作者:姜思宇,大连医科大学研究生院;张继,泰州市人民医院医学影像科
膀胱癌以尿路上皮癌为主,根据其浸润深度分为非肌层浸润性膀胱癌(nonmuscle invasive bladder cancer,NMIBC)和肌层浸润性膀胱癌(muscle-invasive bladdercancer,MIBC),二者比例约为3∶1。膀胱癌浸润深度是决定治疗方式及预后最重要的因素,NMIBC 可行经尿道电切术(transurethral resection of bladder tumor,TURBT)治疗,术后根据病理结果辅以药物灌注化疗;MIBC 则是需要行根治性膀胱切除术或在新辅助化疗后再行根治性切除术。
MIBC 预后较差,尽管患者进行了根治性膀胱切除术和盆腔淋巴结清扫,但仍有大约50%的患者最终发生远处转移。因此,影像学上对膀胱癌进行早期诊断及准确分期,不仅可以降低治疗成本,还可以大大提高患者的存活率。欧洲泌尿学协会(european association of urology,EAU)指南指出,TURBT 是诊断膀胱癌分期的“金标准”,但其是一种侵入性检查,并且由于标本不足,例如逼尿肌缺如,可能会导致肿瘤分期的低估。
影像学检查方法以其方便无创的优点广泛地应用于临床,在膀胱癌的诊断、分期和随访中发挥着越来越重要的作用。本文将对不同的影像学检查方法在膀胱癌肌层浸润诊断中的应用进行综述。
1.超声
超声是一种简便,快速的影像学检查方法,常用于膀胱肿瘤的筛查。膀胱肿瘤在超声表现为腔内突出、附着于膀胱壁的软组织回声病变。肿瘤血流的存在并不能评估肿瘤的分期或侵袭性,但可以区分膀胱内血凝块和肿块。常规二维超声对膀胱癌的分期价值不大。超声造影(contrast-enhanced ultrasonography,CEUS)是一种使用微泡作为超声对比剂来确定膀胱癌分级和分期的新技术,可以区分膀胱壁各层结构。
CEUS 中,膀胱癌明显强化,而固有肌层呈低回声,当低回声线被破坏时,提示肌层受侵。Gupta 等对110 例怀疑膀胱癌的患者在内镜下切除前使用CEUS 检查预测膀胱癌的T 分期,将结果与组织学结果进行比较,其中Ta 期敏感度为75%,特异度为95%,T1 期敏感度为65%,特异度为85%,肌层浸润敏感度为90%,特异度为92%。
陈雨娜等对90 例膀胱癌患者的CEUS 术前T 分期与术后病理结果进行比较,Kappa 值为0.699,诊断准确率为76.67%。一项Meta 分析结果显示,CEUS 在鉴别膀胱癌Ta ~ T1 期与T2 期具有较高的敏感度、特异
CEUS 具有一定的局限性,操作者的经验以及肿瘤的位置影响膀胱癌的诊断与分期。由于CEUS 对膀胱癌的研究相对较少,CEUS 技术也未得到广泛普及。所以并未常规应用于膀胱癌的检测或分期。
2. CT 尿路成像(CTU)
CTU 为在静脉注射对比剂前后进行的尿路CT 检查,包括平扫、肾实质期、延迟期和排泄期(CTU 时相)四个阶段,是膀胱癌最常用的影像检查方法,主要表现为腔内息肉样、结节状肿块或局限性壁增厚。CTU 诊断膀胱癌的敏感度为79% ~93%,特异度为83% ~ 99%。
CTU 不能准确地评估膀胱肌层的浸润程度,即T1 期与T2 期或T2a 期与T2b 期的区分,但它可以区分T3b 期或更高分期的肿瘤。在对26 例膀胱癌患者的研究中,CT 诊断T3 期的敏感度和特异度分别为83.3%和100%。值得注意的是,局灶性炎症或感染性病变可在CT 图像上表现出膀胱壁局灶性或弥漫性不规则增厚,类似于恶性肿瘤。这类病例需要通过
3.多参数MRI(mp-MRI)
MRI 具有高空间分辨率和软组织对比度,是目前判断膀胱癌局部区域肌层浸润的最佳成像技术。膀胱壁主要分为四层结构:膀胱腔内的尿路上皮(黏膜);高度血管化的固有层(黏膜下层,由上皮下结缔组织组成);固有肌层(由逼尿肌组成);最外层的浆膜。固有肌层在T2 WI 上呈低信号线,在扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)上呈中等信号线。在动态对比增强
T2 WI 能够检测肿瘤的浸润深度,膀胱癌在T2 WI 上表现为等或略高于肌层的信号。当肿瘤浸润肌层时,肌层的低信号线被肿瘤的轻微高信号所破坏。如果肿瘤与肌层呈等信号,仅用T2 WI 很难判断肿瘤是否累及肌层。膀胱癌在DWI上呈高信号,但由于图像噪声,在DWI 上很难识别解剖结构。因此,T2 WI 结合DWI 有助于确定肿瘤的位置。
与单独使用T2 WI 相比,联合使用T2 WI 和DWI 在区分肌层浸润性和非肌层浸润性肿瘤中显示出更高的敏感度、特异度和准确率。评估肿瘤的侵袭性取决于肿瘤新生血管的生成。血管丰富的恶性肿瘤在DCE-MRI 上早期强化。当阅片者经验不足或病灶较小时,DCE-MRI 有助于提高膀胱癌分期的诊断准确率。
Takeuchi 等发现,DWI 图像上,高信号的膀胱癌伴有低信号肿瘤梗或黏膜下层增厚,即“尺蠖征”,提示膀胱癌为T1 期或更低。黏膜下层
2018 年欧洲泌尿外科学会、欧洲泌尿影像学会、日本腹部放射学年会及相关学者以共识形式发布了基于标准化膀胱mpMRI 的膀胱影像报告和数据系统(vesical imaging-reporting and data system,VI-RADS),为判断膀胱癌肌层浸润提供了一种标准化方法。该系统建立5 分VI-RADS 评分,分别定义为极不可能侵犯肌层、不太可能侵犯肌层、可疑侵犯肌层、可能侵犯肌层、极有可能侵犯至膀胱肌层以外。T2 WI、DWI 及DCE-MRI 是mp-MRI 检查的关键组成部分。
Wang 等回顾性分析了340 例膀胱癌患者,用Cochran-Armitage 试验分析VI-RADS 对膀胱癌肌层浸润的判断效果,结果显示VI-RADS 评估膀胱癌肌层浸润的曲线下面积(AUC)值为0.94(95% CI:0.90 ~ 0.98),VI-RADS 评分≥3 的敏感度和特异度分别为87.1% (95% CI:78.0% ~ 93.0%) 和96.5%(95% CI:93.0% ~ 98.0%)。
Wang 等分析了220例膀胱癌患者的VI-RADS 评分对肌层浸润程度的评估准确性,其认为病理结果与VI-RADS 评分呈正相关(r = 0.821,P<0.05),与T2 WI、DWI 和DCE-MRI 图像评分呈正相关,相关系数分别为0.785、0.822 和0.818,其中DWI 图像评分的相关系数最高,且高于VI-RADS 评分。并且他们的结果表明VI-RADS 评分预测肌层浸润性的最佳临界值为3.5。还有其他几项前瞻性研究和两项Meta 分析验证了VI-RADS在区分MIBC 和NMIBC 方面的诊断价值,均显示出较高的敏感度(87% ~92%)和特异度(79% ~87%)。
尽管VI-RADS 建议结合三种MRI 序列进行评分,但由于各种原因,放射科医师在评估局部T 分期时常仅使用T2 WI 和DWI 两个序列。DelliPizzi 等的研究通过4 名阅片者独立审阅38 例膀胱癌患者的双参数MRI(bp-MRI)(由T2 WI 和DWI 构成)和mp-MRI 图像来探究二者评估膀胱癌肌层浸润是否差异,结果表明使用bp-MRI 诊断肌层浸润性膀胱癌的准确率与mp-MRI 相当,不会显著影响使用VI-RADS 的诊断性能。一项Meta 分析也得到同样的结果。
张添辉等发现DWI 能够为MIBC 的诊断提供更准确的信息,T2 WI + DWI 与T2 WI + DWI + DCE-MRI 组合均优于T2 WI+ DCE-MRI 组合。还有学者比较了使用VI-RADS 评分及单独使用T2 WI、DWI 和DCE 图像对膀胱癌肌层浸润性的诊断价值,经多因素Logistic 回归分析,只有T2 WI 及VI-RADS 评分诊断肌层浸润性膀胱癌具有统计学差异(P = 0.0007 和P =0.0019)。VI-RADS 是一种有效的评分系统,对检测肌层浸润具有明显的优势。
尽管如此,mpMRI 仍然没有被常规使用或纳入最佳实践指南。此外,TURBT 或膀胱内治疗会导致膀胱壁和膀胱周围组织的水肿和炎症,使正常组织和膀胱癌难以区分,导致对局部分期的高估,由于目前还没有明确的方法来避免膀胱壁的反应性变化,最好在手术前,或者在经尿道电切术、膀胱内治疗后至少2 周进行MRI 检查。
4. 影像组学
影像组学是指将图像转换为结构化的、可挖掘的数据,这些数据反映了感兴趣区(ROI)的病理生理的信息,可用于预测、诊断、预后和纵向监测。人工智能的快速进步不断推动影像组学的发展。已有多项研究验证了影像组学对膀胱癌肌层浸润的诊断价值。
Wang 等从多期CT 图像中提取纹理特征,其中静脉期S(1,1)Correlat 纹理特征在判断膀胱癌肌层浸润性时的曲线下面积(area under the curve,AUC)最高(0.798)。邹金钊等使用随机森林、支持向量机、朴素贝叶斯算法及神经网四种算法进行模型构建,其中朴素贝叶斯算法诊断效能最佳,准确率、敏感度及特异度分别为81.73%、70.83%、84.65%。
Zhang 等研究了两个中心的441 例膀胱癌患者术前的CT 图像,对其进行深度学习建模以预测肌层浸润性,半自动的在肾实质期图像上勾画ROI,结果显示深度学习模型在区分NMIBC 和MIBC 方面表现出了较好的性能,内部验证队列的AUC 值为0.861,外部验证队列的AUC 值为0.791。
Zheng 等在T2 WI 图像上分别从全膀胱肿瘤和肿瘤基底部提取影像组学特征建立模型,MRI 确定的肿瘤大小和MRI 确定的T 分期是判断肌层浸润性的临床模型的组成因素,与临床模型相比,影像组学-临床诺模图具有更高的预测效能[AUC =0.909(95% CI:0.870 ~ 0.948)vs.AUC =0.827(95%CI:0.770 ~ 0.885);P = 0.001]。影像组学在识别膀胱癌肌层浸润具有很大的前景,该方法无创且无关于放射科医生的经验,能够提供较高的诊断准确率。
综上所述,CEUS 虽然已有研究证明可以用于鉴别肌层浸润,但由于相关的研究较少且技术受限,目前未广泛应用于临床。CT 对膀胱癌病灶检出率较高,但分期的敏感度较低。MRI 无电离辐射,并且可以提供更清晰的软组织对比度以及各项功能参数,有助于膀胱癌的综合评价,例如T2 WI可以评估病变的大小和形态,DCE-MRI 反映病变的微血管通透性和血供,黏膜下线状轻度强化可作为判断膀胱癌非肌层浸润的可靠指标。
关于VI-RADS 评分,仍面临诊断性能和重复性的问题,由于医师诊断水平的不同,会影响诊断结果,从而出现假阴性或假阳性,这需要进一步的多机构实验研究和分析。放射组学已经在膀胱癌的检测、分期、分级、随访和治疗反应方面显示出潜力,可作为定量评价膀胱癌肌层侵袭程度的可靠方法,但需要进一步的研究来评估其更多的潜力并与临床应用相结合。PET/ CT 可用于肿瘤的分期、再分期、检查早期复发和评估预后。
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来源:姜思宇,张继.多模态影像在膀胱癌肌层浸润诊断中的应用进展[J].临床放射学杂志,2024,43(02):318-321.
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