动态对比增强MRI放射状采集容积内插屏气序列(Radial-VIBE)定量参数预测膀胱癌病理学分级

张孝先，陈学军，夏威利，王立峰，魏晓艳，云 游，黎海亮，许春苗

(郑州大学附属肿瘤医院 河南省肿瘤医院放射科，河南 郑州 450008)

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，发病率及死亡率逐年上升[1]。治疗前准确分级对选择治疗方案至关重要，与患者预后及生存质量密切相关。动态对比增强MRI(dynamic contrast enhanced MRI， DCE-MRI)定量参数可评价组织血流灌注及微血管情况，可反映肿瘤新生血管数量及血管壁通透性，从而间接反映肿瘤组织活性[2]。目前放射状采集容积内插屏气检查(radial acquisition of volumetric interpolated breath-hold examination， Radial-VIBE)序列及其定量参数已广泛用于诊断前列腺癌、食管癌及宫颈癌等[3-4]，但用于膀胱癌鲜有报道。本研究评价Radial-VIBE定量参数预测膀胱癌术后病理分级的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入2016年1月—2018年12月60例郑州大学附属肿瘤医院临床疑诊膀胱癌患者，男40例，女20例，年龄41～84岁，平均(63.4±10.7)岁；其中52例为单发病变、8例存在多发病灶，对多发病灶患者仅纳入其中直径最大者，共纳入60个病灶。60例中，11例接受膀胱全切+回肠/结肠代膀胱术，49例接受膀胱电切术(切除组织包括部分肌层)。根据术后病理结果[5]，将低级别膀胱癌纳入低级别组(n=36)，男22例，女14例，年龄41～84岁，平均(61.9±10.1)岁；将高级别膀胱癌归为高级别组(n=24)，男18例，女6例，年龄49～84岁，平均(65.8±11.3)岁。排除标准：①MR检查前接受相关治疗或穿刺活检；②存在MR检查禁忌证；③合并其他肿瘤；④无法获得手术病理结果，或病理结果非膀胱癌；⑤病灶直径<5 mm；⑥MR图像质量不佳。本研究通过本院医学伦理委员会审批(编号：2017229)。检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Skyra 3.0T MR扫描仪，体部相控阵线圈。嘱患者排尿后憋尿40 min～1 h，适当充盈膀胱后仰卧于检查床，采集轴位、矢状位及冠状位Radial-VIBE序列共50期图像，扫描时间243 s；于第20 s采用双筒高压注射器经肘静脉以2.5 ml/s流率注射钆喷酸葡胺对比剂(广州康臣公司，国药准字H10950272)，剂量0.20 ml/kg体质量，总剂量≤20 ml，扫描参数见表1。

表1 DCE-MRI Radial-VIBE序列扫描参数

1.3 图像处理 将数据上传至Syngo AG2012后处理工作站，由2名有5年以上工作经验的放射科医师分别采用Tissue 4D软件处理图像，经运动校正及图像匹配后于MRI中病灶最大、强化最显著层面手动勾画病灶ROI，面积10～20 mm2，避开出血、坏死、囊变及较明显的血管，以非瘤膀胱壁为参照，获得时间-信号曲线[6]。采用Tofts二室模型、Slow动脉输入函数拟合对比剂浓度-时间数据并进行定量分析，生成基于体素的定量参数伪彩图；将勾画的ROI复制于参数伪彩图，得到容积转运常数(volume transfer constant，Ktrans)、速率常数(rate constant，Kep)、血管外细胞外间隙容积(extravascular volume fraction， Ve)及注射对比剂后60 s内对比剂浓度-时间曲线下初始面积(initial area under the curve， IAUC)。以上参数每名医师均测量3次，取平均值作为结果。见图1、2。

图1 患者男，80岁，低级别非肌层浸润性膀胱癌 A～C.轴位(A)、冠状位(B)及矢状位(C)DCE-MRI Radial-VIBE序列图像示膀胱左后壁肿物(箭，长径21.3 mm)呈明显不均匀强化，边界尚清，膀胱肌层连续性尚可； D.轴位伪彩图，Ktrans为0.024，Kep为0.841，Ve为0.046，IAUC为0.481； E.病理图(HE，×40)

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0统计分析软件。以组内相关系数(intra-class correlation coefficient， ICC)评价观察者间测量结果的一致性，ICC≤0.4为一致性差，0.40.8为一致性极好。以频数表示计数资料，组间行χ2检验；以±s表示符合正态分布的计量资料，组间行两独立样本T检验；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态性分布的计量资料，组间行两独立样本秩和检验。采用Spearman秩相关分析评价DCE-MRI参数与膀胱癌病理分级的相关性。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线，并计算曲线下面积(area under the curve， AUC)，评价DCE-MRI参数预测高级别尿路上皮癌的的效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

低级别组与高级别组患者性别(χ2=1.25，P=0.26)及年龄(t=-1.38，P=0.17)差异均无统计学意义。

观察者间测量Ktrans、Kep、Ve及IAUC的结果一致性极好(ICC=0.82、0.83、0.83、0.85，P均<0.05)。高级别组Ktrans、Kep及IAUC均显著高于低级别组(P均<0.05)，Ve显著低于低级别组(P<0.05)，见表2。Ktrans、Kep及IAUC均与病理分级呈正相关(r=0.61、0.54、0.29，P均<0.05)，Ve与病理分级呈负相关(r=-0.36，P<0.05)。

表2 60例膀胱癌患者术前DCE-MRI参数比较

DCE-MRI定量参数中，Ktrans、Kep及IAUC预测高级别膀胱癌的效能较高，而Ve的预测效能相对较差，见表3。

表3 DCE-MRI定量参数预测高级别尿路上皮癌的效能

3 讨论

膀胱癌血供较丰富，易形成新生血管，且新生血管管壁较薄，内皮细胞排列紊乱，血管内皮不完整、收缩能力差，导致血管壁通透性增高[7]。DCE-MRI定量参数可反映肿瘤血供、毛细血管通透性及血管外细胞外间隙等组织特性，以评估肿瘤微血管生成情况；而肿瘤微血管生成与肿瘤生长及侵袭特性密切相关，故DCE-MRI定量参数可反映肿瘤恶性程度[8-9]。另一方面，DCE-MRI Radial-VIBE序列图像对比度、锐利度及分辨率均较高，可在患者自由呼吸状态下采集数据，且不受运动伪影及磁敏感伪影干扰，现已逐渐用于检查胸、腹及盆腔脏器等[10-11]。

Ktrans为对比剂自血管内扩散至血管外细胞外间隙的速度，代表血管壁的通透性，且与微血管密度呈正相关，可反映肿瘤恶性程度[11]；Kep为血管外细胞外间隙中对比剂返回静脉血管的速率；Ve为对比剂进入组织间隙的量与全部血管外细胞外间隙体积的比值，反映肿瘤微血管通透性；IAUC表示特定时间段时间-信号的曲线下面积，可反映动态增强过程中肿瘤血液灌注情况，与肿瘤内血流量相关，肿瘤微血管密度越大，对比剂进入微血管速度越快，曲线上升越快，则IAUC变化越快[9]。本研究高级别组Ktrans、Kep及IAUC均高于低级别组，且Ktrans、Kep、IAUC与病理分级呈正相关，其中Ktrans与病理分级相关性较强，提示与低级别肿瘤相比，高级别膀胱癌微血管密度更高、血管壁通透性更强，对比剂进入血管外细胞外间隙的速度及回流至静脉的速度均更快，与病理学诊断基本相符，即高级别膀胱癌恶性程度及侵袭性更强。本研究高级别组的Ve明显低于低级别组，且Ve与病理分级呈负相关，可能与高级别肿瘤内部存在大量癌细胞及新生毛细血管相关：细胞及血管排列紧凑紊乱导致血管外细胞外间隙明显缩小，对比剂交换进入血管外细胞外间隙的量明显减少，即Ve缩小；而低级别肿瘤内部细胞和毛细血管分化良好，排列相对整齐，血管外细胞外间隙受影响较小。此外，本研究结果显示，Ktrans预测高级别膀胱癌的效能较高，而Ve的预测效能相对较低。

总之，DCE-MRI Radial-VIBE序列参数Ktrans、Kep、Ve及IAUC可用于预测膀胱癌病理分级。但本研究勾画ROI时避开了肿瘤出血、坏死及囊变等，且选择ROI面积为10～20 mm2，可能忽略肿瘤部分信息而导致结果偏倚，有待进一步观察。