直肠癌属于消化道常见的恶性肿瘤，最佳治疗模式为多学科综合治疗。对于局部进展期直肠癌(locally advanced rectal cancer，LARC)目前治疗方式为新辅助放化疗(neoadjuvant chemoradiotherapy，NCRT)后立即行手术治疗。2017年第二版美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)指南推荐^[1]，对于局部进展期直肠癌(cT3-4，N0或任何cT, N+)采用NCRT。临床工作中，不同患者对放化疗敏感性存在差异^[2]。LARC患者经NCRT治疗后达病理完全缓解者约占11%~27%，其他的为部分有效甚至无效。因此，准确评估NCRT疗效，有利于选择后续治疗方案，实施个体化治疗。目前有研究采用扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)或体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)评估NCRT治疗反应、预测病理完全缓解等。本文就DWI-IVIM在LARC患者NCRT疗效评估中的应用现状及展望进行综述。

1 DWI评估NCRT有效性

DWI作为体部常用的无创性功能成像方式，能够通过水分子扩散运动反映微观水平的细胞密度、通透性甚至反映宏观水平的人体组织、器官的生理及病理生理过程。其量化指标表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)有助于判定水分子扩散受限程度。准确、早期评估NCRT治疗疗效，有助于尽早识别对NCRT不敏感的患者，进而调整剂量及治疗周期，实施精准治疗。近年来有大量研究运用DWI评估LARC患者NCRT的有效性。

1.1 不同ADC值评估NCRT有效性

NCRT治疗有效时常表现为：肿瘤组织对NCRT有应答或反应良好，宏观水平上肿瘤退缩、T分期降低；微观水平上随着放化疗进行，肿瘤细胞膜完整性破坏、细胞坏死，细胞密度减低，细胞外间隙增加，因此水分子扩散增加，ADC值随之增大。不同ADC值主要包括NCRT治疗前(pre-CRT)ADC值、治疗后(post-CRT)ADC值及治疗前后ADC值变化值，为简洁统一，本文依次表示为pre-ADC、post-ADC及△ADC值。Iannicelli等^[3]回顾性研究34例LARC患者经NCRT治疗反应，发现所有患者post-ADC值高于pre-ADC值；依据病理将患者分为应答组与非应答组，结果显示两组间pre-ADC值无差异，应答组post-ADC值及△ADC值高于非应答组。梁晓等^[4]前瞻性研究纳入86例直肠癌患者，发现患者NCRT治疗前、治疗中和治疗后的ADC值逐渐升高，但治疗前ADC值尚不能准确预测T-降期组与未降期组。

以上研究均认为pre-ADC值不能预测放化疗有效性。但是另有研究显示pre-ADC值可以用于早期评估、预测疗效。如Jung等^[5]研究发现，应答组pre-ADC值低于无应答组，应答组△ADC值高于无应答组。Liu等^[6]运用纹理分析法，从治疗前ADC图提取133个纹理特征参数，分析出18个特征参数对鉴别有应答及无应答组有效；运用logistic回归分析，发现能量变量及SdGa47是对NCRT无应答的独立预测因子，故治疗前的ADC图纹理分析有助于早期预测NCRT有效性。

由此可见，随着NCRT进行，肿瘤区域ADC值升高；与NCRT治疗无效组相比，治疗有效组通常pre-ADC值较低，post-ADC及△ADC值较高；DWI有助于早期识别NCRT有效性, 筛选对治疗敏感患者。但不同ADC值中具体哪个ADC值更有诊断价值，需要进一步研究。

1.2 ADC值评估NCRT有效性与测量时间点有关

Jacobs等^[7]研究在四个不同时间点(NCRT之前、NCRT期间第三周，NCRT之后四周及手术前)时，运用ADC值预测NCRT疗效良好、中等及不良组。结果显示，四个时间点的ADC值预测结果不同：NCRT之前、NCRT期间第三周及NCRT之后四周的ADC值可以识别反应良好组，手术前ADC值不能区分各疗效组；NCRT期间第三周及NCRT之后四周的△ADC值是对反应良好组最好的预测参数。

1.3 不同ADC测量方法影响NCRT有效性评估结果

Blǎzic′等^[8]研究不同ADC测量方法对LARC患者NCRT的评价效果，方法一为测量肿瘤大部分实性区域，方法二为测量全部肿瘤区域，结果显示：两种方法的post-ADC值及方法二的△ADC值能够较准确识别无应答组；方法二所测post-ADC值在评估NCRT反应中的准确性最高，可达88%，能更好的预测肿瘤治疗反应。

2 DWI评估NCRT后肿瘤再分期

NCRT后组织纤维化增多，常规MRI难以区分纤维化与残余肿瘤组织^[9]，再分期诊断价值有限。由于肿瘤区域细胞密度高，水分子扩散受限，故运用DWI能有效识别残余肿瘤组织。van den Broek等^[10]研究发现常规MRI评估LARC患者NCRT后再分期的准确性较低，为47%~68%。Song等^[11]通过对50例LARC患者NCRT后进行研究，发现DWI结合T2WI序列较单一使用T2WI序列对NCRT后肿瘤检出的准确性从76%提高到90%，敏感性从77%提高到98%。van der Paardt等^[12]发现常规MRI再分期的敏感性50.4%，而运用DWI进行肿瘤再分期的敏感性明显提高，可达83.6%，并且发现，经验丰富的观察者再分期的敏感性更高、阴性似然比更低。

3 DWI预测NCRT后完全缓解

NCRT后完全缓解分为病理完全缓解(pathological complete response，pCR)与临床完全缓解(clinical complete response，cCR)。pCR患者预后好于非病理完全缓解(non-pCR)患者。对pCR的判定是手术切除后的病理标本中没有肿瘤细胞，cCR的判定包括指检、影像、内镜及活检病理等方式。cCR与pCR具有相关性，但二者肿瘤学安全性不同。NCRT后取得cCR的患者，目前的治疗方式多为立即手术切除。鉴于手术切除具有近期及远期并发症，尤其部分患者具有保留肛门的要求，“观察与等待”(watch and wait，WAW)策略可能成为手术替代方式。该策略通过严密监测和随访，若发现复发及时采取补救措施。WAW策略实施的关键方面在于其肿瘤学安全性^[13-14], 故准确预测pCR至关重要。基于此，诸多学者针对预测NCRT后pCR展开研究。

3.1 定量DWI预测pCR效能高于非定量方法

Bassaneze1等^[15]回顾性研究定量DWI(ADC值)在预测NCRT治疗反应中的作用，结果发现ADC值能够提高非定量DWI+T2WI及单纯T2WI方法预测pCR的准确性及敏感性。

3.2 pre-ADC、post-ADC及△ADC值预测pCR的效能不同

Chen等^[16]研究发现，pre-ADC值可以预测pCR，敏感性、特异性及准确性为中等程度，依次为67%、60%、60%。研究表明^[17]，运用post-ADC直方图分析法能够预测LARC者经NCRT治疗后获得pCR。最近一项涵盖826例病人、16项研究的Meta分析显示^[18]，pre-ADC、post-ADC及△ADC值中，post-ADC值及△ADC值均能较好的评估治疗反应，△ADC值预测pCR的效能最高，其敏感性达91%，特异性达86%，ROC曲线下面积(AUC)达0.94。故不同ADC值预测pCR效能高低需要进一步研究。

3.3 不同测量时间点及方法影响DWI对pCR的预测效能

De Flice等^[19]通过分别测量NCRT治疗前ADC(ADC Ⅰ)、治疗中ADC(ADC Ⅱ)、治疗后的ADC(ADC Ⅲ)值及治疗前与治疗后的ADC差值(△ADC)，发现pCR组与non-pCR组间△ADC值无明显差异，pCR组的ADC Ⅱ值明显高non-pCR组。Blazic等^[20]选取62例经NCRT的LARC者，比较全体积法(WTV)、单层勾画法(SS)及三圆形法(three-ROIs)的pre-ADC、post-ADC、△ADC及△ADC的百分比(△%ADC)值预测pCR的效能，结果显示：post-ADC、△ADC及△%ADC值均能够准确预测pCR，各值预测pCR的准确性在SS、WTV法均高于three-ROIs法，WTV法的△ADC%值预测pCR的准确性最高。

4 IVIM在NCRT疗效评估中的应用

IVIM采用双指数模型，采取多个b值进行图像采集，与DWI单指数模型相比，既克服了低b值时T2透过效应，又避免了过高b值时的图像变形、信噪比降低的缺点。IVIM常用定量参数为真性扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D^*)及灌注分数(f)。该模型将组织扩散与灌注运动成分区分开，不仅能定量评估组织中水分子扩散受限程度，更能在非对比剂状态下，评估组织血流灌注情况，对肾功能较差者尤其适用。

4.1 IVIM评估NCRT有效性

Nougaret等^[21]分析IVIM模型衍生直方图评估123例LARC患者对NCRT反应的诊断效能，发现NCRT前的DWI及IVIM各参数均不能区分疗效良好与不良组，NCRT后D和ADC值中位值有助于区分两组；直方图参数没有提高中位值对治疗反应的评估作用；观察者间一致性比较，肿瘤全容积法比单层法更高。表明IVIM可用于评估NCRT有效性，且重复性受不同测量方法影响。

4.2 IVIM预测NCRT后pCR

对于IVIM能否预测pCR存在不同结果。Zhu等^[22]前瞻性研究比较单指数(DWI)、双指数(IVIM)及拉伸指数模型DWI预测LARC患者经NCRT治疗后达pCR的效能，结果显示单指数模型的ADC值及拉伸指数模型的α值对预测pCR有效，IVIM对预测pCR无效。而Wen等^[23]运用IVIM-DWI评估LARC患者经NCRT治疗后反应，分别测量NCRT前后参数ADC、D、D^*、f值及NCRT前后的改变值百分比△%，结果显示pCR组的pre-D^*、pre-f、post-D、△%ADC及△%D值均高于non-pCR组，进一步ROC分析显示，AUC△%D大于AUC△%ADC。表明IVIM能预测pCR，且比DWI更准确。

5 局限性及展望

弥散加权成像评估新辅助放化疗疗效具有一定优势，但目前相关研究多为回顾性研究，前瞻性研究较少。DWI-IVIM评估CRT结果受到测量方法及时间的影响，同时IVIM受b值选择、直肠充盈状态等影响，可重复性较差^[24-25]。另外，目前缺乏DWI及IVIM的定量标准化协议。但是，弥散加权成像作为无创性的功能成像方式，尤其IVIM可作为非对比剂状态下反映组织灌注的方式，随着参数优化及相关技术的发展，通过利用相关定量参数(ADC、D、D^*、f)或结合直方图、纹理分析法，甚至利用多模态放射组学等方法，DWI-IVIM在局部进展期直肠癌新辅助放化疗疗效评估中会提供更有价值的信息。