术前放化疗诱导肛门内括约肌纤维化与实时组织弹性成像的相关性研究

《International Journal of Colorectal Disease》：Relationship between fibrosis induced by preoperative chemoradiotherapy and real-time tissue elastography of internal anal sphincter

本研究针对术前放化疗(CRT)可能导致肛门内括约肌(IAS)纤维化进而影响肛门功能的问题，通过实时组织弹性成像(RTE)技术定量评估IAS弹性变化。结果显示CRT组IAS纤维化比例显著增高(MT染色46% vs 23%, EVG染色45% vs 24%)，且弹性值显著降低(54.4 vs 96.5)。首次证实IAS弹性与纤维化程度呈负相关(r=-0.69～-0.76)，为CRT所致肛门功能障碍的机制研究提供了重要病理学依据。

　　

在全球范围内，结直肠癌已成为癌症相关死亡的第二大原因，占所有癌症类型的10%。对于局部晚期直肠癌患者，术前放化疗(CRT)联合全直肠系膜切除术和术后辅助化疗已成为标准治疗方案。近年来，全程新辅助治疗(TNT)——即放疗和化疗的组合——也被美国国家综合癌症网络(NCCN)指南推荐为可选方案。然而，术前CRT对肛门功能的影响仍存在争议：一些研究表明术前CRT对直肠术后肛门直肠功能障碍和大便失禁有影响，而另一些则认为其对排便功能无显著影响。

这种争议背后隐藏着一个关键科学问题：CRT是否通过引起肛门内括约肌(IAS)的组织学改变而导致肛门功能障碍？以往研究表明，放射治疗可能引起组织纤维化，而纤维化通常与组织硬化相关。特别是在肛门内括约肌这样的平滑肌组织中，纤维化可能导致括约肌硬度和张力改变，进而影响肛门自制功能。然而，缺乏能够在活体上定量评估IAS硬化程度的方法，以及这种硬化与组织纤维化之间的直接证据，使得这一领域的研究进展缓慢。

为了解决这一科学问题，东京大学的研究团队开展了一项创新性研究。他们此前已建立了一种通过肛门内超声(EAUS)下的实时组织弹性成像(RTE)技术来量化IAS硬度的方法，将硬度表示为"弹性"(从最硬的0到最软的255)。这种方法能够客观量化IAS的硬化程度，特别是在CRT前后。研究团队前期发现，术前CRT引起的IAS硬化与肛门最大静息压增加和佛罗里达克利夫兰诊所大便失禁评分(CCFIS)恶化相关。基于"组织硬化通常与纤维化相关"的科学假设，他们推测RTE测量的IAS硬化可能与CRT诱导的IAS纤维化有关。

本研究旨在从组织学角度阐明IAS纤维化与弹性作为IAS硬化指标之间的关系，研究对象为因低位直肠癌而行腹会阴联合切除术(APR)的患者。研究人员假设，CRT引起的IAS纤维化会导致组织硬化，而这种硬化可以通过RTE进行定量评估，从而为CRT相关的肛门功能障碍提供解释机制。

研究团队采用了多种关键技术方法开展此项研究。他们连续纳18例在2019年5月至2022年5月期间接受APR手术的局部晚期直肠癌患者，其中10例接受了术前CRT(50.4 Gy放疗联合5-氟尿嘧啶为基础化疗)。通过Masson三色(MT)和Elastica van Gieson(EVG)染色评估IAS纤维化百分比，并使用肛门内超声下的实时组织弹性成像(RTE)测量IAS弹性值(0-255标度)。统计分析采用Spearman等级相关系数评估弹性与纤维化的相关性。

患者特征分析

研究共纳入18例患者，其中10例接受术前CRT，8例未接受CRT。两组在年龄、性别、体重指数(BMI)、肿瘤距肛缘距离或临床分期方面无显著差异。重要的是，两组患者均无肛门手术史，这排除了既往手术对IAS组织的潜在影响。

IAS纤维化比较

通过MT和EVG染色评估IAS纤维化程度，发现CRT组的IAS纤维化百分比显著高于非CRT组。MT染色显示，CRT组中位纤维化百分比为46%，而非CRT组为23%，差异具有统计学意义(p<0.01)。EVG染色结果相似，CRT组为45%，非CRT组为24%(p<0.01)。这一结果明确表明术前CRT会导致IAS组织纤维化程度显著增加。

IAS弹性分析

对CRT组CRT前后的IAS弹性以及非CRT组的术前弹性进行比较，发现CRT后弹性值(中位数54.4)显著低于CRT前弹性值(中位数96.5)，也显著低于未接受CRT患者的弹性值(中位数119.2)。而CRT前的弹性值与未接受CRT患者的弹性值之间无显著差异。这表明CRT是导致IAS弹性降低即组织硬化的直接原因。

弹性与纤维化的相关性

最为关键的发现是IAS弹性与纤维化百分比之间存在显著的负相关关系。在所有病例中，随着IAS纤维化比例的增加，组织弹性降低，即组织变得更加硬化。这一趋势在MT和EVG染色中均得到证实(MT染色：r=-0.69，p<0.01；EVG染色：r=-0.76，p<0.01)。这种强相关性表明，RTE测量的IAS弹性可以很好地反映CRT诱导的组织纤维化程度。

研究结论与讨论部分强调了本研究的科学意义和局限性。本研究首次通过组织学证据证实了CRT会导致IAS纤维化增加，并且这种纤维化与RTE测量的组织弹性降低(即硬化)显著相关。这一发现为理解CRT后肛门功能障碍的机制提供了重要线索：CRT诱导的IAS纤维化导致组织硬化，可能影响括约肌的弹性和功能，进而导致肛门自制功能受损。

放射治疗引起的纤维化是众所周知的副作用，通常在照射开始后随时间推移而逐渐发生。以往的研究也表明，术前CRT会增加IAS的纤维化，这种组织学改变可能影响括约肌的硬度和张力，从而导致大便失禁。本研究通过客观的弹性测量和组织学定量分析，为这一假设提供了直接证据。

研究的局限性包括单中心设计、样本量较小、仅由两名医生进行弹性测量可能带来的偏倚，以及仅关注胶原纤维而未评估其他纤维化标志物如α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、转化生长因子-β(TGF-β)等。此外，分析使用的是切除标本，IAS弹性测量和纤维化评估的时间点可能存在差异。

尽管存在这些局限性，但本研究首次将RTE技术与组织学分析相结合，证实了IAS弹性与纤维化之间的直接关联。这一发现不仅为评估CRT对肛门功能的影响提供了新的无创检测方法，也为开发针对放射诱导纤维化的干预策略提供了理论基础。未来研究可进一步探讨放射剂量、肿瘤位置对IAS纤维化的影响，以及更多的分子标志物在放射诱导纤维化中的作用。

总之，本研究通过创新的技术方法，首次证实了术前CRT会导致IAS纤维化增加，并且这种纤维化与RTE测量的组织弹性降低显著相关。这一发现为理解CRT后肛门功能障碍的病理生理机制提供了重要见解，具有重要的临床意义和科研价值。