動態對比增強MRI放射狀采集容積內插屏氣序列(Radial-VIBE)定量參數預測膀胱癌病理學分級

張孝先，陳學軍，夏威利，王立峰，魏曉艷，云 游，黎海亮，許春苗

(鄭州大學附屬腫瘤醫院 河南省腫瘤醫院放射科，河南 鄭州 450008)

膀胱癌是泌尿系統最常見的惡性腫瘤之一，發病率及死亡率逐年上升[1]。治療前準確分級對選擇治療方案至關重要，與患者預后及生存質量密切相關。動態對比增強MRI(dynamic contrast enhanced MRI， DCE-MRI)定量參數可評價組織血流灌注及微血管情況，可反映腫瘤新生血管數量及血管壁通透性，從而間接反映腫瘤組織活性[2]。目前放射狀采集容積內插屏氣檢查(radial acquisition of volumetric interpolated breath-hold examination， Radial-VIBE)序列及其定量參數已廣泛用于診斷前列腺癌、食管癌及宮頸癌等[3-4]，但用于膀胱癌鮮有報道。本研究評價Radial-VIBE定量參數預測膀胱癌術后病理分級的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2016年1月—2018年12月60例鄭州大學附屬腫瘤醫院臨床疑診膀胱癌患者，男40例，女20例，年齡41～84歲，平均(63.4±10.7)歲；其中52例為單發病變、8例存在多發病灶，對多發病灶患者僅納入其中直徑最大者，共納入60個病灶。60例中，11例接受膀胱全切+回腸/結腸代膀胱術，49例接受膀胱電切術(切除組織包括部分肌層)。根據術后病理結果[5]，將低級別膀胱癌納入低級別組(n=36)，男22例，女14例，年齡41～84歲，平均(61.9±10.1)歲；將高級別膀胱癌歸為高級別組(n=24)，男18例，女6例，年齡49～84歲，平均(65.8±11.3)歲。排除標準：①MR檢查前接受相關治療或穿刺活檢；②存在MR檢查禁忌證；③合并其他腫瘤；④無法獲得手術病理結果，或病理結果非膀胱癌；⑤病灶直徑<5 mm；⑥MR圖像質量不佳。本研究通過本院醫學倫理委員會審批(編號：2017229)。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀，體部相控陣線圈。囑患者排尿后憋尿40 min～1 h，適當充盈膀胱后仰臥于檢查床，采集軸位、矢狀位及冠狀位Radial-VIBE序列共50期圖像，掃描時間243 s；于第20 s采用雙筒高壓注射器經肘靜脈以2.5 ml/s流率注射釓噴酸葡胺對比劑(廣州康臣公司，國藥準字H10950272)，劑量0.20 ml/kg體質量，總劑量≤20 ml，掃描參數見表1。

表1 DCE-MRI Radial-VIBE序列掃描參數

1.3 圖像處理 將數據上傳至Syngo AG2012后處理工作站，由2名有5年以上工作經驗的放射科醫師分別采用Tissue 4D軟件處理圖像，經運動校正及圖像匹配后于MRI中病灶最大、強化最顯著層面手動勾畫病灶ROI，面積10～20 mm2，避開出血、壞死、囊變及較明顯的血管，以非瘤膀胱壁為參照，獲得時間-信號曲線[6]。采用Tofts二室模型、Slow動脈輸入函數擬合對比劑濃度-時間數據并進行定量分析，生成基于體素的定量參數偽彩圖；將勾畫的ROI復制于參數偽彩圖，得到容積轉運常數(volume transfer constant，Ktrans)、速率常數(rate constant，Kep)、血管外細胞外間隙容積(extravascular volume fraction， Ve)及注射對比劑后60 s內對比劑濃度-時間曲線下初始面積(initial area under the curve， IAUC)。以上參數每名醫師均測量3次，取平均值作為結果。見圖1、2。

圖1 患者男，80歲，低級別非肌層浸潤性膀胱癌 A～C.軸位(A)、冠狀位(B)及矢狀位(C)DCE-MRI Radial-VIBE序列圖像示膀胱左后壁腫物(箭，長徑21.3 mm)呈明顯不均勻強化，邊界尚清，膀胱肌層連續性尚可； D.軸位偽彩圖，Ktrans為0.024，Kep為0.841，Ve為0.046，IAUC為0.481； E.病理圖(HE，×40)

1.4 統計學分析 采用SPSS 24.0統計分析軟件。以組內相關系數(intra-class correlation coefficient， ICC)評價觀察者間測量結果的一致性，ICC≤0.4為一致性差，0.40.8為一致性極好。以頻數表示計數資料，組間行χ2檢驗；以±s表示符合正態分布的計量資料，組間行兩獨立樣本T檢驗；以中位數(上下四分位數)表示不符合正態性分布的計量資料，組間行兩獨立樣本秩和檢驗。采用Spearman秩相關分析評價DCE-MRI參數與膀胱癌病理分級的相關性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，并計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，評價DCE-MRI參數預測高級別尿路上皮癌的的效能。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

低級別組與高級別組患者性別(χ2=1.25，P=0.26)及年齡(t=-1.38，P=0.17)差異均無統計學意義。

觀察者間測量Ktrans、Kep、Ve及IAUC的結果一致性極好(ICC=0.82、0.83、0.83、0.85，P均<0.05)。高級別組Ktrans、Kep及IAUC均顯著高于低級別組(P均<0.05)，Ve顯著低于低級別組(P<0.05)，見表2。Ktrans、Kep及IAUC均與病理分級呈正相關(r=0.61、0.54、0.29，P均<0.05)，Ve與病理分級呈負相關(r=-0.36，P<0.05)。

表2 60例膀胱癌患者術前DCE-MRI參數比較

DCE-MRI定量參數中，Ktrans、Kep及IAUC預測高級別膀胱癌的效能較高，而Ve的預測效能相對較差，見表3。

表3 DCE-MRI定量參數預測高級別尿路上皮癌的效能

3 討論

膀胱癌血供較豐富，易形成新生血管，且新生血管管壁較薄，內皮細胞排列紊亂，血管內皮不完整、收縮能力差，導致血管壁通透性增高[7]。DCE-MRI定量參數可反映腫瘤血供、毛細血管通透性及血管外細胞外間隙等組織特性，以評估腫瘤微血管生成情況；而腫瘤微血管生成與腫瘤生長及侵襲特性密切相關，故DCE-MRI定量參數可反映腫瘤惡性程度[8-9]。另一方面，DCE-MRI Radial-VIBE序列圖像對比度、銳利度及分辨率均較高，可在患者自由呼吸狀態下采集數據，且不受運動偽影及磁敏感偽影干擾，現已逐漸用于檢查胸、腹及盆腔臟器等[10-11]。

Ktrans為對比劑自血管內擴散至血管外細胞外間隙的速度，代表血管壁的通透性，且與微血管密度呈正相關，可反映腫瘤惡性程度[11]；Kep為血管外細胞外間隙中對比劑返回靜脈血管的速率；Ve為對比劑進入組織間隙的量與全部血管外細胞外間隙體積的比值，反映腫瘤微血管通透性；IAUC表示特定時間段時間-信號的曲線下面積，可反映動態增強過程中腫瘤血液灌注情況，與腫瘤內血流量相關，腫瘤微血管密度越大，對比劑進入微血管速度越快，曲線上升越快，則IAUC變化越快[9]。本研究高級別組Ktrans、Kep及IAUC均高于低級別組，且Ktrans、Kep、IAUC與病理分級呈正相關，其中Ktrans與病理分級相關性較強，提示與低級別腫瘤相比，高級別膀胱癌微血管密度更高、血管壁通透性更強，對比劑進入血管外細胞外間隙的速度及回流至靜脈的速度均更快，與病理學診斷基本相符，即高級別膀胱癌惡性程度及侵襲性更強。本研究高級別組的Ve明顯低于低級別組，且Ve與病理分級呈負相關，可能與高級別腫瘤內部存在大量癌細胞及新生毛細血管相關：細胞及血管排列緊湊紊亂導致血管外細胞外間隙明顯縮小，對比劑交換進入血管外細胞外間隙的量明顯減少，即Ve縮小；而低級別腫瘤內部細胞和毛細血管分化良好，排列相對整齊，血管外細胞外間隙受影響較小。此外，本研究結果顯示，Ktrans預測高級別膀胱癌的效能較高，而Ve的預測效能相對較低。

總之，DCE-MRI Radial-VIBE序列參數Ktrans、Kep、Ve及IAUC可用于預測膀胱癌病理分級。但本研究勾畫ROI時避開了腫瘤出血、壞死及囊變等，且選擇ROI面積為10～20 mm2，可能忽略腫瘤部分信息而導致結果偏倚，有待進一步觀察。