僅可以提供腫瘤大體結構的有效信息，還可以提供其內部亞群的有價值信息，從而提高預測直腸癌新輔助放化療后轉歸情況的準確度。
總之，目前許多技術仍處于臨床研究階段，不同研究的結果差異也較大，因此，還需要更多更大規模的前瞻性研究來進一步確認其評估價值。
局部進展期直腸癌的治療已從最初的放射治療或聯合化療及放療的方式轉變為使用新輔助放化療，該方案明顯降低了術后局部復發率，提高了長期生存率及保肛率。有文獻[1]報道，局部進展期直腸癌患者經過新輔助治療及手術治療后，有 15%～17% 的患者在病理檢查結果中顯示無腫瘤細胞存活，即達到了病理完全緩解，這部分患者的長期預后明顯好于有殘留腫瘤細胞的患者。因此，對患者進行準確的影像學評估和早期預測轉歸將使治療方案更加個性化和有效化。對新輔助放化療有良好臨床反應的患者，通過“觀察和等待”以取代手術的方案已成為一種選擇[2]；對轉歸不良患者的預測，可以提供更加激進治療方案的選擇。因此，如何應用影像學方法來準確預測與評估直腸癌新輔助放化療后的轉歸情況便成了一個非常迫切的問題。
對于直腸癌新輔助放化療后的影像學評估，磁共振（magnetic resonance，MR）成像是目前被推薦最高、準確性相對最高、最常用的影像診斷技術，也被美國國立綜合癌癥網絡、歐洲腫瘤內科會議與中國大腸癌診治規范所推薦。隨著功能 MR 在臨床的逐步應用，一些就方法不斷完善如擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）與動態對比增強在預測直腸癌新輔助放化療轉歸方面體現了良好結果，其中 DWI 與常規形態學 T2WI 圖像相比在評估直腸癌患者轉歸反應方面體現了巨大潛力[3]。此外，近年來一些新技術，如 MR 波譜法（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、影像組學等也在診斷直腸癌轉歸方面的研究中體現出優勢。現就形態學 MR 成像、DWI、MR 灌注成像及一些尚在臨床研究階段的技術的應用價值做一介紹。
1 新輔助治療后組織病理轉歸的評估指標
術后腫瘤退縮分級（tumor regression grade，TRG）主要是對術后病理檢查的殘留腫瘤、細胞數量及治療后的纖維化進行分級，是對新輔助放化療治療轉歸情況的一種評估。目前臨床上常用 Mandard 等[4]或 Dworak 等[5]報道的 TRG 法。Mandard TRG 法分為 5 級，1 級：完全轉歸，沒有殘存的腫瘤細胞且腸管壁各層由纖維組織替代；2 級：殘留極少量的腫瘤細胞；3 級：纖維化組織占主導，但有一定量殘存腫瘤細胞；4 級：殘存腫瘤細胞占大多數；5 級：并未發生轉歸。Dworak TRG 法由壞到好分為 5 級，0 級：未發生轉歸；1 級：殘存腫瘤占大多數并伴有纖維組織；2 級：纖維性改變為主導伴少量殘存腫瘤；3 級：極少量的腫瘤細胞殘存；4 級：完全轉歸，僅有纖維組織。Siddiqui 等[6]將 Mandard TRG 1、2 級和 Dworak TRG 3、4 級定義為轉歸良好，其余級別定義為轉歸不良。
2 形態學 MR 成像
2.1 形態學 MR 成像對新輔助放化療前的分期評估
常規 MR 成像在新輔助放化療前對直腸癌 T 分期進行一系列評估是可靠的，如測量腫瘤浸潤范圍，確定腫瘤與直腸系膜及環周切緣的距離，從而了解到哪些患者環周切緣未受侵犯，哪些患者可能受益于新輔助放化療[7]。尤其是高分辨薄層 MR 成像可以精準確認腫瘤與腹膜返折的關系以及腫瘤外血管侵犯的存在，這些重要的局部解剖結構在判斷預后中非常重要。
形態學 MR 成像在評估腫瘤 N 分期方面也有一定價值。高分辨薄層 MR 成像除了可以判斷淋巴結大小之外，還可以從淋巴結形態特征方面進行評估，如淋巴結的形狀、邊緣及內部信號強度[8]。然而，對直徑<5 mm 的淋巴結，常規 MR 成像仍很難在形態學方面進行判斷，有文獻[9]報道，直腸癌中超過一半的淋巴結轉移正是來源于這些直徑<5 mm 的小淋巴結。
2.2 形態學 MR 成像對新輔助放化療后的分期評估
形態學 MR 成像在新輔助放化療后的再分期評估中存在明顯的劣勢。據文獻[10-11]報道，形態學 MR 成像在評估未進行放化療的直腸癌分期方面的總體準確性為 85%，但在評估新輔助放化療治療后這一比例下降到 50%，這一差異主要源于新輔助放化療后局部組織的變化，大多數腫瘤在新輔助放化療后會產生纖維組織，導致 T2WI 圖像信號的下降以及腫瘤體積的縮小，這使得在常規 MR 成像上區分新輔助放化療后產生的纖維組織與殘存腫瘤變得非常困難[12]。因此，在直腸癌新輔助治療后采用常規 MR 成像并不能準確對療效進行評估。
3 MR DWI
DWI 通過探測不同組織間水分子的擴散差異來反映組織的結構特性，這項技術在大多數 MR 設備上都可以實施并且不需要在血管內注射對比劑。DWI 對水分子的運動非常敏感，隨著水分子運動的增加，信號逐漸減弱，而水分子運動的能力與細胞外間隙的扭曲程度、組織的細胞密度、細胞膜的完整性等密切相關。在正常組織中，組織的細胞密度較低，水分子擴散較快，在 DWI 上呈低信號；而大多數惡性腫瘤因其內部細胞密度高、細胞外間隙嚴重扭曲、細胞膜的完整性被破壞等原因，導致內部的水分子擴散受限，繼而在 DWI 上呈高信號。目前 DWI 在臨床上評估直腸癌新輔助放化療后的轉歸情況主要有視覺評估、體積評估、表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）測量[13]等。
3.1 視覺評估
視覺評估是臨床實踐中最基本也是最容易實現的方法，它需要評估代表腫瘤的高信號是否在新輔助放化療后在原發部位仍然可見。雖然新輔助放化療之后會產生纖維組織，并且纖維組織會在一定程度上限制水分子的擴散，但纖維組織主要是由疏松的結締組織纖維網絡構成，所以這種限制作用并不像有著高組織細胞密度的腫瘤區域那么明顯。此外，也有其他因素會導致在 DWI 圖像上呈現高信號，如直腸腔內的液體高信號的穿透效應、淋巴結等解剖結構致密的組織、膿腫等炎癥顯示的高信號干擾[14]。因此，憑單一的視覺評估并不能十分有效地預測直腸癌患者新輔助放化療后的轉歸情況。
3.2 體積評估
新輔助放化療后腫瘤體積的改變是研究中常見的轉歸預測因子，利用 MR 成像三維興趣區體積測量，將每個感興趣的橫斷面區域乘以切片厚度和切片數量即可以得出腫瘤體積。Barbaro 等[15]研究認為，經過新輔助治療后腫瘤體積縮小 70% 以上者的預后在那些降期和未能降期的患者中存在明顯差異。Nougaret 等[16]的研究結果類似，認為在多因素分析中體積縮小分數是一個重要的預后相關因素，對預測無病生存與腫瘤術后 TRG 的等級有很大幫助。與形態學 MR 成像評估相比，體積分析更少受到內臟運動和腫瘤不規則形狀的影響，然而直腸癌患者新輔助治療后在常規 T2WI 上進行體積分析由于纖維組織的產生而價值有限。在這方面，DWI 體積評估相較于常規 T2WI 體現出了很大優勢，能提供其不能反映的功能信息，有助于在診斷時鑒別殘存腫瘤與治療后改變。Lambregts 等[17]的研究表明，在選擇對新輔助放化療有病理完全反應的患者方面，T2WI 體積評估靈敏度是 55%～60%、特異度是 74%～89%，而 DWI 體積評估的靈敏度則為 65%～70%、特異度為 76%～98%。相較于常規 T2WI 體積評估法，DWI 體積評估提供了更好的診斷性能。
3.3 ADC
ADC 值是 DWI 中定量反映組織微觀結構的改變導致水分子擴散改變的參數，其值的大小與組織的細胞密度成反比。在惡性腫瘤中，腫瘤增殖活躍，細胞密度高使得水分子運動減弱，擴散受到限制，ADC 值降低。但可以通過調整 b 值改變擴散靈敏度，隨著 b 值的增高，運動的水分子信號衰減也越大，因此高 b 值的 ADC 圖消除了血液、腦脊液等宏觀擴散因素的影響，能更好地反映組織細胞外微觀水分子的擴散情況，在區分炎癥反應與殘存腫瘤上有較好的表現。
3.3.1 ADC 值評估新輔助治療后的轉歸情況
較多的臨床研究認為新輔助治療前后 ADC 值及其改變與腫瘤的轉歸存在一定聯系。Jacobs 等[18]認為，治療前 ADC 值在治療后有良好轉歸效果的患者中顯著低于轉歸不良的患者，這可能是因為 ADC 值較高的腫瘤相比 ADC 值較低的腫瘤更容易壞死，壞死后的腫瘤可能與組織灌注不良、酸性微環境以及低氧濃度有關，從而導致其對化療和放療的耐受性更高。相反，Blazic 等[19]認為，治療前的 ADC 值并不能有效地預測腫瘤的轉歸情況，這與 Ha 等[20]研究結果相似。有文獻[19-22]報道，治療后的 ADC 值高的患者較 ADC 值低的患者轉歸情況更好，且治療前后 ADC 值變化的百分比也具有良好的預測價值，轉歸較好的患者 ADC 增加的百分比顯著高于轉歸不良的患者，這可能源于以下原因：首先，新輔助放化療后導致細胞死亡，細胞密度降低，ADC 值隨之升高；其次，新輔助放化療后引起腫瘤微環境發生變化，產生水腫，增加了水分子流動性，從而增加 ADC 值。這些情況可能對所有患者均有影響，但在轉歸良好的患者中更加明顯。最近有學者[23]認為治療后 ADC 值降低與轉歸良好相關，這種情況的出現可能與新輔助放化療后進行檢查的時間間隔較長有關。
3.3.2 感興趣區的選擇對 ADC 值評估診斷效果的影響
據文獻[19, 24]報道，對病理完全緩解的患者來說，測量治療后 DWI 信號能提供比 ADC 值更好的診斷效果，這可能與 ADC 值測量時感興趣區域的選擇有關。Blazic 等[19]的研究認為，感興趣區域的選擇非常重要，由于單一層面感興趣區域是否能夠包括腫瘤的代表性區域，以及對代表性區域的評估是否能良好地預測轉歸情況等尚不清楚，并且腫瘤組織中通常包含壞死區域，因此感興趣區域的大小、選擇的個數及位置都是很關鍵的問題。結果提示，更精確的轉歸預測來自更大的評估區域，覆蓋所有腫瘤區域（包括壞死及纖維組織）的 ADC 測量比只覆蓋殘存腫瘤區域的測量能更加準確地預測腫瘤對治療的反應。
3.4 灌注分數
Bakke 等[23]研究認為，灌注分數與新輔助放化療后患者的轉歸情況相關。雖然灌注分數是從 DWI 中得到的參數，但它反映的是水分子在血管內的流動而不是細胞外間隙的擴散，即高灌注分數表示血管化良好，低灌注分數表示血管化不良，低灌注分數可能反映腫瘤缺氧，這會導致腫瘤對新輔助放化療耐受性增高。因此，治療前灌注分數越高意味著治療后轉歸情況較好；研究還認為，將治療前灌注分數值與治療前腫瘤體積相結合時，對 TRG 1、2 級的預測準確度明顯提高（靈敏度為 88%，特異度為 91%，陽性預測值為 93%，陰性預測值為 83%）。Zhu 等[25]則認為灌注分數值在病理完全緩解和未完全緩解患者中沒有明顯區別。
3.5 其他
有研究[3, 26]認為，T2WI 結合 DWI 序列，從而根據不同組織內水分子擴散的差異，可以提高對細胞結構定量以及定性判斷的準確度。但是，由于部分患者只對單一 T2WI 或者 DWI 序列檢查靈敏度較高，而在另一種檢查序列中靈敏度相對較低，所以 T2WI 結合 DWI 序列會使近 1/3 的獲得臨床緩解的患者被誤判。
總的來說，雖然目前關于 DWI 序列的相關研究結果仍有一定的差異，但其相較于常規 MR 成像在預測直腸癌新輔助治療后的轉歸方面仍具有較大的優勢。
4 MR 灌注成像
MR 灌注成像結合了良好的解剖細節和量化血管參數的能力，作為腫瘤血管生成的間接測量手段，它已被越來越多地運用于評估原發腫瘤特性以及治療后的轉歸情況。目前臨床上最常用的灌注技術是動態增強 MR 成像。基于動態對比增強的影像參數分析多種多樣，包括使用藥代動力學模型進行定量分析、使用信號強度曲線的曲線下面積、初始值等相關特征參數，這些參數可以通過計算對比劑容積轉移常數、血管外細胞外間隙容積分數和流出速率常數以定量的方式進行評估。
通常來說，腫瘤組織由于血管生成過程紊亂，所形成的血管質量較差，其灌注效率要低于正常組織。有研究[13, 27]認為，治療前高轉移常數值表明腫瘤血管化和滲透良好，血管密度的增加會帶來更多的氧，這會使腫瘤對新輔助放化療的反應更好；治療后纖維組織和壞死的形成使轉移常數值降低時，預期會有較好的轉歸情況，相反，治療后轉移常數依舊很高，表示仍有殘存腫瘤。Gollub 等[28]研究表明，轉移常數在鑒別腫瘤體積消退 90% 以上的患者轉歸中有一定的效用，但不能鑒別出達到病理完全緩解的患者。Intven 等[29]認為，新輔助放化療后轉移常數值在區分病理完全緩解的準確率低于新輔助放化療前后轉移常數的變化值。H?tker 等[30]研究則認為，轉移常數值與新輔助放化療后腫瘤的轉歸不存在相關性。
5 MRS
MRS 是一種表征分子結構、組成變化的有效方法，通過研究許多細胞生化過程，了解細胞基本化學性質的信息。1H（質子）光譜法最易實施，且靈敏度最高。其他磁核靈敏度由高到低依次為19F（氟）、31P（磷）和13C（碳）。
MRS 臨床實踐中評估的代謝產物主要包括膽堿（與磷脂代謝相關）、肌酸（與能量代謝相關）、檸檬酸鹽（正常前列腺組織中的重要代謝物）和乳酸（糖酵解的產物）[31]。MRS 在臨床上常用于大腦、乳腺癌及前列腺癌的影像。在直腸癌中，MRS 的研究較少。有研究[32]表明，直腸癌患者在進行新輔助放化療之前，膽堿代謝產物的峰值較高，經過治療之后，大多數患者的膽堿峰值均消失。近年來，MRS 在直腸癌診斷中尚處于實驗研究階段，很多作用尚不明確，還需更多更大規模的實驗研究來探索 MRS 在直腸癌診斷中的價值。
6 其他探索研究
準確預測并選出新輔助放化療后轉歸良好的患者，將為患者后期提供更多的治療選擇，能提高直腸癌患者的保肛率及生活質量，同時也能為轉歸不良的患者及時調整治療方案，以期取得好的治療效果。近年來，在提高直腸癌診斷及預測轉歸準確性方面也有許多探索研究。
Pham 等[3]提出 MRI 多參數成像聯合功能成像可以更加全面地對腫瘤進行生理評估，更好地預測直腸癌患者的轉歸情況。
隨著影像技術與計算機技術的逐步發展，影像組學相關方面的研究也日益增多。影像組學旨在通過定量方法分析生物醫學成像，從而能夠檢測出正常或腫瘤組織的病理特征，有研究[33-34]認為，與常規 MR 成像及功能 MR 成像相比，影像組學在診斷晚期直腸癌轉歸方面表現出更好的水準，其中，Cusumano 等[35]認為分形分析（在不同檢測標準上重復顯示同一組圖像的結構，并用參數進行量化）在影像組學中具有重要作用，不僅可以提供腫瘤大體結構的有效信息，還可以提供其內部亞群的有價值信息，從而提高預測直腸癌新輔助放化療后轉歸情況的準確度。
總之，目前許多技術仍處于臨床研究階段，不同研究的結果差異也較大，因此，還需要更多更大規模的前瞻性研究來進一步確認其評估價值。