0 引言

       肾脏肿瘤是泌尿系统常见的肿瘤之一^{[1, 2]}，肾脏肿瘤在T2加权成像（T2 weighted imaging, T2WI）序列上大多数以等及高信号为主，表现为低信号相对少见，造成T2WI低信号的原因与富含细胞成分的密度较低、病灶均匀性的生长方式、病灶内复杂成分等相关，很难鉴别其良恶性，诊断仍然存在困难^[3]。在其鉴别诊断上仍需新的、高效、准确的MRI检查技术。本研究中的增强T2^*加权血管成像（enhanced T2 star-weighted angiography, ESWAN）序列可以对T2WI低信号肾脏病变良恶性进行鉴别诊断。针对肾脏病变术前良恶性鉴别诊断，既往有很多常规成像方法例如超声造影、CT及MRI常规序列对肾脏病变的定性诊断进行研究^{[4, 5, 6]}，但是以往研究纳入的肾脏病变种类较少，并且ESWAN在T2WI低信号肾脏病变良恶性鉴别诊断中存在空白。本研究中采用的ESWAN是一种新发展的磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging, SWI）技术^[7]。利用磁场中不同组织的磁敏感性差异产生对比增强效果。它具有多回波采集、采集时间短和幅度平均后处理的优点，并在T1加权成像（T1 weighted imaging, T1WI）、T2WI、质子密度加权成像（proton density weighted image, PDWI）和扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）之外提供了新的对比度和更多的评价参数，可以更好地精确鉴别T2WI低信号肾脏病变的良恶性。因此，本研究旨在通过ESWAN序列来鉴别T2WI低信号肾脏病变的良恶性，更好辅助临床诊治。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       回顾性收集大连医科大学附属第一医院2013年11月至2024年8月期间于泌尿外科住院的145例肾肿瘤患者临床和影像资料。纳入标准：（1）术前于本院行MRI常规序列和ESWAN序列检查；（2）术前未进行过任何治疗；（3）经术中或术后病理证实的肾脏肿瘤。排除标准：（1）ESWAN图像质量不佳，存在伪影；（2）病灶太小无法勾画感兴趣区（region of interest, ROI）。本研究遵守《赫尔辛基宣言》，已经过大连医科大学附属第一医院医学伦理委员会批准，免除受试者知情同意，批准文号：PJ-KS-KY-2022-168。

1.2 MRI扫描

       应用1.5 T（GE Signa HDXT, GE Healthcare, USA）MRI扫描仪对患者进行扫描，使用设备自带8通道相控阵体线圈。所有患者均接受MRI常规及ESWAN序列扫描。各序列扫描参数详见表1。

       ESWAN成像参数中，R2^*值为采用梯度回波序列在不同时间进行梯度重聚，测量得到的横向弛豫率；T2^*值为未剔除主磁场均匀性时横向弛豫自由感应衰减的产物，与R2^*值成反比^[8]。

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表1  MRI扫描参数
Tab. 1  MRI scanning parameters

1.3 图像处理

       所有图像由2名具有10年工作经验的放射科主治医生独立阅片，在GE AW4.5后处理工作站上，采用functool对145例肾脏T2WI低信号病变ESWAN原始数据进行后处理，获得R2^*图、幅值图、相位图。在肿瘤最大面积的层面上手动绘制肿瘤T2WI低信号的ROI，测量三次，取三次测量结果的平均值（图1、图2），获得ESWAN序列R2^*值、幅度值和相位值，尽量避开坏死囊变区域。

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图1  女，56岁，左肾血管平滑肌脂肪瘤。1A：T2加权脂肪抑制序列图像；1B：R2^*图；1C：幅度图；1D：相位图。
图2  男，69岁，左肾透明细胞癌。2A：T2加权脂肪抑制序列图像；2B：R2^*图；2C：幅度图；2D：相位图。
Fig. 1  Female, 56 years old, patient with left angiomyolipoma. 1A: T2-weighted imaging fat suppression; 1B: R2^* map. 1C: Magnitude map. 1D: Phase map.
Fig. 2  Male, 69 years old, patient with left renal cell carcinoma. 2A: T2-weighted imaging fat suppression; 2B: R2^* map; 2C: Magnitude map; 2D: Phase map.

1.4 统计学分析

       所有数据运用SPSS 25.0版本统计软件进行统计学分析，对于连续变量，符合正态分布的数据以均数±标准差（x¯±s）表示，不符合正态分布的数据以中位数（上下四分位数）表示，计量资料采用Kruskal-Wallis检验，并进行Bonferroni校正，对计数资料采用χ2检验进行比较。根据组内相关系数（intra-class correlation coefficients, ICC）评估两名医生在不同参数测量之间的一致性，ICC>0.75表示一致性良好。将P<0.05的参数进行联合，通过多变量logistic回归建立模型。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线及其曲线下面积（area under the curve, AUC）分析R2^*值、幅度值和相位值鉴别T2WI低信号肾脏病变的良恶性的性能，进行DeLong检验，并计算相应敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及其95%可信区间（confidence interval, CI）。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 受试者入组情况及基本特征

       本研究共纳入145例T2WI低信号肾脏病变患者病例，共有145个病灶，其中：恶性病变（恶性组）112个，年龄28~84（60.94±14.50）岁，包括肾细胞癌66例，肾嫌色细胞癌12例，乳头状肾细胞癌22例，肾盂癌9例，肾盏癌3例；良性病灶（良性组）33个，年龄21~64（48.45±12.99）岁，包括肾血管平滑肌脂肪瘤30例，肾嗜酸细胞腺癌3例。

       在鉴别肾脏病变良恶性上，年龄、性别、病变长径、R2^*值、幅度值差异均具有统计学意义（P<0.05），病变短径及相位值差异无统计学意义（P>0.05），详见表2、图3。

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图3  R2^*值、幅度和相位值鉴别肾脏肿瘤良恶性箱式图。
Fig. 3  Boxplots show the R2*, magnitude, and phase values in benign and malignant.

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表2  患者和病变基本特征
Tab. 2  Characteristics of patients and lesions

2.2 两名医生测量ESWAN各参数值的一致性分析

       两名医生分别测量R2^*、幅度值、相位值和病变长径的ICC分别为：0.998（0.996~0.999）、0.998（0.996~0.999）、0.994（0.990~0.997）、0.985（0.979~0.989），ICC均>0.75，表明两名医生测量的参数值具有良好的一致性。

2.3 影像参数、临床特征、联合参数鉴别T2WI低信号肾脏病变的多因素logistics回归分析

       基于ESWAN各参数及联合参数建立的logistics回归模型显示，除相位值外，各参数及联合参数均为鉴别T2WI低信号肾脏病变良恶性的独立影像因素（P<0.01），详见表3。

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表3  各参数的多因素logistics回归分析
Tab. 3  Multivariate logistics regression analysis of each parameter

2.4 R2*值、幅度值、相位值、联合参数鉴别T2WI低信号肾脏病变的ROC曲线分析

       结果显示，单参数R2^*值、幅度值鉴别效能较高，R2^*值的AUC为0.891（95% CI：0.829~0.937），相应的截断值为>246.79 Hz，敏感度、特异度分别为97.3%、72.7%，幅度值的AUC为0.869（95% CI：0.803~0.920），相应的截断值为>195.87 Hz，敏感度、特异度分别为86.6%、81.8%；而相位值的鉴别效能一般，AUC为0.563（95% CI：0.478~0.645），敏感度、特异度分别为67.9%、54.6%。R2^*值联合幅度值的AUC为0.886（95% CI：0.823~0.933），敏感度、特异度分别为97.3%、72.7%；R2^*值联合病变长径的AUC为0.894（95% CI：0.832~0.939），敏感度、特异度分别为92.0%、81.8%；幅度值联合病变长径的AUC为0.858（95% CI：0.790~0.910），敏感度、特异度分别为75.9%、90.9%。详见表4、图4。

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图4  R2^*值、幅度值、相位值及联合参数鉴别肾脏肿瘤良恶性的受试者工作特征曲线。
Fig. 4  Receiver operating characteristic, curves of R2^*, magnitude, phase values, combined parameter between benign and malignant.

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表4  R2^*值、幅度值、相位值、联合参数对肾脏肿瘤良恶性的诊断性能
Tab. 4  The diagnostic performance of R2*, magnitude, phase values, combined parameter between benign and malignant

3 讨论

       本研究中通过ESWAN序列R2^*值、幅度值和相位值及与临床特征的联合鉴别T2WI低信号肾脏病变的良恶性，结果发现R2^*值、幅度值以及R2^*值联合幅度值、R2^*值联合病变长径、幅度值联合病变长径可以有效鉴别T2WI低信号肾脏病变良恶性，其中R2^*值、R2^*值联合病变长径、R2^*值联合幅度值具有更好的诊断性能，优于其他单独参数和联合参数，提示R2^*值、R2^*值与其他参数联合可以提供更多关于T2WI低信号肾脏病变的组织病理学信息^[9]，有助于临床对肾脏病变术前良恶性的诊断，指导进一步治疗。

3.1 ESWAN序列的优势

       MR磁敏感技术根据组织间磁敏感差异产生对比，尤其可以显示顺磁性物质。该技术目前已逐步应用于腹部，在肾损伤、肾肿瘤等疾病的诊断中都得到了应用^{[10, 11]}。ESWAN为SWI的补充，采用多个不同回波时间（echo time, TE）的回波加权而成，是多回波幅度的平均，可提高信噪比，通过一次扫描即可获得不同磁敏感效应产物。ESWAN序列可以提高分辨率和增加信噪比，多回波采集可减少扫描时间、提高检查效率，提取多参数，在疾病的诊断中具有潜在优势。

3.2 ESWAN序列各参数值鉴别T2WI低信号肾脏病变的可行性

       R2^*值不受主磁场强化（B0）、TE等影响，可直接反应组织的成分变化，可定量评估组织氧含量、顺磁性物质（脱氧血红蛋白、含铁血黄素、正铁血红蛋白）等改变^{[12, 13]}。而肾脏恶性肿瘤中的血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）作为乏氧诱导因子（hypoxia-inducible factor, HIF）的基因靶点，常过度表达，导致肿瘤组织内的乏氧状态^{[14, 15]}，又因恶性肿瘤的代谢较正常细胞更高，摄取更多的氧气、糖、蛋白质等营养物质^{[16, 17, 18]}，也导致了肿瘤组织的相对乏氧状态，两者会进一步造成局部组织去氧血红蛋白等顺磁性物质浓度的增高，导致T2^*值缩短，R2^*值增高^[8]。结合本研究结果R2^*值在肾脏T2WI低信号良恶性疾病中差异有统计学意义，进一步表明肾恶性肿瘤中出血和坏死成分较良性肿瘤中多，导致病灶中去氧血红蛋白等物质较多，可与肾良性病变进行区别。

       在本研究中，R2^*值的AUC为0.891，具有很好的诊断效能。以往研究表明ESWAN序列中相位值及R2^*值可以定量鉴别囊性肾细胞癌（cystic renal cell carcinoma, CRCC）与复杂性肾囊肿（complex renal cysts, CRC）等囊性肾肿物，而且R2^*值更具诊断价值^[19]，这与本研究结果一致。

       此外，ESWAN中的相位值相对稳定，可以不受弛豫时间和射频场的影响准确反映铁沉积过程定量测量病灶内铁含量，反映组织间磁化率差异，只与组织间磁性物质的含量有关，可以区分钙化和血液^{[20, 21]}，然而在本研究中，相位值AUC为0.563，诊断效能一般，原因可能与肾脏肿瘤中成分不同或勾画病灶ROI时产生误差有关，导致铁含量减少，顺磁性物质减少，因此组织间磁化率差异不大^{[22, 23]}。

       幅度图反映因顺磁性物质造成的磁场不均匀产生的磁敏感效应，表现为信号缺失的黑色低信号区。在幅值图上可定量提取幅度值，但在以往研究中，未发现幅度值对肾脏病变的鉴别诊断具有统计学意义，可能因为肾脏肿瘤中成分不同，导致在提取幅度值时产生误差。在本研究中，幅度值的AUC为0.869，具有很好的诊断效能。

       肾脏肿瘤在T2WI序列上大多数以等及高信号为主，表现为低信号相对少见^[24]，T2WI低信号的原因与高核质比、病灶均匀性的生长方式、细胞外液量减少，以及病灶内出现出血、钙化、纤维、平滑肌、脂肪、肉瘤样成分等相关^{[25, 26, 27]}。在本研究中，R2^*值和幅度值、ESWAN联合参数、影像联合临床特征均具有很好的诊断效能，其中幅度值可定量评估组织顺磁性物质改变^[28]，再结合前述R2^*值对组织不同成分的定量评估，我们认为肾脏疾病T2WI低信号常见的原因可能与病灶内含有出血成分有关。

3.3 本研究的局限性

       第一，本研究为回顾性研究，无法排除抽样误差，尽管某些ESWAN序列参数显示出较好的诊断效能，但仍需前瞻性的研究进一步分析；第二，MRI扫描各个序列的视野、层厚、层间距等参数不同，可能会影响研究结果；第三，本研究收集病例中，良性病变如嗜酸细胞腺癌例数相对较少，因此还需积累样本量进行分析。

4 结论

       综上所述，ESWAN信号特征有助于T2WI低信号肾脏肿瘤的定量诊断，R2^*值、幅度值、R2^*值联合幅度值、R2^*值联合病变长径、幅度值联合病变长径是鉴别T2WI低信号肾脏病变良恶性的有效方法，R2^*值联合病变长径具有更好的诊断性能，优于单R2^*值及其他联合参数，可更好辅助临床诊治。