全容積表觀擴(kuò)散系數(shù)直方圖鑒別乳頭狀與嫌色細(xì)胞腎癌的價(jià)值

韓云，張躍

武漢市第一醫(yī)院 放射科，湖北 武漢 430022

引言

乳頭狀腎癌（Papillary Renal Cell Carcinoma，pRCC）與嫌色細(xì)胞腎癌（Chromophobe Renal Cell Carcinoma，ChRCC）是除透明細(xì)胞癌（Clear Cell Renal Cell Carcinoma，ccRCC）外較常見(jiàn)的病理亞型，pRCC發(fā)病率約占比腎癌總發(fā)病率的10%～15%，而ChRCC約占比5%[1-2]。不同腎癌病理亞型，其治療方案與預(yù)后存在迥然差異，因此術(shù)前明確診斷對(duì)治療方案的制定以及生存預(yù)后的評(píng)估至關(guān)重要。影像學(xué)檢查是實(shí)現(xiàn)對(duì)腎癌各病理亞型鑒別診斷的主要依據(jù)，既往研究指出：依據(jù)強(qiáng)化方式的不同以及表觀擴(kuò)散系數(shù)（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）可以將ccRCC與非ccRCC有效鑒別開(kāi)來(lái)[3-4]；通過(guò)使用ADC值鑒別ChRCC與pRCC亦有著初步的研究[5]。傳統(tǒng)的ADC值測(cè)量方式僅對(duì)瘤灶單層面進(jìn)行勾畫，其測(cè)量數(shù)值具有一定的局觀性、丟失了部分診斷信息。因此，基于整體瘤灶的全容積ADC直方圖能夠很好反映全瘤灶的整體特性，其客觀性更強(qiáng)、重復(fù)性更好。有研究表明[6]，小視野全容積ADC直方圖對(duì)ccRCC與非ccRCC具有較高的鑒別診斷效能。因此，本研究旨在探討ADC直方圖對(duì)ChRCC與pRCC的鑒別診斷價(jià)值，為臨床定性診斷提供詢證依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 病例資料

對(duì)2013年1月至2019年1月武漢市第一醫(yī)院診治并取得病理資料的非ccRCC腎癌患者進(jìn)行回顧性分析。并按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行入組研究：納入標(biāo)準(zhǔn)：① 術(shù)前行常規(guī)磁共振檢查及擴(kuò)散加權(quán)成像檢查；② 手術(shù)病理證實(shí)為ChRCC或pRCC；③ 磁共振檢查前未行穿刺、化療或者免疫治療等。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 圖像質(zhì)量欠佳不能分析；② 合并其他惡性腫瘤等惡病質(zhì)疾患。經(jīng)過(guò)本研究的入組標(biāo)準(zhǔn)篩選后，最終收集到23例pRCC與20例ChRCC，其中男性27例，女性16例；年齡50（26～74）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過(guò)，并在其相關(guān)條例及監(jiān)督下開(kāi)展整個(gè)研究過(guò)程。

1.2 磁共振檢查

使用1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀（GE，HD signal），8通道體線圈，患者仰臥位。掃描序列包括GE公司的標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)掃描參數(shù)，進(jìn)行橫斷位與冠狀位掃描。此外，另行MR-DWI掃描及增強(qiáng)掃描，參數(shù)如下：MR-DWI，TR = 12000 ms，TE= 90 ms；FOV 40 cm×40 cm；矩陣= 200×192；激勵(lì)次數(shù)3；帶寬250 kHz；層厚/層間距5 mm/1 mm，b值取800 s/mm2。MR-DWI掃描完成后行橫軸位3D擾相位梯度回波T1WI序列（3D LAVA）：層厚5 mm；矩陣260×180；視野40 cm×40 cm。使用對(duì)比劑（馬根維顯，Bayer Pharma AG，國(guó)藥準(zhǔn)字J20130087）按體重一次0.1 mmol/kg劑量行肘靜脈注射。

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)分析

掃描完成后圖像傳輸至配套后處理工作站，自動(dòng)生成ADC圖。將ADC圖全部導(dǎo)出，使用image J軟件包進(jìn)行全容積ADC直方圖分析。在image J軟件包對(duì)導(dǎo)出的ADC圖逐層沿著瘤灶邊緣手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI），最終覆蓋整個(gè)瘤灶并獲取全瘤的ADC體素直方圖。ADC直方圖的橫坐標(biāo)代表ADC值，縱坐標(biāo)代表瘤灶的總像素頻數(shù)百分比；測(cè)量并計(jì)算每個(gè)瘤灶A(yù)DC直方圖各參數(shù)值，包括：最小值、平均值、中位值、最大值、偏度值以及峰度值。以上操作均有兩名10年以上腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的高年資醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行，取兩名醫(yī)師的平均測(cè)量值作為最終結(jié)果進(jìn)行后續(xù)分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用軟件包SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（Intraclass Correlation Coefficient，ICC）評(píng)估兩名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的一致性。K-S法對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性分布檢驗(yàn)。服從正態(tài)分布的數(shù)值用（）表示，并進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；服從偏態(tài)分布的數(shù)值用Q表示，并進(jìn)行Mannn-whitney U檢驗(yàn)。以受試者工作曲線（Receiver Operating Curve，ROC）分析ADC直方圖各參數(shù)值對(duì)ChRCC和pRCC的鑒別診斷效能，并得出曲線下面積（Area Under Curve，AUC）、最佳診斷閾值以及對(duì)應(yīng)的敏感度、特異度。以上均以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（雙尾）。

2 結(jié)果

2.1 兩名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的一致性分析

兩名醫(yī)師測(cè)量全容積ADC直方圖最小值、平均值、中位值、最大值、偏度值、峰度值的ICC分別為0.879、0.809、0.807、0.899、0.921以及0.929，具有較好的一致性。

2.2 ChRCC與pRCC全容積ADC直方圖各參數(shù)值的比較

ChRCC與pRCC的DWI圖、ADC圖以及全容積ADC直方圖，見(jiàn)圖1～2。pRCC的ADC直方圖最小值、平均值以及中位值均低于ChRCC，而最大值高于ChRCC（均P＜0.05）；pRCC以正偏態(tài)分布為主，而ChRCC以負(fù)偏態(tài)分布為主，兩者偏度值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而峰度值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（表1）。

圖1 pRCC患者圖像

圖2 ChRCC患者圖像

表1 各組患者ADC直方圖各參數(shù)值的比較（×10-3 s/mm2）

2.3 ADC直方圖對(duì)ChRCC與pRCC的鑒別診斷效能

ROC曲線對(duì)ADC直方圖各參數(shù)值對(duì)pRCC與ChRCC的鑒別診斷效能分析提示，最大值的敏感度最優(yōu)（91.30%），偏度值的特異度（80.00%）以及曲線下面積最優(yōu)（0.773）。ADC直方圖各參數(shù)值曲線下面積AUC、最佳診斷閾值以及對(duì)應(yīng)的敏感度、特異度詳見(jiàn)表2、圖3。

表2 ADC直方圖各參數(shù)值對(duì)ChRCC與pRCC的鑒別診斷效能

圖3 ADC直方圖各參數(shù)值對(duì)pRCC與ChRCC的ROC曲線分析

3 討論

3.1 pRCC與ChRCC的病理學(xué)特點(diǎn)及生物學(xué)行為

pRCC與ChRCC是除ccRCC外常見(jiàn)的腎癌病理亞型，兩者病理學(xué)特點(diǎn)及生物學(xué)行為有著較大的差異性。pRCC指大體病理內(nèi)存在50%以上的乳頭狀結(jié)構(gòu)作為診斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)形態(tài)學(xué)的改變可分為Ⅰ型和Ⅱ型，在我國(guó)以Ⅱ型多見(jiàn)，細(xì)胞核分級(jí)較低、侵襲性強(qiáng)，易形成癌栓，預(yù)后較差，且多存在出血及囊變壞死區(qū)[7-9]。相對(duì)于pRCC而言，ChRCC多數(shù)瘤體較大，但極少出現(xiàn)出血、囊變區(qū)，此類腫瘤預(yù)后較好，細(xì)胞核分級(jí)較高，臨床TNM分期多在Ⅰ～Ⅱ期，侵犯腎靜脈或下腔靜脈或轉(zhuǎn)移的情況十分少見(jiàn)[10-13]。不同病理亞型腎癌預(yù)后差異較大，其治療方案也相應(yīng)存在著較大的不同。因此，通過(guò)術(shù)前影像學(xué)準(zhǔn)確判斷腎癌的病理亞型，對(duì)患者治療策略的制定及預(yù)后療效的評(píng)估都有著至關(guān)重要的意義。

3.2 MR-DWI在腎癌影像學(xué)診斷的研究應(yīng)用

MR-DWI是反映活體水分子布朗運(yùn)動(dòng)的磁共振成像技術(shù)，繼而進(jìn)一步提供組織細(xì)胞致密性、核質(zhì)比等情況在內(nèi)的分子生物學(xué)信息，并通過(guò)表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）進(jìn)行定量分析。當(dāng)腫瘤惡性度高，細(xì)胞致密度較大，核質(zhì)比高時(shí)，易造成水分子的擴(kuò)散受限，表現(xiàn)為ADC值降低，反之則反。此外，ADC值除受組織水分子擴(kuò)散受限程度的影響，與微循環(huán)灌注、受檢者基礎(chǔ)代謝率以及b值的選取具有很大的關(guān)系。既往研究指出[14-15]：MR-DWI掃描選取的b值越大，ADC值波動(dòng)性越小，范圍越穩(wěn)定，數(shù)值更為精確、客觀，且能夠充分反映腎臟占位病變的實(shí)際水分子擴(kuò)散受限屬性。然而，另一方面，隨著b值的提高，過(guò)高的b值（≥1000 s/mm2）將會(huì)造成圖像的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）下降，導(dǎo)致圖像質(zhì)量欠佳；同時(shí)，b值的增強(qiáng)，亦會(huì)造成掃描時(shí)間的延長(zhǎng)，可能會(huì)引起檢查患者的不配合。因此，本研究綜合參照既往研究結(jié)果，以b值取800 s/mm2作為掃描參數(shù)，以期達(dá)到測(cè)量數(shù)值的較穩(wěn)定以及圖像質(zhì)量的較優(yōu)化。

既往研究指出，ADC值在腎癌組織學(xué)分化程度[16-17]、病理亞型ccRCC與非ccRCC[4]以及pRCC與ChRCC[5]的鑒別診斷中有著較大應(yīng)用價(jià)值。然而，由于腫瘤組織的異質(zhì)性，除病理成份外，還包括腫瘤的基質(zhì)以及囊變壞死區(qū)等。傳統(tǒng)的ADC值測(cè)量及獲取僅僅是區(qū)單層面選取ROI，尤其是對(duì)小體素ROI而言，造成的局觀性更大，難以全面評(píng)估整體瘤灶的病理狀態(tài)，降低了ADC值的診斷效能及應(yīng)用范圍。全容積ADC直方圖能夠?qū)φw瘤灶進(jìn)行全體素分析，反映的是整體瘤灶的病理學(xué)特性，因此其重復(fù)性更強(qiáng)、客觀性更好。李浩杰等[6]將全容積ADC值引入了對(duì)腎癌病理亞型ccRCC與非ccRCC的鑒別診斷，并取得了較高的診斷效能。然而，將全容積ADC值應(yīng)用在腎癌病理亞型pRCC與ChRCC的鑒別診斷尚鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。

3.3 全容積ADC直方圖對(duì)pRCC與ChRCC的鑒別診斷價(jià)值

本研究結(jié)果顯示：pRCC的ADC直方圖最小值、平均值以及中位值均低于ChRCC，這與pRCC惡性程度更高，腫瘤細(xì)胞致密性更大、核質(zhì)比更高，造成水分子擴(kuò)散受限更明顯等原因是相對(duì)應(yīng)的[6-13]。此外，本研究還顯示pRCC全容積ADC直方圖以正偏態(tài)分布為主，而ChRCC以負(fù)偏態(tài)分布為主，該結(jié)果提示pRCC與ChRCC相比，存在更多相對(duì)較小的ADC值，導(dǎo)致ADC體素值在ADC直方圖中多集中偏向于曲線左側(cè)，該結(jié)果進(jìn)一步印證了pRCC生物學(xué)惡性程度更高，造成了水分子擴(kuò)散受限更顯著。在pRCC與ChRCC的ADC值直方圖最大值比較中，結(jié)果顯示pRCC最大值高于ChRCC，這可能是pRCC多存在囊變壞死區(qū)、而ChRCC鮮有囊變壞死區(qū)，該區(qū)域水分子擴(kuò)散受限不顯著，ADC值接近于最大，故而最大值的敏感度最優(yōu)；然而，最大值的特異度較差，這可能是瘤灶體積較小或分化程度較好的pRCC存在的壞死囊變區(qū)不明顯，表現(xiàn)為與ChRCC影像學(xué)表現(xiàn)的類似，造成了兩者重疊范圍較大，其特異度欠佳。pRCC的病理成分更復(fù)雜，因此ADC值波動(dòng)范圍更大，故而峰度值相對(duì)較低，而偏度的絕對(duì)值相對(duì)更大，表現(xiàn)為全容積ADC直方圖分布范圍更寬，分布形態(tài)的偏斜程度更明顯。

綜上所述，全容積ADC直方圖能夠很好地鑒別pRCC與ChRCC，為兩者的臨床準(zhǔn)確診斷提供了多方位參考依據(jù)。本研究存在一定的局限性，首先，由于pRCC與ChRCC在腎癌病理亞型中發(fā)病率較低，造成了本研究入組病例數(shù)較少。其次，本研究屬于回顧性且單中心研究，可能存在一定程度的選擇偏倚。