肾癌功能影像诊断研究进展

肾细胞癌简称肾癌，是起源于肾实质小管上皮系统且最为常见的一类肾脏原发恶性肿瘤，大约占肾脏恶性肿瘤的85%，其发病率与死亡率在近20年来有逐年升高的趋势[1]。常见的肾癌组织学类型有3种，即透明细胞癌、乳头状细胞癌和嫌色细胞癌，第一种为最常见的亚型，占所有肾脏恶性肿瘤的70%～80%[2，3]。肾癌主要以腹部肿块、血尿及肾区疼痛为原发症状就诊，而部分患者可因无明显临床表现而延误治疗。针对肾癌，根治性肾切除依然是目前肾癌的主要治疗手段，而通过各种功能影像检出肾癌，并对其定性定量分析，准确评价患者肾功能，以此指导临床选择相应术式进行治疗，从而达到早发现、早治疗、良预后的临床诊疗目的。

1 CT功能成像

1.1 CT能谱成像 CT能谱成像利用双源能量成像，是近年来CT成像技术的重大革新，与常规CT成像相比，其除了能够获取常规混合能量影像之外，还能够利用单源80kVp和140kVp两组电压的瞬时切换，获取40～140keV能量范围内的101组单能量影像以及物质分离影像等，并能够实现原始数据的能谱解析，进而得到多参数成像。单能量成像能够最大程度保留图像的原始数据，改善成像质量和噪声比、除去伪影，更加客观真实地显示病灶，使得微小病灶也能被发现[4]。基于能谱曲线、物质分离成像及单能量成像等成像技术优势，CT能谱成像可以对肿瘤的起源、定位定性、分期乃至肿瘤的病理分级进行量化分析，并探取其中规律，应用前景广阔。

1.1.1 肾癌Fuhrman病理核分级及分型 肾细胞癌依据细胞核形态及核仁比例，Fuhrman将肾癌分为四个等级。影响肾细胞癌预后的重要独立因素是核分级，对于透明细胞癌来说，其分级大小和分化程度及预后均呈负相关[5]。相关研究表明，肾癌分级越高，其分化程度越低，肿瘤的恶性度也就越高。分化程度越高的肿瘤血管内皮生长因子表达越多，肿瘤的血管网络发达，呈膨胀性乃至侵袭性生长，呈富血供明显增强表现。部分类型肾癌CT增强特征明显且易于诊断与鉴别，但其中不乏表现不典型者，常规CT难以区分，而能谱多参数分析却能够发挥重要作用。国内外相关报道指出[6，7]，CT能谱成像能够借助其特有的成像优势，针对肾癌病灶进行多参数定量分析，对常见肾癌亚型的诊断与鉴别诊断有很大临床价值。

1.1.2 肾透明细胞癌与乏脂型肾错构瘤鉴别诊断 肾平滑肌脂肪瘤（Renal Angiomyolipoma，RAML）又被称之为肾错构瘤，有经典型肾AML和上皮样肾AML（Epithelioid Angiomyolipoma，EAML）两种类型。经典型RAML由不同比例的脂肪、血管及平滑肌组织组成，肾癌与经典型RAML较容易鉴别，CT成像上可根据其特征性低密度脂肪影确诊。EAML以上皮增生为主、缺乏脂肪成分，并可见不同程度及范围的囊变、坏死，由于缺乏特征性的影像表现，因此EAML与肾癌鉴别较为困难。赵娜等[8]研究认为在肾癌和乏脂型肾血管平滑肌脂肪瘤的鉴别诊断方面，CT能谱多参数成像发挥了一定的作用。马光明等[9]通过对经病理证实的三十多例病例的CT能谱数据多参数分析，指出脂基值（平扫脂水浓度）和皮髓两期标准化碘浓度（Normalized Iodine Concentrations，NIC）（NIC= 病灶碘浓度/同层主动脉碘浓度）的差值对乏脂型肾血管平滑肌脂肪瘤和肾癌鉴别均具有较高的敏感性及特异性。李雪霜[10]在其2016年的研究中指出，在乏脂性肾血管平滑肌脂肪瘤与肾透明细胞癌鉴别诊断中，能谱CT碘含量及标准化碘浓度是两者重要的鉴别要点。

1.2 CT灌注成像 CT 灌注成像（CT perfusion imaging，CTPI）是一种非介入式且较为可靠的功能成像方式，灌注成像可大致地反映肾脏的总体功能状态，且能够定量的反映肿瘤微循环血流的灌注情况，直观地评价肿瘤的血流动力学变化，在肾癌的影像诊断及部分肾癌亚型的鉴别诊断中作用巨大。近年来CTPI多应用于肾癌与肾盂癌以及乏脂型肾血管平滑肌脂肪瘤的鉴别诊断。张旭辉等[11]研究指出乏脂型肾错构瘤的灌注值一般相对较低，并且通过对肾癌组及肾错构瘤组两组的灌注数据比较，发现后者的血流量（BF）、血容量（BV）、表面通透性（PS）值均低于前者，仅平均通过时间（MTT）值高于前者，且差异显著。刘肖等[12]通过总结大量病例数据认为CT灌注多参数分析对肾癌、肾盂癌及乏脂型肾血管平滑肌脂肪瘤的鉴别诊断能效较高，有很大的应用前景。CTPI可以反映肿瘤内部血管生成情况，一般血管生成的多少与肿瘤的恶性程度呈正比，因此CTPI对肾脏肿瘤的良恶性鉴别有重要参考价值。王晓彤等[13]选取经病理证实的78例肾脏恶性肿瘤及50例肾脏良性肿瘤分别作为恶性肿瘤组及良性肿瘤组，并以30例无肿瘤体健者作为对照组进行对比研究，经过对以上各组CTPI多参数的定量分析对比，总结得出对照组健康者的肾皮质的BF及BV值明显低于良、恶性肿瘤组患者，而肾皮质PS值却高于另外两组，这可作为临床判断肿瘤恶性程度的参考依据。CTPI对部分常见肾癌亚型及不同级别的肾癌也具有一定的鉴别诊断价值，大量研究指出透明细胞癌较非透明细胞癌部分灌注参数值高。Chen等[14]指出，就BF及BV平均值而言，相较于乳头状细胞癌及嫌色细胞癌，肾透明细胞癌明显更高，而PS三者差异不显著。在肾癌分级方面，肾癌的级别越高，其恶性程度也就越高，CT灌注相应的也就越高。但CTPI的不足之处在于其无法规避高剂量辐射损伤以及一定程度的造影剂肾损害，对于肾功能存在问题的患者实施起来有一定风险，另外CTPI对于仪器设备及影像质量均有较高要求，这也限制了其临床的广泛使用。

2 MRI功能成像

2.1 DWI 扩散加权成像（diffusion -weighted imaging，DWI）是一种可检测活体组织细胞内水分子扩散运动的功能成像方式，具有无创和可重复的优点，其能够对水分子扩散状态进行检测，继而评估活体组织细胞的机能状态，最终利用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）对病变进行定位及定性。在肾脏肿瘤研究方面，有报道认为[15，16]，由于范围为600～1 000s/mm2的b值可有效减少微循环灌注对ADC值影响，因此这个范围内的b值最适宜肾脏肿瘤的研究。基于两b值单指数分析的DWI对透明细胞癌及非透明细胞癌的鉴别诊断及肾透明细胞癌的分级存在一定研究价值。整体看来，透明细胞癌ADC值一般高于非透明细胞癌，这对于肾癌常见亚型鉴别有一定价值，并且这一结论在Notohamiprodjo等[17]的研究中也得到了验证。耿莉等[18]也在其研究结果中指出透明细胞癌的ADC值高于非透明细胞癌，ADC值对两者的鉴别作用明显。因此，针对ADC值的研究对肾癌亚型的鉴别非常必要。在ADC值与肾透明细胞癌（clear cell renal cell carcinoma，CCRCC）分级的相关研究中，大量研究表明随着ADC值降低，CCRCC的分级升高，组织分化程度降低。Mytsyk等[19]通过对126例CCRCC患者的ADC值比较，认 为CCRCC的组织分化程度随着ADC值减小而逐渐降低。另外，实性肾癌较囊性肾癌，其ADC值一般也相对较低。

2.2 DCE-MRI 动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）是一种无创且较为理想的功能性磁共振成像方式，在磁共振平扫及动态对比增强的基础上，利用药代动力学数学模型计算出微血管通透性相关的定量参数，便可反映肾脏肿瘤的血流分布及变化情况，进而提高肾肿瘤定性诊断和鉴别诊断的准确性。

2.2.1 半定量分析 半定量分析指通过选用适宜的时间—信号强度曲线（time intensity curve，TIC），根据曲线的类型及其所反映的病灶增强前后信号强度的变化情况，可较为直观地反映病灶强化特点及血流动力学改变，并以此为依据对病灶进行影像学诊断。

Yabuuchi等[20]将TIC曲线分为3种：持续型、平台型和流出型。肿瘤组织内的增强对比剂由血管内渗出到细胞外血管外间隙（extravascular extracellular space，EES），血管管壁的通透性和血流量大小对渗出率起决定性作用，病灶的血流灌注情况与其所在区域的血管壁通透性及微血管密度息息相关。DCE-MRI通过测量相关生理参数，即最大增强斜率、强化百分比、曲线下面积和达峰时间等，可得到病灶血管通透性和血流灌注两方面的信息。王喜军等[21]对21例肾癌患者的总结发现，不同肿瘤强化方式存在差异，且与肿瘤血液动力学改变及病理特点有较为紧密的联系。Hebert等[22]研究指出，透明细胞癌各期信号强度变化的百分值相较于研究组内的非透明细胞癌要高。

2.2.2 定量分析 DCE-MRI定量分析参数主要包括：Ktrans（容量转移常数）、Kep（速率常数）和Ve（细胞外血管外间隙容积），利用这些参数能够实现肾癌的多参数定量分析，为不同亚型肾癌诊断及鉴别诊断提供新的思路。近年来，国内外相关研究[23]发现非肾透明细胞癌Ktrans值小于肾透明细胞癌，且差异显著，这证实Ktrans值在两者的诊断及鉴别诊断中存在一定价值。丛欣莹[24]分析了53例肾透明细胞癌和8例非透明细胞癌，指出两者的Ve值存在较大差异，且肾透明细胞癌此值较高，这一结论某种程度上表明肾脏非透明细胞癌的组织细胞结构较透明细胞癌更为紧凑，致使血管通透性及单位体积组织的血流灌注较后者差。国内外目前就Kep值的相关研究还相对较少，虽然部分学者认为Kep能反映肿瘤在接受抗肿瘤药物治疗后血流动力学改变及细胞增殖活性的改变，但其应用价值及诊断效能有待进一步扩大样本发掘研究。

2.3 DTI弥散 张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）以DWI为成像基础，同时依据水分子在不同组织细胞中分散具有各向异性而实现的一种成像方式，DTI在反映三维空间内组织内水分子的弥散特性的同时还能够对其定量分析，其分析各向异性常用的参数主要包括：部分各向异性（fractional anisotropy，FA）、相对各向异性（relative anisotropy，RA）、容积比指数（VR）和平均扩散率（MD）等。DTI可以显示各种疾病对于白质纤维束的损伤程度及范围，最早用于神经系统，现逐渐应用于肝脏等实质性脏器，但DTI在肾脏肿瘤中的应用较少。Notohamiprodjo 等[25]研究认为FA值不能有效分辨肾癌病灶与正常肾实质，其原因在于肾癌FA值有较大变化幅度的同时又没有具体且有效的参照标准，对肾癌病灶敏感性较差。叶靖等[26]则认为正常肾髓质的FA值显著高于肾癌，和肾皮质相比略低但无明显差异。除此之外，有研究表明，实性肾癌和囊性肾癌相比FA值有较为明显的升高。肾癌DTI图像可清晰显示肿瘤与正常肾实质的结构差异，相应癌区纤维束中断，其应用价值突出。

3 超声成像

超声成像是一种无创且可重复的检查方式，具有价格相对低廉、操作简便等优势，因此常用于肾脏肿瘤的常规筛查。其成像技术多种多样，最为常用的主要是超声多普勒血流成像、超声造影以及超声弹性成像。超声多普勒血流成像应用最为广泛，它的出现使得肾癌病灶血流灌注的实时动态观察成为可能，并且可根据部分血流动力学参数对肾癌病灶的血流灌注进行评价。超声造影（contrastenhanced ultrasonography，CEUS）利用与红细胞直径相近的造影剂“微泡”，可清晰显示肾脏各级血管及邻近组织血管，使肿瘤及周围组织血流灌注情况一目了然，因而其对肾占位的诊断作用突出。超声造影增强模式对于肾肿瘤良恶性鉴别意义巨大，国内外有研究指出肾恶性肿瘤多表现为高增强、不均匀增强，消退迅速，反之，良性肿瘤则以低增强、均匀增强为主，消退缓慢[27，28]。Barr等[29]通过对大量肾占位病例数据的研究分析，指出超声造影对肾占位良恶性的诊断敏感性（100%）及特异性（95%）较高，诊断效能较好。CEUS显示的假包膜（肾癌的重要诊断依据），可作为肾癌与肾血管平滑肌脂肪瘤的鉴别要点[30]。另外，黄备建等[31]通过对343例肾癌患者研究发现，就皮质期、达峰值回声和实质期的具体情况而言，肾乳头状癌与肾透明细胞癌差异显著，证实CEUS对肾癌亚型鉴别亦具有一定价值。超声弹性成像是一种前沿性的成像方式，由于分子结构的不同会导致组织弹性的差异，利用超声对组织激励，便可得到与组织弹性相关的参数，后通过对不同组织相应的弹性系数及受压形变前后射频信号的分析处理，将其转换为实时彩色图像，就可获取病变组织的弹性及成分等信息，这就为某些病变的诊断提供了新的可行性。

4 核医学成像

4.1 PET/CT显像 PET/CT显像（正电子发射计算机断层显像）是以正电子核素作为示踪剂实现功能显像的一种成像方式，可真实反映病灶及全身各内脏器官的功能状态，其对病灶的敏感性较常规检查更高。PET/CT示踪剂18F-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）经肾脏代谢，正常肾实质与肾癌均表现为放射性浓聚，肾癌不易显示，导致肾癌检出率较低，另外，肾癌与部分肾脏良性病变放射性浓聚表现存在交叉，因此其临床应用较为局限。PET/CT主要应用于肾癌定性分期、淋巴结与远处转移灶检出及预后评估等方面。Nakanishi等[32]利用11C-胆碱PET/CT和 FDG PET/CT显像，对28例肾癌患者进行对比研究，指出11C-胆碱PET/CT较FDG PET/CT对肾癌病灶的敏感性、准确性及特异性均明显提高，且对全身实质脏器转移灶及转移淋巴结的诊断优势较大。近年来，有研究发现肾癌患者脂肪酸代谢异常增高[33]，而18F-氟乙酸盐（18F-fluoroacetate，18F-FAC）与脂肪酸合成酶具有良好的相关性，能够监测体内脂肪酸代谢的动态变化，因此18F-FAC诊断肾癌的灵敏度较18F-FDG高。另外，最新研究显示[34]，18F-FAC PET/CT对低级别肾癌的检出率也显著高于18F-FDG显像，且两者联合应用对肾脏肿瘤的分级也有一定价值。

4.2 核素肾动态显像 核素肾动态显像可动态了解肾脏血流的灌注情况、肾小球的滤过以及泌尿系统的结构和功能等，且对肾功能综合评估也很有帮助。国外相关研究发现，根治性肾切除是发生慢性肾病的重要危险因素，因此术前肾功能准确评估尤为重要。多项研究显示核素肾动态显像能够同时准确、可靠评价总肾和分肾功能[35，36]。目前，99mTc-DTPA广泛应用于核素肾动态显像，可对肾小球滤过率进行推算测定，能够为肾功能受损的临床量化分析提供一定参考依据，有助于其个体化手术方式及治疗方案的制定及实施[37]。在肾癌分型方面，核素肾动态显像也有一定鉴别价值，有学者指明直径＞4cm的肾癌，非透明细胞癌早期充盈率明显低于透明细胞癌。

5 小结

现阶段功能医学成像主要以肾功能变化及其形态学特征为依据对肾癌做出术前诊断，功能医学成像是普通检查技术的重要补充手段，其对于肾癌诊断具有较大优势，例如能谱CT成像可减少辐射剂量并实现多参数分析，超声造影及CTPI根据病灶血流灌注情况对肾肿瘤良恶性及部分肾癌亚型进行鉴别，MRI功能成像及PET/CT显像能够从功能代谢水平对肾癌综合评估。但其也存在一定不足，例如CTPI的辐射损伤，超声造影及CTPI的肾损害，MRI及PET/CT的高昂价格等，因此我们要取长补短，将多种功能成像有机结合，达到精准诊断肾癌的目的。随着时代与医疗技术的蓬勃发展，功能影像技术日臻完善，其在肾癌术前诊断、鉴别诊断及肾功能评估等方面的应用前景值得期待。