MR磁敏感技術對囊性腎癌與復雜性腎囊腫鑒別診斷的價值

田士峰，劉愛連，李燁，劉靜紅，孫美玉，汪禾青，陳安良，宋清偉

大連醫科大學附屬第一醫院放射科，大連 116011

囊性腎癌(cystic renal cell carcinoma，CRCC)是指在大體及影像學上表現為以囊性成分為主的腎臟惡性腫瘤[1]，是腎癌的少見類型，其預后較好，早期正確診斷具有重大意義。超聲、CT、常規MR等影像學檢查是診斷CRCC的主要方法，但其影像學表現并不典型，與復雜性腎囊腫(complex renal cysts，CRC)等囊性腎腫物鑒別困難[2]。MR磁敏感技術可以顯示組織間的磁敏感差異，對順磁性物質尤為敏感，并可以間接評估組織的氧代謝及出血等情況[3]。本研究通過對CRCC及CRC磁敏感成像進行回顧性分析，旨在探討MR磁敏感技術對兩者鑒別診斷的價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究經我院倫理委員會審批同意，所有檢查者在檢查前均簽署知情同意書。回顧性收集我院2011年11月至2014年6月經MR檢查，包括增強T2*加權血管成像(enhanced T2 star weighted angiography，ESWAN)掃描序列，并經手術及病理診斷為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例無任何癥狀，在體檢時偶然發現。

1.2 檢查方法

采用GE Signa HDxt 1.5 T磁共振掃描儀，以體線圈為射頻發射線圈，8通道腹部相控陣線圈為接收線圈，加呼吸門控。(1)常規序列及掃描參數：FSPGR序列橫軸位脂肪抑制 T1WI(TR/TE=620/9.0 ms，矩陣=320×192，激勵次數NEX=1.0)，FSE序列橫軸位脂肪抑制T2WI(TR/TE=2300/87.8 ms，矩陣=288×256，激勵次數NEX=2.0)，層厚6.0 mm，層間隔1.0 mm，FOV=38cm×38cm。(2)ESWAN序列：軸位3D，矩陣256×192，首個回波：TR/TE：16.3/2.1 ms，反轉角20°，帶寬±62.5 kHz，FOV=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，流動補償，連續獲取橫軸位圖像覆蓋整個病變，得到原始幅度圖及原始相位圖。

1.3 圖像分析與數據測量

對于ESWAN序列，掃描的每一層均得到分別對應5個回波的幅度圖和相位圖，所有圖像傳輸至ADW4.6工作站經Functool軟件處理，選取閾值行相位圖的低通濾波(過濾器尺寸32×32)過濾，選擇去掉第一個回波序數，將保留下來的回波的相位及幅度圖進行相位掩模、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診斷經驗分別為5年和8年的放射科醫生(觀察者1、2)，在對患者信息及病理結果不知曉的前提下，進行圖像分析與數據測量。

由觀察者1進行病灶常規信息的閱讀：記錄病灶大小、單房或多房；觀察T1WI、T2WI、ESWAN序列幅度圖中病灶囊腔的整體信號變化(以周圍正常腎實質為參照，分為低、等、高、混雜信號)。將相位圖中病灶內低信號的線狀、片狀區域定義為磁敏感信號(intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS)，由兩位觀察者參考Chen[4]的方法對相位圖ITSS的顯示情況分別進行4級評分：0分，沒有ITSS；1分，病灶內ITSS最大徑小于0.5 cm；2分，病灶內ITSS最大徑在0.5～1.0 cm；3分，病灶內ITSS最大徑大于1.0cm。由兩位觀察者分別在工作站上應用Viewer完成兩組病變相位值、R2*值的測量：感興趣區(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，同時避開圖像偽影區，連續測量3次取平均值。

1.4 統計學分析

應用SPSS17.0軟件進行統計學分析。(1)應用卡方檢驗比較兩組病變T1WI、T2WI、幅值圖中整體信號變化差異。(2)對兩位觀察者相位圖中ITSS顯示情況的評分結果一致性進行Kappa檢驗(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)，選用評分均值標準差較小者的結果進行分析，以Mann-Whitney U檢驗比較兩組評分差異，P＜0.05為差異有統計學意義。(3)對兩位觀察者所得兩組病變的相位值、R2*值結果的一致性用組內相關系數(intra-class correlation coefficients，ICC)檢驗(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)，使用觀察者中測量結果均值標準差較小者的數據進行分析，以Mann-Whitney U檢驗比較兩組相位值、R2*值的差異，P＜0.05為差異有統計學意義。(4)采用受試者工作特征曲線(receiver operator characteristic curve，ROC)對相位值、R2*值進行鑒別診斷效能的評估，計算出ROC曲線下面積(area under curve，AUC)，根據最大約登指數確定診斷CRCC的相位值及R2*界值，以及相應敏感度、特異度。

2 結果

2.1 病灶一般信息

兩組病變病灶均為單發，14例CRCC的組織學類型包括透明細胞癌12例、乳頭狀細胞癌1例、多房囊性細胞癌1例；13例CRC病理結果均為腎囊腫伴出血、感染。27個病灶位于左腎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 各序列信號變化特點

兩組病變在T1WI、T2WI、幅度圖信號變化及比較結果見表1。

表1 兩組病變在T1WI、T2WI、幅度圖、相位圖及R2*圖信號變化及比較結果Tab.1 Two groups overall signal change on T1WI,T2WI and the magnitude map

兩組病變在T1WI、T2WI、幅度圖信號變化無差異(P＞0.05)，見圖1、2。

2.3 相位圖ITSS顯示情況

兩位觀察者對兩組病變相位圖上ITSS的顯示情況的評分結果及一致性檢驗見表2。

表2 兩位觀察者對兩組病變相位圖ITSS評分結果及一致性檢驗Tab.2 The score results of two observers on two groups, ITSS

兩位觀察者對兩組病變評分結果一致性較好，CRCC與CRC相位圖中ITSS顯示情況評分分別為(1.93±1.14)分、(0.77±1.01)分，CRCC＞CRC，差異具有統計學意義(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，結果的一致性均良好。相位值、R2*值的比較結果見表3。

表3 兩組病變相位值、R2*值及比較結果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，差異均有統計學意義(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胞癌，可見T1WI呈低信號(A)，T2WI呈高信號(B)，幅度圖呈低信號(C)，相位圖呈混雜信號(D)，并可見線狀ITSS，光鏡下見多發大小不等囊腔，間隔見纖維組織以及含鐵血黃素沉積(E)圖2 右腎上極復雜性腎囊腫，可見T1WI呈低信號(A)，T2WI呈高信號(B)，幅度圖呈低信號(C)，相位圖呈等信號(D)，光鏡下見纖維囊壁組織，可見淋巴細胞浸潤，血管擴張充血(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Fig.3 The ROC curve of phase value and R2* value of two groups

3 討論

CRCC是一個臨床和影像學概念，泛指影像學或術中發現的具有囊性改變的腎癌。其發病機制復雜，可能包括以下4種[5]：(1)腫瘤起源于近曲小管上皮細胞，呈囊性生長方式，一些大小不等的囊腔相互間形成多房腫瘤，其內包含出血與假小囊；(2)部分腎癌由于中心供血不足，出現出血、壞死而導致假性囊腫形成；(3)單純腎囊腫癌變，腫瘤起源于囊腫壁，癌細胞與原有囊腫壁內襯細胞相互移行、過渡；(4)腎癌阻塞腎小動脈或腎小管，導致囊腫形成。通常認為CRCC的生物學行為較好，分期及分化程度均較低，且由于組織結構中含有的腫瘤成分相對較少，進展較為緩慢，較少發生轉移，其5年生存率可達97%[6]。CRCC若能早期診斷，可以選用微創治療方案[7]，降低病人損傷的同時有效改善生活質量。

CRCC術前診斷主要依靠影像學檢查，包括超聲、CT以及常規MR檢查。超聲檢查易受被檢者腸氣、操作者經驗等因素影響；CT檢查有時因部分容積效應的影響，使得CRCC囊壁及分隔的真實形態顯示欠佳，造成壁結節的漏檢或顯示假性厚壁。MR軟組織分辨力較高，對CRCC定位、定性的敏感度及特異度可能高于其它影像學檢查[8]。但在常規MR平掃序列CRCC的表現缺乏特異性，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，囊液成分復雜。本研究顯示，CRCC與CRC在T1WI及T2WI的信號變化無差異。通常認為增強MR檢查對CRCC的診斷更具價值，因為增強后可以更好地觀察CRCC的分隔、囊壁增厚以及壁結節，從而與CRC等相鑒別。但是對于部分單房的CRCC，增強后鑒別仍較困難。本研究中12例CRCC有5例表現為單房，而且部分患者由于腎功異常等情況不宜進行MR增強檢查。

MR磁敏感技術依據組織間磁敏感差異產生對比，特別強調順磁性物質的顯示。該技術為非強化技術，不需使用對比劑，避免了一系列對比劑副反應的發生。隨著方法的改進以及掃描時間的縮短，該技術已逐步應用到腹部，在腎損害、腎腫瘤等疾病的診斷中都得到了應用[9-10]。ESWAN序列是磁敏感技術中的一種，是一個多回波采集的重度T2*加權，具有高分辨、薄層三維采集、同時得到相位及幅度信息等特點，并同時獲得相位值、R2*值等多個定量參數[11]。

本研究顯示，CRCC在相位圖上較CRC表現為更多的混雜信號，且有更多的ITSS顯示。分析其原因，可能由于CRCC內結構復雜，包括腫瘤血管、壞死以及不同時期的出血，這些結構含有較多的血氧代謝產物、鐵等順磁性物質。CRC由于感染、出血等因素，也會出現含鐵血黃素、膽固醇結晶等物質的沉積[12]，但其內順磁性物質的含量應低于CRCC。這些順磁性物質導致局部磁場的不均勻性增高，而且由于其磁化率與周圍組織明顯不同而致相位差更大[13-14]，在含有豐富的關于局部磁敏感變化信息的相位圖上，這些順磁性物質信號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，即更多ITSS的顯示。此外，由于磁場去相位增加，導致CRCC相位值下降，低于CRC的相位值。

R2*值是評價局部組織氧含量改變的定量指標，與乏氧、異常血管等因素有關[15-16]。隨著去氧血紅蛋白等血液代謝產物的濃度增加，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*值主要反映囊液內氧含量情況。結果顯示CRCC的R2*值高于CRC，可能是由于CRCC內出血、壞死成分較多，導致囊液內去氧血紅蛋白等物質較多所致。雖然CRCC的生物學行為及預后較好，但仍屬于惡性腫瘤，因生長需要導致耗氧增加也是導致腫瘤內去氧血紅蛋白較多的因素。此外，CRC內原有的液體會稀釋出血，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]，當水分子含量減少及運動程度降低時，會引起R2*值的升高。CRCC含有較多的分隔、血管、膠凍樣物質、壞死組織等[21]，其內水分子含量理論上較CRC少，且水分子運動相對受限，因此，CRCC的R2*值高于CRC。

本研究也存在一定限度：首先，病例數較少，增加樣本量可能會獲得更有意義的結果；其次，圖像上的信號變化情況沒有與病理進行相應對照研究。

綜上所述，對于MR常規序列難以鑒別的CRCC與CRC，ESWAN序列可以提供新的鑒別方法，相位圖上兩者信號變化特點存在差異，CRCC以混雜信號為主，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對兩者進行鑒別，R2*值更具價值。

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