全容積表觀擴散系數直方圖鑒別乳頭狀與嫌色細胞腎癌的價值

韓云，張躍

武漢市第一醫院 放射科，湖北 武漢 430022

引言

乳頭狀腎癌（Papillary Renal Cell Carcinoma，pRCC）與嫌色細胞腎癌（Chromophobe Renal Cell Carcinoma，ChRCC）是除透明細胞癌（Clear Cell Renal Cell Carcinoma，ccRCC）外較常見的病理亞型，pRCC發病率約占比腎癌總發病率的10%～15%，而ChRCC約占比5%[1-2]。不同腎癌病理亞型，其治療方案與預后存在迥然差異，因此術前明確診斷對治療方案的制定以及生存預后的評估至關重要。影像學檢查是實現對腎癌各病理亞型鑒別診斷的主要依據，既往研究指出：依據強化方式的不同以及表觀擴散系數（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）可以將ccRCC與非ccRCC有效鑒別開來[3-4]；通過使用ADC值鑒別ChRCC與pRCC亦有著初步的研究[5]。傳統的ADC值測量方式僅對瘤灶單層面進行勾畫，其測量數值具有一定的局觀性、丟失了部分診斷信息。因此，基于整體瘤灶的全容積ADC直方圖能夠很好反映全瘤灶的整體特性，其客觀性更強、重復性更好。有研究表明[6]，小視野全容積ADC直方圖對ccRCC與非ccRCC具有較高的鑒別診斷效能。因此，本研究旨在探討ADC直方圖對ChRCC與pRCC的鑒別診斷價值，為臨床定性診斷提供詢證依據。

1 資料與方法

1.1 病例資料

對2013年1月至2019年1月武漢市第一醫院診治并取得病理資料的非ccRCC腎癌患者進行回顧性分析。并按以下標準進行入組研究：納入標準：① 術前行常規磁共振檢查及擴散加權成像檢查；② 手術病理證實為ChRCC或pRCC；③ 磁共振檢查前未行穿刺、化療或者免疫治療等。排除標準：① 圖像質量欠佳不能分析；② 合并其他惡性腫瘤等惡病質疾患。經過本研究的入組標準篩選后，最終收集到23例pRCC與20例ChRCC，其中男性27例，女性16例；年齡50（26～74）歲。本研究經醫院倫理委員會審批通過，并在其相關條例及監督下開展整個研究過程。

1.2 磁共振檢查

使用1.5T超導磁共振掃描儀（GE，HD signal），8通道體線圈，患者仰臥位。掃描序列包括GE公司的標準常規掃描參數，進行橫斷位與冠狀位掃描。此外，另行MR-DWI掃描及增強掃描，參數如下：MR-DWI，TR = 12000 ms，TE= 90 ms；FOV 40 cm×40 cm；矩陣= 200×192；激勵次數3；帶寬250 kHz；層厚/層間距5 mm/1 mm，b值取800 s/mm2。MR-DWI掃描完成后行橫軸位3D擾相位梯度回波T1WI序列（3D LAVA）：層厚5 mm；矩陣260×180；視野40 cm×40 cm。使用對比劑（馬根維顯，Bayer Pharma AG，國藥準字J20130087）按體重一次0.1 mmol/kg劑量行肘靜脈注射。

1.3 圖像處理及數據分析

掃描完成后圖像傳輸至配套后處理工作站，自動生成ADC圖。將ADC圖全部導出，使用image J軟件包進行全容積ADC直方圖分析。在image J軟件包對導出的ADC圖逐層沿著瘤灶邊緣手動勾畫感興趣區域（Region of Interest，ROI），最終覆蓋整個瘤灶并獲取全瘤的ADC體素直方圖。ADC直方圖的橫坐標代表ADC值，縱坐標代表瘤灶的總像素頻數百分比；測量并計算每個瘤灶ADC直方圖各參數值，包括：最小值、平均值、中位值、最大值、偏度值以及峰度值。以上操作均有兩名10年以上腹部影像診斷經驗的高年資醫師獨立進行，取兩名醫師的平均測量值作為最終結果進行后續分析。

1.4 統計學分析

使用軟件包SPSS 17.0對數據進行統計學分析。采用組內相關系數（Intraclass Correlation Coefficient，ICC）評估兩名醫師測量結果的一致性。K-S法對計量資料進行正態性分布檢驗。服從正態分布的數值用（）表示，并進行獨立樣本t檢驗；服從偏態分布的數值用Q表示，并進行Mannn-whitney U檢驗。以受試者工作曲線（Receiver Operating Curve，ROC）分析ADC直方圖各參數值對ChRCC和pRCC的鑒別診斷效能，并得出曲線下面積（Area Under Curve，AUC）、最佳診斷閾值以及對應的敏感度、特異度。以上均以P＜0.05表示差異具有統計學意義（雙尾）。

2 結果

2.1 兩名醫師測量結果的一致性分析

兩名醫師測量全容積ADC直方圖最小值、平均值、中位值、最大值、偏度值、峰度值的ICC分別為0.879、0.809、0.807、0.899、0.921以及0.929，具有較好的一致性。

2.2 ChRCC與pRCC全容積ADC直方圖各參數值的比較

ChRCC與pRCC的DWI圖、ADC圖以及全容積ADC直方圖，見圖1～2。pRCC的ADC直方圖最小值、平均值以及中位值均低于ChRCC，而最大值高于ChRCC（均P＜0.05）；pRCC以正偏態分布為主，而ChRCC以負偏態分布為主，兩者偏度值有統計學意義（P＜0.05），而峰度值無統計學意義（P＞0.05）（表1）。

圖1 pRCC患者圖像

圖2 ChRCC患者圖像

表1 各組患者ADC直方圖各參數值的比較（×10-3 s/mm2）

2.3 ADC直方圖對ChRCC與pRCC的鑒別診斷效能

ROC曲線對ADC直方圖各參數值對pRCC與ChRCC的鑒別診斷效能分析提示，最大值的敏感度最優（91.30%），偏度值的特異度（80.00%）以及曲線下面積最優（0.773）。ADC直方圖各參數值曲線下面積AUC、最佳診斷閾值以及對應的敏感度、特異度詳見表2、圖3。

表2 ADC直方圖各參數值對ChRCC與pRCC的鑒別診斷效能

圖3 ADC直方圖各參數值對pRCC與ChRCC的ROC曲線分析

3 討論

3.1 pRCC與ChRCC的病理學特點及生物學行為

pRCC與ChRCC是除ccRCC外常見的腎癌病理亞型，兩者病理學特點及生物學行為有著較大的差異性。pRCC指大體病理內存在50%以上的乳頭狀結構作為診斷標準，根據形態學的改變可分為Ⅰ型和Ⅱ型，在我國以Ⅱ型多見，細胞核分級較低、侵襲性強，易形成癌栓，預后較差，且多存在出血及囊變壞死區[7-9]。相對于pRCC而言，ChRCC多數瘤體較大，但極少出現出血、囊變區，此類腫瘤預后較好，細胞核分級較高，臨床TNM分期多在Ⅰ～Ⅱ期，侵犯腎靜脈或下腔靜脈或轉移的情況十分少見[10-13]。不同病理亞型腎癌預后差異較大，其治療方案也相應存在著較大的不同。因此，通過術前影像學準確判斷腎癌的病理亞型，對患者治療策略的制定及預后療效的評估都有著至關重要的意義。

3.2 MR-DWI在腎癌影像學診斷的研究應用

MR-DWI是反映活體水分子布朗運動的磁共振成像技術，繼而進一步提供組織細胞致密性、核質比等情況在內的分子生物學信息，并通過表觀擴散系數（ADC）進行定量分析。當腫瘤惡性度高，細胞致密度較大，核質比高時，易造成水分子的擴散受限，表現為ADC值降低，反之則反。此外，ADC值除受組織水分子擴散受限程度的影響，與微循環灌注、受檢者基礎代謝率以及b值的選取具有很大的關系。既往研究指出[14-15]：MR-DWI掃描選取的b值越大，ADC值波動性越小，范圍越穩定，數值更為精確、客觀，且能夠充分反映腎臟占位病變的實際水分子擴散受限屬性。然而，另一方面，隨著b值的提高，過高的b值（≥1000 s/mm2）將會造成圖像的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）下降，導致圖像質量欠佳；同時，b值的增強，亦會造成掃描時間的延長，可能會引起檢查患者的不配合。因此，本研究綜合參照既往研究結果，以b值取800 s/mm2作為掃描參數，以期達到測量數值的較穩定以及圖像質量的較優化。

既往研究指出，ADC值在腎癌組織學分化程度[16-17]、病理亞型ccRCC與非ccRCC[4]以及pRCC與ChRCC[5]的鑒別診斷中有著較大應用價值。然而，由于腫瘤組織的異質性，除病理成份外，還包括腫瘤的基質以及囊變壞死區等。傳統的ADC值測量及獲取僅僅是區單層面選取ROI，尤其是對小體素ROI而言，造成的局觀性更大，難以全面評估整體瘤灶的病理狀態，降低了ADC值的診斷效能及應用范圍。全容積ADC直方圖能夠對整體瘤灶進行全體素分析，反映的是整體瘤灶的病理學特性，因此其重復性更強、客觀性更好。李浩杰等[6]將全容積ADC值引入了對腎癌病理亞型ccRCC與非ccRCC的鑒別診斷，并取得了較高的診斷效能。然而，將全容積ADC值應用在腎癌病理亞型pRCC與ChRCC的鑒別診斷尚鮮有文獻報道。

3.3 全容積ADC直方圖對pRCC與ChRCC的鑒別診斷價值

本研究結果顯示：pRCC的ADC直方圖最小值、平均值以及中位值均低于ChRCC，這與pRCC惡性程度更高，腫瘤細胞致密性更大、核質比更高，造成水分子擴散受限更明顯等原因是相對應的[6-13]。此外，本研究還顯示pRCC全容積ADC直方圖以正偏態分布為主，而ChRCC以負偏態分布為主，該結果提示pRCC與ChRCC相比，存在更多相對較小的ADC值，導致ADC體素值在ADC直方圖中多集中偏向于曲線左側，該結果進一步印證了pRCC生物學惡性程度更高，造成了水分子擴散受限更顯著。在pRCC與ChRCC的ADC值直方圖最大值比較中，結果顯示pRCC最大值高于ChRCC，這可能是pRCC多存在囊變壞死區、而ChRCC鮮有囊變壞死區，該區域水分子擴散受限不顯著，ADC值接近于最大，故而最大值的敏感度最優；然而，最大值的特異度較差，這可能是瘤灶體積較小或分化程度較好的pRCC存在的壞死囊變區不明顯，表現為與ChRCC影像學表現的類似，造成了兩者重疊范圍較大，其特異度欠佳。pRCC的病理成分更復雜，因此ADC值波動范圍更大，故而峰度值相對較低，而偏度的絕對值相對更大，表現為全容積ADC直方圖分布范圍更寬，分布形態的偏斜程度更明顯。

綜上所述，全容積ADC直方圖能夠很好地鑒別pRCC與ChRCC，為兩者的臨床準確診斷提供了多方位參考依據。本研究存在一定的局限性，首先，由于pRCC與ChRCC在腎癌病理亞型中發病率較低，造成了本研究入組病例數較少。其次，本研究屬于回顧性且單中心研究，可能存在一定程度的選擇偏倚。