冠狀面小視野高分辨DWI在輸尿管狹窄評估中的應用

王瑋，楊俊哲，徐康潔，李瑋，薛珂，劉婧，邱建星

臨床上輸尿管良、惡性病變均可能會造成輸尿管管腔狹窄，繼而造成輸尿管及腎臟集合系統的梗阻積水，影響腎臟功能。對于輸尿管狹窄的良惡性病因鑒別以及檢出惡性狹窄對于臨床診療是非常必要的。多參數全泌尿系磁共振能夠全面的評估泌尿系統的情況，較好的對輸尿管狹窄及積水嚴重程度進行影像學評估[1-3]，尤其是DWI序列對于尿路上皮癌的檢出及診斷有較高的臨床應用價值[4,5]。

目前臨床應用的全泌尿磁共振序列采用大范圍全視野(field of view，FOV)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，對于細小結構或病變的觀察可能存在一定不足。輸尿管是尿路梗阻常見的病變部位，其解剖特點為縱向走行的薄壁細管狀結構，因其結構細小，高分辨圖像可能能夠更好顯示輸尿管及其病變，另外傳統軸面DWI圖像掃描顯示的是輸尿管的橫斷面，應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特點。

傳統單激發平面回波(single-shot echo-planar imaging，SS-EPI)DWI采用全視野激發技術，容易出現偽影、變形及圖像模糊[7,8]，對于輸尿管觀察可能會造成影響。MicroV DWI(United Imaging Healthcare)采用并行激發技術，僅選擇性繼發小范圍視野內的組織能夠減少偽影、變形及圖像模糊，提供更高質量及分辨率的圖像。該技術已經被應用于很多臟器，包括乳腺、胰腺、腎臟、膀胱及前列腺等[7,9-12]，但是目前還無關于該序列在輸尿管病變及輸尿管狹窄鑒別診斷中應用的相關報道。

因此，為了優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對于輸尿管病變的顯示情況及圖像質量，以及該序列在輸尿管狹窄性質判斷中對于常規序列的額外補充價值。

材料與方法

1.患者信息

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，入組通過常規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。患者出組標準：①已行輸尿管手術；②未完成冠狀面DWI或圖像嚴重偽影；③有輸尿管狹窄積水但無輸尿管增厚或異常信號的肯定良性狹窄；④輸尿管狹窄無法明確其良惡性。本研究通過本院倫理委員會審批，患者對研究內容知情且簽署知情同意書。

2.磁共振掃描信息

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通道線圈聯合脊柱32通道線圈。掃描序列包括常規軸面T1WI，冠面及軸面T2WI、MRU重T2權重水成像序列及兩組DWI序列：①常規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(apparent diffusion coefficient，ADC值)通過單指數模型計算得到。兩組DWI掃描b值均為50，1000 s/mm2(表1)。

3.圖像分析

兩位讀片者(A和B，泌尿系統MRI診斷經驗分別為9年和11年)分別獨立在圖像存儲和傳輸系統(picture archiving and communication systems,PACS)上對圖像進行主、客觀分析。讀片者對于患者的臨床信息及病理結果均未知，但讀片者已知所有患者均有輸尿管狹窄及積水。每組圖像分析時間間隔2周。病例的順序被隨機排列。

表1 磁共振掃描參數

圖像質量分析：兩位讀片者對C-DWI和M-DWI的圖像質量分別進行4分法主觀評價，分別從圖像銳利度(1，差；2，一般；3，好；4，優秀)，圖像變形(1，嚴重變形；2，中度變形；3，輕微變形；4，無變形)，偽影(1，嚴重偽影，完全無法診斷；2，嚴重偽影，部分影響診斷；3，輕度偽影，不影響診斷；4，無偽影)及病變可見度(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，優秀，病變輪廓顯示清晰)4個方面進行評分，圖像質量的最終評分為上述4項評分的加和。

輸尿管狹窄處DWI信號強度及平均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強度的增高程度(1，信號未見增高；2，信號輕度增高；3，信號明顯增高)。

讀片者A于PACS上測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上光標定位工具在相同病變位置放置相同面積的圓形ROI，客觀測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均勻處(管壁增厚或腫塊區域)，重復測量3次ADC值，取3次測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，對輸尿管狹窄的良惡性進行主觀判定：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改變及DWI序列信號特點，輸尿管狹窄被定義為惡性的參考標準：管壁不規則增厚，管腔內結節或占位，管腔截斷性狹窄，T2WI呈高信號，DWI(b=1000s/mm2)明顯高信號且ADC圖呈低信號。4～5分被認為是惡性，1～3分認為是良性。結果不一致時通過與另一位高年資MRI醫師C(泌尿MRI診斷經驗16年)進行協商以達成一致。

4.輸尿管狹窄良惡性診斷金標準

輸尿管狹窄的良惡性診斷結果通過臨床信息及病理結果證實，包括尿液細胞學檢測、輸尿管鏡活檢或手術切除。當病理或細胞學檢測發現惡性細胞時，輸尿管狹窄被判定為惡性狹窄。若無惡性細胞檢出則判定為良性狹窄。對于無法獲得病理的通過臨床、實驗室檢查及影像檢查綜合判定其狹窄性質。

5.統計學分析

應用SPSS 26(IBM)軟件進行統計學分析。對于計數資料采用均值±標準差表示。在定性分析中，兩位讀片者的主觀一致性通過Kappa檢驗評價，Kappa值>0.6被認為一致性好。應用組內相關系數(interclass correlation coefficient，ICC)比較兩組DWI圖像ADC值的一致性。根據數據的正態性情況采用非參數檢驗比較兩組DWI的主觀評分及兩組ADC值的差異。對于輸尿管狹窄良惡性的判斷，計算其敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值及診斷準確性。受試者工作曲線分析(receiver operating characteristic，ROC)曲線下面積(area under the curve，AUC)用于評價良惡性判定的診斷效能，并通過配對分析比較兩組圖像對于輸尿管良惡性診斷AUC的差異性。P<0.05為差異具有統計學意義。

結 果

1.患者情況及診斷

在常規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異常信號或增厚，應該為良性狹窄，無需進一步鑒別;2例圖像存在呼吸運動偽影；7例患者未獲得最終組織病理學或影像隨訪復查結果)。

51例患者25例判定為惡性狹窄，11例行狹窄側輸尿管全切術，14例行輸尿管鏡活檢，手術或活檢病理提示尿路上皮癌；其余26例判定為良性狹窄：1例行狹窄側輸尿管成形術，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例通過臨床診斷、實驗室檢查及影像隨訪或對比既往圖像(時間間隔110～705d，中位數464d)綜合判斷，最終判定為良性狹窄。

2.圖像質量評價

兩位讀片者對于圖像質量評價的一致性好，Kappa值為0.711～0.867(表2)。M-DWI圖像質量總分高于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-DWI序列(T2WI+C-DWI+M-DWI)較常規序列(T2WI+C-DWI)的ROC曲線下面積顯著提高(P=0.021)。

對于銳利度、變形、偽影及病變顯示，兩位讀片者對于M-DWI的評分均高于C-DWI (P<0.05)。

表2 C-DWI和M-DWI圖像質量主觀評分

3.輸尿管狹窄處DWI信號強度及平均ADC值

對于C-DWI及M-DWI輸尿管狹窄段的信號強度主觀判定，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讀片結果，C-DWI惡性狹窄表現為信號明顯增高23例(23/25)，良性狹窄表現為信號輕度或無增高21例(21/26)；M-DWI惡性狹窄表現為信號明顯增高24例(24/25)，良性狹窄表現為信號輕度或無增高22例(22/26)。讀片者B讀片結果，C-DWI惡性狹窄表現為信號明顯增高23例(23/25)，良性狹窄表現為信號輕度或無增高19例(19/26)；M-DWI惡性狹窄表現為信號明顯增高24例(24/25)，良性狹窄表現為信號輕度或無增高22例(22/26)。

對于狹窄段的平均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)，其差異具有統計學意義(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)，差異具有統計學意義(P<0.001)。兩組DWI序列良惡性狹窄的平均ADC值情況見圖1。

4.輸尿管狹窄處良惡性診斷效能

兩位讀片者對于輸尿管狹窄處良惡性判斷的主觀一致性好(Kappa=0.882)。對于兩套圖像(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，準確度44/51，陽性預測值22/26，陰性預測值22/25。組2診斷敏感度為25/25，特異度24/26，準確度49/51，陽性預測值為25/27，陰性預測值為24/24。兩套圖像的AUC間具有統計學差異(組1=0.863，組2=0.962，P=0.021)，其ROC曲線見圖2。

表3 兩組圖像對于輸尿管良惡性狹窄的診斷能力

C-DWI及M-DWI實際掃描圖像及相應ADC圖見圖3和圖4。

討 論

本研究通過與常規EPI-DWI比較，探究了冠狀面小FOV M-DWI對于診斷輸尿管狹窄良惡性的額外價值。與常規全FOV軸面C-DWI相比，輸尿管狹窄段的小FOV M-DWI序列提高了圖像質量及病變顯示，降低了圖像偽影及變形，更有利于輸尿管細小結構的觀察及病變評估。對于輸尿管良惡性的判定增加了M-DWI(T2WI+C-DWI+M-DWI)后，較常規序列(T2WI+C-DWI)提高了對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左腎積水，行左腎輸尿管全切術確診左輸尿管上段尿路上皮癌(T1期)。a) 軸面C-DWI(b=50s/mm2)示左側輸尿管上段管壁環周增厚(箭)； b) 軸面C-DWI(b=1000s/mm2)示左輸尿管上段病變呈顯著高信號(箭)； c) C-DWI同層面ADC圖示左輸尿管上段病變呈擴散受限低信號(箭)； d) 冠面M-DWI(b=50s/mm2)示左輸尿管上段管壁節段性增厚，管腔狹窄(箭)； e) 冠面M-DWI(b=1000s/mm2)示左輸尿管上段管壁呈節段性高信號，范圍局限分界截然(箭)，符合惡性狹窄特點； f) M-DWI同層面ADC圖示左輸尿管上段管壁呈節段性擴散受限低信號(箭)。

臨床上輸尿管良性病變繼發管腔狹窄原因包括管壁的纖維化、水腫、炎癥、感染(例如結核)等，對于這一類患者不需要有創的手術進行治療，而對于輸尿管惡性腫瘤(如尿路上皮癌)造成的輸尿管惡性狹窄，通常首選手術進行治療[13]。因此如果影像學檢查能夠準確診斷或排除引起輸尿管狹窄的惡性病變，對于之后的臨床治療方法選擇有很大的指導意義。

傳統SS-EPI DWI在腹部掃描中容易在相位編碼方向出現變形[8,9,14]，造成圖像質量下降，可能影響病變細節觀察。M-DWI從兩個方向選擇性的激發小FOV感興趣區，降低相位編碼方向FOV，實現相位編碼方向k空間快速轉換、更短的回波鏈及更高的采樣帶寬，較常規DWI對于細小解剖結構及病變的顯示更有優勢[15,16]。該技術可以用于多平面掃描，實現冠狀面小FOV高分辨DWI的掃描。本研究發現M-DWI較常規C-DWI圖像質量顯著提升，M-DWI圖像銳利度、偽影、變形及病變顯示情況的主觀評價均優于C-DWI，同時本研究中的M-DWI序列較常規常規全C-DWI提高了層面內分辨率，對于輸尿管狹窄局部細節觀察更有優勢。

惡性病變(例如尿路上皮癌)較良性病變(例如炎癥)具有更高的細胞密度及水分子擴散受限，理論上良惡性病變間DWI信號增高程度及ADC值會存在一定的差異性[17]。本研究中兩組DWI圖像惡性狹窄病變處信號增高程度高于良性狹窄，大部分惡性狹窄表現為DWI信號顯著增高，大部分良性狹窄表現為DWI信號輕度或無增高。M-DWI和C-DWI判斷狹窄段處信號增高程度一致性好。對于兩組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DWI平均ADC值并無統計學差異[8,14,18]，但也有部分研究發現小FOV DWI的ADC值低于常規DWI[19，20]，與本研究結果一致。對于各個研究得到的兩組DWI平均ADC值的差異性，可能是由于ADC值受到掃描設備、掃描參數、掃描組織器官及疾病等多方面因素的影響[14]。因此不同機構不同設備不同研究中ADC的絕對值可比性較低。本研究中兩組DWI的ADC值雖然存在數值差異，但其一致性很好，同時兩組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胞密度的病理基礎相符合[21]。

圖4 女，38歲。右輸尿管上段管腔狹窄，右腎集合系統擴張。臨床及實驗室檢查確診泌尿系結核。a) 軸面C-DWI(b=50s/mm2)示右輸尿管上段管壁環周增厚(箭)； b) 軸面C-DWI(b=1000s/mm2)示右輸尿管上段病變呈高信號(箭)； c) C-DWI同層面ADC圖示(箭)右輸尿管上段病變呈擴散受限低信號(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，范圍廣泛，符合炎性病變特點(箭)，右側擴張腎盞內可見積膿； 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(箭)。

除了功能序列DWI信號及ADC值的差異，良惡性狹窄的形態學特征也存在一定的差異。在常規軸位圖像上，一部分尿路上皮癌與良性病變具有重疊的影像學表現，表現為管壁環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性變窄，病變與正常輸尿管間可能分界不清。基于以上影像學特征，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]。本研究通過比較常規序列(T2WI+C-DWI)與加掃冠面M-DWI序列(T2WI+C-DWI+M-DWI),發現加掃狹窄段的冠狀面小FOV M-DWI提高了對于輸尿管狹窄良惡性判斷的診斷效能，其診斷敏感度、特異度及準確度均較常規序列有所提升(達90%以上)，其中敏感度及陰性預測值高達100%，對于輸尿管的惡性狹窄有較強的檢出及排除診斷能力。

本研究存在一定的局限性。①對于狹窄性質的判斷，有部分良性狹窄患者未獲得組織病理結果作為參考標準，但上述患者臨床表現及實驗室檢查結果均傾向良性，且具有影像隨訪復查驗證其良性特性。②對于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域放置ROI，但軸面和冠面ROI范圍內的包含的組織結構必然存在著差異，因此兩組DWI間ADC值的差異性可能也與掃描方位不同有關。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，但在常規多參數泌尿系磁共振掃描方案中加入兩個M-DWI序列，對于整個方案的時間負擔較重，軸面M-DWI亦無法反映輸尿管縱向長軸的影像特征。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，無法對輸尿管全長的情況進行全面評估。

綜上所述，冠狀面小FOV高分辨DWI較常規全FOV常規DWI提高圖像質量及輸尿管狹窄的病變顯示。在常規序列中額外加掃M-DWI，可以提高磁共振對于輸尿管良惡性狹窄的鑒別診斷能力。

志謝：感謝上海聯影醫療科技股份有限公司的李建森以及滕艷群對磁共振序列的調試