定量IVIM参数对肾脏乏脂性错构瘤与乳头状细胞癌的鉴别诊断价值

李浩杰， 梁丽丽， 李安琴， 胡瑶， 胡道予， 李震

·腹部影像学·

定量IVIM参数对肾脏乏脂性错构瘤与乳头状细胞癌的鉴别诊断价值

李浩杰， 梁丽丽， 李安琴， 胡瑶， 胡道予， 李震

目的：评价定量IVIM参数对肾乏脂性错构瘤与乳头状肾细胞癌的鉴别诊断价值。方法：47例经手术病理证实的肾脏乏脂性错构瘤(n=21)与肾乳头状细胞癌(n=26)患者术前采用3.0T MR进行多b值DWI(b值为0～1700 s/mm2)扫描。基于双指数模型计算相应的IVIM参数：纯扩散系数(D)，假扩散系数(D*)，灌注分数(f)。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验进行分析两组肿瘤的IVIM参数，采用受试者工作特征曲线分析IVIM参数对两组肿瘤的鉴别价值。结果：乳头状肾细胞癌f值明显低于肾乏脂性错构瘤(0.227±0.077 vs 0.417±0.117，P<0.001)；D值明显高于肾乏脂性错构瘤[(0.745±0.197)×10-3mm2/s vs (0.610±0.117)×10-3mm2/s，P<0.05]，D*在两种肿瘤间差异无统计学意义(P=0.085)。IVIM参数值鉴别两者的AUC、敏感度、特异度和诊断阈值分别为f：0.918、91.3%、85.2%和0.312，D：0.684、51.9%、95.7%和0.789×10-3mm2/s。结论：肾乏脂性错构瘤与乳头状肾细胞癌的定量IVIM扩散与灌注参数值具有一定差异。灌注分数 f可用于术前两者的鉴别诊断。

体素不相干运动； 肾肿瘤； 乏脂性错构瘤； 乳头状肾细胞癌； 磁共振成像

肾错构瘤，又称肾血管平滑肌脂肪瘤(angiomyolipoma，AML)，是肾脏最常见的良性肿瘤，由不同比例的平滑肌细胞、畸形血管和脂肪组织构成[1]。典型的肾AML由于脂肪成分存在在影像学上容易诊断，然而大约5%的肾AML因不含脂肪或含少量脂肪在影像上很难识别，被称为肾脏乏脂肪性错构瘤(minimal fat angiomyolipoma，MFAML)[2-4]。而这种MFAML很难与其它肾恶性肿瘤区分，尤其是乳头状肾细胞癌(papillary renal cell carcinoma，PRCC)。PRCC为肾脏第二常见恶性肿瘤，约占10%～15%[5]。术前准确鉴别MFAML和PRCC对于选择合适的治疗策略至关重要，前者需要定期随访观察，而后者则往往需要手术切除。然而在常规MRI上，这两种肿瘤常表现为T2WI稍低信号，且相对于肾皮质强化不明显，因此很难在术前准确鉴别两者。

表1 在肾MFAML与PRCC间IVIM定量参数的比较

表2 IVIM定量参数鉴别肾MFAML与PRCC的准确性

MRI扩散加权成像(DWI)在肾肿瘤术前诊断、良恶性鉴别及组织学分级都有广泛应用[6-7]，然而由单指数模型获得的ADC值受毛细血管微循环的影响，不能准确地反映体素内水分子扩散。而Le Bihan等[8]提出的体素不相干运动(intravoxel incoherent motion，IVIM)可以分离简单扩散和微血管灌注，得到相应的灌注与扩散参数，已被证明在肾肿瘤中有很好的应用前景[9-11]。到目前为止，还没有文献报道IVIM-MRI在肾MFAML与PRCC中的应用，因此本研究的目的是评估定量IVIM参数在术前鉴别肾脏乏脂性错构瘤与乳头状肾细胞癌的临床价值。

材料与方法

1.病例资料

回顾性分析本院2014年4月-2016年4月符合以下标准的患者的临床及影像学资料。纳入标准：①术后组织病理学证实为MFAML或PRCC；②MRI平扫上未见到明显脂肪成分；③MRI检查前并未接受其他治疗。最终47例患者(年龄18～76岁，平均48岁，男28例，女19例)共50个肿块纳入研究，肿块最大直径1.0～12.6 cm，平均直径约4.3 cm。其中，PRCC 26例，MFAML 21例，其中1例PRCC患者双肾各有一个病灶，2例MFAML患者患侧肾脏各含有两个病灶。

2.检查方法

所有患者均采用GE High Discovery 750 3.0T超导型MRI 扫描仪进行检查，使用32通道体部相控阵线圈。所有受试者检查前禁食4 h，患者取仰卧位，采用呼吸门控。扫描序列包括常规冠状面T2WI、横轴面T1WI抑脂(LAVA-FLEX)、T2WI Propeller，横轴面多b值DWI采用单次激发平面回波技术，TR 4000 ms，TE 112 ms，层厚5 mm，层间距1 mm，视野36 cm×36 cm，矩阵128×160。采用12个b值(0，50，100，150，200，300，400，500，800，1000，1500和1700 s/mm2)进行扫描，扫描时间依据患者呼吸速率而定，大约5 min。

3.图像分析

在GE Advantage Windows 4.6工作站，应用Functool软件对IVIM-DWI图像进行后处理。将患者的扫描图像导入ADC分析(MADC)软件中，MADC软件通过通过双指数模型计算，分别生成纯扩散系数(D)、假扩散系数(D*)和灌注分数(f)值。由两名具有3年以上腹部影像诊断经验的放射科医生选取病灶最大切面，划取合理的兴趣区(ROI)：原则上根据T1、T2图像，在病灶实体部分放置尽可能大的圆形或椭圆形ROI，同时尽量避免坏死、出血区域及肿块边缘区域，将两次测量的平均值作为每位患者病灶的实际IVIM参数定量值。

4.统计学分析

所有数据均采用SPSS 17.0进行统计学分析，以P<0.05认为差异具有统计学意义。采用组内相关系数评定IVIM定量参数值在两位医师之间的可信度。首先对肾MFAML与PRCC的IVIM定量参数(D，D*，f)进行正态性分布检验，然后采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验进行统计学分析，根据最大约登指数绘制受试者工作曲线(ROC曲线)，确定鉴别两者的最佳截断值、敏感度及特异度。

结 果

IVIM定量参数值(D，D*，f)在两位医师之间的组内相关系数分别为0.933、0.922与0.950。

肾MFAML的IVIM参数值D、D*、f 分别为(0.610±0.117)×10-3mm2/s、(106.979±119.445)×10-3mm2/s、0.417±0.117，肾PRCC的IVIM参数值D、D*、f 分别为(0.745±0.197)×10-3mm2/s、(76.832±99.211)×10-3mm2/s、0.227±0.077(表1)。MFAML的D值明显低于PRCC(t=2.980，P<0.05)，而f值则明显高于PRCC(t=-6.854，P<0.001)，而D*值在两者之间差异无统计学意义(Z=-1.723，P=0.085)。MFAML和PRCC相对应的IVIM参数伪彩图见图1、2。ROC曲线分析可以得出D、D*、f 的曲线下面积(area under curve，AUC)分别为0.684、0.643、0.918(表2)。根据最大约登指数绘制出的ROC曲线鉴别MFAML与PRCC的敏感度、特异度及最佳截断值分别为f：91.3%、85.2%和0.312；D：51.9%、95.7%和0.789×10-3mm2/s。

图1 男，42岁，左肾乏脂性错构瘤。a) T2WI上可见左肾中极肿块呈稍短T2信号(箭)； b) D值扩散伪彩图，D=0.63×10-3mm2/s； c) D*值扩散伪彩图，D*=39.5×10-3mm2/s； d) f值伪彩图，f=0.434。

图2 男，55岁，左肾乳头状肾细胞癌(Ⅰ型，Fuhrman II级)。a) T2WI示左肾中极肿块呈稍短T2信号(箭)，凸向肾盂； b) D值扩散伪彩图，D=1.05×10-3mm2/s； c) D*值扩散伪彩图，D*=39.9×10-3mm2/s； d) f值伪彩图，f=0.260。

讨 论

DWI作为一种新的磁共振功能成像方法可以在活体从分子水平描述水分子布朗运动，而基于传统单指数模型获得的ADC值忽略了毛细血管微灌注影响，当选择b值较低时，不能准确反映组织扩散水平[9]。IVIM作为一种新的DWI成像方法，可以将体素内水分子的扩散与毛细血管微灌注分离，基于体素内不相干理论可获得3个不同定量参数D、D*、f，可以更准确反映组织的扩散与灌注信息[9-11]。

本组的研究结果发现肾脏MFAML的D值明显低于PRCC，差异有统计学意义，说明前者水分子扩散受限更加明显，这与前人研究结果相似，在Hajime等[12]研究中发现，MFAML平均ADC值明显低于肾细胞癌，在Byron等[11]研究中，错构瘤的D值稍低于PRCC，但差异没有统计学意义，这可能与他们的病例数较少有关(错构瘤3例)。D值代表体素内水分子真实扩散，肾脏MFAML是由不同比例平滑肌组织、脂肪及畸形血管构成的良性实性肿瘤，其组织学直接影响由IVIM模型所得到的D值，由于其内部的平滑肌及脂肪成分内的自由水扩散的速度较血管内慢，其细胞排列比较致密，故肾脏MFAML得到的D值较肾乳头状细胞癌偏低。

D*值代表体素内水分子假性扩散，与平均毛细血管长度及血流速度有关[13-14]，尽管PRCC的D*高于MFAML，但差异无统计学意义。D*值区分两者的诊断效能最低(AUC=0.643)，这可能与本研究病例数较少有关。D*值的标准差较大，说明其变异度高，可重复性差，这与前人研究结论相一致[15-16]。

在本研究中，PRCC的f值明显低于MFAML，且差异有统计学意义，所获得AUC最高，为0.918，根据获得最佳截断值，具有较高的敏感度及特异度，说明f值在鉴别两者要比D与D*值更敏感。因为f值在一定程度反映了组织内毛细血管丰富程度，且随着生物组织微循环灌注增加而增加[14,17]，在Hersh等[18]的研究中，发现IVIM定量参数f值可有效区分增强与非增强肾脏肿块，且f值与增强百分数有很好的相关性，在另一项研究中发现，f值可有效区分肾脏恶性肿瘤亚型，透明细胞癌f值要高于肾脏其他两类乏血供肿瘤[10]。因为肾脏PRCC是乏血供肿瘤，增强呈轻度强化，而肾MFAML含有较多畸形血管，是一种血供丰富，灌注较充足的实性肿瘤，其微循环灌注要高于肾PRCC，故所得到f值较高，说明f值可作为一种术前独立参数因子，有效鉴别两种肿瘤。

本项研究有以下不足之处：①PRCC与MFAML病例数较少，这与两者发病率较低有关；②本研究是回顾性研究，难免会有选择性偏倚；③在本组研究中选择在肿瘤的最大层面画ROI获取肿块IVIM参数值，然而这并不能准确反映整个肿瘤的不均质性；④IVIM定量参数值缺少与组织病理学联系，包括肿瘤细胞密度、核质比、微血管密度等。

总之，肾乏脂性错构瘤与乳头状肾细胞癌具有不同IVIM扩散与灌注参数值；IVIM-MRI可以作为术前有效鉴别两者的方法之一；IVIM-MRI定量灌注参数f值可有效鉴别两者，具有较高的诊断效能。

[1] Simpson E, Patel U. Diagnosis of angiomyolipoma using computed tomography-region of interest < or =-10 HU or 4 adjacent pixels < or =-10 HU are recommended as the diagnostic thresholds[J]. Clin Radiol,2006,61(5):410-416.

[2] Kim JK,Park SY,Shon JH,et al.Angiomyolipoma with minimal fat:differentiation from renal cell carcinoma at biphasic helical CT[J].Radiology,2004,230(3):677-684.

[3] Jinzaki M,Tanimoto A,Narimatsu Y,et al.Angiomyolipoma:imaging findings in lesions with minimal fat[J].Radiology,1997,205(2):497-502.

[4] Hindman N,Ngo L,Genega EM,et al.Angiomyolipoma with minimal fat:can it be differentiated from clear cell renal cell carcinoma by using standard MR techniques?[J].Radiology,2012,265(2):468-477.

[5] Garin JM,Marco I,Salva A,et al.CT and MRI in fat-containing papillary renal cell carcinoma[J].Br J Radiol,2007,80(957):e193-e195.

[6] 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 3.0T diffusion-weighted MRI[J].Eur J Radiol,2012,81(11):3061-3066.

[7] Wang H,Cheng L,Zhang X,et al.Renal cell carcinoma:diffusion-weighted MR imaging for subtype differentiation at 3.0T[J].Radiology,2010,257(1):135-143.

[8] Le Bihan D,Breton E,Lallemand D,et al.Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging[J].Radiology,1988,168(2):497-505.

[9] 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):e310-e316.

[10] Chandarana H,Kang SK,Wong S,et al.Diffusion-weighted intravoxel incoherent motion imaging of renal tumors with histopathologic correlation[J].Invest Radiol,2012,47(12):688-696.

[11] Gaing B,Sigmund EE,Huang WC,et al.Subtype differentiation of renal tumors using voxel-based histogram analysis of intravoxel incoherent motion parameters[J].Invest Radiol,2015,50(3):144-152.

[12] 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(10):727-730.

[13] Le Bihan D,Turner R.The capillary network: a link between IVIM and classical perfusion[J].Magn Reson Med,1992,27(1):171-178.

[14] Lee HJ,Rha SY,Chung YE,et al.Tumor perfusion-related parameter of diffusion-weighted magnetic resonance imaging: correlation with histological microvessel density[J].Magn Reson Med,2014,71(4):1554-1558.

[15] Federau C,O'Brien K,Birbaumer A,et al.Functional mapping of the human visual cortex with intravoxel incoherent motion MRI[J].PLoS One,2015,10(2):e117706.

[16] Dyvorne HA,Galea N,Nevers T,et al.Diffusion-weighted imaging of the liver with multiple b values:effect of diffusion gradient polarity and breathing acquisition on image quality and intravoxel incoherent motion parameters——a pilot study[J].Radiology,2013,266(3):920-929.

[17] Lee EY,Hui ES,Chan KK,et al.Relationship between intravoxel incoherent motion diffusion-weighted MRI and dynamic contrast-enhanced MRI in tissue perfusion of cervical cancers[J].J Magn Reson Imaging,2015,42(2):454-459.

[18] 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.

Value of intravoxel incoherent motion parameters in the differential diagnosis of angiomyolipoma with minimal fat tissue and papillary cell carcinoma of kidney

LI Hao-jie,LIANG Li-li,LI An-qin,et al.

Department of Radiology,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030,China

Objective:To assess the value of intravoxel incoherent motion (IVIM) parameters in the differential diagnosis of angiomyolipoma with minimal fat tissue (MFAML) and papillary cell carcinoma (PRCC) of kidney.Methods:47 patients with pathology confirmed MFAML (n=21) and PRCC (n=26) were recruited. Multi-b values DWI (0～1700s/mm2) was used on a 3.0T MR scan before surgery.Their respective IVIM parameters (D,pure diffusion;D*,pseudodiffusion coefficient;f,perfusion fraction) were obtained by using a biexponential model.Student'sttest or Mann-Whitney U test was used for analysis,to compare the parameters between MFAML and PRCC.Receiver operating characteristic was used for statistical evaluation.Results:f value of PRCC was significantly lowe than that of MFAML (0.227±0.077 vs 0.417±0.117,P<0.001),while D value of PRCC was significantly higher than of MFAML [ (0.745±0.197)×10-3mm2/s vs (0.610±0.117)×10-3mm2/s,P<0.05].No significant difference could be revealed in the mean D* value between the two groups (P=0.085).The AUC,sensitivity,specificity and the cutoff value for differentiating MFAML and PRCC for f value and D value was as follows:f value,0.918,91.3%,85.2% and 0.312 respectively;D value,0.684,51.9%,95.7%,and 0.789×10-3mm2/s respectively.Conclusion:Certain distinctive differences could be assessed in the IVIM parameters of PRCC and MFAML,f value could be used for the differential diagnosis before surgery.

Intravoxel incoherent motion; Kidney neoplasms; Minimal fat angiomyolipoma; Papillary renal cell carcinoma; Magnetic resonance imaging

430030 武汉，华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科

李浩杰(1991-)，男，安徽蚌埠人，硕士研究生，主要从事腹部影像学研究。

李震，E-mail：zhenli@hust.edu.cn

国家自然科学基金(81271529)；国家自然科学青年基金(81501447)

R445.2； R737.11

A

1000-0313(2017)07-0715-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.07.011

2016-07-20)