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肾透明细胞癌核分级中应用扩散加权成像及扩散张量成像的价值

2020-08-05 150 上传者：管理员

摘要：目的：探索磁共振扩散加权成像(DWI)及扩散张量成像(DTI)在评价肾透明细胞癌(ccRCC)核分级中的价值。资料与方法：回顾性分析经手术病理证实的42例ccRCC患者，均行腹部MRI检查。根据病理结果Fuhrman分级分为3组：A组(Ⅰ级、Ⅰ～Ⅱ级)14例，B组(Ⅱ级)16例，C组(Ⅲ、Ⅲ～Ⅳ级)12例。3组患者均行1.5TMRI常规T1WI、T2WI扫描、LAVA增强扫描、DWI、DTI序列扫描。采用ADW4.6工作站的Functool后处理软件生成DWI的表观扩散系数(ADC)图及DTI的ADC图和各向异性分数(FA)图，在相应ADC图和FA图中的ccRCC实质部分放置感兴趣区(ROI)，测量各ROI的ADCDWI值、ADCDTI值及FA值。比较在ccRCC3个不同分化组之间ADCDWI值、ADCDTI值及FA值的差异。结果：3组间ADCDWI值和ADCDTI值差异均有统计学意义(P≤0.01)，且C组ADCDWI值和ADCDTI值均低于A组和B组(P<0.05)。3组间FA值差异无统计学意义(P>0.05)。结论：DWI及DTI的ADC值能有效评价ccRCC的核分级情况。

关键词：
分级
扩散加权成像
磁共振成像
肾肿瘤
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肾脏肿瘤是泌尿系统最常见的肿瘤之一，其病理类型较多，以恶性肿瘤居多，其中以肾癌最多见，发病率呈逐年升高趋势。2016年WHO将肾细胞癌分为17个亚型[1]，其中以肾透明细胞癌最常见。根据Fuhrman核分级方法可将ccRCC分为Ⅰ～Ⅳ级，不同核分级的ccRCC在外科手术中采取不同的术式，预后及转移发生率也不同。病理检查是诊断ccRCC核分级的“金标准”，但不能在术前评估中广泛使用。本研究拟探究应用磁共振扩散加权成像（DWI）及扩散张量成像（DTI）评价ccRCC核分级的价值。

1、资料与方法

1.1研究对象

回顾性分析2012年4月—2018年1月于大连医科大学附属第一医院行腹部MRI检查、经手术病理证实为ccRCC的患者47例，其中2例因配合不佳或腹腔内较多肠气导致图像质量不佳，3例因肿瘤内合并明显的出血、坏死、囊变区，最终纳入42例ccRCC患者，其中男33例，女9例；年龄32～85岁，平均（59.6±12.0）岁。根据病理结果所示的Fuhrman分级将ccRCC患者分为3组：A组（Ⅰ级、Ⅰ～Ⅱ级）组14例，B组（Ⅱ级）16例，C组（Ⅲ、Ⅲ～Ⅳ级）12例。

1.2检查方法

3组ccRCC患者均采用1.5T(GE1.5TSignaHDXT)MRI扫描仪，配体部8通道相控阵线圈。患者均行常规T1WI、T2WI抑脂扫描、LAVA增强扫描、DTI序列扫描。扫描参数：T1WI序列：TR200ms,TE1.4ms，层厚6.5mm，层间距1mm，矩阵288×170,FOV40cm×40cm，激励次数（NEX)1.0，扫描时间约17s;T2WI抑脂序列：TR6667ms,TE92.6ms，层厚6.5mm，层间距1mm，矩阵256×256,FOV40cm×40cm,NEX2.0，采用呼吸触发技术，扫描时间约2.5min;LAVA增强序列：TR5.8ms,TE3.1ms，层厚5mm，层间距2.5mm，矩阵256×170,FOV40cm×40cm,NEX0.70，对比剂为马根维显（Bayer公司），经肘前静脉注射，剂量0.1mmol/kg，速度2.5ml/s。分别于注药后16、40、70、90s左右进行扫描，扫描时间约2min;DWI序列：TR8000ms,TE57.5ms,b值为0、600s/mm2，层厚5mm，层间距1mm，矩阵96×130,NEX4.0;DTI采用平面回波序列，在6个正交方向施加扩散梯度，b值为0、600s/mm2，层厚4mm，层间距1mm，矩阵192×128,NEX2.0，扫描时间约2min。

1.3图像分析与测量

由2名放射科医师采用双盲法进行图像分析和测量。采用ADW4.6工作站的Functool后处理软件进行图像处理，生成DWI的表观扩散系数（ADC）图及DTI的ADC图和各向异性分数（FA）图，对照LAVA增强图像识别出强化的肿瘤实性成分，分别在相对应层面的ADC图和FA图中的ccRCC病灶实质部分放置感兴趣区（ROI），避开血管、囊变、坏死区，ROI面积大于病灶的1/3，取2次测量平均值进行分析。分别测量各ROI的ADCDWI值、ADCDTI值及FA值。

1.4统计学方法

采用SPSS22.0软件，采用ShapiroWilk正态分布检验数据的正态性，以P>0.05表示数据呈正态分布。符合正态分布的数据应用组内相关系数（ICC）检验2名观察者所测数据的一致性，如一致性良好，采用两者的平均值进行后续比较。使用Shapiro-Wilk检验分析数据是否符合正态分布，若符合正态分布则使用单因素方差分析比较3组ADCDWI值、ADCDTI值及FA值的差异，若差异有统计学意义，再使用校正独立样本t检验进行组间两两比较，以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1观察者测量数据的一致性

2名观察者测量各参数的一致性良好（ICC值均>0.75，表1）。故采用2名观察者所测数据的均值进行后续比较。

表12名观察者所测定量数据的一致性ICC检验

2.2DWI及DTI序列各参数在ccRCC各分级的比较

ADCDWI值和ADCDTI值在3组ccRCC之间差异均有统计学意义（P均<0.01);3组间两两比较，差异均有统计学意义（P<0.05，表2）。随着ccRCC核分级的增高，ADCDWI值和ADCDTI值逐渐减低。FA值在ccRCC3组间差异无统计学意义（P>0.05，图1、2）。

表23组ccRCC患者不同级别ADCDWI、ADCDTI及FA值及各组内比较结果

图1男，64岁，左肾ccRCC（箭），FuhrmanⅡ级

图2男，52岁，右肾ccRCC（箭），FuhrmanⅢ级

3、讨论

近年来，肾癌的发病率逐渐升高[2]，临床上肾癌的主要治疗方案是手术切除，包括肾部分切除术及根治性肾切除术，前者与后者相比能保留部分肾功能。然而，肾癌外科手术方式的选择取决于肾癌的组织病理学结果，其中肿瘤细胞核分级、细胞密度、细胞类型等均为评价肿瘤预后的参数[3,4]，增殖细胞核抗原Ki-67的存在预示着肾癌的预后较差[5,6,7]。目前，Fuhrman分级是临床诊断中应用最广泛的评价ccRCC分级的标准[8]，将ccRCC分为Ⅰ～Ⅳ级，其中Ⅰ级为细胞分化最高，预后较好；而Ⅳ级为细胞分化最差，预后差。Ghavamian等[3]研究表明ccRCC核分级结果为手术方式的选择提供参考，核分级为Ⅰ～Ⅱ级的ccRCC可适用部分肾切除术，核分级为Ⅲ～Ⅳ级者可适用根除性肾脏切除手术。

目前，肾癌的组织病理学改变仅能通过术前肾活检进行评估，但其为有创检查，存在引发相关并发症的潜在可能，并且活检所得病理学结果与所取样的少许肿瘤组织相关，从而影响对整个肿瘤组织病理学改变的准确认识，对具有潜在侵袭性肿瘤的诊断有一定的局限性。因此，使用无创性影像学成像实现术前评估肾癌的核分级是首选方案[9,10]。

近年来，功能MRI迅速发展，多种功能成像不需使用对比剂，可避免MRI增强扫描所致对比剂过敏及对肾脏的损伤，且能得到定量参数，实现多种指标的精准定量，使MRI不仅能够反映肾脏的形态学变化，还能反映肾脏功能的变化，为影像学诊断提供更多、更有效和定量的信息。DWI是反映活体组织内水分子由于布朗运动而产生的扩散运动情况的功能成像方法，能够无创性地反映组织细胞水平的微观结构，其ADC值可定量评价水分子在活体组织中的扩散情况[11,12]。DTI是基于DWI更新的成像技术，既能测量组织的扩散量，又能评价组织内水分子的各向异性[13]，其常用参数有ADC值及FA值，其中FA值反映水分子扩散运动的方向性，描述水分子在三维空间的扩散方式。FA值与扩散方向异性程度之间呈正相关（FA=0～1)[14]，当FA值趋于0时，表明水分子扩散运动趋于各向同性；FA值趋于1，表示扩散趋于各向异性。当生理病理改变或病变组织结构、细胞密度或细胞内核/浆比例发生改变时，水分子的扩散运动则会发生变化[15,16,17]，因此，可利用DTI测量组织的水分子扩散运动，进而反映病变组织与正常组织的差异，为疾病的诊断提供更多的信息。

既往研究显示，ADC值可鉴别肾细胞癌的不同亚型，ccRCC的ADC值高于肾乳头状细胞癌及肾嫌色细胞癌等亚型，并有助于预测ccRCC分级[18,19]。Maruyama等[20]报道ccRCC的ADC值与病理级别呈负相关。有研究表明ccRCC具有较大范围的ADC值，其中高级别ccRCC的ADC值较低，而低级别ccRCC的ADC值较高[21,22,23]。本研究结果与以往研究结果一致。

本研究结果发现，相对较高分化组ccRCC的ADCDWI值和ADCDTI值最大，而相对低分化组ccRCC的ADCDWI值和ADCDTI值最小，即随着ccRCC核分级的增高，ADCDWI值和ADCDTI值均逐渐减低，其原因是随着肿瘤恶性程度的升高，肿瘤细胞快速增殖，使肿瘤细胞和亚细胞物质含量增多，核/浆比例增大，肿瘤细胞排列紧密，细胞外间隙变小，细胞外间隙内的液体量减少，组织内的水分子扩散运动更受限，此外，相对较低级别的肿瘤含有大量糖原，但较高级别肿瘤内糖原较少，且肿瘤组织内细胞器增多[24]，这一差异亦可能影响水分子在细胞内的扩散，从而使ADC值减低。

目前，应用DTI的FA值鉴别ccRCC分级的研究尚少，有研究报道FA值与ccRCC的核分级呈负相关[25,26]，其原因可能是：尽管较高级别ccRCC的恶性程度高，供应肿瘤快速生长的新生微血管丰富[27]，这些微血管交错排列改变了正常肾实质内导致各向异性的管道结构，而使较高级别ccRCC的FA降低。而本研究结果发现DTI的FA值在ccRCC不同分化组间无显著差异，其原因可能是较高级别的ccRCC由于其快速增殖的细胞需要更多的氧及其他营养物质，更容易因缺氧使其肿瘤中心合并坏死、囊变，因此导致肿瘤内部分组织的水分子扩散更趋于各向同性，使肿瘤整体的FA值出现一定程度的增大。总之，DTI在评价ccRCC核分级方面仍具有一定的争议，需要进一步、更大样本量的研究，以得出更具有可信度的研究结果。

本研究的不足之处：本研究病例中，FuhrmanⅠ及Ⅳ级ccRCC病例数少，有待更大样本进一步研究Fuhrman各分级之间的差异。

总之，DWI和DTI既具有无需注射对比剂、能够实现定量分析的优势，并且两者的ADC值均能对ccRCC核分级的评价具有一定的价值，但DTI的FA值在评估ccRCC核分级方面仍具有一些争议，需要今后进行更大样本量的研究进一步验证结论。

参考文献：

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