肾细胞癌的MRI研究进展

2019-03-18李琼张泉

国际医学放射学杂志 2019年2期

李琼张泉*

肾细胞癌是一组起源于肾小管上皮的恶性肿瘤，为成人最常见的肾脏恶性肿瘤。肾细胞癌的发病高峰年龄为60～70岁，男性发病率高于女性，其高危因素包括吸烟、肥胖、高血压、慢性肾衰竭、化学暴露或辐射暴露等。随着影像检查的广泛应用，很多肾细胞癌在查体或腹部检查时偶然发现[1]。WHO将肾细胞癌分为多种病理学亚型，针对不同类型，处理方案越来越多样化，包括根治性肾切除术、肾单位保留手术、微波或射频消融术以及动态监测[2]。肾细胞癌病人的预后与肿瘤分期、核分级、组织学亚型有关，影像检查在肾细胞癌的诊断和分期中发挥着重要作用，并能一定程度上预测核分级，对于治疗方案的制定有重要价值。

临床工作中常使用CT或MRI对肾细胞癌进行评估。美国放射学院（ACR）认为MRI在肾细胞癌分期上优于CT，并且在肾脏肿块诊断、肾细胞癌的亚型鉴别上准确性更高[3－4]。此外，增强CT存在碘对比剂过敏、会加重肾脏负担甚至导致对比剂肾病等风险。相比之下，MRI具备多参数成像、较高的软组织分辨力，且对比剂相对安全、可进行功能成像等优势。近年来，MRI在肾细胞癌的诊断、组织学亚型的区分、肿瘤分期、预测核分级及判断预后方面有较多研究，本文综述多种MRI新技术及影像分析方法在肾细胞癌研究中的应用进展。

1 MRI检查技术

1.1 DWI DWI能够检测活体组织内水分子的布朗运动，并生成定量参数ADC值。DWI扫描时施加的b值为成像技术中的重要参数，低b值时获得的图像信噪比高，容易检出病变；而高b值时获得的图像对比度高，更能反映病变特征。肾脏DWI扫描多采用b值为0、400、800 s/mm2[5]。除了用于计算ADC值的单指数模型，体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）应用的双指数模型能够得到纯扩散系数、灌注分数等定量参数，提供更多的有价值信息。多项研究表明DWI能够鉴别肾细胞癌的组织学亚型并区分低级别和高级别肾透明细胞癌[6]。

1.2 PWI PWI能够反映病变的毛细血管水平微循环状态。目前有3种灌注MRI技术：动态对比增强（DCE）、动态磁敏感对比增强（dynamic susceptibility contrast，DSC）和动脉自旋标记（arterial spinlabeled，ASL）。DCE和DSC灌注MRI均需注射对比剂，根据增强前后信号强度的变化，使用相应的后处理技术，能够生成定量和半定量参数，如Ktrans、血流量和血容量等。与前两者不同，ASL使用反转脉冲标记血液中的水质子作为内源性示踪剂，不需要注射对比剂。因此，ASL尤其适用于肾功能差的病人，其缺点是信噪比相对较低，采集时间相对较长。有研究[7]表明ASL和DCE灌注参数与肾脏透明细胞癌的微血管密度之间均有相关性。

1.3 多参数联合分析仅凭单一的MRI序列难以对肾脏肿块定性诊断，一些研究者[8－9]提出整合多种MRI特征，甚至融合形态学与功能成像序列，使用Logistic统计学方法建立多变量MRI诊断模型来提高诊断效能。Hotker等[10]综合应用DWI、DCE及化学位移成像的定量参数鉴别肾透明细胞癌与其他肾皮质肿瘤，结果表明2组间的ADC值、强化峰值、强化下降率有显著差异，这3个参数联合应用进一步增强了诊断效能。

1.4 影像组学影像组学是采用计算机算法分析人眼不能识别的像素分布细节，从图像中提取关于肿瘤的形状、边界、纹理的大量定量参数，通过图像中包含的信息来反映疾病的病理生理学变化[11]。影像组学分为图像采集与重建、图像分割、特征提取、数据库的建立与共享、预测模型及数据分析等5个步骤，算法分为一阶、二阶、高阶等[11]。有研究者[12]应用基于CT图像的纹理分析来提高肾细胞癌与肾脏其他病变的鉴别诊断效能，但是利用MRI进行肾细胞癌影像组学的研究尚较少。

2 MRI在肾细胞癌研究中的应用

2.1 肾细胞癌不同组织学亚型之间的区分 WHO划分肾细胞癌的3种主要类型是透明细胞癌（占80%～90%）、乳头状肾细胞癌（占 10%～15%）、嫌色细胞肾细胞癌（占4%～5%），其他的罕见类型包括集合管癌、易位癌及未分类肾癌[13]。在3个主要亚型中，肾透明细胞癌预后最差，乳头状肾细胞癌预后中等，嫌色细胞肾细胞癌预后最好，通常把透明细胞癌之外的亚型统称为非透明细胞肾癌[14－15]。由于预后不同，肾细胞癌亚型的确定会影响临床治疗方案的制定。在常规MRI检查中，大多数肾透明细胞癌表现为T2WI上呈高信号，瘤内出血、坏死、囊变多见，不均质，增强检查多表现为富血供[16]。非透明细胞肾癌大多边界清晰、呈完全实性，乳头状肾细胞癌多表现为T2WI低信号、均质、少血供，嫌色细胞肾细胞癌相对体积较大，信号较为均匀一致，中央瘢痕为嫌色细胞肾细胞癌的一个特征[17]。Sun等[18]分析了肾透明细胞癌、乳头状肾细胞癌、嫌色细胞肾细胞癌的DCEMRI强化方式，发现3种亚型的强化程度不同，根据皮髓质期的信号强度变化能够鉴别肾透明细胞癌与乳头状肾细胞癌。在功能成像方面，多项研究应用灌注加权成像（PWI）得出的定量参数（Ktrans）及半定量参数（增强率和廓清率）能够有效鉴别肾透明细胞癌与非透明细胞肾癌[19－20]。Wang等[6]分析了ADC值判断肾细胞癌亚型的能力，结果表明肾透明细胞癌ADC值高于乳头状肾细胞癌和嫌色细胞肾细胞癌，高b值（800 s/mm2）下获得的ADC值对于鉴别肾细胞癌的3种亚型有很高的敏感性和特异性。Gaing等[21]对44例肾肿瘤的IVIM参数进行了一阶纹理分析，结果表明IVIM参数经直方图分析得到的均值、标准差、偏度及峰态等参数能够鉴别肾细胞癌亚型。

2.2 肾细胞癌的肿瘤分期肿瘤分期对于肾细胞癌病人的预后和生存期的评估至关重要，对于治疗方案的选择有重要影响。根据肿瘤大小、淋巴结和转移灶制定的TNM分期方法是临床中最普遍应用的，它与预后及治愈的可能性密切相关。MRI应用在术前评价肾周脂肪、肾窦脂肪、肾集合系统受侵和肾静脉瘤栓的价值已被证实，MRI诊断集合系统或肾周脂肪受侵的阴性预测值达100%，诊断肾窦脂肪受侵的阴性预测值达97%[22]。Karlo等[23]采用MRI评价了188个肾细胞癌的肿瘤与肾窦之间的距离及肾窦脂肪受侵情况对于预测肾内脉管系统受侵的价值，结果表明肿瘤与肾窦零距离及肾窦脂肪受侵能够敏感地反映肾内脉管系统受侵。Kierans等[24]对61例肾透明细胞癌病人的术前ADC图进行了一阶和二阶纹理特征提取和分析，发现低分期（Ⅰ期和Ⅱ期）与高分期（Ⅲ期和Ⅳ期）之间肿瘤的ADC值差异无统计学意义，而高分期肾透明细胞癌ADC图的一阶纹理特征（偏度）、二阶共生矩阵纹理特征（相关性）显著高于低分期，提示基于ADC图的纹理分析能够更准确地进行肾透明细胞癌的术前分期。

2.3 肾细胞癌的核分级核分级是肾细胞癌的一个独立预后因素，高级别肾细胞癌更容易早期复发，肿瘤相关致死率也更高。1982年发布的Fuhrman核分级系统是应用最广泛的肾细胞癌核分级标准。这个分类方法根据HE染色后肿瘤细胞核的特征，将肾细胞癌分为1～4级，1级和2级为低级别，3级和4级为高级别。乳头状肾细胞癌分为1型和2型，2型为高级别。由于Fuhrman分级系统主观性强、可重复性差[25]，因此在2016版WHO肾脏肿瘤新分类中，该系统被简化的分级标准所取代，即WHO／国际泌尿病理学会（ISUP）分级系统[26]。

常规影像方法预测核分级的准确性并不高，甚至穿刺活检也不一定能完全满足核分级的评估需求。因此，术前无创性预测肾细胞癌核分级的方法非常有价值，也是目前研究的热点。部分研究者通过分析MRI特征来构建鉴别核分级的多参数模型，结果表明肿瘤体积大、瘤内坏死、腹膜后迂曲血管和肾静脉瘤栓提示高级别透明细胞癌，而病变体积小、肿瘤位于肾脏外周、T2WI呈低信号、强化程度低提示低级别乳头状肾细胞癌[27]。MRI检测肾细胞癌假包膜的敏感性优于CT，假包膜不连续提示为高级别肾细胞癌[28－29]。 Cornelis等[9]对肾细胞癌病人进行MRI定量分析，统计学分析表明，高级别肾细胞癌比低级别肾细胞癌的体积更大、增强实质流入指数更低、肿瘤/脾的ADC比值更低。在功能成像方面，有文献[30－31]报道高级别透明细胞癌的ADC值低于低级别透明细胞癌。Woo等[32]对应用DWI鉴别不同级别肾透明细胞癌的8篇文献共计397个透明细胞癌灶进行了meta分析，发现DWI能够以中等诊断效能来鉴别低级别和高级别肾透明细胞癌。Shen等[33]比较了DWI单指数模型参数和双指数模型参数在鉴别肾透明细胞癌核分级的诊断效能，表明双指数模型得到的ADC值较单指数模型的ADC值有更高的诊断效能。Palmowski等[34]认为DCE灌注MRI也能够有效评估肾细胞癌的核分级，3级肾细胞癌的灌注值高于2级肾细胞癌。

2.4 预后判断及疗效监测肾细胞癌分期和核分级不同，术后发生局部复发或远处转移的风险也不同，因此术后监测随访的方案也不同。越来越多的研究表明MRI特征能够预测肾细胞癌组织学亚型和临床预后。肾细胞癌存在假包膜是预后较好的一个因素，代表肿瘤浸润肾周脂肪的风险较低[28]。Doshi等[35]分析了241个肾细胞癌术前MRI特征与预后的关系，结果表明T1WI呈低信号和以囊性为主的病变侵袭性低、预后良好；相比而言，T1WI呈等或高信号、实性成分超过25%的肿瘤发生复发和转移的概率高。Beddy等[36]研究发现MRI上肾透明细胞癌肿瘤内部坏死、腹膜后索条和肾静脉瘤栓与转移和疾病进展相关，多变量逻辑回归分析显示肿瘤坏死是提示肿瘤进展的唯一独立预测因素。

2.5 与良性肿瘤的鉴别肾血管平滑肌脂肪瘤（angiomyolipoma，AML）和嗜酸细胞腺瘤是最常见的2类良性肾肿瘤。约5%的AML在影像上看不到明显的脂肪成分，被称为乏脂型AML。乏脂型AML和嗜酸细胞腺瘤在MRI均难以与肾细胞癌鉴别，易被混淆而接受不必要的手术[5,37]。乏脂型AML在T2WI上呈均匀低信号[37]，而乳头状肾细胞癌及少部分的肾透明细胞癌也可呈T2WI低信号；乏脂型AML在反相位上可见病变内信号减低，但肾透明细胞癌因有相同表现而难以鉴别。一些研究者构建了多变量MRI诊断模型来鉴别乏脂型AML和肾细胞癌，Schieda等[38]研究表明乏脂型AML与肾细胞癌的常见3种亚型之间在T2WI信号强度、同反相位信号变化与CE－MRI强化表现上重叠较多，合并2种或多种MRI表现能更准确地区分乏脂型AML与肾细胞癌。在功能性成像方面，Park等[39]对56例T2WI均呈低信号的乏脂型AML和肾细胞癌进行了研究，结果表明肾细胞癌的平均ADC值低于乏脂型AML。Zhang等[40]对＜4 cm的小肾脏实性肿瘤进行研究，发现ADC值能够鉴别肾透明细胞癌和良性肿瘤（包含乏脂型AML和嗜酸细胞腺瘤）。Wang等[19]使用DCE灌注MRI比较了肾细胞癌与乏脂型AML的灌注参数，结果提示Ktrans能够有效区分乏脂型AML与乳头状肾细胞癌，而透明细胞癌与乏脂型AML之间的灌注参数差异无统计学意义。

嗜酸细胞腺瘤与嫌色细胞肾细胞癌有相同的细胞起源，影像表现相似而难以区分[41－42]。此外，嗜酸细胞腺瘤与肾透明细胞癌均为富血供肿瘤，两者同样鉴别困难。假包膜在肾皮质肿瘤的鉴别诊断中也不具有特异性，嗜酸细胞腺瘤和肾细胞癌均可见到假包膜[42]。嗜酸细胞腺瘤的一个特征性强化方式是节段强化反转征，Cornelis等[43]报道74%的嗜酸细胞腺瘤和12%的肾细胞癌表现为节段强化反转征，节段强化反转征联合同反相位信号指数诊断嗜酸细胞腺瘤的特异度达到95%～97%。该研究小组进一步分析了双回波同反相位化学位移成像、动态对比增强、T2WI和DWI的定量参数，联合应用同反相位信号指数、肿瘤/脾信号比值、ADC比值、增强流入和流出指数等指标鉴别嗜酸细胞腺瘤与嫌色细胞肾细胞癌和肾透明细胞癌，特异度分别为100%和94.2%[8]。在功能成像方面，Lanzman等[44]研究显示嗜酸细胞腺瘤ASL上平均灌注水平高于肾细胞癌的各个亚型。Lassel等[45]对17项研究进行的meta分析显示肾细胞癌ADC值显著低于嗜酸细胞腺瘤，应用ADC值能够鉴别嗜酸细胞腺瘤和肾细胞癌，以减少不必要的肾切除术。