逐層勻場(chǎng)技術(shù)彌散加權(quán)成像評(píng)價(jià)膀胱癌

許春苗，黎海亮，張孝先，鄭冰潔，夏威利，袁軍輝，姚 琦，陳學(xué)軍

(河南省腫瘤醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450008)

膀胱癌是泌尿系統(tǒng)最常見惡性腫瘤之一，發(fā)病率及死亡率逐年上升[1]，其臨床治療方案與腫瘤分期及病理分級(jí)密切相關(guān)。相比傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)，采用逐層勻場(chǎng)(integrated slice-by-slice shimming, iShim)的DWI(iShim-DWI)能降低擴(kuò)散平面回波序列圖像中偽影，使質(zhì)量更佳[2]。本研究對(duì)比iShim-DWI與常規(guī)DWI的圖像質(zhì)量，評(píng)估iShim-DWI對(duì)于膀胱癌的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2017年1月—2018年12月70例于河南省腫瘤醫(yī)院經(jīng)病理確診的膀胱癌患者，男50例，女20例，年齡39～84歲，中位年齡54歲； 62例腫瘤單發(fā)、8例多發(fā)，病灶直徑6.11～76.11 mm，中位直徑25.20 mm；依據(jù)TNM分期分為肌層浸潤(rùn)性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer, MIBC)(T2～T4)組(n=34，均為T2期)和非肌層浸潤(rùn)性膀胱癌(non muscle invasive bladder cancer, NMIBC)組(n=36，其中Ta期、T1期各18例)；其中34例接受膀胱全切+回腸/結(jié)腸代膀胱術(shù)，36例接受膀胱電切術(shù)(切除組織包括部分肌層)，根據(jù)術(shù)后病理分級(jí)分為低(n=32)、高級(jí)別尿路上皮癌組(n=38)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①檢查前接受抗腫瘤治療或穿刺活檢；②MR檢查禁忌證；③經(jīng)臨床多學(xué)科會(huì)診無(wú)法進(jìn)行手術(shù)；④病變最大徑≤5 mm；⑤圖像質(zhì)量差。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Skyra 3.0T MR儀，配備體部相控陣線圈。囑患者檢查前6 h禁食，適度充盈膀胱并仰臥于檢查床，頭先進(jìn)，行盆腔掃描。參數(shù)：傳統(tǒng)DWI，采用單次平面回波成像技術(shù)，TR 5 200 ms，TE 71 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，NEX 1，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，矩陣128×128，根據(jù)文獻(xiàn)[3]，b值取0、800 s/mm2，掃描時(shí)間1 min 15 s；iShim-DWI，TR 3 700 ms，TE 60 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，NEX 6，F(xiàn)OV 260 mm×260 mm，矩陣128×128，b值為0、800 s/mm2，掃描時(shí)間1 min 18 s；T2W，TR 4 480 ms，TE 114 ms，層厚3 mm，層間距0.3 mm，NEX 3，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣384×384。

1.3 圖像分析

1.3.1 主觀評(píng)分 由具有5年工作經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師及主治醫(yī)師各1名(甲和乙)觀察iShim-DWI及傳統(tǒng)DWI(b=800 s/mm2)圖像偽影、病灶邊緣及變形情況，并采用5分法評(píng)估圖像質(zhì)量[4]：1分，圖像偽影多，變形嚴(yán)重，無(wú)法檢出病灶；2分，圖像偽影較多，有變形，可辨認(rèn)部分病灶；3分，圖像質(zhì)量尚可，存在少許偽影及輕度變形，對(duì)診斷影響較輕；4分，圖像質(zhì)量好，少許偽影，不影響診斷；5分，圖像質(zhì)量非常好。

1.3.2 測(cè)量參數(shù)及分析病灶 對(duì)iShim-DWI(b=800 s/mm2)圖像進(jìn)行后處理，獲得相應(yīng)表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)圖， 由上述2名醫(yī)師于腫瘤最大層面上避開出血及壞死區(qū)域放置橢圓形ROI，測(cè)量病灶A(yù)DC，存在多發(fā)病灶時(shí)選擇最大病灶進(jìn)行分析[5]；于T2WI上測(cè)量腫瘤最大徑，對(duì)各參數(shù)均測(cè)量3次，取平均值為最后結(jié)果。根據(jù)T2WI或DWI表現(xiàn)評(píng)估膀胱癌侵及肌層(T2WI見低信號(hào)膀胱肌層連續(xù)性中斷、中等信號(hào)或稍高信號(hào)膀胱腫瘤組織深入肌層；DWI見高信號(hào)膀胱腫瘤延伸至膀胱肌層或膀胱肌層中等信號(hào)中斷[6])與否。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。分別以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)分析2名醫(yī)師測(cè)量參數(shù)、Kappa檢驗(yàn)分析2名醫(yī)師評(píng)估圖像質(zhì)量的一致性。采用配對(duì)Wilcoxon's秩和檢驗(yàn)比較iShim-DWI與傳統(tǒng)DWI圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，否則以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示，行秩和檢驗(yàn)。采用SAS 9.4軟件繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，評(píng)估腫瘤ADC及最大徑鑒別膀胱癌是否侵及肌層及高、低級(jí)別膀胱癌和2名醫(yī)師基于T2WI、傳統(tǒng)DWI及iShim-DWI診斷膀胱癌肌層浸潤(rùn)的效能，計(jì)算曲線下面積(area under curve, AUC)，行χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 iShim-DWI與傳統(tǒng)DWI圖像質(zhì)量比較 2名醫(yī)師評(píng)價(jià)iShim-DWI及常規(guī)DWI圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性的Kappa值分別為0.81、0.87；iShim-DWI圖像主觀評(píng)分均高于傳統(tǒng)DWI(P均<0.01)，見表1。

表1 2名醫(yī)師評(píng)價(jià)iShim-DWI與常規(guī)DWI圖像質(zhì)量結(jié)果比較(例)

2.2 NMIBC組與MIBC組間ADC及最大徑比較 2名醫(yī)師測(cè)量病灶A(yù)DC及最大徑一致性的ICC分別為0.88及0.84(P均<0.05)。NMIBC組ADC[1.12(1.06，1.18)×10-3mm2/s，95%CI(1.08，1.16)×10-3mm2/s]大于MIBC組[0.81(0.75，0.83)×10-3mm2/s，95%CI(0.77，0.85)×10-3mm2/s，Z=-6.79，P<0.01]，而病灶最大徑[17.37(11.14，20.05)mm，95%CI(14.20，17.99)mm]小于MIBC組[29.12(25.55，40.21)mm，95%CI(30.26，41.49)mm，Z=-6.24，P<0.01]，見圖1、2。ADC鑒別NMIBC與MIBC的AUC為0.97，閾值為0.97×10-3mm2/s時(shí)，其診斷敏感度為89.90%，特異度為88.20%(圖3)；病灶最大徑鑒別NMIBC與MIBC的AUC為0.93，閾值為23.00 mm時(shí)，診斷敏感度為88.20%，特異度為94.40%。

圖1 患者男，80歲，膀胱癌(T1期，低級(jí)別尿路上皮癌) A、B.矢狀位(A)及軸位(B)T2WI示膀胱左后壁結(jié)節(jié)呈等或略高信號(hào)，最大徑14.53 mm，邊界尚清，膀胱壁肌層連續(xù)性尚可； C、D.常規(guī)DWI(C)及iShim-DWI(D)示病灶呈高信號(hào)，膀胱壁肌層連續(xù)性無(wú)中斷，ADC為0.90×10-3 mm2/s

圖2 患者男，65歲，膀胱癌(T2期，高級(jí)別尿路上皮癌) A、B.矢狀位(A)及軸位(B)T2WI示膀胱右側(cè)壁腫塊呈等或略高信號(hào)，最大徑68.76 mm，部分邊界欠清，侵及膀胱壁，膀胱肌層連續(xù)性欠佳，局部信號(hào)增高； C、D.常規(guī)DWI(C)及iShim-DWI(D)示病灶呈高信號(hào)，膀胱肌層連續(xù)性中斷，局部信號(hào)增高，ADC為0.75×10-3 mm2/s

2.3 高、低級(jí)別尿路上皮癌組間ADC及最大徑比較 2名醫(yī)師測(cè)量病灶A(yù)DC一致性的ICC為0.88、0.84(P均<0.05)。低級(jí)別尿路上皮癌組ADC[1.13(1.06，1.17)×10-3mm2/s，95%CI(1.10，1.16)×10-3mm2/s]大于高級(jí)別尿路上皮癌組[0.80(0.74，0.82)×10-3mm2/s，95%CI(0.76，0.82)×10-3mm2/s，Z=-6.79，P<0.01],其病灶最大徑[16.31(10.94，20.63)mm，95%CI(14.12，19.58)mm]小于高級(jí)別尿路上皮癌組[35.36(25.13，39.88) mm，95%CI(29.00,39.35)mm，Z=-5.20，P<0.01]。ADC鑒別高、低級(jí)別尿路上皮癌的AUC為0.99，閾值為1.03×10-3mm2/s時(shí)，診斷敏感度為86.80%，特異度為96.90%(圖4)；病灶最大徑鑒別高低級(jí)別尿路上皮癌的AUC為0.86，閾值為25.75 mm時(shí)，診斷敏感度為75.00%，特異度為86.80%。

2.4 不同MR序列組合診斷膀胱癌肌層浸潤(rùn)的效能 2名醫(yī)師基于T2WI+常規(guī)DWI和T2WI+iShim-DWI診斷膀胱癌肌層浸潤(rùn)一致性的Kappa值分別為0.87、0.85(P均<0.05)；基于T2WI+常規(guī)DWI的AUC均低于T2WI+iShim-DWI(χ2=13.87、4.67，P<0.01、P=0.03)，醫(yī)師間基于T2WI+iShim-DWI(χ2=1.14，P=0.29)及基于T2WI+常規(guī)DWI(χ2=3.06，P=0.08)診斷的AUC差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表2及圖5。

表2 2名醫(yī)師基于不同MR序列組合診斷膀胱癌肌層浸潤(rùn)的效能

圖3 ADC鑒別膀胱癌有無(wú)肌層浸潤(rùn)的ROC曲線 圖4 ADC鑒別高、低級(jí)別尿路上皮癌的ROC曲線 圖5 2名醫(yī)師基于不同MR序列評(píng)估膀胱癌肌層浸潤(rùn)的ROC曲線

3 討論

常規(guī)DWI易受胃腸道空氣偽影、周圍組織不同磁化率及胃腸道、膀胱蠕動(dòng)偽影等影響，導(dǎo)致磁場(chǎng)不均勻、圖像分辨率較低且變形嚴(yán)重，增加檢測(cè)較小病灶及測(cè)量參數(shù)的難度。iShim技術(shù)能在傳統(tǒng)平面回波序列基礎(chǔ)上改善主磁場(chǎng)均勻性，減少失相位，降低局部磁敏感偽影，從根本上解決圖像變形問(wèn)題。采用連續(xù)脂肪抑制技術(shù)并對(duì)脂肪脈沖進(jìn)行改進(jìn)，可在整個(gè)呼吸周期內(nèi)均施加脂肪抑制脈沖，梯度選擇反轉(zhuǎn)脂肪抑制技術(shù)使脂肪抑制更為徹底。利用窗口技術(shù)可針對(duì)圖像采集區(qū)內(nèi)的特定靶區(qū)進(jìn)行勻場(chǎng)后計(jì)算窗口內(nèi)局部中心頻率和參數(shù)值。采用呼吸觸發(fā)掃描方式可盡量降低呼吸運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影響[3,7]；縮小FOV可提高圖像的空間分辨率，更好地顯示病灶細(xì)節(jié)，避免磁場(chǎng)不均所致脂肪抑制不均[8-9]、圖像信噪比下降及偽影增加。另外，適當(dāng)增加激勵(lì)次數(shù)，可降低噪聲對(duì)圖像的影響。本研究結(jié)果顯示，iShim-DWI圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)DWI，有助于檢出及診斷膀胱癌灶。

既往研究[10-12]表明，腫瘤ADC隨惡性程度增高而降低，ADC能反映膀胱癌侵襲和增殖潛能[13]；但常規(guī)DWI圖像偽影較重，且圖像存在變形，ADC測(cè)量易受周圍組織干擾而準(zhǔn)確率較差。本研究基于iShim-DWI圖像測(cè)量ADC，結(jié)果顯示高級(jí)別尿路上皮癌ADC及最大徑與低級(jí)別尿路上皮癌差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，前者ADC明顯低于后者[14-15]；NMIBC組與MIBC組ADC及最大徑差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，前者ADC明顯高于后者[16]。相比高級(jí)別尿路上皮癌，低級(jí)別尿路上皮癌組織內(nèi)細(xì)胞排列較為整齊，密度相對(duì)較低，細(xì)胞外間隙較大，水分子擴(kuò)散受限程度較輕，故其ADC下降較不明顯。T分期可在一定程度上反映膀胱癌的侵襲性，隨著分期增高，膀胱癌浸潤(rùn)趨于明顯，惡性程度增高而ADC降低，與既往研究[12]結(jié)果基本一致。

既往研究[17-18]基于T2WI+常規(guī)DWI診斷膀胱癌肌層浸潤(rùn)的準(zhǔn)確率為68%～88%。本研究結(jié)果與之基本一致，且T2WI+iShim-DWI的診斷效能高于T2WI+常規(guī)DWI。但本研究?jī)H針對(duì)單b值DWI進(jìn)行觀察，且受腸管蠕動(dòng)及氣體干擾，可能導(dǎo)致過(guò)度評(píng)估肌層浸潤(rùn)，有待進(jìn)一步優(yōu)化掃描參數(shù)以獲得更高質(zhì)量圖像。

總之，iShim-DWI有助于膀胱癌病理分級(jí)及判斷肌層浸潤(rùn)，且圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)DWI。