表觀擴散系數直方圖對腎透明細胞癌病理分級的診斷價值

張宇馨 韓福剛

作者單位：646400 瀘州 西南醫科大學附屬醫院放射科

腎細胞癌（renal cell carcinoma，RCC）在腎惡性腫瘤中占80%～90%［1］，而腎透明細胞癌（clear cell renal cell carcinoma，CCRCC）是腎細胞癌中最常見的組織學類型，約占RCC的75%［2］。目前，腎細胞癌的治療方案主要以手術切除為主，此外還有射頻消融、輔助化療或靶向治療等［3-4］。其治療策略的制定以及預后的判斷主要依據腎癌的病理分級。FUHRMAN等［5］依據細胞核和核仁的形態對腎細胞癌進行了系統性分級，研究表明病理級別越高術后復發率和不良預后的風險越大［6-7］。近年來，磁共振擴散加權成像（diffusionweighted imaging，DWI）在腎臟腫瘤術前良惡性鑒別、病理亞型區分等方面有著廣泛的應用［8-10］。基于全瘤體積的表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）直方圖能夠反映整體ADC值的分布特征，其結果具有較高的可重復性以及客觀性，在腎臟腫瘤的影像學診斷上亦有著相應的研究［10-11］。本研究旨在探討ADC直方圖各參數在鑒別低級別、高級別CCRCC中的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

回顧性分析我院2016年6月至2018年6月收治的CCRCC患者的臨床資料。納入標準：⑴術前行常規磁共振以及DWI掃描；⑵術后病理證實為CCRCC；⑶磁共振掃描前未行手術、射頻消融等治療。排除標準：⑴磁共振掃描與患者手術間隔超過2周；⑵圖像質量欠佳或資料不齊全；⑶合并其他惡性腫瘤或遠處轉移者。共34例CCRCC患者符合標準納入研究，男性21例，女性 13 例；年齡（52.1±8.0）歲；病灶短徑為（2.9±0.7）cm。依據FUHRMAN分級標準［5］，將CCRCC分為低級別組（玉～Ⅱ級）19例和高級別組（Ⅲ～Ⅳ級）15例。

1.2 磁共振掃描

采用飛利浦Achieva 3.0 T磁共振掃描儀進行磁共振掃描。患者取仰臥位，足先進。掃描序列：常規冠狀位T2WI、軸位T1WI和T2WI以及DWI。軸位呼吸門控 DWI參數：TR 5 000 ms，TE 55.2 ms，層厚 5～6mm，層間距1mm，矩陣128×128，視野（FOV）36cm×36 cm，激勵次數（NEX）2 次，b 值取 0 s/mm2、600 s/mm2。

1.3 圖像處理及數據分析

將掃描后的原始圖像從系統配套的后處理工作站導出，采用Image J軟件對ADC圖像進行全容積直方圖分析。參照常規磁共振圖像，在ADC圖上沿瘤灶邊緣手動逐層勾畫感興趣區域（region of interest，ROI），并覆蓋整個瘤灶所有層面。建立ADC直方圖，ADC直方圖的X軸表示ADC值，Y軸表示腫瘤的總像素頻數百分比；記錄ADC直方圖各定量參數，包括ADC的最大值、最小值、平均值、中位數、偏度值、峰度值。以上操作均由2名高年資影像科醫師獨立進行，取2位醫師測量結果的平均值作為最終ADC值。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19.0進行統計學分析。通過Shapiro-Wilk檢驗對計量資料進行正態性分布檢驗。服從正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；偏態分布的計量資料以中位數（四分位數間距）表示，組間比較采用Mannnwhitney U檢驗。采用受試者工作特征（receiver operating character-istic，ROC）曲線分析ADC直方圖各參數值鑒別低、高級別 CCRCC的效能，計算ROC曲線下面積（area under curve，AUC）、最佳診斷閾值、Youden 指數以及相應的敏感度、特異度。以雙側P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 低級別、高級別CCRCC的ADC直方圖表現

低級別、高級別CCRCC的MRI（T2WI）圖像、ADC圖以及ADC直方圖（圖1～2）。低級別組ADC直方圖最小值、平均值、中位數均高于高級別組，差異有統計學意義（P＜0.05），且以負偏態分布為主；兩組ADC的最大值、峰值比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 低級別、高級別CCRCC的ADC直方圖各參數比較Tab.1 Comparison of ADC histogram parameters of low and high grade in CCRCC

圖1 低級別CCRCC的ADC直方圖Fig.1 ADC histogram of low grade CCRCC

圖2 高級別CCRCC的ADC直方圖Fig.2 ADC histogram of high grade CCRCC

2.2 ADC直方圖各參數鑒別低、高級別CCRCC的效能

在ADC直方圖各參數值中，以ADC最小值對低級別、高級別CCRCC的鑒別診斷效能最高，其最佳診斷閾值為 0.898×10-3mm2/s，對應的 AUC 為 0.895，Youden指數為0.761，敏感度為86.67%、特異度為89.47%。見表 2、圖 3。

表2 ADC直方圖各參數鑒別低級別、高級別CCRCC的效能Tab.2 Efficiency of ADC histogram parameters in identifying low and high grade CCRCC

圖3 ADC直方圖鑒別高低級別CCRCC的診斷效能Fig.3 Efficiency of ADC histogram for identifying low and high grade CCRCC

3 討論

DWI能反映活體水分子的擴散運動狀況，并通過ADC值對其進行定量分析。活體水分子的擴散狀況主要取決于水分子所處的微環境變化，包括細胞間致密性、各種大分子物質的滲出或細胞膜構造的改變等。病理狀態下水分子微環境可發生變化，水分子的擴散特性也隨之改變，當腫瘤病理級別較高時，癌細胞排列更致密，導致水分子擴散受限更顯著，表現為ADC值降低［12-16］。近年來，多項研究表明ADC值與顱內膠質瘤［12］、直腸癌［13］、乳腺癌［14］、前列腺癌［15］以及腎癌等［16］惡性腫瘤的病理分級有一定相關性，多表現為隨腫瘤病理級別升高或分化程度下降，ADC值降低。

由于腫瘤組織固有的異質性，導致腫瘤病理成分不單一，而這種異質性隨著腫瘤級別的升高表現更突出，因此單層面的ADC值難以反映整體瘤灶的病理學特性，易造成診斷信息部分缺失。此外，ADC值的數值大小很大程度上取決于ROI的選取，尤其較小體素面積的ROI，測量數值偏倚的可能性越大，而選取的ROI信息分布不均勻，可能獲得錯誤、片面的數據，難以全面評價病變。ADC直方圖能對整個瘤灶的ADC值進行全容積分析，描述整個瘤灶水分子擴散受限情況，具有更高的客觀性及可重復性，更能反映腫瘤的整體狀況［10-11］。近年來，ADC直方圖在直腸癌［17］、前列腺癌［18］等腫瘤分級相關性研究中獲得了很好的應用，亦被用于多項腎臟腫瘤研究［10-11，19-21］。然而，ADC直方圖應用于腎細胞癌病理分級的研究卻鮮有文獻報道。

本研究結果顯示，低級別CCRCC的ADC直方圖最小值、平均值、中位數均高于高級別CCRCC，與腫瘤病理級別升高，造成細胞致密性增大，水分子受限更明顯的病理生理學機制相符。沈麗娟等［16］研究亦指出，取不同b值時，高級別腎細胞癌的ADC值均低于低級別，與本研究結果相似。此外，本研究還發現，低級別CCRCC的ADC直方圖以負偏態分布為主，而高級別CCRCC則以正偏態分布為主，提示高級別CCRCC與低級別CCRCC相比，有更多的體素ADC值低于平均值，進一步驗證了高級別CCRCC由于細胞致密度更大、核質比更高，造成了水分子擴散受限較低級別CCRCC更顯著，導致ADC體素值在ADC直方圖中多集中接近于曲線左側。最大值和峰度值在低級別、高級別CCRCC中無統計學差異，這與腫瘤的異質性密切相關：一方面，不論是低級別、高級別CCRCC，其病灶內不一定全部是腫瘤組織，還存在間質組織或正常的腎臟組織等，而ADC最大值是對這些水分子受限不顯著組織的反映，故而造成低級別、高級別CCRCC的ADC最大值重疊過多，差異無統計學意義（P＞0.05）。另一方面，峰度值是對數據集陡峭或扁平程度的反映，由于低級別、高級別CCRCC腫瘤的異質性，體素ADC值分布不均勻，因此兩者ADC的峰度值亦無差異。

在進一步的診斷效能分析中，本研究結果顯示，ADC最小值在所有的直方圖參數值中，鑒別低級別、高級別CCRCC的效能最優。分析原因可能是ADC最小值能夠反映活體水分子的“擴散最受限”位置，而這些位置主要是腫瘤細胞最集中的區域，故能有效排除其他組織成分的混雜干擾，增加了ADC值的可比性。魚汀等［18］亦指出ADC最小值對前列腺癌病理級別的診斷效能最優。

綜上所述，本研究結果發現ADC直方圖最小值、平均值、中位數、偏度值與腎透明細胞癌病理分級密切相關，且ADC最小值鑒別低級別、高級別CCRCC效能最優，可為臨床提供客觀、定量的參考依據。但本研究屬于回顧性研究，病例的選取可能存在選擇偏倚，且納入的病例數較少，因此相關結論有待進一步研究證實。