王瑋,楊俊哲,徐康潔,李瑋,薛珂,劉婧,邱建星
臨床上輸尿管良、惡性病變均可能會(huì)造成輸尿管管腔狹窄,繼而造成輸尿管及腎臟集合系統(tǒng)的梗阻積水,影響腎臟功能。對(duì)于輸尿管狹窄的良惡性病因鑒別以及檢出惡性狹窄對(duì)于臨床診療是非常必要的。多參數(shù)全泌尿系磁共振能夠全面的評(píng)估泌尿系統(tǒng)的情況,較好的對(duì)輸尿管狹窄及積水嚴(yán)重程度進(jìn)行影像學(xué)評(píng)估[1-3],尤其是DWI序列對(duì)于尿路上皮癌的檢出及診斷有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值[4,5]。
目前臨床應(yīng)用的全泌尿磁共振序列采用大范圍全視野(field of view,F(xiàn)OV)掃描,上下范圍包括腎臟、輸尿管及膀胱[6]。圖像的空間分辨率一般,對(duì)于細(xì)小結(jié)構(gòu)或病變的觀察可能存在一定不足。輸尿管是尿路梗阻常見(jiàn)的病變部位,其解剖特點(diǎn)為縱向走行的薄壁細(xì)管狀結(jié)構(gòu),因其結(jié)構(gòu)細(xì)小,高分辨圖像可能能夠更好顯示輸尿管及其病變,另外傳統(tǒng)軸面DWI圖像掃描顯示的是輸尿管的橫斷面,應(yīng)用冠狀面掃描可更大范圍的觀察顯示輸尿管狹窄縱向的病變形態(tài)特點(diǎn)。
傳統(tǒng)單激發(fā)平面回波(single-shot echo-planar imaging,SS-EPI)DWI采用全視野激發(fā)技術(shù),容易出現(xiàn)偽影、變形及圖像模糊[7,8],對(duì)于輸尿管觀察可能會(huì)造成影響。MicroV DWI(United Imaging Healthcare)采用并行激發(fā)技術(shù),僅選擇性繼發(fā)小范圍視野內(nèi)的組織能夠減少偽影、變形及圖像模糊,提供更高質(zhì)量及分辨率的圖像。該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于很多臟器,包括乳腺、胰腺、腎臟、膀胱及前列腺等[7,9-12],但是目前還無(wú)關(guān)于該序列在輸尿管病變及輸尿管狹窄鑒別診斷中應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。
因此,為了優(yōu)化輸尿管的掃描方案,提高輸尿管狹窄病因的診斷能力,本研究目的為探究冠狀面高分辨DWI對(duì)于輸尿管病變的顯示情況及圖像質(zhì)量,以及該序列在輸尿管狹窄性質(zhì)判斷中對(duì)于常規(guī)序列的額外補(bǔ)充價(jià)值。
前瞻性搜集2020年11月-2021年5月于我院行全泌尿系磁共振檢查的患者,入組通過(guò)常規(guī)MRI序列檢出存在輸尿管狹窄及上方積水的患者,于輸尿管狹窄水平加掃冠狀面薄層高分辨小FOV DWI。患者出組標(biāo)準(zhǔn):①已行輸尿管手術(shù);②未完成冠狀面DWI或圖像嚴(yán)重偽影;③有輸尿管狹窄積水但無(wú)輸尿管增厚或異常信號(hào)的肯定良性狹窄;④輸尿管狹窄無(wú)法明確其良惡性。本研究通過(guò)本院倫理委員會(huì)審批,患者對(duì)研究?jī)?nèi)容知情且簽署知情同意書(shū)。
所有患者在3.0T磁共振(uMR 790,United Imaging Healthcare,Shanghai)完成掃描,使用兩片腹部12通道線圈聯(lián)合脊柱32通道線圈。掃描序列包括常規(guī)軸面T1WI,冠面及軸面T2WI、MRU重T2權(quán)重水成像序列及兩組DWI序列:①常規(guī)DWI(C-DWI)為全FOV軸面采集,范圍包括全泌尿系(腎臟、輸尿管及膀胱);②MicroV DWI(M-DWI)為輸尿管狹窄段冠狀面小FOV高分辨率采集,范圍為輸尿管狹窄段局部。表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC值)通過(guò)單指數(shù)模型計(jì)算得到。兩組DWI掃描b值均為50,1000 s/mm2(表1)。
兩位讀片者(A和B,泌尿系統(tǒng)MRI診斷經(jīng)驗(yàn)分別為9年和11年)分別獨(dú)立在圖像存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication systems,PACS)上對(duì)圖像進(jìn)行主、客觀分析。讀片者對(duì)于患者的臨床信息及病理結(jié)果均未知,但讀片者已知所有患者均有輸尿管狹窄及積水。每組圖像分析時(shí)間間隔2周。病例的順序被隨機(jī)排列。
表1 磁共振掃描參數(shù)
圖像質(zhì)量分析:兩位讀片者對(duì)C-DWI和M-DWI的圖像質(zhì)量分別進(jìn)行4分法主觀評(píng)價(jià),分別從圖像銳利度(1,差;2,一般;3,好;4,優(yōu)秀),圖像變形(1,嚴(yán)重變形;2,中度變形;3,輕微變形;4,無(wú)變形),偽影(1,嚴(yán)重偽影,完全無(wú)法診斷;2,嚴(yán)重偽影,部分影響診斷;3,輕度偽影,不影響診斷;4,無(wú)偽影)及病變可見(jiàn)度(1,差,病變輪廓完全顯示不清;2,一般,病變輪廓大部分顯示不清;3,好,病變輪廓小部分顯示不清;4,優(yōu)秀,病變輪廓顯示清晰)4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分,圖像質(zhì)量的最終評(píng)分為上述4項(xiàng)評(píng)分的加和。
輸尿管狹窄處DWI信號(hào)強(qiáng)度及平均ADC值:兩位讀片者分別于兩組DWI圖像上主觀判斷輸尿管狹窄處較正常輸尿管信號(hào)強(qiáng)度的增高程度(1,信號(hào)未見(jiàn)增高;2,信號(hào)輕度增高;3,信號(hào)明顯增高)。
讀片者A于PACS上測(cè)量輸尿管狹窄處的平均ADC值,分別于C-DWI和M-DWI輸尿管狹窄處病變最大面積層面,利用PACS上光標(biāo)定位工具在相同病變位置放置相同面積的圓形ROI,客觀測(cè)定輸尿管狹窄處的平均ADC值,參考b=50s/mm2圖像,將ROI放置輸尿管病變信號(hào)均勻處(管壁增厚或腫塊區(qū)域),重復(fù)測(cè)量3次ADC值,取3次測(cè)量的平均值作為最終的平均ADC值。
輸尿管狹窄良惡性主觀分析:兩名讀片者分2次分別閱讀2套MRI圖像:①T2WI+C-DWI;②T2WI+C-DWI+M-DWI,對(duì)輸尿管狹窄的良惡性進(jìn)行主觀判定:1,肯定良性;2,可能良性;3,不確定;4,可能惡性;5,肯定惡性。綜合輸尿管狹窄段形態(tài)改變及DWI序列信號(hào)特點(diǎn),輸尿管狹窄被定義為惡性的參考標(biāo)準(zhǔn):管壁不規(guī)則增厚,管腔內(nèi)結(jié)節(jié)或占位,管腔截?cái)嘈元M窄,T2WI呈高信號(hào),DWI(b=1000s/mm2)明顯高信號(hào)且ADC圖呈低信號(hào)。4~5分被認(rèn)為是惡性,1~3分認(rèn)為是良性。結(jié)果不一致時(shí)通過(guò)與另一位高年資MRI醫(yī)師C(泌尿MRI診斷經(jīng)驗(yàn)16年)進(jìn)行協(xié)商以達(dá)成一致。
輸尿管狹窄的良惡性診斷結(jié)果通過(guò)臨床信息及病理結(jié)果證實(shí),包括尿液細(xì)胞學(xué)檢測(cè)、輸尿管鏡活檢或手術(shù)切除。當(dāng)病理或細(xì)胞學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)惡性細(xì)胞時(shí),輸尿管狹窄被判定為惡性狹窄。若無(wú)惡性細(xì)胞檢出則判定為良性狹窄。對(duì)于無(wú)法獲得病理的通過(guò)臨床、實(shí)驗(yàn)室檢查及影像檢查綜合判定其狹窄性質(zhì)。
應(yīng)用SPSS 26(IBM)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。對(duì)于計(jì)數(shù)資料采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。在定性分析中,兩位讀片者的主觀一致性通過(guò)Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià),Kappa值>0.6被認(rèn)為一致性好。應(yīng)用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation coefficient,ICC)比較兩組DWI圖像ADC值的一致性。根據(jù)數(shù)據(jù)的正態(tài)性情況采用非參數(shù)檢驗(yàn)比較兩組DWI的主觀評(píng)分及兩組ADC值的差異。對(duì)于輸尿管狹窄良惡性的判斷,計(jì)算其敏感性、特異性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值及診斷準(zhǔn)確性。受試者工作曲線分析(receiver operating characteristic,ROC)曲線下面積(area under the curve,AUC)用于評(píng)價(jià)良惡性判定的診斷效能,并通過(guò)配對(duì)分析比較兩組圖像對(duì)于輸尿管良惡性診斷AUC的差異性。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
在常規(guī)序列檢出輸尿管狹窄及積水的68例患者中,最終入組51例患者,另外17例患者出組(4例為術(shù)后;3例先天腎盂輸尿管連接部狹窄及1例先天巨輸尿管雖存在輸尿管狹窄但管壁無(wú)異常信號(hào)或增厚,應(yīng)該為良性狹窄,無(wú)需進(jìn)一步鑒別;2例圖像存在呼吸運(yùn)動(dòng)偽影;7例患者未獲得最終組織病理學(xué)或影像隨訪復(fù)查結(jié)果)。
51例患者25例判定為惡性狹窄,11例行狹窄側(cè)輸尿管全切術(shù),14例行輸尿管鏡活檢,手術(shù)或活檢病理提示尿路上皮癌;其余26例判定為良性狹窄:1例行狹窄側(cè)輸尿管成形術(shù),狹窄段病理提示慢性炎癥;8例輸尿管鏡活檢提示慢性炎癥或纖維化;17例通過(guò)臨床診斷、實(shí)驗(yàn)室檢查及影像隨訪或?qū)Ρ燃韧鶊D像(時(shí)間間隔110~705d,中位數(shù)464d)綜合判斷,最終判定為良性狹窄。
兩位讀片者對(duì)于圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的一致性好,Kappa值為0.711~0.867(表2)。M-DWI圖像質(zhì)量總分高于C-DWI(讀片者A:15.61±0.75,13.84±1.38;讀片者B:15.73±0.53,13.59±1.45,P<0.001)。
圖1 M-DWI和C-DWI良、惡性狹窄處平均ADC值箱圖。M-DWI平均ADC值低于C-DWI平均ADC值,兩組DWI中惡性狹窄平均ADC值均低于良性狹窄平均ADC值(P<0.001)。 圖2 ROC曲線反映兩組序列的診斷效能,加掃M(jìn)-DWI序列(T2WI+C-DWI+M-DWI)較常規(guī)序列(T2WI+C-DWI)的ROC曲線下面積顯著提高(P=0.021)。
對(duì)于銳利度、變形、偽影及病變顯示,兩位讀片者對(duì)于M-DWI的評(píng)分均高于C-DWI (P<0.05)。
表2 C-DWI和M-DWI圖像質(zhì)量主觀評(píng)分
對(duì)于C-DWI及M-DWI輸尿管狹窄段的信號(hào)強(qiáng)度主觀判定,兩位讀片者的一致性好(Kappa=0.831)。C-DWI和M-DWI圖像上主觀判斷輸尿管狹窄段信號(hào)增高的程度一致性好(讀片者A:Kappa=0.771;讀片者B:Kappa=0.670)。讀片者A讀片結(jié)果,C-DWI惡性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)明顯增高23例(23/25),良性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)輕度或無(wú)增高21例(21/26);M-DWI惡性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)明顯增高24例(24/25),良性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)輕度或無(wú)增高22例(22/26)。讀片者B讀片結(jié)果,C-DWI惡性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)明顯增高23例(23/25),良性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)輕度或無(wú)增高19例(19/26);M-DWI惡性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)明顯增高24例(24/25),良性狹窄表現(xiàn)為信號(hào)輕度或無(wú)增高22例(22/26)。
對(duì)于狹窄段的平均ADC值,在C-DWI和M-DWI上,兩組ADC值的一致性好(ICC=0.916),但M-DWI平均ADC值(1.24±0.44mm2/s)低于C-DWI所得平均ADC值(1.48±0.51mm2/s),其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。兩組DWI惡性狹窄的平均ADC值(C-DWI:1.09±0.28mm2/s;M-DWI:0.93±0.24mm2/s)均低于良性狹窄的平均ADC值(C-DWI:1.86±0.38mm2/s;M-DWI:1.55±0.37mm2/s),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。兩組DWI序列良惡性狹窄的平均ADC值情況見(jiàn)圖1。
兩位讀片者對(duì)于輸尿管狹窄處良惡性判斷的主觀一致性好(Kappa=0.882)。對(duì)于兩套圖像(組1:T2WI+C-DWI;組2:T2WI+C-DWI+M-DWI)主觀判斷輸尿管狹窄的良惡性的診斷效能(表3),組1診斷敏感度為22/25,特異度22/26,準(zhǔn)確度44/51,陽(yáng)性預(yù)測(cè)值22/26,陰性預(yù)測(cè)值22/25。組2診斷敏感度為25/25,特異度24/26,準(zhǔn)確度49/51,陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為25/27,陰性預(yù)測(cè)值為24/24。兩套圖像的AUC間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(組1=0.863,組2=0.962,P=0.021),其ROC曲線見(jiàn)圖2。
表3 兩組圖像對(duì)于輸尿管良惡性狹窄的診斷能力
C-DWI及M-DWI實(shí)際掃描圖像及相應(yīng)ADC圖見(jiàn)圖3和圖4。
本研究通過(guò)與常規(guī)EPI-DWI比較,探究了冠狀面小FOV M-DWI對(duì)于診斷輸尿管狹窄良惡性的額外價(jià)值。與常規(guī)全FOV軸面C-DWI相比,輸尿管狹窄段的小FOV M-DWI序列提高了圖像質(zhì)量及病變顯示,降低了圖像偽影及變形,更有利于輸尿管細(xì)小結(jié)構(gòu)的觀察及病變?cè)u(píng)估。對(duì)于輸尿管良惡性的判定增加了M-DWI(T2WI+C-DWI+M-DWI)后,較常規(guī)序列(T2WI+C-DWI)提高了對(duì)于輸尿管狹窄良惡性判定的診斷效能。
圖3 男,47歲。左輸尿管上段管腔狹窄繼發(fā)左腎積水,行左腎輸尿管全切術(shù)確診左輸尿管上段尿路上皮癌(T1期)。a) 軸面C-DWI(b=50s/mm2)示左側(cè)輸尿管上段管壁環(huán)周增厚(箭); b) 軸面C-DWI(b=1000s/mm2)示左輸尿管上段病變呈顯著高信號(hào)(箭); c) C-DWI同層面ADC圖示左輸尿管上段病變呈擴(kuò)散受限低信號(hào)(箭); d) 冠面M-DWI(b=50s/mm2)示左輸尿管上段管壁節(jié)段性增厚,管腔狹窄(箭); e) 冠面M-DWI(b=1000s/mm2)示左輸尿管上段管壁呈節(jié)段性高信號(hào),范圍局限分界截然(箭),符合惡性狹窄特點(diǎn); f) M-DWI同層面ADC圖示左輸尿管上段管壁呈節(jié)段性擴(kuò)散受限低信號(hào)(箭)。
臨床上輸尿管良性病變繼發(fā)管腔狹窄原因包括管壁的纖維化、水腫、炎癥、感染(例如結(jié)核)等,對(duì)于這一類患者不需要有創(chuàng)的手術(shù)進(jìn)行治療,而對(duì)于輸尿管惡性腫瘤(如尿路上皮癌)造成的輸尿管惡性狹窄,通常首選手術(shù)進(jìn)行治療[13]。因此如果影像學(xué)檢查能夠準(zhǔn)確診斷或排除引起輸尿管狹窄的惡性病變,對(duì)于之后的臨床治療方法選擇有很大的指導(dǎo)意義。
傳統(tǒng)SS-EPI DWI在腹部掃描中容易在相位編碼方向出現(xiàn)變形[8,9,14],造成圖像質(zhì)量下降,可能影響病變細(xì)節(jié)觀察。M-DWI從兩個(gè)方向選擇性的激發(fā)小FOV感興趣區(qū),降低相位編碼方向FOV,實(shí)現(xiàn)相位編碼方向k空間快速轉(zhuǎn)換、更短的回波鏈及更高的采樣帶寬,較常規(guī)DWI對(duì)于細(xì)小解剖結(jié)構(gòu)及病變的顯示更有優(yōu)勢(shì)[15,16]。該技術(shù)可以用于多平面掃描,實(shí)現(xiàn)冠狀面小FOV高分辨DWI的掃描。本研究發(fā)現(xiàn)M-DWI較常規(guī)C-DWI圖像質(zhì)量顯著提升,M-DWI圖像銳利度、偽影、變形及病變顯示情況的主觀評(píng)價(jià)均優(yōu)于C-DWI,同時(shí)本研究中的M-DWI序列較常規(guī)常規(guī)全C-DWI提高了層面內(nèi)分辨率,對(duì)于輸尿管狹窄局部細(xì)節(jié)觀察更有優(yōu)勢(shì)。
惡性病變(例如尿路上皮癌)較良性病變(例如炎癥)具有更高的細(xì)胞密度及水分子擴(kuò)散受限,理論上良惡性病變間DWI信號(hào)增高程度及ADC值會(huì)存在一定的差異性[17]。本研究中兩組DWI圖像惡性狹窄病變處信號(hào)增高程度高于良性狹窄,大部分惡性狹窄表現(xiàn)為DWI信號(hào)顯著增高,大部分良性狹窄表現(xiàn)為DWI信號(hào)輕度或無(wú)增高。M-DWI和C-DWI判斷狹窄段處信號(hào)增高程度一致性好。對(duì)于兩組ADC圖的定量分析,M-DWI的平均ADC值低于C-DWI。既往部分研究小FOV DWI與常規(guī)DWI平均ADC值并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[8,14,18],但也有部分研究發(fā)現(xiàn)小FOV DWI的ADC值低于常規(guī)DWI[19,20],與本研究結(jié)果一致。對(duì)于各個(gè)研究得到的兩組DWI平均ADC值的差異性,可能是由于ADC值受到掃描設(shè)備、掃描參數(shù)、掃描組織器官及疾病等多方面因素的影響[14]。因此不同機(jī)構(gòu)不同設(shè)備不同研究中ADC的絕對(duì)值可比性較低。本研究中兩組DWI的ADC值雖然存在數(shù)值差異,但其一致性很好,同時(shí)兩組DWI惡性狹窄輸尿管狹窄的ADC值均顯著低于良性狹窄,與惡性狹窄較良性狹窄具有更高細(xì)胞密度的病理基礎(chǔ)相符合[21]。
圖4 女,38歲。右輸尿管上段管腔狹窄,右腎集合系統(tǒng)擴(kuò)張。臨床及實(shí)驗(yàn)室檢查確診泌尿系結(jié)核。a) 軸面C-DWI(b=50s/mm2)示右輸尿管上段管壁環(huán)周增厚(箭); b) 軸面C-DWI(b=1000s/mm2)示右輸尿管上段病變呈高信號(hào)(箭); c) C-DWI同層面ADC圖示(箭)右輸尿管上段病變呈擴(kuò)散受限低信號(hào)(箭); d) 冠面M-DWI(b=50s/mm2)示右腎盂、右輸尿管上段管壁均勻增厚,管腔漸進(jìn)性狹窄(箭); e) 冠面M-DWI(b=1000s/mm2)示右腎盂、右輸尿管上段增厚管壁呈輕度高信號(hào),范圍廣泛,符合炎性病變特點(diǎn)(箭),右側(cè)擴(kuò)張腎盞內(nèi)可見(jiàn)積膿; f) M-DWI同層面ADC圖示右腎盂、右輸尿管上段管壁呈中等偏低信號(hào)(箭)。
除了功能序列DWI信號(hào)及ADC值的差異,良惡性狹窄的形態(tài)學(xué)特征也存在一定的差異。在常規(guī)軸位圖像上,一部分尿路上皮癌與良性病變具有重疊的影像學(xué)表現(xiàn),表現(xiàn)為管壁環(huán)周均勻或不均勻增厚及管腔狹窄,而非腫塊[4,22]。而在冠面圖像上惡性輸尿管狹窄通常病變較局限,與相鄰正常輸尿管管壁分界截然,而良性輸尿管狹窄通常呈漸進(jìn)性變窄,病變與正常輸尿管間可能分界不清?;谝陨嫌跋駥W(xué)特征,冠狀面可能較軸面能夠提供更多的診斷信息,縱向的顯示輸尿管病變的全貌及其與周圍正常輸尿管分界情況[23]。本研究通過(guò)比較常規(guī)序列(T2WI+C-DWI)與加掃冠面M-DWI序列(T2WI+C-DWI+M-DWI),發(fā)現(xiàn)加掃狹窄段的冠狀面小FOV M-DWI提高了對(duì)于輸尿管狹窄良惡性判斷的診斷效能,其診斷敏感度、特異度及準(zhǔn)確度均較常規(guī)序列有所提升(達(dá)90%以上),其中敏感度及陰性預(yù)測(cè)值高達(dá)100%,對(duì)于輸尿管的惡性狹窄有較強(qiáng)的檢出及排除診斷能力。
本研究存在一定的局限性。①對(duì)于狹窄性質(zhì)的判斷,有部分良性狹窄患者未獲得組織病理結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn),但上述患者臨床表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果均傾向良性,且具有影像隨訪復(fù)查驗(yàn)證其良性特性。②對(duì)于C-DWI和M-DWI的ADC定量分析,雖然盡量保證在軸面及冠狀面圖像上病變的同一區(qū)域放置ROI,但軸面和冠面ROI范圍內(nèi)的包含的組織結(jié)構(gòu)必然存在著差異,因此兩組DWI間ADC值的差異性可能也與掃描方位不同有關(guān)。比較軸面C-DWI和軸面M-DWI可能更能反映兩組DWI序列的差異,但在常規(guī)多參數(shù)泌尿系磁共振掃描方案中加入兩個(gè)M-DWI序列,對(duì)于整個(gè)方案的時(shí)間負(fù)擔(dān)較重,軸面M-DWI亦無(wú)法反映輸尿管縱向長(zhǎng)軸的影像特征。③由于M-DWI為小FOV掃描,掃描范圍為輸尿管狹窄段病變局部,無(wú)法對(duì)輸尿管全長(zhǎng)的情況進(jìn)行全面評(píng)估。
綜上所述,冠狀面小FOV高分辨DWI較常規(guī)全FOV常規(guī)DWI提高圖像質(zhì)量及輸尿管狹窄的病變顯示。在常規(guī)序列中額外加掃M(jìn)-DWI,可以提高磁共振對(duì)于輸尿管良惡性狹窄的鑒別診斷能力。
志謝:感謝上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司的李建森以及滕艷群對(duì)磁共振序列的調(diào)試