劉妍，盧強(qiáng)，謝宇，孫艷，于小平

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，長沙410013)

磁共振體素內(nèi)不相干運(yùn)動擴(kuò)散加權(quán)成像檢查對腎透明細(xì)胞癌的術(shù)前分級診斷效能

劉妍，盧強(qiáng)，謝宇，孫艷，于小平

(湖南省腫瘤醫(yī)院/中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬腫瘤醫(yī)院，長沙410013)

目的 探討磁共振體素內(nèi)不相干運(yùn)動擴(kuò)散加權(quán)成像(IVIM-DWI) 檢查對腎透明細(xì)胞癌(CCRCC) 的術(shù)前分級診斷效能。方法 經(jīng)手術(shù)病理檢查證實(shí)的CCRCC患者42例，依據(jù)Fuhrman核分級法將其分為低級別組(21例) 和高級別組(21例)。對兩組患者的術(shù)前磁共振檢查結(jié)果進(jìn)行分析，比較兩組表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC) 、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D) 、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*) 和灌注分?jǐn)?shù)(f) ，采用受試者工作特性(ROC)曲線分析上述各參數(shù)對CCRCC的分級診斷效能。結(jié)果 低級別組的ADC、D、D*、f值分別為(1.62±0.24) ×10-3mm2/s、(1.73±0.18) ×10-3mm2/s、(72.18±90.28) ×10-3mm2/s、0.27±0.08，高級別組分別為(1.10±0.58) ×10-3mm2/s、(1.40±0.20) ×10-3mm2/s、(109.46±129.07) ×10-3mm2/s、0.15±0.09；兩組的ADC、D、f值相比，P均<0.05；兩組的D*值相比，P>0.05。ADC、D、f值鑒別高低級別CCRCC的ROC曲線下面積分別為0.768、0.931、0.830，相應(yīng)的最佳診斷閾值分別為1.14×10-3mm2/s、1.59×10-3mm2/s、0.18。結(jié)論 術(shù)前磁共振IVIM-DWI檢查有助于CCRCC的分級診斷，其中D值具有較高的診斷效能。

磁共振成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動；擴(kuò)散加權(quán)成像；腎透明細(xì)胞癌；腎癌

腎細(xì)胞癌(RCC)是最常見的泌尿系統(tǒng)原發(fā)惡性腫瘤，占成人腎臟惡性腫瘤的80%～90%[1～3]。其中腎透明細(xì)胞癌(CCRCC)最多見，約占RCC的85%。有研究[4～11]結(jié)果顯示，磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)檢查有助于腎臟良惡性病變的鑒別診斷、CCRCC與非CCRCC的鑒別診斷以及CCRCC的術(shù)前Fuhrman核分級。但這些研究都是基于對傳統(tǒng)的單指數(shù)模型DWI表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值的分析，且結(jié)果不一致。由于ADC值同時(shí)受擴(kuò)散和灌注的雙重影響，不能完全體現(xiàn)組織特點(diǎn)。依據(jù)體素內(nèi)不相干運(yùn)動(IVIM)理論的多b值雙指數(shù)模型DWI檢查，能區(qū)分活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散與微循環(huán)灌注，已被用于CCRCC術(shù)前Fuhrman核分級判斷，但相關(guān)研究報(bào)道較少。本研究探討了磁共振IVIM-DWI檢查對CCRCC的術(shù)前分級診斷效能?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2014年5月～2016年2月湖南省腫瘤醫(yī)院收治的經(jīng)手術(shù)病理檢查診斷為CCRCC的患者42例，男31例、女11例，年齡43～76歲。根據(jù)病理檢查Fuhrman核分級法[12]的分級標(biāo)準(zhǔn)(Ⅰ級：細(xì)胞核呈均勻一致的圓形，直徑<10 μm，核仁小或不明顯；Ⅱ級：細(xì)胞核增大，略顯不規(guī)則，直徑約15 μm，核仁明顯；Ⅲ級：細(xì)胞核中重度不規(guī)則，直徑達(dá)20 μm，可見大核仁；Ⅳ級：細(xì)胞核形狀怪異，直徑達(dá)20 μm或更大，可見大核仁，易見梭形癌細(xì)胞，核染色質(zhì)呈凝塊狀)，將48例患者分為低級別組21例(Ⅰ級9例、Ⅱ級12例)和高級別組21例(Ⅲ級16例、Ⅳ級5例)。42例患者術(shù)前均接受磁共振IVIM- DWI檢查[采用GE MR360 1.5T超導(dǎo)型MR成像儀。用8通道體部相控陣線圈采集信號，依次行雙腎軸位常規(guī)MRI、IVIM-DWI及MRI增強(qiáng)檢查。IVIM-DWI 采用自旋回波擴(kuò)散加權(quán)平面回波成像(SE-DWI-EPI)序列，取11個b值(0、20、30、50、80、100、150、200、400、600、800、1 000 s/mm2)，TR 6 000 ms，TE minimum，層厚4 mm，層距1 mm，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，激勵次數(shù)為4次]。42例患者臨床資料完整、影像學(xué)檢查的圖像質(zhì)量滿意。

1.2 IVIM-DWI數(shù)據(jù)分析 由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資MRI醫(yī)師采用雙盲法進(jìn)行IVIM -DWI數(shù)據(jù)分析。將IVIM-DWI數(shù)據(jù)傳至GE Advantage Windows Workstation(4.6版本)，采用 Functool工具包中的MADC軟件，由軟件自動生成ADC、真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)(D)、灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)(D*)和灌注分?jǐn)?shù)(f)的參數(shù)圖。結(jié)合軸位T2WI+脂肪抑制圖像，在軸位腎臟增強(qiáng)掃描圖像上手動繪制感興趣區(qū)(ROI)：選取病灶最大層面，將ROI置于病灶的實(shí)性部分，盡量避開含脂肪、壞死、囊變或出血的區(qū)域，每個腫瘤灶由兩名高年資MRI醫(yī)師分別取3個ROI進(jìn)行測量，共得到6組數(shù)據(jù)，取其平均值作為病灶最終的參數(shù)值。

2 結(jié)果

42例患者的病灶位于左側(cè)腎臟20例、右側(cè)腎臟22例，病灶最大徑為26～79 (51.4±15.2)mm。低級別組的ADC、D、D*、f值分別為(1.62±0.24)×10-3mm2/s、(1.73±0.18)×10-3mm2/s、(72.18±90.28)×10-3mm2/s、0.27±0.08，高級別組分別為(1.10±0.58)×10-3mm2/s、(1.40±0.20)×10-3mm2/s、(109.46±129.07)×10-3mm2/s、0.15±0.09；兩組的ADC、D、f值相比，P均<0.05；兩組的D*值相比，P>0.05。

ADC、D、f值的ROC曲線見圖1，其曲線下面積(AUC)分別為0.768、0.931、0.830。依據(jù)YI，ADC取閾值1.14×10-3mm2/s時(shí)預(yù)測低、高級別CCRCC的敏感度和特異度分別為95.2%和66.7%；D取閾值1.59×10-3mm2/s時(shí)預(yù)測低、高級別CCRCC的敏感度和特異度分別為90.5%和76.2%；f取閾值0.18時(shí)預(yù)測低、高級別CCRCC的敏感度和特異度分別為85.7%和66.7%。三個參數(shù)中D值對低、高級別CCRCC的診斷效能最高。

3 討論

Fuhrman核分級法通過細(xì)胞核的大小、形狀、染色像和核仁的顯著性四個特征對CCRCC進(jìn)行分級，突出了核異型性的重要性，是目前公認(rèn)的CCRCC的分級標(biāo)準(zhǔn)。Fuhrman核分級法是評判CCRCC患者預(yù)后的獨(dú)立指標(biāo)之一。Tsui等[13]認(rèn)為不同分級的CCRCC患者5年生存率間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此CCRCC的Fuhrman核分級對患者預(yù)后評估具有重要意義。Ghavamian等[14]認(rèn)為Ⅰ、Ⅱ級CCRCC應(yīng)行保留腎單位的腎切除術(shù)，而Ⅲ、Ⅳ級CCRCC應(yīng)行腎癌根治術(shù)。CCRCC的病理分級與臨床手術(shù)方案的制定以及患者的預(yù)后判斷密切相關(guān)。術(shù)前準(zhǔn)確評價(jià)CCRCC的級別，將有利于臨床手術(shù)方式的選擇。但是，常規(guī)的影像檢查方法對CCRCC術(shù)前分級診斷價(jià)值有限。

圖1 IVIM DWI參數(shù)診斷高低級別CCRCC的ROC曲線

DWI能夠反映活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限的程度，從而可用于評價(jià)活體組織的微環(huán)境特征。作為一種新興的無創(chuàng)性磁共振功能成像方法，DWI已經(jīng)逐步用于腎臟良惡性病變的鑒別、CCRCC與非CCRCC的鑒別以及CCRCC的術(shù)前病理分級。Kierans等[11]和Sandrasegaran等[15]研究均發(fā)現(xiàn)高低級別CCRCC的ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然而Maruyama等[16]認(rèn)為高低級別CCRCC的ADC值、腫瘤大小、ADC值與腫瘤大小之比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且ADC值的診斷效能較大。上述學(xué)者研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)榻M織內(nèi)微循環(huán)灌注對ADC值產(chǎn)生了影響。傳統(tǒng)單指數(shù)模型DWI計(jì)算所得的ADC值忽略了組織中毛細(xì)血管的微循環(huán)灌注對DWI信號衰減的影響，無法真實(shí)反映組織擴(kuò)散的特征。Goyal等[10]研究發(fā)現(xiàn)CCRCC高級別組ADC值明顯低于低級別組，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究發(fā)現(xiàn)，高級別組CCRCC的ADC值明顯低于低級別組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與Goyal等[10]報(bào)道相符。IVIM-DWI是采用雙指數(shù)衰減模型，將組織內(nèi)水分子的真性擴(kuò)散和毛細(xì)血管內(nèi)微循環(huán)灌注造成的“假性擴(kuò)散”分離開來，可以更精確地反映DWI組織信號強(qiáng)度的變化與b值之間的關(guān)系，進(jìn)一步區(qū)分活體組織內(nèi)水分子的D*與D[17]。IVIM-DWI可同時(shí)計(jì)算得到4個參數(shù)，D值反映生物組織真實(shí)的水分子擴(kuò)散，D*值和f值均與微循環(huán)灌注有關(guān)，ADC值則為表觀擴(kuò)散系數(shù)。

IVIM-DWI在腎臟病變診斷中的應(yīng)用研究尚處于探索階段，主要集中在CCRCC與正常腎實(shí)質(zhì)的區(qū)別、不同亞型腎腫瘤的鑒別診斷方面。Rheinheimer等[18]認(rèn)為D值有助于對CCRCC與正常腎實(shí)質(zhì)的鑒別，f值對CCRCC與非CCRCC的鑒別診斷也有一定的參考價(jià)值。Chandarana等[19]利用8個b值的IVIM-DWI研究了31個腎臟腫瘤，發(fā)現(xiàn)在鑒別腎臟強(qiáng)化與非強(qiáng)化病變方面，IVIM-DWI各參數(shù)的敏感度和特異度均高于傳統(tǒng)DWI的ADC值。俞勝男等[20]認(rèn)為高級別組CCRCC的f值低于低級別組，D、D*值均高于低級別組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

在本研究中，高級別組CCRCC的D值明顯低于低級別組。高級別CCRCC的D值低于低級別CCRCC，表示高級別水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限較低級別組更明顯，可能是由于高級別CCRCC的分化程度較差，生長繁殖能力強(qiáng)，細(xì)胞增殖活性程度高，細(xì)胞較小且緊密排列，細(xì)胞核較大，胞質(zhì)較少，細(xì)胞外間隙減少，細(xì)胞結(jié)構(gòu)更密集，癌組織內(nèi)自由水減少，導(dǎo)致組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限較明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，高級別組CCRCC的 D*值高于低級別組，高級別組的f值低于低級別組。D*值和f值均與微循環(huán)灌注有關(guān)，D*值主要取決于組織內(nèi)毛細(xì)血管的密度，腫瘤組織的惡性程度越高，其內(nèi)的毛細(xì)血管密度越大，組織微循環(huán)灌注也越豐富。高級別組D*值增大，說明組織內(nèi)毛細(xì)血管的密度大于低級別組。f值反映微循環(huán)灌注在組織擴(kuò)散中的比例，主要影響因素為微循環(huán)灌注的血流容量。本研究中高級別組的f值低于低級別組，與俞勝男等[20]研究結(jié)果一致。因此，我們認(rèn)為不同級別CCRCC的組織內(nèi)水分子擴(kuò)散和微循環(huán)灌注狀態(tài)存在差異。

在本研究中，IVIM- DWI的參數(shù)ADC、D、f值在高低級別CCRCC間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，通過應(yīng)用ROC曲線對各參數(shù)診斷效能的對照研究(ADC、D、f 的AUC分別為 0.768、 0.931、 0.830)，得出D值在高低級別CCRCC的鑒別診斷中具有較高的敏感度和特異度，診斷效能較高，最佳診斷D值為1.59×10-3mm2/s。ADC值是由D與D*兩種成分構(gòu)成，灌注相關(guān)特征負(fù)面影響了ADC值對高低級別CCRCC的鑒別，從而造成ADC值診斷效能不太高；而排除了組織微循環(huán)灌注影響后的D值，與ADC值相比能夠更好地鑒別不同級別CCRCC，因此D值的診斷效能較高。這說明組織內(nèi)水分子擴(kuò)散比微循環(huán)灌注能更好地反映組織的生理學(xué)特征，水分子擴(kuò)散特征比灌注相關(guān)特征更為重要，D值更有助于區(qū)分不同級別CCRCC的微環(huán)境特征。

綜上所述，磁共振IVIM-DWI檢查通過定量參數(shù)反映不同級別CCRCC的水分子擴(kuò)散與微循環(huán)灌注特征的差別，其中反映活體組織真實(shí)水分子擴(kuò)散的D值在高低級別CCRCC鑒別診斷方面具有較高的敏感度和特異度。因此，術(shù)前磁共振IVIM-DWI檢查有助于不同級別CCRCC的鑒別診斷，能為臨床提供更豐富的腫瘤微環(huán)境的信息，也有助于手術(shù)方案的制定。

[1] 顧方六，吳階平．吳階平泌尿外科學(xué)[M]．濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004: 889-917．

[2] Motzer RJ，Agarwal N，Beard C，et al． NCCN clinical practice guidelines in oncology: kidney cancer[J]．J Natl Compr Canc Netw， 2009，7(6):618-630．

[3] 那彥群，葉章群，孫光．中國泌尿外科疾病診斷治療指南(2011版)[M]．北京:人民衛(wèi)生出版社，2011:47-81．

[4] Zhang J, Tehrani YM, Wang L, et al. Renal masses: characterization with diffusion weighted MR imaging-a preliminary experience[J]. Radiology, 2008,247(2):458-464.

[5] Cova M, Squillaci E, Stacul F, et al. Diffusion-weighted MRI in the evaluation of renal lesions: preliminary results[J]. Br J Radiol, 2004,77(922):851-857.

[6] Squillaci E, Manenti G, Di Stefano F, et al. Diffusion-weighted MR imaging in the evaluation of renal tumours[J]. J Exp Clin Cancer Res, 2004,23(1):39-45.

[7] Taouli B, Thakur RK, Mannelli L, et al. Renal lesions: characterization with diffusion-weighted imaging versus contrast-enhanced MR imaging[J]. Radiology, 2009，251(2):398-407.

[8] Rosenkrantz AB, Niver BE, Fitzgerald EF, et al. Utility of the apparent diffusion coefficient for distinguishing clear cell renal cell carcinoma of low and high nuclear grade[J]. Am J Roentgenol, 2010，195(5):344-351.

[9] Yu X, Lin M, Ouyang H, et al. Application of ADC measurement in characterization of renal cell carcinomas with different pathological types and grades by 3.0 T diffusion-weighted MRI[J]. Eur J Radiol， 2012，81(11):3061-3066.

[10] Goyal A, Sharma R, Bhalla AS, et al. Diffusion-weighted MRI in renal cell carcinoma: a surrogate marker for predicting nuclear grade and histological subtype[J]. Acta Radiol , 2012,53(3):349-358.

[11] Kierans AS, Rusinek H, Lee A, et al. Textural differences in apparent diffusion coefficient between low- and high-stage clear cell renal cell carcinoma[J]. AJR Am J Roentgenol, 2014,203(6):637-644.

[12] Fukatsu A, Tsuzuki T, Sassa N, et al. Growth pattern, an important pathologic prognostic parameter for clear cell renal cell carcinoma[J]. Am J Clin Pathol, 2013,140(4): 500-505.

[13] Tsui KH, Shvarts O, Smith RB, et al. Prognostic indicators for renal cell carcinoma: a multivariate analysis of 643 patient using the revised 1997 TNM staging criteria[J]. J Urol, 2000,163(4):1090-1095.

[14] Ghavamian R, Cheville JC, Lohse CM, et al. Renal cell carcinoma in the solitary kidney: an analysis of complications and outcome after nephron sparing surgery[J]. J Urol, 2002,168(2):454-459.

[15] Sandrasegaran K, Sundaram CP, Ramaswamy R, et al. Usefulness of diffusion-weighted imaging in the evaluation of renal masses[J]. AJR Am J Roentgenol, 2010,194(2): 438-445.

[16] Maruyama M, Yoshizako T, Uchida K, et al. Comparison of utility of tumor size and apparent diffusion coefficient for differentiation of low- and high-grade clear-cell renal cell carcinoma[J]. Acta Radiol, 2015,56(2):250-256.

[17] Aso T, Urayama S, Poupon C, et al. An intrinsic diffusion response function for analyzing diffusion functional MRI time series[J]．Neuroimage, 2009,47(4):1487-1495.

[18] Rheinheimer S, Stieltjes B, Schneider F, et al. Investigation of renal lesions by diffusion-weighted magnetic resonance imaging applying intravoxel incoherent motion-derived parameters-initial experience[J]．Eur J Radiol, 2012,81(3):310-316.

[19] Chandarana H, Lee VS, Hecht E, et al. Comparison of biexponential and monoexponential model of diffusion weighted imaging in evaluation of renal lesions: preliminary experience[J]． Invest Radiol, 2011,46(5):285-291.

[20] 俞勝男，邢偉，丁玖樂，等.多b值DWI的雙指數(shù)函數(shù)分析在腎透明細(xì)胞癌術(shù)前分級中的應(yīng)用分析[J]．中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2013，24(9):644-653．

Diagnostic value of diffusion-weighted imaging based on intravoxel incoherent motion in preoperative Fuhrman grading of clear-cell renal-cell carcinoma

LIUYan,LUQiang,XIEYu,SUNYan,YUXiaoping

(HunanCancerHospital/TheAffiliatedCancerHospitalofXiangyaMedicalCollegeofCentralSouthUniversity,Changsha410013,China)

Objective To investigate the diagnostic value of intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging (IVIM-DWI) in preoperative Fuhrman grading of clear-cell renal-cell carcinoma (CCRCC). Methods The imaging and pathological materials of 42 cases with pathologically-confirmed CCRCC were retrospectively assessed. According to Fuhrman grading, the patients were divided into the low-grade group (n=21) and high-grade group (n=21). Based on a bi-exponential model, these parameters, including the standard apparent diffusion coefficient (ADC), the true diffusion coefficient (D), perfusion-related diffusion coefficient (D*), and perfusion fraction (f), were compared between these two groups with nonparametric test (Mann-Whitney U). And the receiver operating characteristic (ROC) analysis was used to compare the predictive values in preoperatively Fuhrman grading CCRCC among four parameters.Results The average ADC, D, D*and f values of the low-grade group were (1.62±0.24)×10-3mm2/s, (1.73±0.18)×10-3mm2/s, (72.18±90.28)×10-3mm2/s and 0.27±0.08, respectively. Meanwhile, these values of the high-grade group were (1.10±0.58)×10-3mm2/s, (1.40±0.20)×10-3mm2/s, (109.46±129.07)×10-3mm2/s and 0.15±0.09, respectively. The differences in ADC, D value and f value were statistically significant between these two groups (allP<0.05); but no statistically significant difference was found in D*value between these two groups (P>0.05). The areas under the ROC curve of ADC, D value and f value were 0.768, 0.931 and 0.83 respectively. According to maximum Youden index, the optimal threshold value for diagnosis was 1.14×10-3mm2/s, 1.59×10-3mm2/s, and 0.18, respectively. Conclusion The IVIM-DWI can be helpful in preoperative Fuhrman grading of CCRCC, and D value has the best diagnostic efficacy.

magnetic resonance imaging; intravoxel incoherent motion; diffusion-weighted imaging; clear-cell renal-cell carcinoma; renal carcinoma

湖南省臨床重點(diǎn)專科(醫(yī)學(xué)影像) 建設(shè)項(xiàng)目(2015/43) ；湖南省衛(wèi)生計(jì)生委科研基金資助項(xiàng)目(B2014-115) 。

劉妍(1980-) ，女，碩士，副主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)槟[瘤功能磁共振成像。E-mail: 75933210@qq.com

簡介：于小平(1972-) ，男,主任醫(yī)師,主要研究方向?yàn)槟[瘤功能磁共振成像。E-mail: yuxiaoping@hnszlyy.com

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.43.009

R373.11

A

1002-266X(2016)43-0030-04

2016-05-09)