Application Study of Contrast-enhanced CT in Renal Cystic Lesions with the Bosniak Classification Version 2019
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摘要: 目的：本研究拟采用多期增强CT对肾囊性病变的2019版Bosniak分类细节进行评估。方法：共入组88例肾囊性病变，两名不同的观察者对Bosniak v.2019分类评判标准中的细节进行评测，并将最终分类结果与病理进行对照。结果：两名观察者对肾囊性病变的大小、病灶内均质程度、各期CT值、分隔数量及结节大小的评测一致性很好（ICC=0.97，ICC=0.96，ICC=0.98，ICC=0.97，ICC=0.96，ICC=0.97，ICC=0.90，ICC=0.96），对囊壁厚度的评测一致性良好（ICC=0.73），而对病变分隔厚度及不规则突起厚度的评测一致性中等（ICC=0.41，ICC=0.50）。与病理结果进行对照，我们发现对于肾囊性病变良恶性，其病灶大小、均质度、各期CT值、囊壁厚度、分隔厚度及分隔数量存在统计学意义，钙化大小则无明显统计学意义。结论：对Bosniak v.2019版CT分类细节的评估有利于判断肾囊性病变的良恶性，但不同观察者对于细节的评测存在一定程度的差异。Abstract: This study aimed to use multiphase-enhanced CT to evaluate the classification details of the Bosniak classification version 2019 of renal cystic lesions. A total of 88 cases of renal cystic lesions were enrolled. Two reviewers evaluated the details of the Bosniak v. 2019 classification and then compared the final classifications with pathological results. We found that the two reviewers had excellent consistency in evaluating the size, degree of homogeneity within the lesion, CT values of each scanning phase, number of septations, and nodule size of renal cystic lesions, while the consistency in evaluating the thickness of the cyst wall was good. The consistency in evaluating lesion septal thickness and irregular protrusion thickness was moderate. Compared to pathological results, we found that for benign and malignant renal cystic lesions, there were statistical significance in lesion size, homogeneity, CT values of each scanning phase, cyst wall thickness, septal thickness, and number of septations, while there was no significant statistical significance in calcification size. Therefore, the evaluation of the classification details of Bosniak classification v. 2019 CT is beneficial in determining the benign and malignant nature of renal cystic lesions, but there are differences in observer consistency.
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Keywords:
- X-ray computed tomography /
- renal cystic disease /
- classification
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肾脏囊性病变在临床工作中很常见，多达40％ 的病例是在CT检查中偶然发现的，尽管其中绝大多数是单纯性或良性囊肿，但高达8％～15％ 的病变可能具有复杂的外观，如囊内密度增高，出现钙化、分隔及结节等[1-2]。
肾囊性病变的Bosniak分类于1986年首次提出[3]，用于评估肾囊性病变的良恶性，为复杂肾囊性病变的恶性风险分层系统和管理决策提供标准化意见。2019版Bosniak（Bosniak v.2019）在之前发布的2005版Bosniak分类的基础上进一步细化对肾脏囊性病变的分类管理，对分类的细节进行再定义和评估，旨在提高分类的准确性和观察者之间的一致性[4]。之前的研究主要侧重对Bosniak v.2019最终分类的比较，对分类细节的评估较少[2,5-6]。
本研究拟对Bosniak v.2019分类标准中CT细节特征进行提取，进一步评估肾囊性病变良恶性的准确性，并评估观察者之间的一致性。
1. 材料和方法
1.1 一般资料
回顾搜集2019年1月至2022年6月在首都医科大学附属北京友谊医院进行双肾增强CT检查的肾脏囊性病变，共搜集到1678例，其中109例有病理手术结果。剔除图像不全以及不符合Bosniak分类的囊性病变，最后共收集到88例。其中男63例，女25例，平均年龄（63.4±1.7）岁；总共88个病灶，其中48个病灶位于左肾，40个病灶位于右肾，35个病灶位于肾上极、20个病灶位于肾中部，33个病灶位于肾下极。
88例肾囊性病变的病理结果中，其中67例为良性病变（52例单纯囊肿、13例复杂囊肿，1例囊性肾瘤、1例混合上皮间质肿瘤），21例为恶性病变（10例低度恶性潜能肾囊肿，9例透明细胞癌，1例嫌色细胞癌，1例乳头细胞癌）。
1.2 研究方法
所有患者术前均行双肾的多期增强CT检查。CT检查采用本院的64排GE Lightspeed 64排CT。扫描参数：层厚5 mm/1.25 mm，层间距5 mm/1.25 mm，管电压120 kVp，管电流200 mA。所有患者在CT检查前30 min排空膀胱并饮用600 mL水，扫描范围为膈顶至耻骨联合处，CT增强扫描通过静脉注射碘海醇（320 mgI/mL），剂量2 mL/kg，在注射对比剂后约30～40 s左右采集动脉期图像，60～90 s左右采集静脉期图像。
CT图像由甲、乙两位分别具有15年和25年腹部影像诊断经验的放射科医师进行评测，分别对病例的CT特征进行分析，包括：病灶大小，病灶在平扫、动脉期及静脉期CT值，病变均质程度（1相对均质、2相对欠均质、3不均质），钙化大小、囊壁厚度、分隔数量、分隔厚度、钝性突起厚度及结节直径，最后进行Bosniak v.2019分类。两位医师在对病灶评测之前，进行Bosniak v.2019版的系统训练[7]。
病灶大小及钙化大小均记录平均直径，小于1 mm病灶不予测量。病灶CT值测量避开病灶边缘，小感兴趣区（2～4 mm2）多处测量并记录平均值。囊壁厚度、分隔厚度及钝性突起厚度均测量最厚处值，结节直径记录平均直径。
1.3 统计学分析
采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，计数资料采用卡方检验。计量资料符合正态分布者采用t检验，以（均值±标准差）表示；不符合正态分布者采用Mann—Whitney U秩和校验进行组间比较。采用组内相关系数（ICC）值分析两位观察者对CT细节特征评估的一致性。对最终Bosniak v.2019分类，则采用Kappa检验分析两名观察者之间一致性。ICC和Kappa检验的一致性程度：小于0.4为较差，0.4～0.6为中等，0.6～0.8为良好，0.8以上为很好。采用独立t检验比较肾囊性病变良性的 CT细节特征。
Bosniak v.2019分类与病理结果比较计算出诊断恶性病变的敏感性、特异性并绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线，将约登指数最大值所对应的Bosniak v.2019分类定为鉴别肾囊性病变良、恶性的临界值。以P＜0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 一致性分析
两位观察者对88个肾囊性病灶CT细节特征的评测以及最终的Bosniak v.2019分类结果分别见表1和表2。两位观察者对肾囊性病变的大小、病灶内均质程度、扫描各期CT值、分隔数量及结节大小的评测一致性很好，而对囊壁厚度的评测一致性为良好，对病变分隔厚度及不规则突起厚度的评测一致性为中等（表1）。
表 1 肾囊性病变CT细节特征的评测结果Table 1. Evaluation results of CT details of renal cystic lesionsCT细节 观察者1 观察者2 ICC值 大小/mm 52.30±18.20 51.90±18.50 0.97 均质程度 1.56±0.69 1.60±0.72 0.96 CT值/HU 15.01±11.90 15.24±11.54 0.98 动脉期CT值/HU 16.16±13.61 17.92±13.71 0.97 静脉期CT值/HU 16.66±13.94 18.85±13.78 0.96 钙化大小/mm 2.60±2.51 2.48±2.14 0.97 囊壁厚度/mm 1.19±0.45 1.31±0.53 0.73 分隔数量/mm 2.20±2.33 2.70±2.35 0.90 分隔厚度/mm 1.47±0.87 1.60±0.86 0.41 结节/mm 4.23±4.30 3.9±2.84 0.96 不规则突起厚度/mm 1.67±0.58 1.25±0.50 0.50 表 2 两名观察者对肾囊性病变的Bosniak分类结果Table 2. Bosniak classification results for renal cystic lesions by the two reviewersBosniak v.2019 肾囊性病变分类（总计（恶性病例）） Kappa值 观察者1 观察者2 Ⅰ 37（0） 32（0） 0.834 Ⅱ 34（5） 31（1） 0.781 ⅡF 6（5） 10（6） 0.727 Ⅲ 6（6） 9（8） 0.782 Ⅳ 5（5） 6（6） 0.903 2.2 良恶性病变细节评估
采用高年资医师（观察者2）的观测结果对病变的特征进一步分析，对良恶性病变的CT细节特征进行统计学分析后发现，对于良恶性病变，其病灶大小、均质程度、各期CT值、囊壁厚度、分隔厚度及分隔数量等有统计学意义，而钙化大小则无明显统计学意义（表3）。对于良性病变其各期CT值要均低于恶性病变，增强后动脉期CT值增幅为（0.4±4.2）HU，对于恶性病变，其增强后动脉期增幅为（7.9±9.0）HU，其中19例（90.5％）病变的增强后增幅要小于20 HU。
表 3 肾囊性病变良、恶性CT细节差异Table 3. Differences in CT details between benign and malignant renal cystic diseasesCT细节 病变情况 P 良性 恶性 大小/mm 55.70±17.80 40.00±15.30 0.000 均质程度 1.46±0.61 2.05±0.86 0.001 CT值/HU 12.60±8.33 23.67±15.89 0.000 动脉期CT值/HU 14.00±8.90 30.43±18.44 0.005 静脉期CT值/HU 14.76±8.90 31.91±18.14 0.001 钙化大小/mm 2.68±2.40 1.83±0.75 0.408 囊壁厚度/mm 1.15±0.40 1.81±0.60 0.000 分隔数量/mm 1.74±1.71 4.78±2.24 0.000 分隔厚度/mm 1.28±0.69 2.28±0.83 0.000 2.3 诊断敏感性和特异性评价
两位观察者通过Bosniak v.2019分类系统诊断肾恶性囊肿的ROC曲线下面积AUC分别为0.942和0.712。观察者1以ⅡF诊断为恶性囊性病变时约登指数最大，其预测肾囊性病变为恶性的敏感度为52.38％，特异度为91.04％；观察者2以ⅡF诊断为恶性囊性病变时约登指数最大，其敏感度为95.24％，特异度为88.06％（图1和图2）。
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图 1 两名观察者应用Bosniak v.2019诊断肾囊性病变良恶性的ROC曲线图Figure 1. ROCs of Bosniak v. 2019 in the diagnosis of benign and malignant renal cystic lesions by two reviewers![]()
图 2 62岁女性，两名观察者对该囊性病变（白箭头）的分类分别为ⅡF和 Ⅲ 类，最终病理类型为透明细胞性肾细胞癌（WHO/ISUP 分级：2级）Figure 2. Female, 62 years old, the two observers classified the cystic lesion (white arrow) as ⅡF and Ⅲ, respectively, with the final pathological type being clear cell renal cell carcinoma (WHO/ISUP grade: 2)3. 讨论
Bosniak v.2019通过对分类细节进一步定义细分旨在提高观察者之间的一致性，进而提升对肾囊性病变良恶性判断的准确性[5]。本研究通过对各类肾囊性病变CT分类及其细节特征的分析来评估Bosniak v.2019对肾囊性病变分类的准确性。研究结果发现，在Bosniak v.2019分类中，不同观察者之间对细节一致性的评估存在一定的差异，对最终分类结果存在一定程度的影响。
本研究发现不同观察者运用Bosniak v.2019 CT对Bosniak 分类，Ⅰ类和 Ⅳ 类病变的一致性很好，而对Ⅱ、ⅡF和 Ⅲ 类病变的相关性为特征及其最终分类的一致性相关度为良好。之前的研究[2]发现影像科医师是否有经验对Bosniak v.2019 CT分类的评估一致性存在影响。Arita等[8]研究发现对于病变的分隔数量、分隔最大厚度及有无突起进行评估，有经验的影像医师、泌尿科医师及住院医师之间并未存在显著差异。Pacheco等[9]的研究发现Bosniak v.2019 CT评估中，不同水平的观察者之间的一致性相对欠佳，尤其是对于Bosniak ⅡF类病变。而本研究通过对肾囊性病变的细节特征进行细致的总结后也发现，Bosniak v.2019对细节进行细分定义后，不同观察者之间的一致性仍存在一定程度的差异，特别是对于Ⅱ 类和 Ⅲ 类病变。
本研究发现肾囊性病变的大小与病变良恶性程度存在统计学意义。Smith等[10]认为病灶大小本身不能预测囊性肾肿块的恶性程度；周航等[6]的研究也表明良恶性病变之间病灶大小无明确统计学意义。而本研究的结果显示良恶性病变的大小存在统计学差异，可能与样本存在选择偏倚有关，因本组研究病变为手术确诊的回顾性病变，不可避免存在该类误差，该类误差可通过大样本量的前瞻性研究避免。本研究结果中肾良性囊性病变包括Ⅰ和Ⅱ类病变所占比例较高，这可能与临床工作中Bosniak v.2019肾囊性病变的分类并未广泛应用有关。
在Bosniak v.2019分类中，Ⅰ类的CT值-9～20 HU单纯囊肿，水样密度[7]。随着CT值得增高，恶性程度增高，这也与本研究的结果相符。本研究中发现，恶性病变的密度不均，CT值相对较高，各期CT值均高于良性病变且有统计学差异。Bosniak v.2019对于强化的定义是增强后幅值超过20 HU，认为病灶有强化[7]。而本研究发现，19例（90.5％））恶性病变的CT值增幅均在10～20 HU之间。本研究结果提示我们在临床工作中，对于非水样密度的囊性病变，特别是注射对比剂后CT值增幅在10～20 HU之间的病变要谨慎，必要时要建议临床行MRI检查。
在Bosniak v.2019分类中，有钙化的病变分为Ⅱ类及以上，但其并未对钙化的大小及形态进行评估以及进一步的分类。本研究也发现钙化的出现与否以及钙化的大小均于肾囊性病变的良恶性无关，这也与之前的研究结果一致[11]。
Bosniak v.2019中对每一类肾囊性病变的囊壁厚度及分隔数量、分隔厚度、不规则突起和结节等均进行细致的定义和划分[7]。其中对于分隔的定义，Bosniak v.2019分类中对于分隔定义为连接面与面之间的线[12]，本研究发现，两名观察者对于分隔分数的一致性较好，而对于分隔厚度测量的一致性相对较差。这可能是由于实际工作中，观察者之间对于分隔厚度的测量存在一定程度的误差。此外之前的研究[9]分析认为对于分隔交汇处的厚度是否进行测量等存在一定的观察者之间的不一致，而Bosniak v.2019分类中并未对此做出解释，本研究并未对此进行一致性商讨，主要根据观察者的主观判断。有研究发现，对于复杂肾囊性病变Ⅱ和 Ⅲ 的一致性相对较差[11]，这也与本研究结果类似，我们认为即便Bosniak v.2019对肾囊性病变的各分类进行进一步的细化和定义，但是由于分隔厚度、不规则突起厚度等的测量精准程度存在困难和一定程度的主观一致性差异，因此对Ⅱ类和 Ⅲ 病变的分类准确性仍存在一定的挑战。
本研究通过CT细节特征的一致性分析及评估来发现对Bosniak v.2019分类结果影响较大的因素，有利于将来对于分类系统进一步的优化。
本研究不足之处：病变中恶性病变相对较少，因此对于不规则突起及结节的评估存在一定的局限，这有待更大样本量的研究进一步证实。此外，本研究为回顾性的研究，病例本身存在一定的选择偏倚，有待多中心的前瞻性研究来证实。
4. 结论
综上所述，Bosniak v.2019对肾囊性病变的分类对临床有重要指导作用，准确评估肾囊性病变的CT细节特征有利于其进行准确分类及良恶性判断。
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图 1 两名观察者应用Bosniak v.2019诊断肾囊性病变良恶性的ROC曲线图
Figure 1. ROCs of Bosniak v. 2019 in the diagnosis of benign and malignant renal cystic lesions by two reviewers
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图 2 62岁女性，两名观察者对该囊性病变（白箭头）的分类分别为ⅡF和 Ⅲ 类，最终病理类型为透明细胞性肾细胞癌（WHO/ISUP 分级：2级）
Figure 2. Female, 62 years old, the two observers classified the cystic lesion (white arrow) as ⅡF and Ⅲ, respectively, with the final pathological type being clear cell renal cell carcinoma (WHO/ISUP grade: 2)
表 1 肾囊性病变CT细节特征的评测结果
Table 1 Evaluation results of CT details of renal cystic lesions
CT细节 观察者1 观察者2 ICC值 大小/mm 52.30±18.20 51.90±18.50 0.97 均质程度 1.56±0.69 1.60±0.72 0.96 CT值/HU 15.01±11.90 15.24±11.54 0.98 动脉期CT值/HU 16.16±13.61 17.92±13.71 0.97 静脉期CT值/HU 16.66±13.94 18.85±13.78 0.96 钙化大小/mm 2.60±2.51 2.48±2.14 0.97 囊壁厚度/mm 1.19±0.45 1.31±0.53 0.73 分隔数量/mm 2.20±2.33 2.70±2.35 0.90 分隔厚度/mm 1.47±0.87 1.60±0.86 0.41 结节/mm 4.23±4.30 3.9±2.84 0.96 不规则突起厚度/mm 1.67±0.58 1.25±0.50 0.50 
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表 2 两名观察者对肾囊性病变的Bosniak分类结果
Table 2 Bosniak classification results for renal cystic lesions by the two reviewers
Bosniak v.2019 肾囊性病变分类（总计（恶性病例）） Kappa值 观察者1 观察者2 Ⅰ 37（0） 32（0） 0.834 Ⅱ 34（5） 31（1） 0.781 ⅡF 6（5） 10（6） 0.727 Ⅲ 6（6） 9（8） 0.782 Ⅳ 5（5） 6（6） 0.903
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表 3 肾囊性病变良、恶性CT细节差异
Table 3 Differences in CT details between benign and malignant renal cystic diseases
CT细节 病变情况 P 良性 恶性 大小/mm 55.70±17.80 40.00±15.30 0.000 均质程度 1.46±0.61 2.05±0.86 0.001 CT值/HU 12.60±8.33 23.67±15.89 0.000 动脉期CT值/HU 14.00±8.90 30.43±18.44 0.005 静脉期CT值/HU 14.76±8.90 31.91±18.14 0.001 钙化大小/mm 2.68±2.40 1.83±0.75 0.408 囊壁厚度/mm 1.15±0.40 1.81±0.60 0.000 分隔数量/mm 1.74±1.71 4.78±2.24 0.000 分隔厚度/mm 1.28±0.69 2.28±0.83 0.000
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