VI-RADS 评分和ADC 值直方图在膀胱癌肌层浸润中的诊断价值及其相关性

尹宏宇，张继，宋青泽

1.大连医科大学研究生院，辽宁 大连 116023；2.泰州市人民医院医学影像科，江苏 泰州 225300；*通信作者 张继 zj00151@126.com

膀胱癌是全球常见的恶性肿瘤，每年约新增55万例，已成为威胁人们生命健康的主要恶性肿瘤之一[1]。膀胱癌根据肌层浸润程度分为肌层浸润性膀胱癌（muscle-invasive bladder cancer，MIBC）和非肌层浸润性膀胱癌（nonmuscle-invasive bladder cancer，NMIBC），两者的治疗方式和预后差异较大。多参数磁共振成像（multiparametric magnetic resonance imaging，mp-MRI）是一种无创影像检查，在肿瘤诊断和鉴别方面发挥重要作用[2]。基于mp-MRI提出的膀胱影像报告和数据系统（vesical imaging reporting and data system，VI-RADS）用于标准化肌层浸润评估[3-4]。目前研究已证实VI-RADS的诊断准确性和可重复性，但VI-RADS中采用的量化参数较少，结果易受阅片者主观影响。有学者探究定量参数鉴别MIBC的准确性，希望用作VI-RADS的客观补充[5-6]。扩散加权成像（DWI）是基于水分子布朗运动的功能MRI技术，反映细胞结构和细胞膜的完整性。表观扩散系数（ADC）量化反映组织水分子扩散信息，是潜在的影像学生物标志物[7]。与单一ADC值比较，ADC值直方图能更好地反映病灶异质性，提供更多有效信息[8]。目前，DWI和ADC值直方图已应用于多种肿瘤[9-11]，但在评估膀胱癌肌层浸润方面应用较少。本研究拟分析膀胱癌的mp-MRI图像，探讨VI-RADS、ADC值直方图量化参数以及联合诊断评估MIBC的准确性，并探究两者的相关性，为精准评估膀胱癌肌层浸润提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性收集2015年5月—2022年1月泰州市人民医院收治的膀胱癌。纳入标准：①病理证实为膀胱癌且明确是否存在肌层浸润；②MRI检查前未行其他治疗；③图像清晰，能完整勾画ROI。排除标准：①图像质量差；②病灶太小无法勾画ROI；③合并其他肿瘤。最终纳入73例患者，其中男61例，女12例，年龄43～89岁，平均（70.3±10.5）岁。37例为单发，36例为多发。7例行根治性膀胱切除术，4例行部分膀胱切除术，62例行经尿道膀胱肿瘤切除术。根据病理结果进行分组，存在肌层浸润为MIBC组（17例），不存在肌层浸润为NMIBC组（56例）。本研究经泰州市人民医院伦理委员会批准（KY-2021-075-01）。

1.2 MRI检查 采用西门子3.0T Skyra MR扫描仪。患者检查前6 h禁食减少肠道蠕动的影响，检查前1～2 h排空膀胱，或在检查前30 min饮水500～1 000 ml使膀胱适度充盈。患者取仰卧位，男性患者扫描范围包括膀胱、近端尿道、盆腔淋巴结和前列腺；女性患者扫描范围包括膀胱、子宫、卵巢、输卵管和阴道。扫描序列及参数为，①轴位T1WI序列：TR 526 ms，TE 10 ms，矩阵256×320，视野（FOV）350 mm×350 mm，层厚5 mm，层间距1.0 mm；②轴位FS-T2WI序列：TR 4 000 ms，TE 76 ms，矩阵326×384，FOV 350 mm×350 mm，层厚5 mm，层间距1.0 mm；③矢状位FS-T2WI序列：TR 3 300 ms，TE 86 ms，矩阵205×256，FOV 230 mm×230 mm，层厚3.5 mm，层间距0.7 mm；④轴位DWI序列：TR 5 100 ms，TE 64 ms，b值分别为0、800 s/mm2，矩阵104×128，FOV 380 mm×380mm，层厚5 mm，层间距1.0 mm；⑤轴位DCE序列：TR 4 ms，TE 1.37 ms，矩阵182×320，FOV 380 mm×380 mm，层厚3.3 mm，层间距1.0 mm。对比剂使用钆双胺，剂量0.1 mmol/kg，流速2.0 ml/s。注射对比剂后，连续采集3组轴位图像，然后行矢状面、冠状面、轴位延迟扫描。

1.3 图像分析

1.3.1 VI-RADS评分 根据VI-RADS评分标准[4]，2名影像诊断医师（A、B：分别从事泌尿生殖系统MRI研究2年、15年）对MRI图像进行双盲评分。VI-RADS 1～5分分别代表可能性非常小、不太可能、不明确、可能、非常可能的肌层侵犯。如对结果有分歧，经讨论达成一致意见。

1.3.2 ADC 值测量与分析 将MRI 图像导入Firevoxel软件，由医师A根据T2WI图像选取病灶最大层面，在高b值DWI图像上避开出血、坏死及囊变区绘制感兴趣区（ROI），由医师B确认（图1、2）。使用Firevoxel软件重建ADC值直方图，获取ADC平均值（ADCmean）、ADC最小值（ADCmin）、ADC最大值（ADCmax）、第10、25、50、75、90百分位数ADC值（分别记为10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC）、异质性、偏度、峰度、熵。勾画3次，取平均值为最终结果。

图1 T1期膀胱癌肿瘤病灶（VI-RADS评分2分）。A：T2WI轴位图像；B：DWI轴位图像ROI勾画；C：NMIBC病理图片提示肌层未见肿瘤细胞浸润（HE，×100）

图2 T2期膀胱癌肿瘤病灶（VI-RADS评分5分）。A：T2WI轴位图像；B：DWI轴位图像ROI勾画；C：MIBC病理图片提示肌层肿瘤细胞浸润（HE，×100）

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0软件及Medcalc软件。计数资料以百分比表示，组间比较采用χ2检验；正态分布的计量资料以±s表示，两组比较采用独立样本t检验；偏态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，两组比较采用Mann-WhitneyU检验。提取差异有统计学意义的ADC值直方图量化参数，绘制受试者工作特征（ROC）曲线评价VI-RADS、量化参数及联合诊断鉴别MIBC的效能。使用Spearman相关分析两者的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 ADC 值直方图量化参数差异 MIBC 组及NMIBC组量化参数结果见表1，MIBC组ADCmean、ADCmin、ADCmax、10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC低于NMIBC组，异质性、偏度、峰度高于NMIBC组，但两组ADCmax、偏度、熵比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 MIBC组及NMIBC组ADC值直方图量化参数

2.2 VI-RADS评分、量化参数及联合诊断鉴别MIBC的效能 将差异有统计学意义的量化参数联合VIRADS评分绘制ROC曲线分析VI-RADS评分、量化参数及联合诊断鉴别MIBC的效能（表2、图3及表3），结果显示VI-RADS预测MIBC的AUC为0.929，以VIRADS≥3分为阈值，敏感度、特异度分别为94.12%、78.57%。在量化参数中，75% ADC的AUC最大（0.828），以1.020×10-3mm2/s为阈值，敏感度和特异度分别为64.71%和92.86%。各量化参数联合VI-RADS预测MIBC的诊断效能明显提高（ADCmean+VI-RADS比ADCmean：Z=2.797，P=0.005；ADCmin+VI-RADS比ADCmin：Z=3.137，P=0.002；10% ADC+VI-RADS比10% ADC：Z=3.410，P=0.001；25% ADC+VI-RADS比25% ADC：Z=3.243，P=0.001；50% ADC+VI-RADS比50% ADC：Z=2.889，P=0.004；75% ADC+VI-RADS比75% ADC：Z=2.462，P=0.014；90% ADC+VI-RADS比90% ADC：Z=2.481，P=0.013；异质性+VI-RADS比异质性：Z=2.905，P=0.004；峰度+VI-RADS比峰度：Z=3.059，P=0.002）。

表2 VI-RADS及ADC值直方图参数鉴别诊断MIBC的效能

表3 VI-RADS联合ADC值直方图参数鉴别诊断MIBC的效能

图3 VI-RADS评分、ADC值直方图量化参数及联合诊断预测MIBC的ROC曲线

2.3 相关性分析 Spearman 相关分析显示，ADCmean、ADCmin、10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC 与VI-RADS 评分呈负相关（r=-0.587、-0.478、-0.465、-0.485、-0.583、-0.556、-0.450，P均＜0.05），异质性、峰度与VI-RADS评分呈正相关（r=0.355、0.493，P均＜0.05）。

3 讨论

膀胱癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤，其5年生存率约为60%～80%，因此大部分患者要接受多次治疗并进行长期随访，这会产生巨大的医疗花费，并影响患者身心健康[12-13]。经尿道膀胱肿瘤切除术是诊断膀胱癌和评估分期的主要方法，但其并不能完全反映真实分期，甚至可能会增加复发的风险[14-15]。研究表明，mp-MRI可以提高评估膀胱癌分期的准确性[16-17]。

3.1 ADC值直方图量化参数的差异 ADC值有助于区分良恶性肿瘤、评估分期分级、预测肿瘤复发及预后[18-19]。研究表明膀胱恶性肿瘤的ADC值低于良性肿瘤，阈值为＜1×10-3mm2/s，敏感度为94.5%，特异度为87.5%；MIBC组的ADC值低于NMIBC组，阈值为0.80×10-3mm2/s[20]。但大部分研究中仅使用ADCmean，这可能会低估肿瘤的不均质性。本研究在肿瘤最大层面勾画ROI，生成ADC值直方图，结果显示MIBC组的ADCmean、ADCmin、ADCmax、10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC较NMIBC组低，异质性、偏度、峰度较NMIBC组高，推测原因为MIBC较NMIBC内部细胞含量更高、组织结构更加紊乱、细胞外结构更加扭曲，水分子运动受限更加明显。Li等[21]发现MIBC的偏度和峰度高于NMIBC。Suo等[22]研究发现，不同T分期的膀胱癌ADCmean及峰度存在显著差异。Rosenkrantz等[23]研究表明ADCmean与肿瘤分期相关，但偏度和峰度无显著差异。本研究中，MIBC组与NMIBC组的ADCmean、异质性及峰度有显著差异，偏度无显著差异，较既往研究存在一定差异，原因可能是样本量的差异所致，同时纳入肿瘤的组织学分级及b值的选择不同可能也存在一定影响。

3.2 VI-RADS评分、ADC值直方图量化参数及联合诊断对MIBC的诊断价值 VI-RADS区分NMIBC和MIBC具有良好的前景。Wang等[24]研究发现VI-RADS评分与膀胱癌肌层浸润相关，以3分为阈值时，预测肌层侵犯的AUC为0.94。Metwally等[25]的前瞻性多中心研究显示VI-RADS对MIBC的诊断效能较高，敏感度和特异度分别为89.9%和90.1%。本研究结果显示VIRADS评分、ADCmean、ADCmin、10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC、异质性及峰度对MIBC具有较高的诊断效能，75% ADC的AUC最大。联合量化参数和VI-RADS评分评估MIBC时，诊断效能明显提高。Li等[21]研究显示，联合基于DWI图像获得的VI-RADS评分与峰度时诊断效能提高。但本研究中联合诊断较单独使用ADC值直方图量化参数诊断效能明显提高，而较单独使用VI-RADS的诊断效能无显著差异，推测原因可能为上述研究中仅使用DWI图像进行评分。

3.3 VI-RADS与ADC值直方图量化参数的相关性VI-RADS在膀胱癌检测和分期方面具有重要作用，T分期不同，肿瘤ADC值直方图量化参数也有所差异，但两者是否存在相关性尚无研究证实。本研究结果表明，ADCmean、ADCmin、10% ADC、25% ADC、50% ADC、75% ADC、90% ADC与VI-RADS评分呈负相关，异质性、峰度与VI-RADS评分呈正相关。

3.4 本研究的局限性 ①纳入病例数较少，NMIBC数量多于MIBC；②仅在肿瘤最大层面勾画ROI，全容积ADC值研究需要进一步完善；③排除了无法准确测量ADC值的病灶，可能存在数据偏移。

总之，VI-RADS与ADC值直方图对鉴别膀胱癌肌层浸润具有较高的诊断效能，并且两者存在一定的相关性，使用两者联合诊断MIBC效能有所提高。