综述：钆基对比剂在头颈癌诊断、分期和监测中的应用：当前应用与未来展望

《European Radiology》：Use of gadolinium-based contrast agents in head and neck cancer diagnosis, staging, and monitoring: current applications and future perspectives

本综述系统探讨了钆基对比剂（GBCA）在头颈癌（HNC）多参数磁共振成像（MRI）中的核心地位，指出其对于病灶检测、定位、治疗反应评估及疾病进展监测不可或缺。文章同时关注到钆沉积及环境问题，并展望了动脉自旋标记（ASL）、高弛豫率GBCA、人工智能（AI）工具等减少或避免GBCA使用的替代方案，为临床实践提供了循证框架。

　　

MRI序列

头颈部对比增强T1加权MRI通常采用涡轮自旋回波或梯度回波序列。为了有效区分强化组织与脂肪，脂肪抑制技术至关重要，包括频谱/频率选择脂肪抑制或基于化学位移的Dixon方法，后者尤其有助于减少牙科修复体引起的磁敏感伪影。历史上，颈部增强成像需在轴位和冠状位分别采集二维图像，但三维对比后T1加权成像现已成为常规。这种方法具有诸多优势，如更薄的层厚、更高的空间分辨率、改善的血管评估以及更短的总扫描时间。值得注意的是，三维对比后T1加权序列是头颈部MRI协议中通常包含的唯一三维序列。生成多平面重建图像的可能性对于评估肿瘤与复杂区域解剖结构的关系尤为宝贵。例如，三维梯度回波序列可在不牺牲图像清晰度或肿瘤检测能力的同时，获取高分辨率容积成像并减少运动伪影。较新的技术，如径向成像，现在能产生比传统T1加权涡轮自旋回波序列分辨率更高、整体质量更好、伪影更少的图像。

头颈部癌的灌注加权成像通常通过动态对比增强MRI获取。这涉及在静脉注射GBCA之前、期间和之后快速采集一系列T1加权梯度回星图像。在肿瘤内放置感兴趣区以计算各种半定量参数，例如洗入和洗出率、峰值增强、达峰时间以及曲线下面积。除了半定量指标，药代动力学建模还可提供DCE-MRI的定量参数，包括：K^trans、k_ep、v_e和v_p。

动脉自旋标记已成为头颈部癌灌注评估中一种有前景的无对比剂替代方案。在ASL中，射频脉冲通过饱和动脉血中的水质子对其进行磁性标记。通过从控制图像中减去标记图像，可以去除静态背景信号，分离出依赖于灌注的信号。标记技术包括连续、脉冲和速度选择性；其中，伪连续ASL被推荐用于颈部成像。在临床实践中，通常通过视觉检查减影图像来近似评估颈部ASL，以确定标记自旋的分布。然而，这种方法可能导致有偏见和主观的评估，因为背景信号并不总是被最佳抑制。利用ASL数据最有效的方法是量化颈部病变的肿瘤血流量。

GBCA在头颈部癌诊断中的应用

从诊断角度看，头颈部肿块是一个相当大的挑战，其鉴别诊断范围广泛，包括炎症性、感染性和肿瘤性疾病。

头颈部癌在MRI上通常表现为中等T2信号强度、低T1信号强度，并且对比增强程度低于正常黏膜。GBCA能提高小型实体病灶的可见度，并使其与脓性或主要囊性内容物的病灶区分开来。在检查鼻窦腔时，对比增强MRI有助于区分肿瘤与良性分泌物，并且被认为在区分炎症与肿瘤过程方面优于CT。

旨在区分鳞状细胞癌和淋巴瘤的DCE-MRI研究采用了不同的成像方案，结果有些不一致。然而，文献中的一个普遍趋势表明，鳞癌比淋巴瘤表现出更高的肿瘤灌注和毛细血管通透性，这通常表现为更高的K^trans和v_e值，以及在时间-强度曲线分析中更高的峰值增强和更短的达峰时间。此外，DCE-MRI的早期相视觉评估可以揭示常规序列上不可见的微小肿瘤，这在原发灶不明的头颈部癌病例中可能至关重要。DCE-MRI还有助于区分低血供肿瘤和高血供肿瘤。腮腺病变可以根据其DCE-MRI模式，使用三个关键参数进行区分：达峰时间、洗出率和时间-强度曲线的形状。最后，初步研究表明，ASL可以通过测量肿瘤血流的差异来区分鳞癌与鼻窦、上气道、腮腺和眼眶等其他类型的良性或恶性肿瘤。

因此，在头颈部MRI中，尤其是在怀疑头颈部癌的情况下，GBCA为更明确的诊断提供了至关重要的补充数据。虽然PWI的常规使用尚未成为标准，但DCE-MRI可以辅助视觉检测小肿瘤和表征实体腮腺病变。ASL能够区分实体和囊性病变，并允许估计肿瘤的肿瘤血流量，使其成为评估头颈部癌的DCE-MRI的一个引人注目的替代方案。

GBCA在头颈部癌分期中的应用

从分期角度看，MRI通常是舌骨上病变的首选技术。相反，对比增强CT通常是舌骨下部位的一线选择，因为这些部位更容易受运动伪影影响。然而，MRI在喉和下咽部的使用正变得越来越普遍。通过详细分析多参数MRI信号特征，可以区分鳞癌与其相邻的炎症反应。值得注意的是，与肿瘤相比，炎症过程在T2序列上往往显示出更高的信号强度，并在GBCA给药后表现出更明显的强化。对比增强MRI对于评估眶内或颅内侵犯至关重要，这在起源于鼻腔、鼻窦和鼻咽的癌中很常见。对比增强MRI也是显示神经周围播散的首选方法，这是预测头颈部癌预后的关键因素。PNS表现为神经的不对称强化、增厚或神经孔处脂肪消失。晚期PNS还可能显示颅底神经孔的骨侵蚀。

根据原发肿瘤的位置，在评估增强后影像时，需要关注影响准确T分期的特定特征。

PWI已被用于预测治疗反应。尽管肿瘤灌注、通透性以及对放化疗的反应之间存在复杂的生物学相互作用，但目前的研究结果普遍表明，基线灌注和通透性良好、DCE-MRI上K^trans值较高的肿瘤往往缺氧程度较低。这种较低的缺氧状态与对放化疗的敏感性增加和生存结局改善相关。此外，正如文献强调和专家所认可的，PWI在放疗计划中对大体肿瘤体积勾画也可能具有实用性。ASL在预测头颈部癌治疗结果方面已显示出潜力，考虑到治疗前较低的肿瘤血流量值与较差的预后相关。

最后，重要的是要记住，GBCA的使用有助于描绘颈部淋巴结的结构，如果淋巴结受累，会影响患者的分期。例如，对比增强MRI有助于识别囊性淋巴结，以及结外侵犯的迹象。淋巴结边界不规则可能表明结外侵犯，即癌细胞突破淋巴结包膜。这在影像上通常表现为包膜强化、边缘不清和周围脂肪条纹征。PWI也在N分期中进行了测试。表现为良好基线灌注和通透性的淋巴结转移灶往往对放化疗更敏感，从而提高生存率。相反，K^trans值低的淋巴结转移通常预后较差。此外，DCE-MRI通过显示细胞外血管外间隙容积减少和对比剂传输减慢，可能有助于区分转移性淋巴结和良性淋巴结，从而可能提高淋巴结分期的准确性。

总之，GBCA增强成像是头颈部癌患者T和N评估多参数MRI分析的关键组成部分。需要更多证据来确定PWI在评估原发肿瘤和颈部淋巴结方面的预后价值。

GBCA在头颈部癌监测中的应用

从监测角度看，影像学在头颈部癌的管理中至关重要，以便在早期发现任何残留疾病或复发，从而优化挽救性治疗的潜力。监测影像学方案在时间和模态建议上有所不同。通常，根据治疗类型和患者风险，建议在治疗后3-6个月进行基线扫描。区分复发性肿瘤与手术后、放疗或化疗后典型的组织变化是治疗后影像学的一个主要挑战。对比增强MRI在解决这一难题方面尤其有价值。例如，喉或下咽癌的增强后成像可能有助于区分喉软骨侵犯和炎症，因为发炎但未被浸润的软骨比残留肿瘤表现出更明显和更早期的强化。

为确保监测影像学解读和报告的一致性，美国放射学会制定了颈部影像报告和数据系统，最初用于CT，现已适用于MRI。GBCA的使用对于评估原发部位和颈部是必不可少的，这是分配所有NI-RADS类别所必需的。此外，根据NI-RADS作者的看法，增强序列应在至少2个平面上采集，并且如果所有放射学随访结果持续为阴性，则可在治疗后27个月结束影像学监测。

PWI在头颈部癌治疗患者的三种不同场景中进行了研究：放化疗期间的早期反应评估、放化疗或诱导化疗后的反应评估以及局部肿瘤复发的检测。关于治疗反应评估，初始治疗后显示良好灌注且在治疗期间下降的肿瘤往往表现出更好的局部控制。对于识别局部肿瘤复发，DCE-MRI通过定量表征随时间变化的强化特征，可能比常规成像提供更高的特异性。特别是残留肿瘤组织比良性治疗后组织增强更早、更明显。这与纤维组织在常规扫描上表现出延迟和较弱强化的常见主观观察结果一致。最后，ASL显示，与无残留肿瘤或表现为放疗后改变的患者相比，复发性头颈部癌患者的肿瘤血流量显著增加。

总之，GBCA给药是对头颈部癌患者进行监测的多参数MRI分析的必要组成部分。对于接受长期MRI随访、无临床或放射学复发迹象的患者，可考虑进行非增强扫描。GBCA的使用可保留给非增强序列显示新变化的情况。这一有条件建议是从NI-RADS监测算法中推断出来的，但尚需进一步的前瞻性验证。PWI在评估治疗反应以及区分疾病复发和治疗相关效应方面显示出令人鼓舞的结果。

未来方向

PET/MRI

对比增强MRI和PET不应被视为相互排斥的技术，而应被视为头颈部癌全面评估的互补工具。MRI提供卓越的解剖分辨率，而PET允许进行全身评估，使其成为检测淋巴结受累、远处转移和潜在同步肿瘤的最有效工具。此外，PET可以在MRI上出现形态学变化之前就显示肿瘤活性缺失。然而，PET在各种良性过程中也可显示摄取，包括良性肿瘤、炎症状况、创伤后变化和医源性效应。混合PET/MRI系统已经出现，结合了PET和MRI的优势。然而，这种集成技术在头颈部癌诊断、治疗计划和随访中的确切作用仍在确定中。一项2020年的研究表明，GBCA给药可能不会为头颈部癌的局部肿瘤分期提供额外益处。然而，作者建议在唾液腺恶性肿瘤检查中使用对比序列，因为它们具有很高的神经侵犯倾向，或者当临床怀疑PNS时。

新型对比剂

考虑到对钆沉积及其环境影响的担忧，开发替代对比剂和实施剂量减少策略的势头日益增强。

Gadopiclenol和Gadoquatrane是新型大环GBCA，以其高弛豫率著称。它们可以产生与其他GBCA质量相当的诊断图像，但剂量更低。Gadopiclenol于2023年12月获得欧洲药品管理局批准，而Gadoquatrane最近已提交美国食品药品监督管理局批准。

RVP-001是一种用于中枢神经系统病变患者MRI的新型对比剂，目前处于临床开发阶段。其作用机制利用锰，这是一种生命必需元素，自然存在于体内。

头颈部癌的分子成像采用跨多种模态的对比剂，这些对比剂可与特定的肿瘤相关分子标记物结合，目前均处于临床前开发阶段。

AI工具

AI模型，包括卷积神经网络和深度学习算法，在解读头颈部癌诊断MRI扫描方面显示出巨大潜力。

一个关键应用是影像组学，AI模型可以从MRI序列中提取大量定量数据，以预测治疗反应。AI在早期检测治疗毒性方面也具有潜力。尽管取得了这些令人兴奋的进展，但在影像组学方法常规用于临床之前，建议进行前瞻性、多中心验证和标准化。

AI算法可以通过自动化后处理和初步量化参数来简化头颈部癌的GBCA PWI。

最后，机器学习方法已被应用于减少或消除GBCA给药，实现的诊断性能与真实的钆增强扫描相当。尽管迄今为止的大部分工作集中在脑、脊柱和腹部成像，但这些“虚拟对比”方法最终可能适用于头颈部MRI，从而避免或显著减少钆的使用。因此，未来的研究应优先考虑针对头颈部癌解剖挑战量身定制的AI工具的多中心验证。

总之，未来的研究需要调查PET/MRI，以确定在哪些情况下可以避免GBCA给药。新型GBCA有望以更低的剂量提供与现有大环剂相同的诊断信息，同时也在探索专门用于头颈部癌的新型无钆对比剂。最后，AI工具可能有益于提取影像组学信息、增强PWI分析以及减少GBCA注射剂量。

结论

GBCA增强成像仍然是头颈部癌诊断、分期和监测多参数MRI的基本组成部分，通常使用在平衡期进行脂肪饱和的三维T1加权序列。PWI显示出管理头颈部癌的应用前景，但在常规用于临床实践之前需要进一步标准化。ASL被证明是用于此目的的一个有趣的替代方案，具有不需要GBCA给药的显著优势。PET/MRI混合成像、新型对比剂的使用和AI工具都是减少或消除GBCA使用的有前景的选择。需要更多的研究来改进这些替代方法，并使它们更适合在临床中广泛使用。