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经验交流
多参数磁共振成像VI-RADS对膀胱癌肌层侵犯的预测价值和输尿管口膀胱癌肌层侵犯征象研究
邓磊 邹玉坚 杨水清 张坤林 黄翔 李建鹏

Cite this article as: Deng L, Zou YJ, Yang SQ, et al. VI-RADS based on multi-parametric MRI for the prediction of muscle-invasion in bladder cancer and MRI findings of muscle-invasion in bladder cancer located in ureteral orifice[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(7): 121-125.本文引用格式:邓磊, 邹玉坚, 杨水清, 等. 多参数磁共振成像VI-RADS对膀胱癌肌层侵犯的预测价值和输尿管口膀胱癌肌层侵犯征象研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(7): 121-125. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.07.022.


[摘要] 目的 探讨多参数MRI(multi-parametric MRI, mp-MRI)膀胱影像报告和数据系统(Vesical Imaging-Reporting and Data System, VI-RADS)对预测膀胱癌肌层浸润的价值,并分析发生于输尿管口区膀胱癌肌层侵犯的征象。材料与方法 回顾性分析病理证实的87例(共122个病灶)行mp-MRI检查的膀胱癌患者的资料。由两组阅片者采用双盲方法对每个病灶进行VI-RADS独立评分。采用Cohen's Kappa检验分析两组阅片者VI-RADS评分的一致性;使用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析VI-RADS评分诊断膀胱癌肌层浸润的效能。分析位于输尿管膀胱入口处肿瘤与输尿管的关系。结果 两组阅片者VI-RADS评分一致性良好(Kappa值=0.727,P<0.001),ROC曲线下面积(area under the curve, AUC)分别为0.880 [95%置信区间(confidence interval, CI):0.808~0.932]和0.905(95% CI:0.838~0.950)。根据ROC分析,以VI-RADS≥3分为阈值,其Youden指数为67.8%,预测膀胱癌肌层浸润的敏感度为76.7%,特异度为91.1%,阳性预测值82.5%,阴性预测值87.8%。本组病例有29个肿瘤位于膀胱输尿管开口区,表现为“蒂包埋输尿管口”的7个肿瘤中,85.7%(6/7)为非肌层浸润膀胱癌;表现为“肿瘤与输尿管口分界不清”的22个肿瘤中,95.5%(21/22)为肌层浸润膀胱癌。结论 多参数磁共振VI-RADS在不同阅片者之间具有较高的一致性,并且能有效地预测膀胱癌的肌层侵犯。对发生于输尿管口的肿瘤需认真分析“蒂”或“肿瘤组织”与输尿管口的关系。
[Abstract] Objective To explore the performance of Vesical Imaging-Reporting and Data System (VI-RADS) score based on multi-parametric magnetic resonance imaging (mp-MRI) in predicting muscle invasion in bladder cancer, and to analyze MRI findings of muscle invasion in bladder cancer occurring at ureteral orifice.Materials and Methods A total of 87 patients with 122 lesions diagnosed as bladder cancer by pathology were enrolled, and all the patients who had undergone mp-MRI were analyzed retrospectively. The two groups of radiologists, who were blinded to pathology and clinical data, reviewed and scored each lesion separately according to VI-RADS. The interobserver agreement of VI-RADS score was assessed by Kappa statistics. The predictive efficiency of detection of muscle invasion in bladder cancer was evaluated by receiver operator characteristic (ROC) curve. The relationship between bladder cancer located around ureterovesical orifice and ureter was also analyzed.Results Interobserver agreement of VI-RADS score between the two groups of radiologists was good [Kappa value=0.727, P<0.001, the area under the ROC curve were 0.880 (95% confidence interval: 0.808-0.932) and 0.905 (95% confidence interval: 0.838-0.950)].With regard to ROC analysis, the best cutoff-point was 3 for the detection of muscle invasion. The Youden index was 67.8%, with a sensitivity of 76.7%, specificity of 91.1%, positive predictive value of 82.5% and negative predictive value of 87.8%. Twenty-nine lesions were located in the ureterovesical orifice. The 7 lesions of 29 lesions appeared as pedicle embedding the ureteral orifice, and 85.7% (6/7) were non-muscle invasive bladder cancer. The other 22 lesions showed blurred boundary with ureterall orifice, and 95.5% (21/22) were muscle invasive bladder cancer.Conclusions Multi-parametric MRI-based VI-RADS exhibited a high agreement between different radiologists, and can effectively predict the muscle invasion of bladder cancer. In the case of the bladder cancer located in the bilateral ureteral orifice, further review on the association between pedicle of tumour or tumour tissue and ureteral orifice is required.
[关键词] 膀胱影像数据和报告系统;膀胱肿瘤;肌层浸润;输尿管口;磁共振成像
[Keywords] Vesical Imaging-Reporting and Data System;bladder neoplasms;muscular invasiveness;ureteral orifice;magnetic resonance imaging

邓磊    邹玉坚    杨水清    张坤林    黄翔    李建鹏 *  

南方医科大学附属东莞医院(东莞市人民医院)放射科,东莞 523000

李建鹏,E-mail:ljp0885@qq.com

作者利益冲突声明:全体作者均声明无利益冲突。


基金项目: 东莞市社会发展科技(重点)项目 20211800905212
收稿日期:2022-03-07
接受日期:2022-06-24
中图分类号:R445.2  R737.14 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.07.022
本文引用格式:邓磊, 邹玉坚, 杨水清, 等. 多参数磁共振成像VI-RADS对膀胱癌肌层侵犯的预测价值和输尿管口膀胱癌肌层侵犯征象研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(7): 121-125. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.07.022

       据2020年全球癌症统计数据,膀胱癌的发病率位列36种常见肿瘤的第12位,在男性肿瘤中位列第6位[1]。膀胱癌根据是否浸润膀胱肌层分为非肌层浸润性膀胱癌(non-muscle invasive bladder cancer, NMIBC)和肌层浸润性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer, MIBC)两大类,NMIBC的首选诊断方法和治疗手段为经尿道膀胱肿物电切术(transurethral resection of the bladder tumor, TURBT),根据复发危险决定是否行第二次TURBT和/或膀胱内灌注化疗[2],MIBC的标准治疗为根治性膀胱切除术+盆腔淋巴结清扫术,部分患者可选择膀胱部分切除术,T2~T4a N0M0期膀胱尿路上皮癌推荐术前新辅助化疗,术后根据病理结果决定是否辅助化疗和/或放疗[3],因此术前准确评估膀胱癌是否浸润肌层对于患者治疗方案制订、预后评估十分重要。近年来,多参数MRI(multi-parametric MRI, mp-MRI)已成为膀胱癌术前诊断及分期特别是评估肌层浸润的首选影像手段[4, 5, 6, 7, 8, 9]。2018年4月欧洲泌尿学会和欧洲泌尿影像学会联合日本腹部放射学学会发表了膀胱影像报告和数据系统(Vesical Imaging-Reporting and Data System, VI-RADS)[10],旨在规范膀胱癌影像学报告和统一临床治疗方案。国内外已有相关报道[11, 12, 13, 14, 15]探讨不同医师之间的VI-RADS评分一致性和诊断效能,这些研究基本通过不同医生单独评分来评价,而且在预测膀胱癌肌层浸润的最佳分界评分分数时仍有争议。另外膀胱癌好发于三角区、膀胱颈和输尿管区[16],但VI-RADS评分及相关报道中却未提及肿瘤与输尿管间影像征象在预测膀胱癌肌层浸润中的作用。本研究由4个不同年资医师分成两组回顾性分析122个膀胱癌病灶的影像特征,模拟日常工作“双签模式”进行VI-RADS评分,探讨其在预测膀胱癌肌层浸润的一致性和诊断价值,讨论预测肌层浸润的最佳阈值评分,并分析位于膀胱输尿管口区肿瘤与输尿管间影像表现对于预测肌层浸润意义。

1 材料与方法

1.1 临床资料

       本研究经南方医科大学附属东莞医院伦理委员会批准,免除受试者知情同意,批准文号:KYKT2021-044。收集2019年11月至2021年5月于南方医科大学附属东莞医院行3.0 T盆腔MRI检查的膀胱癌患者资料。纳入标准:(1)盆腔mp-MRI扫描序列包括T1WI、高分辨率T2WI(high-resolution T2W, HR-T2WI)、扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)、动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonanceimaging, DCE-MRI);(2)患者须在手术治疗前行MRI检查,并在接受mp-MRI检查后2周内接受手术治疗,手术方法包括TURBT、部分性膀胱切除术或根治性膀胱切除术;(3)病理证实为膀胱癌且有pT分期。排除标准:(1)患者MRI检查前曾行手术、化疗或放疗;(2)患者为多发病灶,但所得病理诊断结果无法定位相应病灶。

1.2 检查方法

       使用SIEMENS Skyra 3.0 T磁共振扫描仪、18通道腹部相控阵线圈。所有患者检查前禁食4~6 h,并在检查前2 h排尿后禁止排尿直至检查完成。取仰卧位行盆腔MRI常规序列、HR-T2WI、DWI、DCE-MRI序列扫描。(1)轴位HR-T2WI序列扫描参数:采用快速自旋回波(turbo spin echo, TSE)序列,TR=7600 ms,TE=103 ms,层厚=4.0 mm,层间距=0.4 mm,FOV=200 mm×200 mm,采集时间189 s。(2)轴位DWI序列扫描参数:采用多次激发分段读出平面回波成像序列,TR=3400 ms,TE1=63 ms,TE2=99 ms,层厚=4.0 mm,层间距=0 mm,FOV=156 mm×260 mm,b值0、1000 s/mm2,采集时间275 s。(3)增强扫描序列扫描参数:采用T1三维容积内插体部检查(3D volume interpolated body examination, 3D-VIBE)序列,TR=3.31 ms,TE=1.22 ms,层厚=2 mm,FOV=300 mm×300 mm;于扫描一期后注射对比剂钆喷酸葡胺(Gd-DTPA),剂量0.2 mmol/kg,注射流率为2 mL/s,注射后15~190 s采集8期图像。最后行冠状位和矢状位扫描[自旋回波(spin echo, SE)序列]。

1.3 图像分析

       由两组阅片者1和2(分别为5年主治医师和3年副主任医师组、5年住院医师和5年副主任医师组)按VI-RADS评分标准[10]对每个病灶的mp-MRI图像模拟日常工作“双签模式”采用盲法进行评分,由低职称医师先评分、高职称医师复核得出该组最终评分,意见不一致时由两组医生讨论后取得肿瘤的VI-RADS一致综合评分。

1.4 手术及病理

       所有患者均在盆腔MRI检查后2周内通过手术取得病理组织学结果,其中71例行TURBT术,16例行根治性膀胱切除术。对于多发病灶的膀胱癌,将各个病灶分别行病理学检查。根据膀胱癌2017国际抗癌联盟(Union for International Cancer Control, UICC)TNM分期,把膀胱癌分为NMIBC组(包括Ta、T1期)与MIBC组(包括T2~T4期),本组病例中无Tis期膀胱癌。

1.5 统计学分析

       采用SPSS 20及MedCalc软件进行统计分析。分别绘制两组阅片者的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线分析预测MIBC诊断效能,采用Kappa一致性检验评价两组阅片者的评分结果。一致性强度按照Kappa值分为:0~0.20为极低的一致性;0.21~0.40为一般的一致性;0.41~0.60为中等的一致性;0.61~0.80为高度的一致性;0.81~1.00为几乎完全一致。根据综合评分的ROC曲线计算Youden指数,确定诊断MIBC的最佳诊断阈值,并计算不同阈值预测MIBC的敏感度、特异度、阳性预测值(positive predictive value, PPV)、阴性预测值(negative predictive value, NPV)和曲线下面积(area under the curve, AUC)。

2 结果

2.1 一般资料

       经纳排标准筛选后87例膀胱癌患者资料(单发76例,多发11例)共122个病灶纳入本研究,其中男76例,女11例,年龄30~83(63±12)岁,122个病例分布情况见表1。病理类型为尿路上皮细胞癌,分组情况:NMIBC组82个(67.2%),MIBC组40个(32.8%)。

表1  膀胱癌患者的基本资料

2.2 两组阅片者的VI-RADS评分结果的比较

2.2.1 观察者间一致性分析

       VI-RADS评分与膀胱癌手术病理分期结果见表2。两组阅片者VI-RADS评分具有高度的一致性,Kappa值为0.727(P<0.001)。阅片组1和阅片组2评分AUC分别为0.880 [95%置信区间(confidence interval, CI):0.808~0.932]和0.905(95% CI:0.838~0.950),Delong分析显示两阅片组对于膀胱肌层浸润预测能力无显著差异(Z=1.285,P=0.1988)(图1)。

图1  两组阅片者VI-RADS评分预测肌层浸润性膀胱癌的ROC曲线。注:VI-RADS 评分:膀胱影像报告和数据系统;ROC:受试者工作特征。
表2  两组阅片者VI-RADS评分与膀胱癌病理分组结果(例)

2.2.2 诊断效能分析和阈值的选择

       取两组阅片者讨论所得综合评分对膀胱癌肌层浸润的诊断效能分析(表3)。结果显示,以VI-RADS≥3分作为诊断MIBC的标准时,其约登指数最大,为67.8%,预测MIBC的敏感度为76.7%,特异度为91.1%,阳性预测值82.5%,阴性预测值87.8%。

表3  不同评分阈值对预测膀胱癌肌层浸润的诊断效能

2.3 发生于膀胱输尿管口膀胱癌肌层浸润征象分析

       本研究122个病灶中有29个肿瘤位于膀胱输尿管开口区,其与输尿管口关系分为“蒂包埋输尿管口”和“肿瘤组织与输尿管口分界不清”两组,其病例分布如表4。本组病例表现为“蒂包埋输尿管口”组共7个肿瘤,有6个(85.7%)为NMIBC。表现为“肿瘤与输尿管口分界不清”组共22个肿瘤,有21个(95.5%)为MIBC,伴有输尿管扩张的16个肿瘤中有15个(93.8%)为MIBC,见图23

图2  男,67岁,病理诊断为低级别非浸润性乳头状尿路上皮细胞癌(T1期)。2A:T2WI示膀胱左后壁外生性肿物(细箭),肿瘤呈稍高信号,左输尿管口区可见稍低信号“蒂”包埋输尿管口伴左侧输尿管扩张(粗箭),T2WI分类为SC2;2B:DWI示肿瘤呈明显高信号,“蒂”呈低信号,相应ADC图(2C)肿瘤呈低信号,“蒂”呈稍高信号,DWI分类为DW2;2D:DCE-MRI示肿瘤内层早期明显强化,而固有肌层未见强化,DCE分类为DC2;VI-RADS综合评分为2分;2E:行根治性膀胱切除术后病理切片(HE ×2)示膀胱癌无肌层浸润。注:DWI:扩散加权成像;ADC:表观扩散系数;DCE-MRI:动态对比增强磁共振成像;VI-RADS:膀胱影像报告和数据系统。
图3  男,74岁,病理诊断为高级别浸润性尿路上皮细胞癌,侵犯膀胱壁浅肌层(T2a期)。3A:HR-T2WI膀胱右后壁外生性肿物(细箭),肿瘤呈稍高信号,没有明显的低信号固有肌层中断,伴右侧输尿管扩张,T2WI分类为SC3;3B:DWI示肿瘤呈明显高信号,相应ADC图(3C)肿瘤呈低信号,DWI分类为DW3;3D:DCE-MRI示肿瘤早期明显强化并延伸至局部固有肌层,DCE分类为DC4;VI-RADS综合评分为4分;3E:行根治性膀胱切除术后病理切片(HE ×22)见高级别尿路上皮癌细胞浸润肌层(黄箭)。注:HR-T2WI:高分辨率T2加权成像;DWI:扩散加权成像;ADC:表观扩散系数;DCE-MRI:动态对比增强磁共振成像;VI-RADS:膀胱影像报告和数据系统。
表4  输尿管口区膀胱癌与输尿管口间影像表现(例)

3 讨论

       膀胱癌按照TNM分期系统分为非肌肉浸润性(T1期及以下分期)和肌肉浸润性(T2期及以上分期)并制订不同的治疗方案和预后预测,所以膀胱癌术前对固有肌层浸润的准确诊断很重要。近年来,mp-MRI技术飞速发展,能更好地评估膀胱癌的固有肌层浸润深度[4],已成为膀胱癌的最佳影像检查方法。最新基于广泛研究证据制订的VI-RADS评分以1~5分来确定膀胱癌是否存在肌层浸润[10],让不同专业领域的医生更清晰、充分地了解患者肿瘤情况,利于治疗方案的规划和预后预测。

3.1 两组阅片者VI-RADS评分结果的对比分析

       本研究结果显示,两组阅片者对VI-RADS评分的一致性较强,AUC分别为0.880(95% CI:0.808~0.932)和0.905(95% CI:0.838~0.950),对膀胱癌肌层浸润的诊断效能较高,提示该评分系统具备良好的稳定性。这也在多项研究中得到证实[11, 12, 13, 14, 17, 18],更有研究表明,VI-RADS评分在放射科医师与泌尿科医师间差异无统计学意义[15]。分析其主要原因为VI-RADS对膀胱癌患者的MRI检查设备、技术规范、检查参数及评估分类标准制订了规范,清晰明了的流程图有利于评分者准确划分类别。

3.2 VI-RADS预测膀胱癌肌层浸润的最佳阈值

       虽然VI-RADS对于预测膀胱癌固有肌层侵犯有意义[10],但是对于最佳阈值的选择仍有争议。Wang等[12]和Metwally等[19]的研究最佳阈值为≥3分,Kim[14]和张添辉等[11]的研究中提示最佳阈值为≥4分。多个研究表明[11, 12, 13, 14, 19],VI-RADS为1分、4分、5分时,其诊断NMIBC和MIBC的准确性很高,但VI-RADS为2分和3分对于肌层浸润的预测准确性相对较低。本研究中122个肿瘤,所有VI-RADS评分为4和5分的肿瘤经病理检查证实均为MIBC,而所有评分为1分的病变均证实为NMIBC,对于预测肌层浸润的准确度为100%,与文献一致。VI-RADS评分为2分的肿瘤中,87%(47例/54例)被证实为NMIBC,13%(7例/54例)被证实为MIBC,对于肌层浸润方面的预测性能较好。VI-RADS评分为3的肿瘤,55.6%(10例/18例)被证实为NMIBC,44.4%(8例/18例)被证实为MIBC,很难确定肿瘤是否侵犯固有肌层。本研究中,以VI-RADS≥3分为阈值,诊断膀胱癌的约登指数为67.8%,敏感度为76.7%,特异度为91.1%,PPV为82.5%,NPV为87.8%,当VI-RADS≥3分时,可提示临床医生警惕发生肌层浸润的风险。

3.3 输尿管口区膀胱癌与输尿管口间影像表现观察

       输尿管口区作为膀胱癌的好发部位之一,VI-RADS评分却并未提及输尿管与肿瘤间的表现的评价作用,发生于输尿管口区的肿瘤常可观察到肿瘤处输尿管口变窄及输尿管扩张征象,Wang等[12]的研究中也提及发生于输尿管口区病灶对于肌层浸润评价分歧较大。在本研究中把膀胱输尿管口区肿瘤与膀胱输尿管口关系分为“蒂包埋输尿管口”和“肿瘤与输尿管口分界不清”两组。“蒂包埋输尿管口”组中85.7%为NMIBC。“肿瘤组织与输尿管口分界不清”组中95.5%为MIBC,并且在该组中若出现病变侧输尿管扩张的肿瘤中93.8%为MIBC。我们推测,膀胱输尿管口区肿瘤出现“蒂包埋输尿管口”征象,肿瘤浸润肌层的风险较低。肿瘤与膀胱输尿管口分界不清并伴有同侧输尿管扩张为肿瘤浸润肌层的间接征象之一。

3.4 本研究不足及展望

       本研究还存在以下方面的不足:(1)本研究为单中心、回顾性研究,样本量相对偏小,对于VI-RADS评分的研究,我们综合目前其他研究的结果发现与本研究结果相类似,但是输尿管口区膀胱癌的输尿管口影像表现研究较少,仍需要多中心、大样本进一步验证;(2)本研究中的病理标本大部分来自TURBT术,有降低病理分期的可能;(3)本研究只针对膀胱癌手术前患者,未来可纳入TURBT术后回访患者进行分组讨论。

       综上所述,VI-RADS评分在预测膀胱癌肌层浸润方面有重要价值,能有效帮助膀胱癌术前分期、诊断和诊疗方案的制订。但是VI-RADS评分在病灶评分为2分和3分时对于预测肌层浸润的准确性相对较低,将来可结合机器深度学习技术提取与临床决策相关的影像特征进一步研究[20, 21, 22, 23]。另外,研究发现输尿管口与“肿瘤”或“蒂”的关系及输尿管是否扩张积液等征象可能可用于辅助预测肿瘤是否浸润肌层。

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