MR磁敏感技術(shù)對(duì)囊性腎癌與復(fù)雜性腎囊腫鑒別診斷的價(jià)值

田士峰，劉愛(ài)連，李燁，劉靜紅，孫美玉，汪禾青，陳安良，宋清偉

大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，大連 116011

囊性腎癌(cystic renal cell carcinoma，CRCC)是指在大體及影像學(xué)上表現(xiàn)為以囊性成分為主的腎臟惡性腫瘤[1]，是腎癌的少見(jiàn)類(lèi)型，其預(yù)后較好，早期正確診斷具有重大意義。超聲、CT、常規(guī)MR等影像學(xué)檢查是診斷CRCC的主要方法，但其影像學(xué)表現(xiàn)并不典型，與復(fù)雜性腎囊腫(complex renal cysts，CRC)等囊性腎腫物鑒別困難[2]。MR磁敏感技術(shù)可以顯示組織間的磁敏感差異，對(duì)順磁性物質(zhì)尤為敏感，并可以間接評(píng)估組織的氧代謝及出血等情況[3]。本研究通過(guò)對(duì)CRCC及CRC磁敏感成像進(jìn)行回顧性分析，旨在探討MR磁敏感技術(shù)對(duì)兩者鑒別診斷的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)審批同意，所有檢查者在檢查前均簽署知情同意書(shū)?；仡櫺允占以?011年11月至2014年6月經(jīng)MR檢查，包括增強(qiáng)T2*加權(quán)血管成像(enhanced T2 star weighted angiography，ESWAN)掃描序列，并經(jīng)手術(shù)及病理診斷為CRCC14例及CRC13例， 27例患者中男20例，女7例，年齡26～82歲，平均(58±13)歲。9例有腰痛、腹痛等癥狀，18例無(wú)任何癥狀，在體檢時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)。

1.2 檢查方法

采用GE Signa HDxt 1.5 T磁共振掃描儀，以體線(xiàn)圈為射頻發(fā)射線(xiàn)圈，8通道腹部相控陣線(xiàn)圈為接收線(xiàn)圈，加呼吸門(mén)控。(1)常規(guī)序列及掃描參數(shù)：FSPGR序列橫軸位脂肪抑制 T1WI(TR/TE=620/9.0 ms，矩陣=320×192，激勵(lì)次數(shù)NEX=1.0)，F(xiàn)SE序列橫軸位脂肪抑制T2WI(TR/TE=2300/87.8 ms，矩陣=288×256，激勵(lì)次數(shù)NEX=2.0)，層厚6.0 mm，層間隔1.0 mm，F(xiàn)OV=38cm×38cm。(2)ESWAN序列：軸位3D，矩陣256×192，首個(gè)回波：TR/TE：16.3/2.1 ms，反轉(zhuǎn)角20°，帶寬±62.5 kHz，F(xiàn)OV=38cm×38 cm，掃描層厚8mm，重建層厚2mm，掃描矩陣256×192，重建矩陣512×512，并行采集加速因子2，憋氣21 s，流動(dòng)補(bǔ)償，連續(xù)獲取橫軸位圖像覆蓋整個(gè)病變，得到原始幅度圖及原始相位圖。

1.3 圖像分析與數(shù)據(jù)測(cè)量

對(duì)于ESWAN序列，掃描的每一層均得到分別對(duì)應(yīng)5個(gè)回波的幅度圖和相位圖，所有圖像傳輸至ADW4.6工作站經(jīng)Functool軟件處理，選取閾值行相位圖的低通濾波(過(guò)濾器尺寸32×32)過(guò)濾，選擇去掉第一個(gè)回波序數(shù)，將保留下來(lái)的回波的相位及幅度圖進(jìn)行相位掩模、多回波幅度平均等后處理獲得一組新的相位圖、幅度圖及R2*圖。由兩位MR診斷經(jīng)驗(yàn)分別為5年和8年的放射科醫(yī)生(觀(guān)察者1、2)，在對(duì)患者信息及病理結(jié)果不知曉的前提下，進(jìn)行圖像分析與數(shù)據(jù)測(cè)量。

由觀(guān)察者1進(jìn)行病灶常規(guī)信息的閱讀：記錄病灶大小、單房或多房；觀(guān)察T1WI、T2WI、ESWAN序列幅度圖中病灶囊腔的整體信號(hào)變化(以周?chē)ＤI實(shí)質(zhì)為參照，分為低、等、高、混雜信號(hào))。將相位圖中病灶內(nèi)低信號(hào)的線(xiàn)狀、片狀區(qū)域定義為磁敏感信號(hào)(intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS)，由兩位觀(guān)察者參考Chen[4]的方法對(duì)相位圖ITSS的顯示情況分別進(jìn)行4級(jí)評(píng)分：0分，沒(méi)有ITSS；1分，病灶內(nèi)ITSS最大徑小于0.5 cm；2分，病灶內(nèi)ITSS最大徑在0.5～1.0 cm；3分，病灶內(nèi)ITSS最大徑大于1.0cm。由兩位觀(guān)察者分別在工作站上應(yīng)用Viewer完成兩組病變相位值、R2*值的測(cè)量：感興趣區(qū)(region of interest，ROI)放置于病灶軸位最大截面，邊界盡量與病灶邊緣重合，同時(shí)避開(kāi)圖像偽影區(qū)，連續(xù)測(cè)量3次取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。(1)應(yīng)用卡方檢驗(yàn)比較兩組病變T1WI、T2WI、幅值圖中整體信號(hào)變化差異。(2)對(duì)兩位觀(guān)察者相位圖中ITSS顯示情況的評(píng)分結(jié)果一致性進(jìn)行Kappa檢驗(yàn)(Kappa值的解釋遵循以下原則：＜0.2為一致性很差，0.21～0.40為一致性較差，0.41～0.60為一致性一般，0.61～0.80為一致性較好，0.81～1.00為一致性很好)，選用評(píng)分均值標(biāo)準(zhǔn)差較小者的結(jié)果進(jìn)行分析，以Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較兩組評(píng)分差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(3)對(duì)兩位觀(guān)察者所得兩組病變的相位值、R2*值結(jié)果的一致性用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficients，ICC)檢驗(yàn)(其值介于0～1之間，0代表不可信，1代表完全可信，ICC值低于0.4表示一致性差，大于0.75表示一致性良好)，使用觀(guān)察者中測(cè)量結(jié)果均值標(biāo)準(zhǔn)差較小者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較兩組相位值、R2*值的差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(4)采用受試者工作特征曲線(xiàn)(receiver operator characteristic curve，ROC)對(duì)相位值、R2*值進(jìn)行鑒別診斷效能的評(píng)估，計(jì)算出ROC曲線(xiàn)下面積(area under curve，AUC)，根據(jù)最大約登指數(shù)確定診斷CRCC的相位值及R2*界值，以及相應(yīng)敏感度、特異度。

2 結(jié)果

2.1 病灶一般信息

兩組病變病灶均為單發(fā)，14例CRCC的組織學(xué)類(lèi)型包括透明細(xì)胞癌12例、乳頭狀細(xì)胞癌1例、多房囊性細(xì)胞癌1例；13例CRC病理結(jié)果均為腎囊腫伴出血、感染。27個(gè)病灶位于左腎14例，右腎13例。CRCC組病灶最大徑1.5～4.5cm，平均(2.8±1.1)cm；CRC組病灶最大徑1.5～7.4cm，平均(3.5±2.0)cm。CRCC組中6例為單房，8例為多房；CRC組中7例為單房，6例為多房。

2.2 各序列信號(hào)變化特點(diǎn)

兩組病變?cè)赥1WI、T2WI、幅度圖信號(hào)變化及比較結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 兩組病變?cè)赥1WI、T2WI、幅度圖、相位圖及R2*圖信號(hào)變化及比較結(jié)果Tab.1 Two groups overall signal change on T1WI,T2WI and the magnitude map

兩組病變?cè)赥1WI、T2WI、幅度圖信號(hào)變化無(wú)差異(P＞0.05)，見(jiàn)圖1、2。

2.3 相位圖ITSS顯示情況

兩位觀(guān)察者對(duì)兩組病變相位圖上ITSS的顯示情況的評(píng)分結(jié)果及一致性檢驗(yàn)見(jiàn)表2。

表2 兩位觀(guān)察者對(duì)兩組病變相位圖ITSS評(píng)分結(jié)果及一致性檢驗(yàn)Tab.2 The score results of two observers on two groups, ITSS

兩位觀(guān)察者對(duì)兩組病變?cè)u(píng)分結(jié)果一致性較好，CRCC與CRC相位圖中ITSS顯示情況評(píng)分分別為(1.93±1.14)分、(0.77±1.01)分，CRCC＞CRC，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=－2.49，P=0.01)。

2.4 兩組病變相位值及R2*值比較

兩位觀(guān)察者獲得CRCC、CRC的相位值和R2*值的ICC值分別為0.804、0.824和0.912、0.943，結(jié)果的一致性均良好。相位值、R2*值的比較結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 兩組病變相位值、R2*值及比較結(jié)果Tab.3 The phase value and R2* value(Hz)of two groups

CRCC的相位值低于CRC，R2*值高于CRC，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。相位值及R2*值的AUC分別為0.786、0.885(圖3)，相位值≤0.010、R2*值≥17.81 Hz 為診斷CRCC的界值，兩者敏感度、特異度分別為85.7%、69.2%和100.0%、69.2%。

圖1 右腎上極多房囊性腎細(xì)胞癌，可見(jiàn)T1WI呈低信號(hào)(A)，T2WI呈高信號(hào)(B)，幅度圖呈低信號(hào)(C)，相位圖呈混雜信號(hào)(D)，并可見(jiàn)線(xiàn)狀I(lǐng)TSS，光鏡下見(jiàn)多發(fā)大小不等囊腔，間隔見(jiàn)纖維組織以及含鐵血黃素沉積(E)圖2 右腎上極復(fù)雜性腎囊腫，可見(jiàn)T1WI呈低信號(hào)(A)，T2WI呈高信號(hào)(B)，幅度圖呈低信號(hào)(C)，相位圖呈等信號(hào)(D)，光鏡下見(jiàn)纖維囊壁組織，可見(jiàn)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，血管擴(kuò)張充血(E)Fig.1 Multilocular cystic renal carcinoma of right kidney,T1WI showed low signal intensity(A),T2WI showed high signal intensity(B),amplitude map showed low signal intensity(C),the phase map showed mixed signal(D),and visible linear ITSS,ranging from the size of the cystic cavity was seen under the light microscope,interval has fi brous tissue and hemosiderin deposition(E).Fig.2 Complex renal cyst of right kidney of,T1WI showed low signal intensity(A),T2WI showed high signal(B),amplitude map showed low signal intensity(C),phase map showed equal signal intensity(D),tissue cyst wall fi ber optical microscope was seen under the light microscope,and lymphocytic infi ltration,vascular engorgement(E).

圖3 兩組相位值、R2*值的ROC曲線(xiàn)Fig.3 The ROC curve of phase value and R2* value of two groups

3 討論

CRCC是一個(gè)臨床和影像學(xué)概念，泛指影像學(xué)或術(shù)中發(fā)現(xiàn)的具有囊性改變的腎癌。其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，可能包括以下4種[5]：(1)腫瘤起源于近曲小管上皮細(xì)胞，呈囊性生長(zhǎng)方式，一些大小不等的囊腔相互間形成多房腫瘤，其內(nèi)包含出血與假小囊；(2)部分腎癌由于中心供血不足，出現(xiàn)出血、壞死而導(dǎo)致假性囊腫形成；(3)單純腎囊腫癌變，腫瘤起源于囊腫壁，癌細(xì)胞與原有囊腫壁內(nèi)襯細(xì)胞相互移行、過(guò)渡；(4)腎癌阻塞腎小動(dòng)脈或腎小管，導(dǎo)致囊腫形成。通常認(rèn)為CRCC的生物學(xué)行為較好，分期及分化程度均較低，且由于組織結(jié)構(gòu)中含有的腫瘤成分相對(duì)較少，進(jìn)展較為緩慢，較少發(fā)生轉(zhuǎn)移，其5年生存率可達(dá)97%[6]。CRCC若能早期診斷，可以選用微創(chuàng)治療方案[7]，降低病人損傷的同時(shí)有效改善生活質(zhì)量。

CRCC術(shù)前診斷主要依靠影像學(xué)檢查，包括超聲、CT以及常規(guī)MR檢查。超聲檢查易受被檢者腸氣、操作者經(jīng)驗(yàn)等因素影響；CT檢查有時(shí)因部分容積效應(yīng)的影響，使得CRCC囊壁及分隔的真實(shí)形態(tài)顯示欠佳，造成壁結(jié)節(jié)的漏檢或顯示假性厚壁。MR軟組織分辨力較高，對(duì)CRCC定位、定性的敏感度及特異度可能高于其它影像學(xué)檢查[8]。但在常規(guī)MR平掃序列CRCC的表現(xiàn)缺乏特異性，與CRC等征象重疊，鑒別困難。CRC是單純腎囊腫合并出血或感染，其囊壁通常增厚，囊液成分復(fù)雜。本研究顯示，CRCC與CRC在T1WI及T2WI的信號(hào)變化無(wú)差異。通常認(rèn)為增強(qiáng)MR檢查對(duì)CRCC的診斷更具價(jià)值，因?yàn)樵鰪?qiáng)后可以更好地觀(guān)察CRCC的分隔、囊壁增厚以及壁結(jié)節(jié)，從而與CRC等相鑒別。但是對(duì)于部分單房的CRCC，增強(qiáng)后鑒別仍較困難。本研究中12例CRCC有5例表現(xiàn)為單房，而且部分患者由于腎功異常等情況不宜進(jìn)行MR增強(qiáng)檢查。

MR磁敏感技術(shù)依據(jù)組織間磁敏感差異產(chǎn)生對(duì)比，特別強(qiáng)調(diào)順磁性物質(zhì)的顯示。該技術(shù)為非強(qiáng)化技術(shù)，不需使用對(duì)比劑，避免了一系列對(duì)比劑副反應(yīng)的發(fā)生。隨著方法的改進(jìn)以及掃描時(shí)間的縮短，該技術(shù)已逐步應(yīng)用到腹部，在腎損害、腎腫瘤等疾病的診斷中都得到了應(yīng)用[9-10]。ESWAN序列是磁敏感技術(shù)中的一種，是一個(gè)多回波采集的重度T2*加權(quán)，具有高分辨、薄層三維采集、同時(shí)得到相位及幅度信息等特點(diǎn)，并同時(shí)獲得相位值、R2*值等多個(gè)定量參數(shù)[11]。

本研究顯示，CRCC在相位圖上較CRC表現(xiàn)為更多的混雜信號(hào)，且有更多的ITSS顯示。分析其原因，可能由于CRCC內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括腫瘤血管、壞死以及不同時(shí)期的出血，這些結(jié)構(gòu)含有較多的血氧代謝產(chǎn)物、鐵等順磁性物質(zhì)。CRC由于感染、出血等因素，也會(huì)出現(xiàn)含鐵血黃素、膽固醇結(jié)晶等物質(zhì)的沉積[12]，但其內(nèi)順磁性物質(zhì)的含量應(yīng)低于CRCC。這些順磁性物質(zhì)導(dǎo)致局部磁場(chǎng)的不均勻性增高，而且由于其磁化率與周?chē)M織明顯不同而致相位差更大[13-14]，在含有豐富的關(guān)于局部磁敏感變化信息的相位圖上，這些順磁性物質(zhì)信號(hào)衰減程度更明顯而容易被檢出。因此，CRCC相位圖有更多的低信號(hào)，即更多ITSS的顯示。此外，由于磁場(chǎng)去相位增加，導(dǎo)致CRCC相位值下降，低于CRC的相位值。

R2*值是評(píng)價(jià)局部組織氧含量改變的定量指標(biāo)，與乏氧、異常血管等因素有關(guān)[15-16]。隨著去氧血紅蛋白等血液代謝產(chǎn)物的濃度增加，R2*值升高[17-18]。本研究的病灶均以囊性成分為主，ROI放置于病灶最大層面，因此R2*值主要反映囊液內(nèi)氧含量情況。結(jié)果顯示CRCC的R2*值高于CRC，可能是由于CRCC內(nèi)出血、壞死成分較多，導(dǎo)致囊液內(nèi)去氧血紅蛋白等物質(zhì)較多所致。雖然CRCC的生物學(xué)行為及預(yù)后較好，但仍屬于惡性腫瘤，因生長(zhǎng)需要導(dǎo)致耗氧增加也是導(dǎo)致腫瘤內(nèi)去氧血紅蛋白較多的因素。此外，CRC內(nèi)原有的液體會(huì)稀釋出血，造成去氧血紅蛋白濃度的減低，可能也是造成其R2*值低于CRCC的原因。R2*值也受水分子活躍程度的影響[19-20]，當(dāng)水分子含量減少及運(yùn)動(dòng)程度降低時(shí)，會(huì)引起R2*值的升高。CRCC含有較多的分隔、血管、膠凍樣物質(zhì)、壞死組織等[21]，其內(nèi)水分子含量理論上較CRC少，且水分子運(yùn)動(dòng)相對(duì)受限，因此，CRCC的R2*值高于CRC。

本研究也存在一定限度：首先，病例數(shù)較少，增加樣本量可能會(huì)獲得更有意義的結(jié)果；其次，圖像上的信號(hào)變化情況沒(méi)有與病理進(jìn)行相應(yīng)對(duì)照研究。

綜上所述，對(duì)于MR常規(guī)序列難以鑒別的CRCC與CRC，ESWAN序列可以提供新的鑒別方法，相位圖上兩者信號(hào)變化特點(diǎn)存在差異，CRCC以混雜信號(hào)為主，且CRCC在相位圖上較CRC顯示更多的ITSS；相位值及R2*值可以作為定量指標(biāo)對(duì)兩者進(jìn)行鑒別，R2*值更具價(jià)值。

[References]

[1]Hartman DS,Davis CJ Jr,Johns T,et al.Cystic renal cell carcinoma.Urology,1986,28(2):145-153.

[2]Wahal SP,Mardi K.Multilocular cystic renal cell carcinoma:a rare entity with review of literature.J Lab Physicians,2014,6(1):50-52.

[3]Jhaveri KS,Cleary SP,Fischer S,et al.Blood oxygen level-dependent liver MRI:can it predict microvascular invasion in HCC?.J Magn Reson Imaging,2013,37(3):692-699.

[4]Chen J,Ding J,Dai Y,et al.Assessment of intratumoral micromorphology for patients with clear cell renal cell carcinoma using susceptibility-weighted imaging.PLoS One,2013,8(6):e65866.

[5]Zhang J,Liu B,Song N,et al.Diagnosis and treatment of cystic renal cell carcinoma.World J Surgi Oncol,2013,11(3):158.

[6]Jhaveri K,Gupta P,Elmi A,et al.Cystic renal cell carcinomas:do they grow,metastasize,or recur?.AJR Am J Roentgenol,2013,201(2):292-296.

[7]Huber J,Winkler A,Jakobi H,et al.Preoperative decision making for renal cell carcinoma:cystic morphology in cross-sectional imaging might predict lower malignant potential.Urol Oncol,2014,32(1):1-6.

[8]Mühlfeld AS,Lange C,Kroll G,et al.Pilot study of non-contrastenhanced MRI vs.ultrasound in renal transplant recipients with acquired cystic kidney disease:a prospective intra-individual comparison.Clin Transplant,2013,27(6):E694-701.

[9]Chen J,Sun J,Xing W,et al.Prediction of nuclear grade of clear cell renal cell carcinoma with MRI:intratumoral susceptibility signal intensity versus necrosis.Acta Radiol,2014,55(3):378-384.

[10]Pruijm M,Hofmann L,Piskunowicz M,et al.Determinants of renal tissue oxygenation as measured with BOLD-MRI in chronic kidney disease and hypertension in humans.PLoS One,2014,9(4):e95895.

[11]Ling X,Tang W,Liu G,et al.Assessment of brain maturation in the preterm infants using diffusion tensor imaging(DTI)and enhanced T2 star weighted angiography(ESWAN).Eur J Radiol,2013,82(9):e476-e483.

[12]Reese AC,Johnson PT,Gorin MA,et al.Pathological characteristics and radiographic correlates of complex renal cysts.Urol Oncol,2014,32(7):1010-1016..

[13]Rumzan R,Wang JJ,Zeng C,et al.Iron deposition in the precentral grey matter in patients with multiple sclerosis:a quantitative study using susceptibility-weighted imaging.Eur J Radiol,2013,82(2):e95-99.

[14]Wang WW,Niu TL,Miao YW,et al.SWI study on astrocytoma grading and differential diagnosis of astrocytoma and solitary metastases.Chin J Magn Reson Imaging,2015,6(4):246-252.王微微,牛田力,苗延巍,等.SWI對(duì)星形細(xì)胞瘤分級(jí)及與單發(fā)轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷的價(jià)值.磁共振成像,2015,6(4):246-252.

[15]Sun M,Wang S,Song Q,et al.Utility of R2* Obtained from T2*-Weighted Imaging in Differentiating Hepatocellular Carcinomas from Cavernous Hemangiomas of the Liver.PLoS ONE,2014,9(3)：e91751.

[16]Jiang ZX,Wang Y,Ding JL,et al.Assessment of renal injury in diabetic nephropathy using blood oxygenation level-dependent MRI.Chin J Magn Reson Imaging,2015,6(7):524-528.蔣振興,王毓,丁玖樂(lè),等.血氧水平依賴(lài)MRI評(píng)估糖尿病腎病腎功能損傷的研究.磁共振成像,2015,6(7):524-528.

[17]Haneder S,Augustin J,Jost G,et al.Impact of iso- and low-osmolar iodinated contrast agents on BOLD and diffusion MRI in swine kidneys.Invest Radiol,2012,47(5):299-305.

[18]Li Y,Song QW,Sun MY,et al.Use of enhanced T2 star-weighted angiography(ESWAN)and R2* values to distinguish ovarian cysts due to endometriosis from other causes.Abdom Imaging,2015,40(6):1733-1741.

[19]Neugarten J.Renal BOLD-MRI and assessment for renal hypoxia．Kidney Int,2012,81(7):613-614.

[20]Du S,Sah SK,Zeng C,et al.Iron deposition in the gray matter in patients with relapse-remitting multiple sclerosis:A longitudinal study using three-dimensional(3D)-enhanced T2*-weighted angiography(ESWAN).Eur J Radiol,2015,84(7):1325-1332.

[21]Lam JS,Shvarts O,Said JW,et al.Clinicopathologic and molecular correlations of necrosis in the primary tumor of patients with renal cell carcinoma.Cancer,2005,103(12):2517-2525.