腎細(xì)胞癌的MRI研究進(jìn)展

李瓊 張泉*

腎細(xì)胞癌是一組起源于腎小管上皮的惡性腫瘤，為成人最常見的腎臟惡性腫瘤。腎細(xì)胞癌的發(fā)病高峰年齡為60～70歲，男性發(fā)病率高于女性，其高危因素包括吸煙、肥胖、高血壓、慢性腎衰竭、化學(xué)暴露或輻射暴露等。隨著影像檢查的廣泛應(yīng)用，很多腎細(xì)胞癌在查體或腹部檢查時偶然發(fā)現(xiàn)[1]。WHO將腎細(xì)胞癌分為多種病理學(xué)亞型，針對不同類型，處理方案越來越多樣化，包括根治性腎切除術(shù)、腎單位保留手術(shù)、微波或射頻消融術(shù)以及動態(tài)監(jiān)測[2]。腎細(xì)胞癌病人的預(yù)后與腫瘤分期、核分級、組織學(xué)亞型有關(guān)，影像檢查在腎細(xì)胞癌的診斷和分期中發(fā)揮著重要作用，并能一定程度上預(yù)測核分級，對于治療方案的制定有重要價值。

臨床工作中常使用CT或MRI對腎細(xì)胞癌進(jìn)行評估。美國放射學(xué)院（ACR）認(rèn)為MRI在腎細(xì)胞癌分期上優(yōu)于CT，并且在腎臟腫塊診斷、腎細(xì)胞癌的亞型鑒別上準(zhǔn)確性更高[3－4]。此外，增強(qiáng)CT存在碘對比劑過敏、會加重腎臟負(fù)擔(dān)甚至導(dǎo)致對比劑腎病等風(fēng)險。相比之下，MRI具備多參數(shù)成像、較高的軟組織分辨力，且對比劑相對安全、可進(jìn)行功能成像等優(yōu)勢。近年來，MRI在腎細(xì)胞癌的診斷、組織學(xué)亞型的區(qū)分、腫瘤分期、預(yù)測核分級及判斷預(yù)后方面有較多研究，本文綜述多種MRI新技術(shù)及影像分析方法在腎細(xì)胞癌研究中的應(yīng)用進(jìn)展。

1 MRI檢查技術(shù)

1.1 DWI DWI能夠檢測活體組織內(nèi)水分子的布朗運(yùn)動，并生成定量參數(shù)ADC值。DWI掃描時施加的b值為成像技術(shù)中的重要參數(shù)，低b值時獲得的圖像信噪比高，容易檢出病變；而高b值時獲得的圖像對比度高，更能反映病變特征。腎臟DWI掃描多采用b值為0、400、800 s/mm2[5]。除了用于計算ADC值的單指數(shù)模型，體素內(nèi)不相干運(yùn)動（intravoxel incoherent motion，IVIM）應(yīng)用的雙指數(shù)模型能夠得到純擴(kuò)散系數(shù)、灌注分?jǐn)?shù)等定量參數(shù)，提供更多的有價值信息。多項研究表明DWI能夠鑒別腎細(xì)胞癌的組織學(xué)亞型并區(qū)分低級別和高級別腎透明細(xì)胞癌[6]。

1.2 PWI PWI能夠反映病變的毛細(xì)血管水平微循環(huán)狀態(tài)。目前有3種灌注MRI技術(shù)：動態(tài)對比增強(qiáng)（DCE）、動態(tài)磁敏感對比增強(qiáng)（dynamic susceptibility contrast，DSC）和動脈自旋標(biāo)記 （arterial spinlabeled，ASL）。DCE和DSC灌注MRI均需注射對比劑，根據(jù)增強(qiáng)前后信號強(qiáng)度的變化，使用相應(yīng)的后處理技術(shù)，能夠生成定量和半定量參數(shù)，如Ktrans、血流量和血容量等。與前兩者不同，ASL使用反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記血液中的水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，不需要注射對比劑。因此，ASL尤其適用于腎功能差的病人，其缺點(diǎn)是信噪比相對較低，采集時間相對較長。有研究[7]表明ASL和DCE灌注參數(shù)與腎臟透明細(xì)胞癌的微血管密度之間均有相關(guān)性。

1.3 多參數(shù)聯(lián)合分析 僅憑單一的MRI序列難以對腎臟腫塊定性診斷，一些研究者[8－9]提出整合多種MRI特征，甚至融合形態(tài)學(xué)與功能成像序列，使用Logistic統(tǒng)計學(xué)方法建立多變量MRI診斷模型來提高診斷效能。Hotker等[10]綜合應(yīng)用DWI、DCE及化學(xué)位移成像的定量參數(shù)鑒別腎透明細(xì)胞癌與其他腎皮質(zhì)腫瘤，結(jié)果表明2組間的ADC值、強(qiáng)化峰值、強(qiáng)化下降率有顯著差異，這3個參數(shù)聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)了診斷效能。

1.4 影像組學(xué) 影像組學(xué)是采用計算機(jī)算法分析人眼不能識別的像素分布細(xì)節(jié)，從圖像中提取關(guān)于腫瘤的形狀、邊界、紋理的大量定量參數(shù)，通過圖像中包含的信息來反映疾病的病理生理學(xué)變化[11]。影像組學(xué)分為圖像采集與重建、圖像分割、特征提取、數(shù)據(jù)庫的建立與共享、預(yù)測模型及數(shù)據(jù)分析等5個步驟，算法分為一階、二階、高階等[11]。有研究者[12]應(yīng)用基于CT圖像的紋理分析來提高腎細(xì)胞癌與腎臟其他病變的鑒別診斷效能，但是利用MRI進(jìn)行腎細(xì)胞癌影像組學(xué)的研究尚較少。

2 MRI在腎細(xì)胞癌研究中的應(yīng)用

2.1 腎細(xì)胞癌不同組織學(xué)亞型之間的區(qū)分 WHO劃分腎細(xì)胞癌的3種主要類型是透明細(xì)胞癌 （占80%～90%）、乳頭狀腎細(xì)胞癌（占 10%～15%）、嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌（占4%～5%），其他的罕見類型包括集合管癌、易位癌及未分類腎癌[13]。在3個主要亞型中，腎透明細(xì)胞癌預(yù)后最差，乳頭狀腎細(xì)胞癌預(yù)后中等，嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌預(yù)后最好，通常把透明細(xì)胞癌之外的亞型統(tǒng)稱為非透明細(xì)胞腎癌[14－15]。由于預(yù)后不同，腎細(xì)胞癌亞型的確定會影響臨床治療方案的制定。在常規(guī)MRI檢查中，大多數(shù)腎透明細(xì)胞癌表現(xiàn)為T2WI上呈高信號，瘤內(nèi)出血、壞死、囊變多見，不均質(zhì)，增強(qiáng)檢查多表現(xiàn)為富血供[16]。非透明細(xì)胞腎癌大多邊界清晰、呈完全實(shí)性，乳頭狀腎細(xì)胞癌多表現(xiàn)為T2WI低信號、均質(zhì)、少血供，嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌相對體積較大，信號較為均勻一致，中央瘢痕為嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌的一個特征[17]。Sun等[18]分析了腎透明細(xì)胞癌、乳頭狀腎細(xì)胞癌、嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌的DCEMRI強(qiáng)化方式，發(fā)現(xiàn)3種亞型的強(qiáng)化程度不同，根據(jù)皮髓質(zhì)期的信號強(qiáng)度變化能夠鑒別腎透明細(xì)胞癌與乳頭狀腎細(xì)胞癌。在功能成像方面，多項研究應(yīng)用灌注加權(quán)成像（PWI）得出的定量參數(shù)（Ktrans）及半定量參數(shù)（增強(qiáng)率和廓清率）能夠有效鑒別腎透明細(xì)胞癌與非透明細(xì)胞腎癌[19－20]。Wang等[6]分析了ADC值判斷腎細(xì)胞癌亞型的能力，結(jié)果表明腎透明細(xì)胞癌ADC值高于乳頭狀腎細(xì)胞癌和嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌，高b值（800 s/mm2）下獲得的ADC值對于鑒別腎細(xì)胞癌的3種亞型有很高的敏感性和特異性。Gaing等[21]對44例腎腫瘤的IVIM參數(shù)進(jìn)行了一階紋理分析，結(jié)果表明IVIM參數(shù)經(jīng)直方圖分析得到的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度及峰態(tài)等參數(shù)能夠鑒別腎細(xì)胞癌亞型。

2.2 腎細(xì)胞癌的腫瘤分期 腫瘤分期對于腎細(xì)胞癌病人的預(yù)后和生存期的評估至關(guān)重要，對于治療方案的選擇有重要影響。根據(jù)腫瘤大小、淋巴結(jié)和轉(zhuǎn)移灶制定的TNM分期方法是臨床中最普遍應(yīng)用的，它與預(yù)后及治愈的可能性密切相關(guān)。MRI應(yīng)用在術(shù)前評價腎周脂肪、腎竇脂肪、腎集合系統(tǒng)受侵和腎靜脈瘤栓的價值已被證實(shí)，MRI診斷集合系統(tǒng)或腎周脂肪受侵的陰性預(yù)測值達(dá)100%，診斷腎竇脂肪受侵的陰性預(yù)測值達(dá)97%[22]。Karlo等[23]采用MRI評價了188個腎細(xì)胞癌的腫瘤與腎竇之間的距離及腎竇脂肪受侵情況對于預(yù)測腎內(nèi)脈管系統(tǒng)受侵的價值，結(jié)果表明腫瘤與腎竇零距離及腎竇脂肪受侵能夠敏感地反映腎內(nèi)脈管系統(tǒng)受侵。Kierans等[24]對61例腎透明細(xì)胞癌病人的術(shù)前ADC圖進(jìn)行了一階和二階紋理特征提取和分析，發(fā)現(xiàn)低分期（Ⅰ期和Ⅱ期）與高分期（Ⅲ期和Ⅳ期）之間腫瘤的ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而高分期腎透明細(xì)胞癌ADC圖的一階紋理特征（偏度）、二階共生矩陣紋理特征（相關(guān)性）顯著高于低分期，提示基于ADC圖的紋理分析能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行腎透明細(xì)胞癌的術(shù)前分期。

2.3 腎細(xì)胞癌的核分級 核分級是腎細(xì)胞癌的一個獨(dú)立預(yù)后因素，高級別腎細(xì)胞癌更容易早期復(fù)發(fā)，腫瘤相關(guān)致死率也更高。1982年發(fā)布的Fuhrman核分級系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的腎細(xì)胞癌核分級標(biāo)準(zhǔn)。這個分類方法根據(jù)HE染色后腫瘤細(xì)胞核的特征，將腎細(xì)胞癌分為1～4級，1級和2級為低級別，3級和4級為高級別。乳頭狀腎細(xì)胞癌分為1型和2型，2型為高級別。由于Fuhrman分級系統(tǒng)主觀性強(qiáng)、可重復(fù)性差[25]，因此在2016版WHO腎臟腫瘤新分類中，該系統(tǒng)被簡化的分級標(biāo)準(zhǔn)所取代，即WHO／國際泌尿病理學(xué)會（ISUP）分級系統(tǒng)[26]。

常規(guī)影像方法預(yù)測核分級的準(zhǔn)確性并不高，甚至穿刺活檢也不一定能完全滿足核分級的評估需求。因此，術(shù)前無創(chuàng)性預(yù)測腎細(xì)胞癌核分級的方法非常有價值，也是目前研究的熱點(diǎn)。部分研究者通過分析MRI特征來構(gòu)建鑒別核分級的多參數(shù)模型，結(jié)果表明腫瘤體積大、瘤內(nèi)壞死、腹膜后迂曲血管和腎靜脈瘤栓提示高級別透明細(xì)胞癌，而病變體積小、腫瘤位于腎臟外周、T2WI呈低信號、強(qiáng)化程度低提示低級別乳頭狀腎細(xì)胞癌[27]。MRI檢測腎細(xì)胞癌假包膜的敏感性優(yōu)于CT，假包膜不連續(xù)提示為高級別腎細(xì)胞癌[28－29]。 Cornelis等[9]對腎細(xì)胞癌病人進(jìn)行MRI定量分析，統(tǒng)計學(xué)分析表明，高級別腎細(xì)胞癌比低級別腎細(xì)胞癌的體積更大、增強(qiáng)實(shí)質(zhì)流入指數(shù)更低、腫瘤/脾的ADC比值更低。在功能成像方面，有文獻(xiàn)[30－31]報道高級別透明細(xì)胞癌的ADC值低于低級別透明細(xì)胞癌。Woo等[32]對應(yīng)用DWI鑒別不同級別腎透明細(xì)胞癌的8篇文獻(xiàn)共計397個透明細(xì)胞癌灶進(jìn)行了meta分析，發(fā)現(xiàn)DWI能夠以中等診斷效能來鑒別低級別和高級別腎透明細(xì)胞癌。Shen等[33]比較了DWI單指數(shù)模型參數(shù)和雙指數(shù)模型參數(shù)在鑒別腎透明細(xì)胞癌核分級的診斷效能，表明雙指數(shù)模型得到的ADC值較單指數(shù)模型的ADC值有更高的診斷效能。Palmowski等[34]認(rèn)為DCE灌注MRI也能夠有效評估腎細(xì)胞癌的核分級，3級腎細(xì)胞癌的灌注值高于2級腎細(xì)胞癌。

2.4 預(yù)后判斷及療效監(jiān)測 腎細(xì)胞癌分期和核分級不同，術(shù)后發(fā)生局部復(fù)發(fā)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險也不同，因此術(shù)后監(jiān)測隨訪的方案也不同。越來越多的研究表明MRI特征能夠預(yù)測腎細(xì)胞癌組織學(xué)亞型和臨床預(yù)后。腎細(xì)胞癌存在假包膜是預(yù)后較好的一個因素，代表腫瘤浸潤腎周脂肪的風(fēng)險較低[28]。Doshi等[35]分析了241個腎細(xì)胞癌術(shù)前MRI特征與預(yù)后的關(guān)系，結(jié)果表明T1WI呈低信號和以囊性為主的病變侵襲性低、預(yù)后良好；相比而言，T1WI呈等或高信號、實(shí)性成分超過25%的腫瘤發(fā)生復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的概率高。Beddy等[36]研究發(fā)現(xiàn)MRI上腎透明細(xì)胞癌腫瘤內(nèi)部壞死、腹膜后索條和腎靜脈瘤栓與轉(zhuǎn)移和疾病進(jìn)展相關(guān)，多變量邏輯回歸分析顯示腫瘤壞死是提示腫瘤進(jìn)展的唯一獨(dú)立預(yù)測因素。

2.5 與良性腫瘤的鑒別 腎血管平滑肌脂肪瘤（angiomyolipoma，AML）和嗜酸細(xì)胞腺瘤是最常見的2類良性腎腫瘤。約5%的AML在影像上看不到明顯的脂肪成分，被稱為乏脂型AML。乏脂型AML和嗜酸細(xì)胞腺瘤在MRI均難以與腎細(xì)胞癌鑒別，易被混淆而接受不必要的手術(shù)[5,37]。乏脂型AML在T2WI上呈均勻低信號[37]，而乳頭狀腎細(xì)胞癌及少部分的腎透明細(xì)胞癌也可呈T2WI低信號；乏脂型AML在反相位上可見病變內(nèi)信號減低，但腎透明細(xì)胞癌因有相同表現(xiàn)而難以鑒別。一些研究者構(gòu)建了多變量MRI診斷模型來鑒別乏脂型AML和腎細(xì)胞癌，Schieda等[38]研究表明乏脂型AML與腎細(xì)胞癌的常見3種亞型之間在T2WI信號強(qiáng)度、同反相位信號變化與CE－MRI強(qiáng)化表現(xiàn)上重疊較多，合并2種或多種MRI表現(xiàn)能更準(zhǔn)確地區(qū)分乏脂型AML與腎細(xì)胞癌。在功能性成像方面，Park等[39]對56例T2WI均呈低信號的乏脂型AML和腎細(xì)胞癌進(jìn)行了研究，結(jié)果表明腎細(xì)胞癌的平均ADC值低于乏脂型AML。Zhang等[40]對＜4 cm的小腎臟實(shí)性腫瘤進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)ADC值能夠鑒別腎透明細(xì)胞癌和良性腫瘤（包含乏脂型AML和嗜酸細(xì)胞腺瘤）。Wang等[19]使用DCE灌注MRI比較了腎細(xì)胞癌與乏脂型AML的灌注參數(shù)，結(jié)果提示Ktrans能夠有效區(qū)分乏脂型AML與乳頭狀腎細(xì)胞癌，而透明細(xì)胞癌與乏脂型AML之間的灌注參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

嗜酸細(xì)胞腺瘤與嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌有相同的細(xì)胞起源，影像表現(xiàn)相似而難以區(qū)分[41－42]。此外，嗜酸細(xì)胞腺瘤與腎透明細(xì)胞癌均為富血供腫瘤，兩者同樣鑒別困難。假包膜在腎皮質(zhì)腫瘤的鑒別診斷中也不具有特異性，嗜酸細(xì)胞腺瘤和腎細(xì)胞癌均可見到假包膜[42]。嗜酸細(xì)胞腺瘤的一個特征性強(qiáng)化方式是節(jié)段強(qiáng)化反轉(zhuǎn)征，Cornelis等[43]報道74%的嗜酸細(xì)胞腺瘤和12%的腎細(xì)胞癌表現(xiàn)為節(jié)段強(qiáng)化反轉(zhuǎn)征，節(jié)段強(qiáng)化反轉(zhuǎn)征聯(lián)合同反相位信號指數(shù)診斷嗜酸細(xì)胞腺瘤的特異度達(dá)到95%～97%。該研究小組進(jìn)一步分析了雙回波同反相位化學(xué)位移成像、動態(tài)對比增強(qiáng)、T2WI和DWI的定量參數(shù)，聯(lián)合應(yīng)用同反相位信號指數(shù)、腫瘤/脾信號比值、ADC比值、增強(qiáng)流入和流出指數(shù)等指標(biāo)鑒別嗜酸細(xì)胞腺瘤與嫌色細(xì)胞腎細(xì)胞癌和腎透明細(xì)胞癌，特異度分別為100%和94.2%[8]。在功能成像方面，Lanzman等[44]研究顯示嗜酸細(xì)胞腺瘤ASL上平均灌注水平高于腎細(xì)胞癌的各個亞型。Lassel等[45]對17項研究進(jìn)行的meta分析顯示腎細(xì)胞癌ADC值顯著低于嗜酸細(xì)胞腺瘤，應(yīng)用ADC值能夠鑒別嗜酸細(xì)胞腺瘤和腎細(xì)胞癌，以減少不必要的腎切除術(shù)。

3 小結(jié)

MRI在腎細(xì)胞癌的術(shù)前診斷、腫瘤分期、核分級預(yù)測和判斷預(yù)后中扮演著重要角色，優(yōu)于其他影像檢查手段。將MRI形態(tài)學(xué)和功能成像以及先進(jìn)的圖像后處理技術(shù)相融合，其在腎細(xì)胞癌的術(shù)前評估及術(shù)后監(jiān)測中的應(yīng)用前景廣闊。