Exploratory Research on the Influence of MR Image Quality of Bladder Cancer and Diagnostic Efficacy Using Two Preparation Methods
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摘要: 目的：探讨两种膀胱准备方法对膀胱癌磁共振成像（MRI）的图像质量及术前鉴别膀胱癌肌层浸润诊断效能的影响。方法：76例膀胱癌患者行术前磁共振检查，分为A组和B组，分别行两种不同的膀胱准备方式，对比两种方法在高分辨率T2WI上图像质量有无差别，并结合弥散加权成像（DWI）及动态增强成像（DCE）序列，判断两组病例磁共振图像对判断膀胱癌病灶肌层浸润情况的诊断效能有无影响。结果：两位阅片者之间一致性良好，A组（禁食4～6 h后于检查前排空膀胱并通过导尿管向膀胱内灌注约100 mL生理盐水后半小时内进行检查），与B组（检查前2 h排空膀胱内尿液后禁食禁水）相比，前者具有更优的膀胱充盈度评分；在诊断效能上，A组病例诊断肌层浸润性膀胱癌的敏感性及准确度均高于B组，但其差异无统计学意义。结论：检查前通过导尿管向膀胱内灌注适当容量（本研究为100 mL）生理盐水可作为一种辅助膀胱准备方法，帮助膀胱癌患者的膀胱适度充盈，以提高磁共振图像质量，进而提高膀胱磁共振诊断效能。Abstract: Purpose: To investigate the effects of two preparation methods on the image quality of bladder cancer magnetic resonance imaging (MRI) and the diagnostic performance of differentiation of muscular invasion of bladder cancer. Methods: 76 cases of bladder cancer patients underwent preoperative MRI. They were divided into two groups and underwent two different bladder preparation methods respectively. The image quality of the two methods on high-resolution T2WI combined with diffusion-weighted imaging (DWI) and dynamic contrast-enhanced imaging (DCE) was compared. To determine whether the MR images of the two groups of patients have any influence on the diagnostic performance of the bladder cancer lesions in muscle invasion. Results: The consistency between the two readers was good. Compared with group B (urinate 2 hours prior to bladder MRI with no drinking), group A (after 4 to 6 hours of fasting, inject about 100 ml of physiological saline into the bladder before the examination through the catheter) had a better bladder filling degree. In terms of diagnostic efficiency, the sensitivity and accuracy of group A in diagnosing muscle-invasive bladder cancer were higher than those of group B, the difference has no statistically significant. Conclusion: Injecting an appropriate volume of physiological saline into the bladder before MR examination can be used as a clinical assistant bladder preparation method which help patients with bladder cancer properly fill the bladder, improve the quality of magnetic resonance images, and help improve the diagnosis of bladder cancer with magnetic resonance.
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Keywords:
- magnetic resonance image /
- bladder neoplasms /
- diagnostic quality
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膀胱癌在国际恶性肿瘤排名中位于第9位[1]。根据2019年国家癌症中心发布的2015年中国分地区恶性肿瘤发病和死亡分析报告，其发病率（2.88％）居男性肿瘤第7位，多见于老年男性[2]。由于肌层浸润与非肌层浸润性膀胱癌的临床治疗方法及预后有很大不同，因此术前准确评估膀胱癌病灶与肌层的关系意义重大。
近年来，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）由于其出色的软组织分辨力及功能成像的应用已经成为膀胱癌的检测、分期和随访的首选影像学检查方法[3]。膀胱癌影像报告及数据系统（VI-RADS）的建立与应用，在一定程度上统一了诊断标准及扫描规范，但仍存在图像质量参差不齐的问题。
良好的膀胱充盈是MRI评估膀胱肿瘤的重要前提，目前针对膀胱癌患者磁共振检查前准备方式的相关研究较少[4]，且研究对象为年龄偏小的健康志愿者，尿流动力学与膀胱癌患者有所差异。本研究旨在探索对于多发生于中老年的膀胱癌患者，除传统方法外，有无新的辅助方法可用于检查前膀胱准备，以提高膀胱MRI的图像质量及术前精确诊断的效能。
1. 材料与方法
1.1 一般资料
纳入南通大学附属南通市肿瘤医院泌尿外科2019年1月至2020年12月疑诊为膀胱癌的患者，随机分为两组，A组：禁食4～6 h后于检查前排空膀胱并通过导尿管向膀胱内灌注生理盐水约100 mL后半小时内进行检查；B组：患者检查前2 h排空膀胱内尿液后禁食、水及排尿。
纳入标准：①临床资料完整、膀胱镜、B超或CTU等其它检查提示膀胱内占位；②计划行手术治疗及术前一个月内进行增强 MR检查；③无增强 MR检查禁忌症。排除标准：①检查前进行过放化疗等治疗的患者；②部分术前已有膀胱镜活检病理证实为非膀胱癌（如炎性肌纤维母细胞瘤等）的病例。
对患者行术前膀胱高分辨率磁共振增强检查，检查前经患者本人知情同意，使用两种膀胱准备方法，最终共纳入76例膀胱癌患者，其中女性15例，男性61例。检查后，对VI-RADS评分1、2和3分的患者，行经尿道膀胱肿瘤电切术，对VI-RADS评分4和5分的患者行膀胱癌根治术来取得术后病理。本研究经南通市肿瘤医院伦理委员会批准并嘱患者签署知情同意书。
1.2 检查方法
采用1.5 T超导型磁共振扫描仪（Siemens Magnetom Espree 1.5T）进行成像，扫描范围由腹主动脉分叉处至耻骨联合下缘水平。
扫描序列包含横轴位T1WI，横轴位、矢状位和冠状位TSE T2WI（FOV 18×18 cm）、单次激发平面回波成像（single-shot echo-planar imaging, SS-EPI）DWI及自动生成表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图、横轴位动态增强扫描（dynamic contrast enhanced MRI，DCE），扫描参数见表1。使用高压注射器静脉注射对比剂Gd-DTPA，注射流率2.0 mL/s，注射剂量0.2 mL/kg，扫描时间5 min。
表 1 1.5T磁共振膀胱扫描序列参数表Table 1. The scanning parameters of 1.5T MRI扫描参数 TR/ms TE/ms FOV/mm 矩阵 层厚/层间距/mm 平均次数 采集时间/s 激发角度 b值/（s/mm2） T2WI Tra 6190 85 180 256×256 7.0/2.1 3 192 150 — Sag 6900 85 180 256×256 4.0/1.2 3 214 150 Cor 6000 85 180 256×256 4.0/0.8 3 114 150 DWI 4400 100 400 — 6 6 120 — 0,1500 DCE 7.97 2.9 250 — 3 1 10 — 1.3 图像分析
扫描图像传入PACS系统，分别由两位经验丰富且擅长泌尿生殖系统影像诊断的医师阅片。图像分析分为2个步骤，首先，在T2WI序列轴位、冠状位及失状位上对膀胱充盈程度进行分类及评分，分类及评分方法参考Sushentsev等[4]学者的研究，即将膀胱充盈分为5类（图1）。1类：膀胱空虚，充盈差；2类：膀胱部分充盈；3类：膀胱充盈良好；4类：膀胱充盈过饱，膀胱壁较薄，但无明显移动伪影；5类：膀胱过饱并产生明显移动伪影。根据该分类的膀胱充盈度评分计算方法：1类和5类记为1分，2类和4类记为2分，3类记为3分。
另外，由两名医师通过观察T2WI、DWI及DCE序列，根据VI-RADS评分原则，对全部病灶有无肌层浸润做出综合影像学评估，并与术后病理结果对比，影像评估结果可分为3类：①VI-RADS评分1～2分，即影像诊断为非肌层浸润；②VI-RADS评分4～5分，即影像诊断为肌层浸润；③VI-RADS评分3分，即影像学难以明确是否有肌层浸润。由于VI-RADS3分病例组难以判断肌层浸润情况，无法根据VI-RADS评分为3分的病例来区分肌层浸润的诊断效能，故不纳入判断诊断效能统计中，最终纳入A组23例，B组42例。在VI-RADS评分中若产生分歧，两位阅片者通过协商一致来决定最终评分。
全部图像分析过程中两位医师对每位检查者的准备方法及术后病理有无肌层浸润情况并不知情。
1.4 统计学方法
统计学分析使用SPSS 20.0在判断膀胱充盈度过程中，通过Kappa检验来验证两位观察者间的一致性；使用Wilcoxon秩和检验判断两组之间膀胱充盈度是否有差别。通过计算两组病例影像诊断与病理对照的诊断敏感度、特异度及准确度，使用Fisher精确概率法来对比两组患者诊断准确度有无差异。P<0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般资料
76例膀胱癌患者中，女性15例，年龄35～77岁，平均63.2岁；男性61例，年龄48～90岁，平均70.5岁。全部病例中，81.6％（62/76）为60岁以上的老年人，57.9％（44/76）伴有前列腺增生、前列腺炎、逼尿肌功能减退等问题。
A组中，女性6例，平均64.6岁；男性25例，平均67.4岁；60岁以上占比80.6％（25/31），61.3％ 有伴随症状（19/31）。B组中，女性9例，平均62.3岁；男性36例，平均72.7岁，60岁以上占比82.2％（37/45），55.6％ 有伴随症状（25/45）。
2.2 统计学结果
两位阅片者膀胱充盈度及评分判断一致性良好，Kappa值为0.837。两组病例膀胱充盈情况如表2所示，充盈度评分结果见表3。本研究显示，在B组病例中，仅46.7％的病例充盈良好（21/45），其余6.7％膀胱空虚（3/45），31.1％部分充盈（14/45），15.5％充盈过度（7/45）；而A组病例中，83.9％的病例充盈良好（26/31），其余6.4％部分充盈（2/31），5.7％充盈过度（3/31）。结果表明，对于T2加权图像上观察的膀胱充盈情况，A组病例显示优于B组，两组患者间膀胱充盈度评分差异有统计学意义。
表 2 两组病例膀胱充盈情况Table 2. Filling of bladder of two groups组别 膀胱空虚/
例（％）膀胱部分充盈/
例（％）膀胱充盈良好/
例（％）膀胱充盈过饱/
例（％）膀胱内移动伪影/
例（％）合计/例 A组 0（0.0） 2（6.5） 26（83.9） 1（3.2） 2（2.5） 31 B组 3（6.7） 14（31.1） 21（46.7） 2（4.4） 5（11.1） 45 合计 3 16 47 3 7 76 表 3 两组病例膀胱充盈度评分Table 3. Bladder filling score of two groups组别 1分/例（％） 2分/例（％） 3分/例（％） 合计/例 A组 2（6.5） 3（9.7） 26（83.9） 31 B组 8（17.8） 16（35.6） 21（46.7） 45 合计 10 19 57 76 对磁共振图像行VI-RADS评分。图2所示为VI-RADS 2分病例，充盈度评分为2分，电切术后病理为非肌层浸润性膀胱癌，图2（a）和图2（b）示轴位及失状位由于膀胱壁显示欠佳，T2WI评分困难，图2（c）和图2（d）可显示DWI及DCE序列显示肿瘤内的蒂及肌层无早期强化。
图3为VI-RADS 5分病例，T2WI轴位及失状位均可见肌层低信号中断，周围脂肪组织浸润，DWI及DCE可见病灶凸出膀胱轮廓之外，病灶早期强化并延伸至膀胱壁及周围脂肪组织。
A组病例病理诊断非肌层浸润的20例中，影像诊断符合19例，不符合1例，病理诊断有肌层浸润的3例，影像诊断均符合。B组病例病理诊断非肌层浸润的28例中，影像诊断符合27例，不符合1例，病理诊断有肌层浸润的14例，影像诊断符合11例，不符合3例。
两组病例诊断效能。A组病例通过VI-RADS评分方法影像诊断肌层浸润的敏感性：100％（3/3），特异度95％（19/20），准确度96.65％（22/23）；B组病例的敏感性78.57％（11/14），特异度96.43％（27/28），准确度90.48％（38/42）。两组患者诊断准确度差异无统计学意义（表4）。
表 4 病例肌层浸润情况Table 4. Diagnostic effectiveness of病理结果 影像评估有无肌层浸润 无（A组/B组） 有（A组/B组） 合计（A组/B组）/例 无 19/27 1/1 20/28 有 0/3 3/11 3/14 合计 19/30 4/12 23/42 3. 讨论
非肌层浸润性膀胱癌和肌层浸润性膀胱癌的治疗方式和预后有很大不同，前者以经尿道膀胱肿瘤电切术为主要治疗方法，5年生存率为88％～98％；后者则以根治性膀胱全切术为标准治疗方法，5年生存率仅46％～63％，并且超过70％ 患者经治疗后仍会复发。因此，两者的术前准确评估对于膀胱癌的临床治疗方法及预后意义重大[5-6]。以往经尿道膀胱肿瘤电切术（transurethral resection of bladder tumor，TURBT）能同时实现初步治疗和明确肿瘤分期，但该方法损伤大，易漏诊，Gendy等[7]研究表明约 21％～78％ 经TURBT的患者有肿瘤残留或早期复发。
随着磁共振技术的不断发展，近年来膀胱磁共振检查已广泛应用于临床。良好的膀胱充盈度，可以在T2加权图像上更好的显示病灶的浸润深度，对膀胱癌磁共振图像的显示及影像诊断至关重要，空虚或部分充盈的膀胱因粘膜皱缩、肌层增厚，不仅无法准确评估病灶与肌层的关系，还会降低部分小肿瘤病灶的检出率；而充盈过度的膀胱，会引起患者明显的不适，容易引起膀胱壁痉挛，产生移动伪影，T2加权图像上膀胱壁明显变薄，使肌层低信号显示不清，从而影响诊断。
Barentsz等[8]研究提出，通过指导患者在检查前2 h排尿后禁食、禁水、禁排尿可以达到最佳充盈；翟凤仪等[9]比较了检查前不同准备状态及不同体位（仰卧及俯卧位）对膀胱壁磁共振图像显示质量的影响，结果提示检查前1 h排尿后禁水禁尿仰卧位检查可较清晰的显示膀胱壁。目前这些方法均常规应用于临床，但以往研究的对象均为正常青壮年健康志愿者或行前列腺磁共振检查的患者，膀胱容积、逼尿肌功能及尿流动力学均不同于膀胱癌患者。
Sushentsev等[4]的研究表明，行前列腺磁共振检查的患者组与健康志愿者组相比，平均膀胱体积显著降低，其原因可能是由于随着年龄的增长膀胱壁发生纤维化进而导致功能性膀胱容量丧失；另外膀胱炎、前列腺炎、前列腺增生、膀胱肿瘤都可能会引起膀胱容量的减少[10]。
老年患者多伴有前列腺增生、前列腺炎、逼尿肌功能减退等问题，本组病例中占比57.9％（44/76），这导致临床工作中部分患者难以配合留尿、依从性较差，因此膀胱充盈不良或留尿后膀胱过度充盈。对于这部分患者，检查前根据患者耐受程度经导尿管注入适当生理盐水可以缩短患者检查前准备时间，提高图像质量及检查效率。
根据Fujioka等[11]的研究，对于前列腺癌患者的膀胱最佳充盈量范围在100～250 mL之间，本研究取100 mL为标准，向膀胱内灌注生理盐水同时询问患者是否有尿意及耐受程度。操作过程中，由于导尿管内存有少量气体，直接灌注会导致平卧位时少量气体积聚于膀胱前壁下方，因此，本研究的操作者在插入导尿管前先推进少量生理盐水，排空导尿管内气体，再向膀胱内灌注生理盐水，可避免上述情况。
膀胱癌影像报告及数据系统（VIRADS）于2018年由日本腹部放射学年会、欧洲泌尿学会和欧洲泌尿影像学会共同发表，该评分系统首次提出膀胱癌多参数MRI的五分制评分方法，旨在术前评估膀胱癌病灶侵犯膀胱肌层的可能性，加强影像与临床医师间的沟通，并对膀胱MRI的检查设备和技术方面提出了指导和建议，该评分方法的主要评分序列为T2WI、DWI和DCE[12]。张添辉等[13]回顾性对比了高低场强VI-RADS评分对膀胱癌浸润肌层诊断效能，结果表明VI-RADS在高、低场强MRI中对膀胱癌浸润肌层均有较高的诊断价值。
同时，Thoeny等[14]也提出了VI-RADS应用于临床的难点，即易产生伪影、膀胱癌患者膀胱充盈不理想等图像质量问题。本研究进一步探讨了两种充盈方式得到的磁共振图像应用于VI-RADS评分的诊断效能上有无差异。这部分研究中，另外纳入弥散（DWI）及动态增强（DCE）两个序列。
T2WI虽然可以清晰的显示膀胱肌层，但由于肿瘤引起的纤维化或炎症与肌层受侵信号混淆导致误判为肌层浸润性膀胱癌的情况并不少见。另外，由于充盈不良，也会导致病灶与膀胱肌层的关系显示不清，以往研究均表明通过结合DWI和DCE图像可有效降低假阳性率，改善MRI的整体诊断效能[10]，在DWI及DCE图像上可见病灶内低信号的蒂，提示病灶并未侵犯肌层。
本研究结果显示，尽管诊断准确度差异无统计学意义，但A组病例的诊断敏感性及准确度均高于B组。研究还表明，VI-RADS4-5分的病灶体积通常较大且有明确外侵征象，尽管部分病例膀胱充盈欠佳，却对诊断结果并无明显影响，而对VI-RADS评分1、2和3分病灶，特别是位于膀胱顶壁、三角区及输尿管口等区域的病灶，在横轴位DWI及DCE上均难以观察，良好的膀胱充盈度对病灶与肌层关系的判定仍起到重要作用。
本研究的不足：①本研究的样本量较少，存在一定偏倚；②除膀胱充盈程度外，膀胱肿瘤的显示还与发病部位、肿瘤分布、T分期有关，有待进一步研究；③经导尿管注入生理盐水法虽然可辅助部分患者膀胱充盈，但需要临床医生配合操作，对临床科室配合度要求较高。
综上所述，检查前通过导尿管向膀胱内灌注适当容量生理盐水的准备方法，有助于辅助膀胱癌患者达到膀胱适度充盈，可提高磁共振图像质量，进而有助于提高膀胱癌磁共振诊断效能。
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表 1 1.5T磁共振膀胱扫描序列参数表
Table 1 The scanning parameters of 1.5T MRI
扫描参数 TR/ms TE/ms FOV/mm 矩阵 层厚/层间距/mm 平均次数 采集时间/s 激发角度 b值/（s/mm2） T2WI Tra 6190 85 180 256×256 7.0/2.1 3 192 150 — Sag 6900 85 180 256×256 4.0/1.2 3 214 150 Cor 6000 85 180 256×256 4.0/0.8 3 114 150 DWI 4400 100 400 — 6 6 120 — 0,1500 DCE 7.97 2.9 250 — 3 1 10 — 
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表 2 两组病例膀胱充盈情况
Table 2 Filling of bladder of two groups
组别 膀胱空虚/
例（％）膀胱部分充盈/
例（％）膀胱充盈良好/
例（％）膀胱充盈过饱/
例（％）膀胱内移动伪影/
例（％）合计/例 A组 0（0.0） 2（6.5） 26（83.9） 1（3.2） 2（2.5） 31 B组 3（6.7） 14（31.1） 21（46.7） 2（4.4） 5（11.1） 45 合计 3 16 47 3 7 76
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表 3 两组病例膀胱充盈度评分
Table 3 Bladder filling score of two groups
组别 1分/例（％） 2分/例（％） 3分/例（％） 合计/例 A组 2（6.5） 3（9.7） 26（83.9） 31 B组 8（17.8） 16（35.6） 21（46.7） 45 合计 10 19 57 76
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表 4 病例肌层浸润情况
Table 4 Diagnostic effectiveness of
病理结果 影像评估有无肌层浸润 无（A组/B组） 有（A组/B组） 合计（A组/B组）/例 无 19/27 1/1 20/28 有 0/3 3/11 3/14 合计 19/30 4/12 23/42
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期刊类型引用(1)
1. 贡勉，齐良波. 膀胱癌患者癌组织中USP8、USP15、USP18水平与临床病理特征的关系. 检验医学与临床. 2025(05): 683-689 . 
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