探讨体素内不相干运动扩散加权成像(IVIM-DWI)参数在肾脏的良恶性肿瘤鉴别诊断中的应用价值。
回顾分析解放军总医院2013年9月至2014年2月间临床怀疑肾脏占位并进行磁共振扫描，手术病理结果均为肾脏肿瘤的45例患者。分为3组，每组15例，第1组为良性肿瘤组，病理结果均为血管平滑肌脂肪瘤，第2组为透明细胞癌组，病理均为肾脏透明细胞癌，第3组为非透明细胞癌组，病理为肾脏非透明细胞癌，包括肾嫌色细胞癌(CRCC)9例，乳头状肾细胞癌(PRCC6)6例。以上所有患者均在3.0 T磁共振扫描仪上接受了9个b值的IVIM-DWI扫描(b值的设定为0、20、50、100、150、200、400、600、800 s/mm2)，应用IVIM模型计算并比较所得的参数在3组之间的差异。
快速ADC (D*)值依次为(33.31±18.21)×10-3mm2/s，(30.03±18.83)×10-3mm2/s，(17.83±17.30)×10-3mm2/s，其中良性肿瘤组与非透明细胞癌组的差异有统计学意义(P<0.05)，而良性肿瘤组与透明细胞癌组，透明细胞癌组与非透明细胞癌组之间差异无统计学意义。慢速ADC (D)值依次为(0.78±0.31)×10-3mm2/s，(1.83±1.56)×10-3mm2/s，(0.96±0.25)×10-3mm2/s，3组中良性肿瘤组与透明细胞癌组，以及透明细胞癌组与非透明细胞癌组的差异均有统计学意义(均P<0.05)，而良性肿瘤组与非透明细胞癌组的差异无统计学意义。灌注相关体积分数ADC (f)值在3组的数值依次为33.5%±0.12%、25.2%±0.09%、25.7%±0.15%，3组之间的差异均无统计学意义。
IVIM-DWI的3个不同参数中，快速ADC值在肾脏肿瘤的良性与恶性(非透明细胞癌)的鉴别诊断中具有一定的意义，慢速ADC值在肾脏恶性肿瘤的透明细胞癌与非透明细胞癌的鉴别诊断中具有一定的意义，两者的综合应用可以为肾脏肿瘤的定性诊断提供一定的依据。
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扩散加权成像(DWI)在临床疾病诊断中的应用日益广泛，其主要是依赖于组织中水分子不断随机改变运动方向和位置的现象(即布朗运动)进行MR成像。在活体生物组织中，DWI检测到的水分子运动不仅包括了单纯扩散运动，还包括了毛细血管微循环灌注的影响。体素内不相干运动磁共振成像(introvoxel incoherent motion MR imaging，IVIM-MRI)是20世纪80年代末，由Le Bihan等[1,2]首次提出的，是描述体素内微观的成像方法，基于IVIM理论的双指数模型可以将水分子的扩散与毛细血管微循环灌注分离，从而获得3个不同定量参数值快速ADC(fast ADC)，慢速ADC(slow ADC)，灌注相关体积分数(fraction of fast ADC)，可以用于评价活体组织中扩散及灌注的信息。本研究通过对45例肾脏肿瘤患者研究，探讨体素内不相干运动扩散加权成像(IVIM-DWI)对肾脏良恶性肿瘤鉴别诊断中的意义。
对2013年9月至2014年2月解放军总医院临床怀疑肾脏占位的患者进行磁共振扫描，所有患者在进行MRI检查之前均未接受任何治疗，且在2周内在本院泌尿外科进行手术治疗并获取病理结果，根据病理结果分为3组，分别为良性肿瘤组、透明细胞癌组及非透明细胞癌组，病例结果统计非透明细胞癌组患者共15例，随机抽取良性肿瘤组及透明细胞癌组患者各15例，回顾性分析3组肾脏肿瘤患者相关参数进行鉴别诊断。排除肾囊肿、肾脏炎性病变及其他非肿瘤性病变、不能配合呼吸及图像质量较差等病例。
本研究通过了本院医学伦理委员会的审核，所有入组患者均签署了知情同意书。45例患者中男21例、女24例，平均年龄为49岁。第1组为良性肿瘤组，男5例、女10例，病理结果均为血管平滑肌脂肪瘤(乏脂肪的血管平滑肌脂肪瘤与富脂肪血管平滑肌脂肪瘤比例为9∶6)；第2组为透明细胞癌组，男9例、女6例，病理均为肾脏透明细胞癌；第3组为非透明细胞癌组，男7例、女8例，病理为肾脏非透明细胞癌，包括肾嫌色细胞癌(CRCC)9例，乳头状肾细胞癌(PRCC)6例。
本研究采用的仪器为美国通用电气公司GE Discovery 750 3.0 T(美国)磁共振扫描仪及8通道体部专用相控阵线圈，对比剂选用钆喷酸葡胺。
采用GE Discovery 750 3.0T(美国)磁共振扫描仪及8通道体部专用相控阵线圈，扫描时患者扫描时取仰卧位，脚先进，以患者剑突下缘为中心，扫描范围包括双侧肾脏、肾上腺及部分肝脏，检查前训练患者积极配合呼吸指令，尽量让患者保持呼吸幅度及频率的一致。扫描参数：MR平扫常规序列包括：轴位脂肪抑制快速自旋回波T2WI：TR 8 571 ms，TE 77 ms，带宽62.5 kHz，视野38 cm×38 cm，矩阵320×320，层厚6 mm，层间距1 mm，激励次数2；多b值DWI采用轴位单次激发自旋平面回波序列，b＝0、20、50、100、150、200、400、600、800 s/mm2，激励次数＝2、2、2、2、2、2、4、4、4。MR增强扫描采用轴位及冠状位三维容积内插值快速采集序列(LAVA-Flex)序列，TR 3.9 ms，TE 2.4 ms，视野38 cm×38 cm，矩阵320×180，层厚5 mm。对比剂选用钆喷酸葡胺，剂量0.2 mmol/kg，用高压注射器经肘静脉以1.5 ml/s团注，注射后追加生理盐水15～20 ml冲管以保证对比剂完全进入体内。
在GE Advantage Windows 4.5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双指数模型ADC分析(MADC)软件中，结合常规MR平扫、DWI及动态增强扫描图像，由两名具有5年以上影像诊断经验的放射科医生分别将感兴趣区(ROI)放置于病灶显示最大层面的实性部分，避开囊变、出血和坏死区域，以及信号极高或极低区域，MADC软件通过进行双指数模型计算分别生成慢速ADC(D)值、快速ADC(D*)值和灌注相关体积分数(f)值。所有数据均测量3次并取其平均值。
采用SPSS 17.0软件，良性肿瘤组、透明细胞癌组与非透明细胞癌组之间慢速ADC值、快速ADC值及灌注相关体积分数值均采用单因素方差分析的方法进行比较，并且采用SNK-q检验进行两两之间的比较。P<0.05为差异有统计学意义。
快速ADC (D*)值(假性扩散系数)依次为(33.31±18.21)×10-3mm2/s，(30.03±18.83)×10-3mm2/s，(17.83±17.30)×10-3mm2/s，其中良性肿瘤组与非透明细胞癌组的差异有统计学意义(P<0.05)，而良性肿瘤组与透明细胞癌组，透明细胞癌组与非透明细胞癌组之间差异无统计学意义。慢速ADC (D)(单纯扩散系数)值依次为(0.78±0.31)×10-3mm2/s，(1.83±1.56)×10-3mm2/s，(0.96±0.25)×10-3mm2/s，3组中良性肿瘤组与透明细胞癌组，以及透明细胞癌组与非透明细胞癌组的差异均有统计学意义(均P<0.05)，而良性肿瘤组与非透明细胞癌组的差异无统计学意义。灌注相关体积分数ADC (f)值在3组的数值依次为33.5%±0.12%、25.2%±0.09%、25.7%±0.15%，3组之间的差异均无统计学意义(图1，图2，图3)。
D*值中良性肿瘤组与非透明细胞癌组之间差异有统计学意义(P＝0.041)，而良性肿瘤组与透明细胞癌组(P＝0.058)，透明细胞癌组与非透明细胞癌组之间差异无统计学意义(P＝0.128)。D值中良性肿瘤组与透明细胞癌组的差异有统计学意义(P＝0.016)，透明细胞癌组与非透明细胞癌组的差异有统计学意义(P＝0.028)，而良性肿瘤组与非透明细胞癌组的差异无统计学意义(P＝0.807)。f值在3组之间的差异均无统计学意义(均P>0.05)。
肾脏肿瘤是人体泌尿系统常见肿瘤之一。肾脏肿瘤中以恶性肿瘤居多，占85%～90%，而肾癌占人类恶性肿瘤的2%，每年全世界新发病例数约为19万，近几年更有逐年增加的趋势[3]。肾脏肿瘤中良性肿瘤所占比例较少，其病理类型主要包括血管平滑肌脂肪瘤、乳头状腺瘤、肾嗜酸细胞瘤和后肾腺瘤等。虽然每种类型的肾脏肿瘤都各有特点，但是由于某些类型之间存在着形态学和病理学上的重叠，影像学表现上也会有很多交叉点，这给肾脏肿瘤的诊断带来了难度。
在MRI的常规扫描中，DWI成像反映了组织中的水分子扩散时受限的程度，它可以在一定程度上反映病变的病理生理过程，从而为肾脏肿瘤的诊断提供有力的依据。然而，传统的DWI技术是基于单指数模型，忽略了毛细血管微循环的灌注对于ADC值的影响。IVIM技术是一种新的可以定量分析分子扩散和血液微循环灌注的技术，在中枢神经系统、乳腺、头颈部及腹部有诸多应用[4,5,6,7,8,9,10]。IVIM双指数模型所得到的3组参数具有不同的意义。慢速ADC (D)值代表真实水分子扩散系数，即扩散。快速ADC(D*)值代表血液在不规则毛细血管网内的流动，这一运动类似于水分子的不规则运动，宏观来看也是一种扩散过程(通常称其为pseudo diffusion，伪扩散)，即灌注。灌注相关体积分数(f)值表示对生物组织施加一定时间扩散梯度后，受水分子扩散和灌注过程的双重影响，磁共振信号强度衰减，其中灌注过程所占贡献比例称为灌注相关体积分数，它在一定程度上反映了生物组织内毛细血管的丰富程度，一般认为，f值越大毛细血管分布越密集。
研究结果表明：IVIM-DWI双指数模型计算所得的3个参数D值、D*值、f值在肾脏肿瘤鉴别中有着不同意义。D值代表组织中水分子真性扩散，在本研究中，恶性组(透明细胞癌组及非透明细胞癌组)D值均高于良性组，且透明细胞癌组的值高于非透明细胞癌组，这说明肾脏良性肿瘤比肾脏恶性肿瘤水分子扩散运动受限更加严重，且肾脏非透明细胞癌比透明细胞癌的水分子受限更加严重。这种结果可能与肾脏良性肿瘤组病例均为血管平滑肌脂肪瘤有关，肾脏血管平滑肌脂肪瘤是由平滑肌、脂肪和畸形血管以一定比例组成的良性实质肿瘤，一般而言，肿瘤大部分组成部分为前两者，平滑肌细胞呈旋涡状、编织状或围绕血管排列或穿插于脂肪组织中[11]，肿瘤的组织学直接影响了IVIM模型所得到的D值，肿瘤内部平滑肌及脂肪成分内的自由水扩散的幅度较血管小很多，肾脏良性肿瘤的细胞排列比较致密，故肾脏良性肿瘤组得到的D值较恶性肿瘤组偏低；肾脏透明细胞癌有宽广的透明细胞质，内含丰富糖原、类脂，间质不多但含有丰富的毛细血管和血窦，易在肿瘤内部发生出血、坏死和囊变，肿瘤内细胞不如非透明细胞癌细胞排列致密[12]，所以肾脏非透明细胞癌的D值较透明细胞癌低，说明其水分子受限比透明细胞癌严重。这一结论在一定程度上可以解释某些病例中，肾脏透明细胞癌的DWI信号比血管平滑肌脂肪瘤或是非透明细胞癌的DWI信号强度低。
根据IVIM理论的研究，D*值在很大程度上取决于肿瘤组织内的毛细血管密度，与组织中微血管的丰富程度有关。本研究中良性肿瘤组的D*值大于恶性组(透明细胞癌组及非透明细胞癌组)，且在恶性肿瘤组中透明细胞癌D*值大于非透明细胞癌。这说明就微循环灌注因素来说，肾脏良性肿瘤多于肾脏恶性肿瘤，且肾脏透明细胞癌微血管密度大于非透明细胞癌。肾脏血管平滑肌脂肪瘤因其内部含有大量的畸形血管，是一种血供较充足、灌注血流比较丰富的肿瘤，而透明细胞癌较非透明细胞癌而言，其间质内含有丰富的毛细血管和血窦，故微血管密度大于非透明细胞癌，使其血供会较非透明细胞癌丰富很多，这也与文献报道的相关理论相符[13,14]。f值在一定程度上反映了生物组织内毛细血管的丰富程度，理论上应随着组织微循环灌注的增加而增大，但是就本研究而言，3组得到的数据虽然符合上述的病理基础，但是在统计学上并没有意义，这可能与样本量较小有关，其次微循环灌注量也与血流量相关，而肿瘤内部血流量不仅与本身病理类型的有关，与患者本身的肾脏血流灌注也有一定的关系，如进一步将肾脏肿瘤与患者正常肾脏f值作对比也许会有更进一步的发现。
本研究的局限性：因为收集病例的时间较短，本组中的良性肿瘤组病理结果均为血管平滑肌脂肪瘤，其他良性肿瘤病例未能在研究范围内，而肾脏非透明细胞癌的病例主要集中在发病率相对高一些的乳头状肾细胞癌和嫌色细胞癌，如果扩大收集病例数量及时间，病理类型更加多样化些，本研究结果将会更加客观。
IVIM-DWI理论的3个不同参数中，D*值在肾脏肿瘤的良性与恶性(非透明细胞癌)的鉴别诊断中具有一定的意义，而D值在肾脏恶性肿瘤的良性肿瘤与恶性肿瘤、透明细胞癌与非透明细胞癌的鉴别诊断中具有一定的意义，本研究是对IVIM参数在肾脏良恶性肿瘤诊断上的初步探索，为今后扩大样本量研究以获取更多临床意义提供一定的理论依据。
