腎透明細(xì)胞癌擴(kuò)散峰度成像與病理學(xué)相關(guān)性研究

馮強(qiáng)，張瑞明，房偉，馬智軍

作者單位：山東省濰坊醫(yī)學(xué)院附屬益都中心醫(yī)院CT-MR科，青州 262500

腎癌是最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率逐年升高。腎透明細(xì)胞癌病理狀態(tài)，如核分級，細(xì)胞密度，微血管密度(microvessel density，MVD)及微血管區(qū)(microvessel area，MVA)等與腎癌的預(yù)后密切相關(guān)[1-3]。Ki-67是常用的細(xì)胞增殖標(biāo)記物，可以作為評估腫瘤惡性程度的一個指標(biāo)，其表達(dá)也與腎癌的預(yù)后密切相關(guān)[4]。評價腎癌的病理只能通過穿刺或手術(shù)等有創(chuàng)的方法，許多研究表明擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)和擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可用于無創(chuàng)性評價腎透明細(xì)胞癌的病理狀態(tài)[5-7]。而DTI和DWI理論前提是水分子在組織中的擴(kuò)散呈正態(tài)分布，因此腎透明細(xì)胞癌腫瘤內(nèi)復(fù)雜的組織學(xué)特點不適合DWI和DTI，擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是DTI技術(shù)上的延伸，描繪組織內(nèi)水分子擴(kuò)散偏離正態(tài)分布的量，因此較DWI和DTI更能準(zhǔn)確地評價腎透明細(xì)胞癌的微觀結(jié)構(gòu)，測量指標(biāo)包括平均擴(kuò)散值(mean diffusion，MD)、平均峰度值(mean kurtosis，MK)。一些研究顯示DKI可應(yīng)用于正常健康志愿者和腎透明細(xì)胞癌的細(xì)胞密度評價[8]。本研究旨在探討DKI評價腎透明細(xì)胞癌的病理(血管生成、增殖能力)等方面的價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2016年7月6日至2018年11月28日在我院進(jìn)行手術(shù)的腎透明細(xì)胞癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)前MR圖像，包括DKI序列；(2)手術(shù)前未經(jīng)過任何治療；(3)組織病理學(xué)確診為腎透明細(xì)胞癌。排除標(biāo)準(zhǔn)：MRI檢查與手術(shù)間隔大于2周。33例患者納入本研究，男18例，女15例，年齡40～70(56±12)歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號201607)，免除受試者知情同意。

1.2 MRI檢查方法

采用德國Siemens Magntom Skyra 3.0 T掃描儀，掃描序列包括：T1WI，TR 165 ms，TE 1.23 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，視野38 cm×38 cm；T2WI，TR 1400 ms，TE 87 ms，層厚5 mm，層 間 隔0.3 mm，視 野40 cm×40 cm；DKI序 列，TR 4000 ms，TE 99 ms，層厚4 mm，層間隔0 mm，b值分別為0、800、1600 s/mm2。掃描平面平行于腎臟長軸。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2名具有10年工作經(jīng)驗的影像科副主任醫(yī)師采用body diffusion數(shù)據(jù)包1.2.1 (Siemens Healthcare)雙盲法評價MR數(shù)據(jù)。在b0圖像上參照T2WI，ROI放置在腫瘤的實性部分，最大程度的避免壞死和血管，自動匹配產(chǎn)生平均峰度和MD，每人測量三次(圖1A)。

圖1 A～C：男，70歲，左側(cè)腎透明細(xì)胞癌Ⅱ級，感興趣區(qū)放置在腫瘤的實性部分(白箭代表實性部分，黑箭代表囊性部分)。b0圖像上，病變顯示為不均勻的信號，壞死為高信號(A)；MD圖上，病變信號不均勻，實性部分為低信號，壞死為較高信號(B)；MK圖上顯示腫瘤信號不均勻，實性部分為較高信號，壞死為低信號(C)。D：病理圖，核仁顯示欠清晰，間質(zhì)出血，血管擴(kuò)張淤血(HE×200)

1.4 病理學(xué)評價

按照WHO/ISUP四分類法用于腎透明細(xì)胞癌分級[9]。對組織進(jìn)行MVD和MVA的評價，采用Weidner的方法[10]。Ki-67的測量采用Tollefson的方法[11]。根據(jù)文獻(xiàn)[12]，把腎透明細(xì)胞癌分為低級別和高級別。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0和MedCalc 15.10軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。2名醫(yī)師測量一致性采用ICC方法。ROC曲線用于確定MD和MK在區(qū)分核分級方面的最佳截斷值。MVD、MVA和Ki-67在WHO/ISUP核分級的差異采用獨立樣本t檢驗。MD、MK值和組織病理學(xué)參數(shù)的相關(guān)性分析采用線性回歸分析。

2 結(jié)果

2.1 腎透明細(xì)胞癌的DKI圖像特點

33例腎透明細(xì)胞癌患者，根治性切除26例，部分切除7例，根據(jù)WHO/ISUP核分級，Ⅰ級(7例)，Ⅱ級(10例)，Ⅲ級(11例)，Ⅳ級(5例)。腎透明細(xì)胞癌的實性部分在MD圖上顯示為相對均勻的低信號(圖1B)，在MK圖上顯示為不均勻的高信號，壞死部顯示為低信號(圖1C)。

2.2 MD、MK在區(qū)分腎透明細(xì)胞癌分級方面的診斷價值

2名醫(yī)師的對MD和MK測量一致性好(ICC分別為0.9445、0.9136)。由于每個分級例數(shù)較少，我們把33例腎透明細(xì)胞癌分為低級別(Ⅰ、Ⅱ)和高級別(Ⅲ、Ⅳ)(圖1D)。MD、MK值在確定核分級方面具有高的準(zhǔn)確性和敏感度，ROC曲線下面積為0.936、0.961，截斷值分別為2.31×10 mm2/s和0.76，MD和MK的敏感度分別為94.1%、93.8%，特異度分別為87.5%、76.5%(圖2)。

圖2 MD、MK在區(qū)分核分級方面的ROC圖

2.3 MD、MK值與腎透明細(xì)胞癌病理的相關(guān)性評價

腎透明細(xì)胞癌患者的MVD、MVA及Ki-67隨核分級的增大而增加見表1。MD值與MVD、MVA、Ki-67之間存在顯著的負(fù)相關(guān)(r值分別 為-0.710、-0.746、-0.733，P＜0.05)。MK值 與MVD，MVA和Ki-67具 有 顯 著 的 正 相 關(guān)(r值 分 別 為0.787、0.772、0.801，P＜0.05)(圖3)。

表1 不同核分級的DKI參數(shù)及病理學(xué)指標(biāo)比較(±s)

表1 不同核分級的DKI參數(shù)及病理學(xué)指標(biāo)比較(±s)

核分級低高t值例數(shù)17 16 P值平均擴(kuò)散值2.43±0.11 2.22±0.07 6.28＜0.01平均峰度值0.73±0.03 0.82±0.04-7.1＜0.01微血管密度42.53±9.68 72.06±10.93-8.23＜0.01 Ki-67 16.29±5.63 31.94±5.84-7.84＜0.01微血管區(qū)3.76±0.35 5.72±0.38-15.47＜0.01

圖3 A～F：MD、MK值與MVD、MVA、Ki-67散點圖

3 討論

3.1 DKI模型原理

DWI模型的理論基礎(chǔ)是水分子遵循高斯分布向周圍擴(kuò)散，ADC值受到b值的影響。當(dāng)b值超過一定的范圍(＜200 s/mm2或＞1000 s/mm2)時，水分子擴(kuò)散將偏離高斯分布，此時采用DKI模型可以更精準(zhǔn)地評估體內(nèi)水分子擴(kuò)散情況。DKI模型的特征性指標(biāo)MK和MD可以量化非高斯分布的水分子位移。

3.2 DKI評估腎透明細(xì)胞癌核分級的可行性

一些研究探討了正常人腎臟和腎透明細(xì)胞癌患者DKI的可行性[8,13]，結(jié)果表明DKI參數(shù)與Fuhrman核分級之間存在相關(guān)性，Warren認(rèn)為WHO/ISUP方法比Fuhrman法更容易應(yīng)用，具有更高的重復(fù)性和更好的臨床相關(guān)性[14]。本研究中，通過WHO/ISUP方法評價了腎透明細(xì)胞癌的核分級，顯示MD值隨核分級升高而下降，可能的原因為隨著核分級升高，更大的細(xì)胞體積、更少的細(xì)胞外間隙限制了水分子的移動，從而擴(kuò)散能力下降。MK值隨著核分級升高而增大，MK值在區(qū)分腎細(xì)胞癌核分級方面顯示出更高的價值，原因可能為MK值是組織微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和異質(zhì)性的指標(biāo)[15-17]，高級別的腫瘤組織具有更高的異質(zhì)性。

3.3 DKI在腎透明細(xì)胞癌血管生成方面的評價

血管生成在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移必不可少，是許多腫瘤的重要預(yù)后因素[18]，單一的MVD指標(biāo)在腎細(xì)胞癌中的預(yù)后評價方面存在爭議，所以本研究中用MVD和MVA來評價血管生成，結(jié)果顯示高級別的腎透明細(xì)胞癌中有更高的MVD和MVA，MVD反映腫瘤誘導(dǎo)血管生成的能力，與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移及預(yù)后也是平行的，MVA的增加可能是由于高級別腎透明細(xì)胞癌中具有更大直徑的血管通道，這樣的病理基礎(chǔ)更有利于轉(zhuǎn)移的發(fā)生[19]。MD值和MVD，MVA存在顯著的負(fù)相關(guān)，可能的原因為腫瘤血管較差的血管化導(dǎo)致了較低的血流量，缺乏正常的小管結(jié)構(gòu)降低了腎間質(zhì)的擴(kuò)散。MK值和MVD，MVA顯著的正相關(guān)，由于高級別核分級的腎癌產(chǎn)生大量的血管生成因子誘導(dǎo)腫瘤血管生成，組織結(jié)構(gòu)中具有更高的細(xì)胞密度、更高核異型性以及更復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，這些都將導(dǎo)致MK值的增加[20]。不同研究者的MVD存在差異可能是研究方法存在差異，包括抗體類型，視野大小的差別和評價區(qū)域的差異等。腎癌Ki-67表達(dá)可用于診斷和治療效果評價[21-24]，有研究顯示Ki-67可用于評估腎癌侵襲轉(zhuǎn)移能力，作為腎癌進(jìn)展和復(fù)發(fā)的獨立預(yù)后因子，可作為判定腎癌生物學(xué)行為的客觀指標(biāo)。本研究通過比較Ki-67與DKI參數(shù)，發(fā)現(xiàn)MD值和Ki-67顯著的負(fù)相關(guān)，MK值和Ki-67顯著的正相關(guān)，可能的原因為高增殖性的腫瘤具有更大的細(xì)胞密度、更多的血管增生以及更容易出現(xiàn)壞死，從而具有更高的組織異質(zhì)性[25-26]。

3.4 本研究的局限性

本研究只分析了腎透明細(xì)胞癌，其他類型未收集入內(nèi)，因此不同病理類型腎細(xì)胞癌的DKI仍需進(jìn)一步研究。本研究為回顧性研究，樣本數(shù)較少，可能不能真實反映腎透明細(xì)胞癌人群，前瞻性的大量樣本是進(jìn)一步研究的方向。

綜上所述，DKI可以反映腎透明細(xì)胞癌的核分級、MVD、MVA，在腎透明細(xì)胞癌的手術(shù)前計劃制訂、療效評估和預(yù)后評價方面存在價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。