肾脏肿瘤的DW I研究进展

岳炫彤，邬颖华，王晓玲

（1.成都中医药大学临床医学院，四川 成都 610072；2.成都中医药大学第二临床医学院，四川 成都 610041）

肾脏肿瘤的DW I研究进展

岳炫彤1，邬颖华2，王晓玲1

（1.成都中医药大学临床医学院，四川 成都 610072；2.成都中医药大学第二临床医学院，四川 成都 610041）

DWI是以水分子布朗运动为原理，对活体组织内水分子弥散进行定量分析并得到ADC值的检查技术。肾脏血流量、含水量丰富，可调节全身水盐代谢。当肾脏发生肿瘤性病变时，其组织结构、微循环及细胞含水量存在一定的变化，其组织ADC值也会出现不同程度的改变。DWI有助于肾脏肿瘤的检出、诊断、分级及疗效的检测。本文对肾脏肿瘤的DWI国内外相关研究予以综述。

肾脏肿瘤；磁共振成像，弥散；诊断

DWI是目前唯一可以对活体组织内水分子运动进行定性定量分析的一种无创性检查方法，临床主要应用于神经系统，特别是缺血性脑病的诊断。随着EPI技术的日渐成熟，DWI逐渐成为腹部常规扫描序列之一［1］，其早期主要应用于肝脏和肾脏疾病的研究，其中肾脏缺血灌注和慢性肾病的研究文献相对较多。近年来，DWI应用于肾脏肿瘤病变的诊断、分级及疗效评价的研究文献逐渐增多。肾脏肿瘤种类繁多，不同性质肿瘤的组织结构、血管生成、血流量、含水量及生物学特性不同，影响肿瘤ADC值的形成。通过测定分析正常肾脏及不同性质肾肿瘤的ADC值，有助于肾脏肿瘤的检出、鉴别诊断、分级及疗效的评价［2］。

1 DW I成像原理

DWI以水分子布朗运动为原理，通过测定不同组织内水分子活动的自由度来反映组织的结构特点。DWI信号的强弱取决于组织中水分子运动的幅度，水分子活动越自由，其分子间相位也就越离散，采集到的MRI信号就越低，因而可获得反映体内不同组织中水分子弥散运动的DWI图像，反映组织内部的空间结构和病理、生理信息，而机体组织结构的生理、病理状态会受多种因素，如温度、脉搏、呼吸、肠道蠕动、毛细血管的灌注、细胞膜的通透性、细胞内细胞器及分子数量、组织结构致密性及体液流动黏滞度等诸多因素的影响［3-5］。ADC值是反映DWI信号强弱的量化指标，与水分子弥散运动的所有影响因素有关。ADC计算公式如下：ADC=In（SI低/SI高）/（b高-b低）；其中SI低通常取b=0 s/mm2时DWI图信号强度，SI高为b取不同值时DWI图像的信号强度；b值由Stejskal-Tannel公式计算：b=Y2G2δ2（△-δ/3），Y是磁旋比，G是弥散梯度强度，δ是弥散梯度持续时间，△是2个弥散梯度之间的间隔时间。当b较小时，测得的ADC值主要来自运动较快的血流运动，随着b值的增大，血流运动对ADC值的影响减少，而水分子运动对ADC值的影响增大，SNR逐渐下降，图像扭曲、变形，因此，大部分研究结果将b值范围确定为500～1 000 s/mm2［5］。ADC值会随着b值的增大而减小，ADC值的大小与分子弥散运动能力的大小呈正相关。

2 肾脏DW I技术

EPI在1次激发后50～100ms内可获得图像重建的原始数据，基本抑制或减弱了呼吸、血管搏动及肠道蠕动等产生的大部分伪影，且能快速地切换高强度梯度场，获得高b值的DWI图像；EPI改进序列：单次激发平面回波成像（SS-EPI）、多次激发平面回波成像（MS-EPI）及半傅里叶单次激发快速自旋平面回波成像（HASTE-EPI）被广泛应用。呼吸门控磁共振弥散加权成像（RT-DWI）、自由呼吸磁共振弥散加权成像（FB-DWI）可提高图像质量，患者耐受性较好，且RT-DWI能凸显边缘锐利的图像和解剖细节［6］。经研究，敏感性编码技术（SENSE）和触发脉冲技术可缩短DWI时间，减少运动的伪影而提高ADC值的准确性［7-8］。研究报道［9］，肾脏DWI采用多个b值双指数函数分析易获得更准确的DWI图像和ADC值。

肾脏血供丰富且组织含水量高，并有尿液稀释、浓缩和水分子转运的功能，是研究DWI的理想器官。肾皮质、肾髓质及肾实质平均ADC值受多重因素影响，如肾脏的含水量、血流灌注、肾内水分子的运动、实验对象、设备机型、ROI的选择及b值等。正常肾脏的ADC值范围为（1.63～5.76）×10-3mm2/s［10］，明显高于腹部其他实质器官［11-13］。正常人肾皮、髓质ADC值比较，文献报道不一；Thoeny等［14］认为肾髓质的ADC值明显高于肾皮质；秦卫和等［15］认为肾皮质的ADC值大于肾髓质；Thoeny等［16］认为肾脏皮、髓质ADC值差异无统计学意义。关于双侧肾皮、髓质ADC值及平均ADC值比较的研究也存在差异：徐学勤等［17］认为正常成人双肾ADC值差异无统计学意义；秦卫和等［15］报道左侧肾皮、髓质ADC值及平均ADC值在b=500、800、1 000 s/mm2时均高于右侧。另外，肾脏的位置和性别对ADC值影响的报道也存在差异，徐学勤等［17］认为正常成人双肾ADC值差异无统计学意义，也无性别差异；朱捷等［18］认为b＝800 s/mm2时ADC值表现为男性大于女性，并随年龄增大而减小。

3 肾脏肿瘤的DW I研究进展

3.1 DWI在肾脏肿瘤良恶性及肿瘤分类的鉴别中的应用 研究［19］认为，DWI对肾脏肿瘤的鉴别诊断有很大的应用价值，DWI信号和ADC值与肿瘤的细胞种类、密度、结构及肿瘤组织的微循环等特性关系密切。ADC值与DWI信号强弱呈负相关，多数恶性肿瘤在DWI上呈高信号，良性肿瘤在DWI上呈低信号。

文献［19-25］报道，肾脏肿瘤的ADC值显著低于正常肾组织，恶性肿瘤的ADC值低于良性肿瘤或单纯囊肿，良性肿瘤的ADC值低于单纯囊肿，实性肿瘤的 ADC值低于有囊变、坏死的肿瘤，恶性囊变的ADC值低于良性肿瘤囊变，囊性肾癌的ADC值低于肾囊肿的ADC值。Tanaka等［26］研究认为，ADC值有助于术前鉴别肾透明细胞癌与乏脂肪的肾血管平滑肌脂肪瘤。同一病理类型的肾肿瘤，其细胞组成不同，ADC值也不同。如典型血管平滑肌脂肪瘤（angiomyolipoma，AML）的ADC值大于不典型AML［27］。ADC值在诊断肾透明细胞癌中的价值比诊断非透明细胞癌价值高，不但可区分肾细胞癌的不同亚型（肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌及肾嫌色细胞癌），且其ADC值与肾脏其他恶性转移病灶的差别也有统计学意义［28-29］。马婉玲等［30］研究认为，DWI不仅对于原发肿瘤有较高的检出率，对转移性肿瘤的检出也较敏感。余小多等［31］研究证实，肾脏不同种类的恶性肿瘤与正常肾实质、不同病理类型的肿瘤、组织学分级间存在重叠。汪秀玲等［32］研究发现，将病灶（坏死或囊性部分及肾囊肿）的T1WI信号特征与病灶的ADC值特征联合应用，重叠率会大大减少。

3.2 DWI在肾脏恶性肿瘤分级诊断中的应用 同种病理类型的肾脏肿瘤，其恶性程度不同，ADC值及DWI信号也不同。肿瘤恶性程度越高，细胞数越多，胞核浆比越大、细胞器含量越多，弥散越受限，ADC值越低，DWI信号越高。ADC值有助于预测肾癌的核级和组织学亚型［33］。余小多等［31］研究认为，肾透明细胞癌Ⅰ级与Ⅱ级、Ⅲ级间ADC值的差异有统计学意义。肾脏透明细胞癌的级别越高，ADC值越小［34］。因此，DWI可定量分析肾脏恶性肿瘤的恶性程度，有助于鉴别肾脏恶性肿瘤的不同病理类型和组织学分级。

3.3 DWI在肾脏肿瘤疗效评价方面的应用 肾肿瘤在手术、放化疗后，发生肿瘤囊变、坏死，瘤细胞数量减少及肿瘤生物、物理特性变化，导致细胞外间隙增宽，水分子弥散加快，从而ADC值升高。肿瘤的疗效评估很复杂，动物实验［35］发现，放疗、化疗后肿瘤的ADC值会升高，并可在24 h左右出现变化［36］；临床研究［37-39］表明，经有效治疗后，肿瘤 ADC值会上升，无效治疗ADC值不会上升，且治疗前ADC值较低的患者疗效较好。肾透明细胞癌患者治疗后，扩散受限明显、ADC值较低者出现肿瘤进展的可能性较大［40］。

综上所述，肾肿瘤DWI信号及ADC值多与肿瘤细胞类型、密度、结构、细胞外间隙、细胞内外水分子运动、胞核浆比等相关。肿瘤细胞增殖越快、排列越紧密、细胞外间隙越小、水分子运动越慢、细胞核浆比越大，肿瘤的ADC值越小，DWI信号越高。因此，DWI对肾肿瘤的检出、鉴别诊断、肿瘤分级及疗效评价等有很大的应用价值。但国内尚无统一的扫描参数和评价标准，且EPI图像相对空间分辨力小，SNR低，b值的选择受血流灌注及SNR的影响。目前也有相关ADC值及b值的一些其他运算及处理方法，具体应用仍有待观察，更适合DWI的软硬件也有待开发。相信未来，DWI在诊断、评估肾肿瘤方面将有更广阔的前景。

［1］Malayeri AA，El Khouli RH，Zaheer A，et al.Principles and applications of diffusion-weighted imaging in cancer detection，staging，and treatment follow-up［J］.Radiographics，2011，31：1773-1791.

［2］Yoshikawa T，Kawamitsu H，Mitchell DG，et al.ADC measurement of abdominal organs and lesions using parallel imaging technique［J］.AJR Am J Roentgenol，2006，187：1521-1530.

［3］Dale BM，Braithwaite AC，Boll DT，et al.Field strength and diffusion encoding technique affect the apparent diffusion coefficient measurements in diffusion-weighted imaging of the abdomen［J］. Investigative Radiology，2009，45：104-108.

［4］Koh DM，Collins DJ.Diffusion-weighted MRI in the body：applications and challenges in oncology［J］.AJR Am J Roentgenol，2007，188：1622-1635.

［5］Holodny AI，Ollenschlager M.Diffusion imaging in brain tumors［J］. Neuroimaging Clin N Am，2002，12：107-124．

［6］Naganawa S，Kawai H，Fukatsu H，et al.Diffusion-weighted imaging of the liver：technical challenges and prospects for the futu-re［J］.Magn Reson Med Sci，2005，4：175-186.

［7］Guo Y，Cai YQ，Cai ZL，et al.Differentiation imaging of huan breast lesion using diffusion-weighted imaging［J］．JMagn Resort Imaging，2002，16：172-178．

［8］Murtz P，Flacke S，Traber F，et al．Abdomen：diffusion-weighted MR imaging with pulse-triggered single-shot sequences［J］．Radiology，2002，224：258-264．

［9］丁玖乐，邢伟，陈杰，等.肾透明细胞癌多b值DW-MRI的单指数函数与双指数函数分析比较［J］.磁共振成像，2013，4（4）：266-270.

［10］马翠萍，黄建强，田伟.肾脏磁共振弥散加权成像的研究进展［J］.医学综述，2009，15（16）：2512-2514.

［11］Muller MF，Prasad PV，Bimmler D，et al.Functional imaging of the kidney by means of measurement of the apparent diffusion coefficient［J］.Radiology，1994，193：711-715.

［12］Muller MF，Prasad PV，Siewert B，et al.Abdominal diffusion mapping with use of a whole-body echo-planar system［J］.Radiology，1994，190：475-478.

［13］Prasad PV，Priatna A.Functional imaging of the kidneys with fast MRI techniques［J］.Eur J Radiol，1999，29：133-148.

［14］Thoeny HC，De Keyzer F，Oyen RH，et al.Diffusion-weighted MR imaging of kidneys in healthy volunteers and patients with parenchymal diseases：initial experience［J］.Radiology，2005，235：911-917.

［15］秦卫和，付飞先，陈艳姣，等.正常成人肾脏磁共振扩散加权成像研究［J］.中国医学影像学杂志，2012，20（4）：244-247.

［16］Thoeny HC，Binser T，Roth B，et al.Noninvasive assessment of acute ureteral obstruction with diffusion weighted MR imaging：a prospective study［J］．Radiology，2009，252：721-728．

［17］徐学勤，陈克敏，方文强，等．MR扩散加权成像在慢性肾病诊断中的价值分析［J］．临床放射学杂志，2008，27（10）：1343-1345．

［18］朱捷，刘荣波，卢春燕，等.正常肾脏3.0 T磁共振扩散加权成像及其影响因素［J］.医学影像学杂志，2012，22（4）：606-610.

［19］Squillaci E，Manenti G，Cova M，et al.Correlation of diffusionweighted MR imaging with cellularity of renal tumours［J］.Anticancer Res，2004，24：4175-4179.

［20］陈双庆，郭亮，陈剑华，等.正常成人肾脏水分子扩散加权成像的研究［J］.实用放射学杂志，2006，22（6）：721-724.

［21］玄东春.MRI弥散加权成像技术在42例肾良恶性肿瘤鉴别诊断中的应用临床观察［J］.延边大学医学学报，2012，35（4）：287-289.

［22］孙军，邢伟，陈杰，等.相对表观扩散系数鉴别小肾癌与乏脂肪肾错构瘤的价值研究［J］.临床放射学杂志，2013，32（2）：221-224.

［23］Kim S，Naik M，Sigmund E，et al.Diffusion-weighted MR imaging of the kidneys and the urinary tract［J］．Magn Reson Imaging Clin N Am，2008，16：585-596．

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

［25］张月浪，鱼博浪，王珂，等.磁共振弥散加权成像在肾脏常见占位性病变中的诊断价值［J］.现代泌尿外科杂志，2011，16（3）：206-209.

［26］Tanaka H，Yoshida S，Fujii Y，et al.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in the differentiation of angiomyolipoma with minimal fat from clear cell renal cell carcinoma［J］.Int J Urol，2011，18：727-730.

［27］陈智勇，段青，薛蕴菁，等.3．0 T磁共振扩散加权成像诊断肾血管平滑肌脂肪瘤［J］.中国介入影像与治疗学，2010，7（3）：246-249.

［28］Paudyal B，Paudyal P，Tsushima Y，et al.The role of the ADC value in the characterisation of renal carcinoma by diffusionweighted MRI［J］.Br J Radiol，2010，83：336-343.

［29］Wang H，Cheng L，Zhang X，et al.Renal cell carcinoma：diffusion-weighted MR imaging for subtype differentiation at 3.0 T［J］. Radiology，2010，257：135-143.

［30］马婉玲，宦怡，印弘，等.全身DW-MRI的正常表现及在转移瘤筛查中的临床应用［J］.放射学实践，2012，27（6）：657-660.

［31］余小多，林蒙，欧阳汉，等.3.0 T MR扩散加权成像诊断肾脏恶性肿瘤［J］.中国医学影像技术，2010，26（3）：538-542.

［32］汪秀玲，程丽，徐凯，等.磁共振扩散加权成像在肾脏占位性病变中的应用［J］.临床放射学杂志，2010，29（8）：1081-1085.

［33］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，2012，53：349-358.

［34］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］.AJR Am J Roentgenol，2010，195：344-351.

［35］Thoeny HC，De Keyzer F，Chen F，et al．Diffusion-weighted MR imaging in monitoring the effect of a vascular targeting agent on rhabdomyosarcoma in rats［J］.Radiology，2005，234：756-764.

［36］Thoeny HC，De Keyzer F，Vandecaveye V，et al.Effect of vascular targeting agent in rat tumor model：dynamic contrast-enhanced versus diffusion weighted MR imaging［J］.Radiology，2005，237：492-499.

［37］Chen CY，Li CW，Kuo YT，et al.Early response of hepatocellular carcinoma to transcatheter arterial chemoembolization：choline levels and MR diffusion constants--initial experience［J］.Radiology，2006，239：448-456.

［38］ Einarsdóttir H，Karlsson M，Wejde J，et al.Diffusion-weighted MRI of soft tissue tumours［J］.Eur Radiol，2004，14：959-963.

［39］Thoeny HC，Ross BD.Predicting and monitoring cancer treatment response with diffusion-weighted MRI［J］.J Magn Reson Imaging，2010，32：2-16.

［40］余小多，林蒙，欧阳汉，等.3.0 T MR扩散加权成像诊断肾透明细胞癌及短期疗效评估［J］.中国医学影像技术,2010,26（4）：741-744.

2014-06-01）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.01.036

四川省科技厅支撑项目（2011SZ0160）。

邬颖华，E-mail：137849547@qq.com。