MR磁敏感技术对囊性肾癌与复杂性肾囊肿鉴别诊断的价值

田士峰，刘爱连，李烨，刘静红，孙美玉，汪禾青，陈安良，宋清伟

大连医科大学附属第一医院放射科，大连 116011

囊性肾癌(cystic renal cell carcinoma，CRCC)是指在大体及影像学上表现为以囊性成分为主的肾脏恶性肿瘤[1]，是肾癌的少见类型，其预后较好，早期正确诊断具有重大意义。超声、CT、常规MR等影像学检查是诊断CRCC的主要方法，但其影像学表现并不典型，与复杂性肾囊肿(complex renal cysts，CRC)等囊性肾肿物鉴别困难[2]。MR磁敏感技术可以显示组织间的磁敏感差异，对顺磁性物质尤为敏感，并可以间接评估组织的氧代谢及出血等情况[3]。本研究通过对CRCC及CRC磁敏感成像进行回顾性分析，旨在探讨MR磁敏感技术对两者鉴别诊断的价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究经我院伦理委员会审批同意，所有检查者在检查前均签署知情同意书。回顾性收集我院2011年11月至2014年6月经MR检查，包括增强T2*加权血管成像(enhanced T2 star weighted angiography，ESWAN)扫描序列，并经手术及病理诊断为CRCC14例及CRC13例， 27例患者中男20例，女7例，年龄26～82岁，平均(58±13)岁。9例有腰痛、腹痛等症状，18例无任何症状，在体检时偶然发现。

1.2 检查方法

采用GE Signa HDxt 1.5 T磁共振扫描仪，以体线圈为射频发射线圈，8通道腹部相控阵线圈为接收线圈，加呼吸门控。(1)常规序列及扫描参数：FSPGR序列横轴位脂肪抑制 T1WI(TR/TE=620/9.0 ms，矩阵=320×192，激励次数NEX=1.0)，FSE序列横轴位脂肪抑制T2WI(TR/TE=2300/87.8 ms，矩阵=288×256，激励次数NEX=2.0)，层厚6.0 mm，层间隔1.0 mm，FOV=38cm×38cm。(2)ESWAN序列：轴位3D，矩阵256×192，首个回波：TR/TE：16.3/2.1 ms，反转角20°，带宽±62.5 kHz，FOV=38cm×38 cm，扫描层厚8mm，重建层厚2mm，扫描矩阵256×192，重建矩阵512×512，并行采集加速因子2，憋气21 s，流动补偿，连续获取横轴位图像覆盖整个病变，得到原始幅度图及原始相位图。

1.3 图像分析与数据测量

对于ESWAN序列，扫描的每一层均得到分别对应5个回波的幅度图和相位图，所有图像传输至ADW4.6工作站经Functool软件处理，选取阈值行相位图的低通滤波(过滤器尺寸32×32)过滤，选择去掉第一个回波序数，将保留下来的回波的相位及幅度图进行相位掩模、多回波幅度平均等后处理获得一组新的相位图、幅度图及R2*图。由两位MR诊断经验分别为5年和8年的放射科医生(观察者1、2)，在对患者信息及病理结果不知晓的前提下，进行图像分析与数据测量。

由观察者1进行病灶常规信息的阅读：记录病灶大小、单房或多房；观察T1WI、T2WI、ESWAN序列幅度图中病灶囊腔的整体信号变化(以周围正常肾实质为参照，分为低、等、高、混杂信号)。将相位图中病灶内低信号的线状、片状区域定义为磁敏感信号(intratumoral susceptibility signal intensity，ITSS)，由两位观察者参考Chen[4]的方法对相位图ITSS的显示情况分别进行4级评分：0分，没有ITSS；1分，病灶内ITSS最大径小于0.5 cm；2分，病灶内ITSS最大径在0.5～1.0 cm；3分，病灶内ITSS最大径大于1.0cm。由两位观察者分别在工作站上应用Viewer完成两组病变相位值、R2*值的测量：感兴趣区(region of interest，ROI)放置于病灶轴位最大截面，边界尽量与病灶边缘重合，同时避开图像伪影区，连续测量3次取平均值。

1.4 统计学分析

应用SPSS17.0软件进行统计学分析。(1)应用卡方检验比较两组病变T1WI、T2WI、幅值图中整体信号变化差异。(2)对两位观察者相位图中ITSS显示情况的评分结果一致性进行Kappa检验(Kappa值的解释遵循以下原则：＜0.2为一致性很差，0.21～0.40为一致性较差，0.41～0.60为一致性一般，0.61～0.80为一致性较好，0.81～1.00为一致性很好)，选用评分均值标准差较小者的结果进行分析，以Mann-Whitney U检验比较两组评分差异，P＜0.05为差异有统计学意义。(3)对两位观察者所得两组病变的相位值、R2*值结果的一致性用组内相关系数(intra-class correlation coefficients，ICC)检验(其值介于0～1之间，0代表不可信，1代表完全可信，ICC值低于0.4表示一致性差，大于0.75表示一致性良好)，使用观察者中测量结果均值标准差较小者的数据进行分析，以Mann-Whitney U检验比较两组相位值、R2*值的差异，P＜0.05为差异有统计学意义。(4)采用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve，ROC)对相位值、R2*值进行鉴别诊断效能的评估，计算出ROC曲线下面积(area under curve，AUC)，根据最大约登指数确定诊断CRCC的相位值及R2*界值，以及相应敏感度、特异度。

2 结果

2.1 病灶一般信息

两组病变病灶均为单发，14例CRCC的组织学类型包括透明细胞癌12例、乳头状细胞癌1例、多房囊性细胞癌1例；13例CRC病理结果均为肾囊肿伴出血、感染。27个病灶位于左肾14例，右肾13例。CRCC组病灶最大径1.5～4.5cm，平均(2.8±1.1)cm；CRC组病灶最大径1.5～7.4cm，平均(3.5±2.0)cm。CRCC组中6例为单房，8例为多房；CRC组中7例为单房，6例为多房。

2.2 各序列信号变化特点

两组病变在T1WI、T2WI、幅度图信号变化及比较结果见表1。

表1 两组病变在T1WI、T2WI、幅度图、相位图及R2*图信号变化及比较结果Tab.1 Two groups overall signal change on T1WI,T2WI and the magnitude map

两组病变在T1WI、T2WI、幅度图信号变化无差异(P＞0.05)，见图1、2。

2.3 相位图ITSS显示情况

两位观察者对两组病变相位图上ITSS的显示情况的评分结果及一致性检验见表2。

表2 两位观察者对两组病变相位图ITSS评分结果及一致性检验Tab.2 The score results of two observers on two groups, ITSS

两位观察者对两组病变评分结果一致性较好，CRCC与CRC相位图中ITSS显示情况评分分别为(1.93±1.14)分、(0.77±1.01)分，CRCC＞CRC，差异具有统计学意义(Z=－2.49，P=0.01)。

2.4 两组病变相位值及R2*值比较

两位观察者获得CRCC、CRC的相位值和R2*值的ICC值分别为0.804、0.824和0.912、0.943，结果的一致性均良好。相位值、R2*值的比较结果见表3。

表3 两组病变相位值、R2*值及比较结果Tab.3 The phase value and R2* value(Hz)of two groups

CRCC的相位值低于CRC，R2*值高于CRC，差异均有统计学意义(P＜0.05)。相位值及R2*值的AUC分别为0.786、0.885(图3)，相位值≤0.010、R2*值≥17.81 Hz 为诊断CRCC的界值，两者敏感度、特异度分别为85.7%、69.2%和100.0%、69.2%。

图1 右肾上极多房囊性肾细胞癌，可见T1WI呈低信号(A)，T2WI呈高信号(B)，幅度图呈低信号(C)，相位图呈混杂信号(D)，并可见线状ITSS，光镜下见多发大小不等囊腔，间隔见纤维组织以及含铁血黄素沉积(E)图2 右肾上极复杂性肾囊肿，可见T1WI呈低信号(A)，T2WI呈高信号(B)，幅度图呈低信号(C)，相位图呈等信号(D)，光镜下见纤维囊壁组织，可见淋巴细胞浸润，血管扩张充血(E)Fig.1 Multilocular cystic renal carcinoma of right kidney,T1WI showed low signal intensity(A),T2WI showed high signal intensity(B),amplitude map showed low signal intensity(C),the phase map showed mixed signal(D),and visible linear ITSS,ranging from the size of the cystic cavity was seen under the light microscope,interval has fi brous tissue and hemosiderin deposition(E).Fig.2 Complex renal cyst of right kidney of,T1WI showed low signal intensity(A),T2WI showed high signal(B),amplitude map showed low signal intensity(C),phase map showed equal signal intensity(D),tissue cyst wall fi ber optical microscope was seen under the light microscope,and lymphocytic infi ltration,vascular engorgement(E).

图3 两组相位值、R2*值的ROC曲线Fig.3 The ROC curve of phase value and R2* value of two groups

3 讨论

CRCC是一个临床和影像学概念，泛指影像学或术中发现的具有囊性改变的肾癌。其发病机制复杂，可能包括以下4种[5]：(1)肿瘤起源于近曲小管上皮细胞，呈囊性生长方式，一些大小不等的囊腔相互间形成多房肿瘤，其内包含出血与假小囊；(2)部分肾癌由于中心供血不足，出现出血、坏死而导致假性囊肿形成；(3)单纯肾囊肿癌变，肿瘤起源于囊肿壁，癌细胞与原有囊肿壁内衬细胞相互移行、过渡；(4)肾癌阻塞肾小动脉或肾小管，导致囊肿形成。通常认为CRCC的生物学行为较好，分期及分化程度均较低，且由于组织结构中含有的肿瘤成分相对较少，进展较为缓慢，较少发生转移，其5年生存率可达97%[6]。CRCC若能早期诊断，可以选用微创治疗方案[7]，降低病人损伤的同时有效改善生活质量。

CRCC术前诊断主要依靠影像学检查，包括超声、CT以及常规MR检查。超声检查易受被检者肠气、操作者经验等因素影响；CT检查有时因部分容积效应的影响，使得CRCC囊壁及分隔的真实形态显示欠佳，造成壁结节的漏检或显示假性厚壁。MR软组织分辨力较高，对CRCC定位、定性的敏感度及特异度可能高于其它影像学检查[8]。但在常规MR平扫序列CRCC的表现缺乏特异性，与CRC等征象重叠，鉴别困难。CRC是单纯肾囊肿合并出血或感染，其囊壁通常增厚，囊液成分复杂。本研究显示，CRCC与CRC在T1WI及T2WI的信号变化无差异。通常认为增强MR检查对CRCC的诊断更具价值，因为增强后可以更好地观察CRCC的分隔、囊壁增厚以及壁结节，从而与CRC等相鉴别。但是对于部分单房的CRCC，增强后鉴别仍较困难。本研究中12例CRCC有5例表现为单房，而且部分患者由于肾功异常等情况不宜进行MR增强检查。

MR磁敏感技术依据组织间磁敏感差异产生对比，特别强调顺磁性物质的显示。该技术为非强化技术，不需使用对比剂，避免了一系列对比剂副反应的发生。随着方法的改进以及扫描时间的缩短，该技术已逐步应用到腹部，在肾损害、肾肿瘤等疾病的诊断中都得到了应用[9-10]。ESWAN序列是磁敏感技术中的一种，是一个多回波采集的重度T2*加权，具有高分辨、薄层三维采集、同时得到相位及幅度信息等特点，并同时获得相位值、R2*值等多个定量参数[11]。

本研究显示，CRCC在相位图上较CRC表现为更多的混杂信号，且有更多的ITSS显示。分析其原因，可能由于CRCC内结构复杂，包括肿瘤血管、坏死以及不同时期的出血，这些结构含有较多的血氧代谢产物、铁等顺磁性物质。CRC由于感染、出血等因素，也会出现含铁血黄素、胆固醇结晶等物质的沉积[12]，但其内顺磁性物质的含量应低于CRCC。这些顺磁性物质导致局部磁场的不均匀性增高，而且由于其磁化率与周围组织明显不同而致相位差更大[13-14]，在含有丰富的关于局部磁敏感变化信息的相位图上，这些顺磁性物质信号衰减程度更明显而容易被检出。因此，CRCC相位图有更多的低信号，即更多ITSS的显示。此外，由于磁场去相位增加，导致CRCC相位值下降，低于CRC的相位值。

R2*值是评价局部组织氧含量改变的定量指标，与乏氧、异常血管等因素有关[15-16]。随着去氧血红蛋白等血液代谢产物的浓度增加，R2*值升高[17-18]。本研究的病灶均以囊性成分为主，ROI放置于病灶最大层面，因此R2*值主要反映囊液内氧含量情况。结果显示CRCC的R2*值高于CRC，可能是由于CRCC内出血、坏死成分较多，导致囊液内去氧血红蛋白等物质较多所致。虽然CRCC的生物学行为及预后较好，但仍属于恶性肿瘤，因生长需要导致耗氧增加也是导致肿瘤内去氧血红蛋白较多的因素。此外，CRC内原有的液体会稀释出血，造成去氧血红蛋白浓度的减低，可能也是造成其R2*值低于CRCC的原因。R2*值也受水分子活跃程度的影响[19-20]，当水分子含量减少及运动程度降低时，会引起R2*值的升高。CRCC含有较多的分隔、血管、胶冻样物质、坏死组织等[21]，其内水分子含量理论上较CRC少，且水分子运动相对受限，因此，CRCC的R2*值高于CRC。

本研究也存在一定限度：首先，病例数较少，增加样本量可能会获得更有意义的结果；其次，图像上的信号变化情况没有与病理进行相应对照研究。

综上所述，对于MR常规序列难以鉴别的CRCC与CRC，ESWAN序列可以提供新的鉴别方法，相位图上两者信号变化特点存在差异，CRCC以混杂信号为主，且CRCC在相位图上较CRC显示更多的ITSS；相位值及R2*值可以作为定量指标对两者进行鉴别，R2*值更具价值。

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