基于非增强与增强MRI VI-RADS评分对膀胱癌肌层浸润的诊断效能评估

戴媛媛, 任阿红, 刘学静, 何青, 杨正汉

膀胱影像报告和数据系统(Vesical imaging-reporting and data system,VI-RADS)是2018欧洲泌尿外科学会、欧洲泌尿影像学会、日本腹部放射学会联合相关学者以共识形式发布的用于术前评判膀胱癌肌层浸润情况的影像评分系统[1]。多方研究表明多参数MRI基础上的VI-RADS在评估膀胱癌肌层浸润中能获得较高的敏感度和特异度[2,3],目前VI-RADS推荐的多参数磁共振序列包括T2WI、扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)及动态对比增强(dynamic contrast enhanced,DCE)[4]。随着对比剂肾病研究的进展,无对比剂的影像学评估的需求随着认识的提高而增加。此前研究表明无DCE序列的VI-RADS评分在预测膀胱癌肌层浸润中的准确率、敏感度和特异度均很高[5,6],而国内相关报道较少。本研究旨在探讨非增强MRI与增强MRI 的VI-RADS评分在判断膀胱癌肌层浸润中的准确性,从而为临床工作提供指导依据。

材料与方法

1.病例资料

回顾性搜集2018年1月至2021年12月期间在我院经手术病理证实的膀胱癌患者。病例纳入标准:术前2周接受盆腔多参数MRI(T2WI+DWI+DCE)检查,手术病理为膀胱尿路上皮癌。病例排除标准:MRI检查前2周内接受过经尿道膀胱肿瘤切除术(transurethral resection of the bladder tumor,TURBT),病理标本无法明确是否肌层浸润以及病理结果为非尿路上皮癌。本研究最终纳入患者共52例(56个病灶),其中男50例,女2例,平均年龄(72.0±10.8)岁。

2.检查方法

所有患者术前均接受盆腔多参数MRI检查。MRI检查使用西门子Verio 3.0T MR和GE 3.0T MR扫描仪,均采用8通道腹部相控阵线圈。GE MRI扫描序列及参数: 轴面T1WI:TR 341 ms,TE 9.4 ms,矩阵256×256,视野36 cm×36 cm,层厚3 mm;轴面T2WI:TR 3324 ms,TE 85 ms,矩阵256×256,视野28 cm×28 cm,层厚3 mm;DWI:TR 2000 ms,TE 81.4 ms,矩阵256×256,视野28 cm×28 cm,层厚4 mm,b值分别取0、1000 s/mm2,自动生成ADC图;DCE扫描采用肝脏容积加速采集 (acquisition with volume acceleration,LAVA)序列,TR 3.7 ms,TE 1.7 ms,矩阵256×256,视野40 cm×40 cm,层厚2 mm。

西门子MR扫描序列及参数:轴面T1WI:TR 735 ms,TE 4 ms,矩阵256×256,视野36 cm×36 cm,层厚3 mm;T2WI:TR 6500 ms,TE 22 ms,矩阵256×256,视野28 cm×28 cm,层厚3 mm;轴面DWI:TR 5000 ms,TE 51 ms,b值分别取 0、1000 s/mm2,矩阵256×256,视野28 cm×28 cm,层厚4 mm;DCE扫描采用Vibe 序列,TR 3.23 ms,TE 1 ms,视野40 cm×40 cm,层厚2 mm。

GE MR和西门子MR的DCE检查均在注射对比剂前扫描一期,然后于注射对比剂后25 s左右开始图像采集,连续扫描21期,之后行矢状面和冠状面延迟增强扫描。对比剂为钆喷酸葡胺,剂量0.1 mmol/kg,注射流率2 mL/s。

3.图像处理

由2位放射科医生(分别有5年和15年盆腔MRI诊断经验)分别进行术前MRI图像的评估,评估前进行为期1周的VI-RADS培训。2位医生首先对图像质量做出评估,然后对多参数MRI的各序列包括T2WI、DWI和DCE分别作出评估,再对T2WI+DWI序列做出评分,间隔2周后对T2WI+DWI+DCE进行综合评估。VI-RADS评分流程参见2018年提出的专家共识[1],评分标准:1分,极不可能存在肌层浸润;2分,不大可能存在肌层浸润;3分,可疑存在肌层浸润;4分,存在肌层浸润;5分,存在肌层浸润和膀胱周围浸润。

4.统计学分析

采用SPSS 25.0及MedCalc 20.6.1软件进行统计学分析。两位评阅者VI-RADS评分的一致性分析采用Kappa检验,Kappa值≤0.20为一致性差,0.20

结 果

1.临床资料

56个肿瘤的平均直径为(2.62±1.75) cm,病变位置在膀胱颈和三角区的共15个,其他部位的共41个。病理证实其中25个病灶为尿路上皮癌肌层浸润,31个病灶为尿路上皮癌无肌层浸润。肿瘤的T分期分别为Ta期15例,T1期16例,T2期18例,T3期4例以及T4期3例。手术方式包括44例(84.6%)TURBT术、4例(7.7%)膀胱部分切除术以及4例(7.7%)根治性膀胱全切除术。

2.评分结果

所有病例图像质量良好,均纳入进一步评估。两位评阅者对T2WI、DWI及DCE图像评分的一致性均良好,Kappa值分别为0.977、0.907和0.954。两位评阅者对T2WI+DWI序列及常规T2WI+DWI+DCE序列VI-RADS评分的一致性良好,Kappa值分别为0.907、0.930。两位评阅者对膀胱癌各序列MRI图像的VI-RADS评估见表1,选择高年资医师的测量数据进行统计学分析。

表1 两位评阅者对膀胱癌各序列MRI图像的VI-RADS评估 (个)

3.诊断效能分析

通过ROC曲线计算曲线下面积以及约登指数,最终获得VI-RADS评分4分为膀胱癌肌层浸润与膀胱癌无肌层浸润的参考阈值,评分≥4分为膀胱癌肌层浸润,评分<3分为膀胱癌无肌层浸润 (图1、2)。T2WI、DWI、DCE、T2WI+DWI序列以及常规T2WI+DWI+DCE序列的ROC曲线下面积、诊断准确率、敏感度、特异度、阳性预测值和阴性预测值见表2。T2WI+DWI的VI-RADS评分与常规T2WI+DWI+DCE序列的VI-RADS评分结果差异无统计学意义(P=0.205)。本研究还对T2WI+DWI序列和常规T2WI+DWI+DCE在肿瘤T分期中的准确性分别进行评估,结果显示T2WI+DWI序列对于膀胱癌非肌层浸润(≤T1期)评估与病理分期基本一致(表3)。

表2 磁共振各序列评估膀胱癌肌层浸润的效能

表3 2组序列对膀胱癌T分期与病理分期的比较 (个)

图1 磁共振不同序列评估膀胱癌肌层浸润的ROC曲线。

图2 尿路上皮癌患者,男,77岁,浸润深度未累及肌层。a)T2WI图像,膀胱底右侧壁可见以结节样软组织信号影向腔内突出;b) DWI示病灶呈稍高信号,可见低信号的蒂,增强后病灶明显强化,DWI序列的VI-RADS评分为2分;c)DCE序列的VI-RADS评分为4分。

讨 论

膀胱癌肌层浸润情况影响患者术式的选择以及预后,因此术前准确进行肿瘤分期对患者预后起着极其重要的作用[7,8]。近年来提出的基于多参数MRI的影像评分系统VI-RADS能够为评价膀胱癌肌层浸润提供重要的参考价值[1]。但随着对比剂应用的增加,对比剂肾病的发生率逐渐增高,临床医师和患者对于对比剂的选择关注越来越多。而非增强MRI在乳腺癌BI-RADS和前列腺癌PI-RADS中的应用探讨[9-11],也为其在膀胱癌中的研究提供了可能性。此外,非增强VI-RADS由于无需增强序列,可以减少扫描时间,提高医疗资源的利用率。因此,本研究着重于提供支持非增强MRI基础上的VI-RADS评分对膀胱癌肌层浸润的准确性,并与常规增强MRI基础上的VI-RADS评估结果进行对照。

本研究结果显示,DWI和T2WI对于膀胱癌肌层浸润的诊断敏感度分别达88.0%和92.0%,能够很好地评判膀胱癌肌层浸润情况。但T2WI序列评分的准确性相对较低,我们发现T2WI存在过渡分期的现象,本研究中3例膀胱癌无肌层浸润的T2WI评分超过3分。而DWI能较准确评估膀胱癌肌层浸润与否,但DWI对于解剖结构显示较差,会出现误判的情况。因此,结合T2WI+DWI序列能够较好地评估膀胱癌肌层浸润的情况。这可能是由于T2WI序列虽然能够提供肿瘤侵犯膀胱壁深度的信息,但由于肿瘤相关的纤维化或炎症表现为类似固有肌层的低信号特征,常难以与正常膀胱肌层区分;而DWI序列则弥补了T2WI的不足,从而降低了诊断的假阳性率[12],两者配合能够很好地对膀胱癌肌层浸润情况进行评估。

此外,本研究发现在各单独序列中,DCE序列评分的曲线下面积较T2WI和DWI大。DCE通过引入对比剂来增加图像的对比度,可以提高膀胱内病灶的显示,特别是对于小病灶的显示更具优势[13]。但部分动态增强图像存在肿瘤信号与黏膜下层信号差距较小、缺乏对比度的问题,以及肿瘤周围的炎症反应均可能会造成过度分期情况的发生。笔者认为这可能是导致本研究中3例患者DCE基础上的VI-RADS评分为假阳性的原因。

本研究中,单个序列中DWI序列评分的敏感度和特异度略低于DCE序列。Aslan等[14]的研究结果表明,在单个序列中DWI序列评分的诊断准确率、敏感度和特异度均为最高。笔者认为可能是由于本研究采用的是常规的单b值DWI,而之前Aslan等[14]的研究采用的是多b值DWI,多b值DWI可以去除T2透过效应带来的假阳性,能更好地判断肿瘤的范围及其与周围组织的关系[15]。

本研究结果还表明,以VI-RADS评分4分为阈值,T2WI+DWI序列在评估膀胱癌肌层浸润中的敏感度和特异度分别为88.0%和87.1%。VI-RADS评分系统推荐的T2WI+DWI+DCE序列评估的敏感度和特异度分别为92.0%和87.1%,两者的ROC曲线下面积分别为0.865和0.897,差异无统计学意义。Delli等[5]的研究结果表明T2WI+DWI序列在诊断膀胱癌肌层浸润情况的曲线下面积均高达0.9以上。另一项有156例病例的研究同样表明T2WI+DWI序列基础上的VI-RADS在诊断膀胱癌肌层浸润情况的ROC曲线下面积达到0.947[14]。张添辉等[16]的研究表明,常规多参数增强MRI的VI-RADS是最优选方案,而T2WI+DWI可以作为替代,这也与本研究结果一致。因此,对于肾功能不全的患者,无需对比剂的T2WI+DWI更有应用前景。本研究还发现T2WI+DWI序列对于膀胱癌非肌层浸润的评估与病理分期一致,而常规增强MRI基础上的VI-RADS在膀胱癌非肌层浸润的评估中2例病例存在假阳性,这可能是由于DCE序列存在过渡分期导致的。

本研究存在以下局限性:①本研究为单一中心回顾性研究,不可避免存在偏倚,并且样本量偏小,病理分期分布不均匀,将来需更大样本量的多中心、前瞻性研究进一步验证; ②本研究为回顾性研究,本研究中的3.0T MRI来自不同的厂家,不同厂家的MRI图像可能会对评分者造成一定的评估偏差。由于本研究的目的是要评估同一组图像有无增强序列对最终的VI-RADS评分造成的影响,因此笔者认为不同厂家的机器所带来的影响对结果的影响基本可以忽略不计;当然,仍需要更多研究来进一步验证此结论。

综上所述,非增强基础上的VI-RADS评分与常规增强基础上的VI-RADS评分均具有良好的一致性和稳定性,对膀胱癌肌层浸润均具有较好的诊断价值,且具有较高的敏感度和特异度。因此,非增强基础上的VI-RADS评分有望替代常规增强MRI基础上的VI-RADS评分系统在膀胱癌肌层浸润评估中的应用,特别是对于敏感及有需求的人群。此外,非增强MRI还可以节约扫描时间,提高临床工作效率,降低医疗成本。