MRS聯(lián)合DWI對前列腺癌的診斷價值

楊進(jìn)軍，賈文霄

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是危害老年男性健康的常見惡性腫瘤之一，近年來隨著我國老齡化速度的加快和生活方式的轉(zhuǎn)變，我國前列腺癌的發(fā)病率呈明顯上升趨勢。早期診斷有助于制定有效的治療方案。磁共振波譜分析(magnetic resonance spectroscopy,MRS)已被認(rèn)為是檢測前列腺癌灶較為有效的方法，但由于MRS的復(fù)雜性和較低的空間分辨率，診斷假陽性率較高[1]。目前，磁共振擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)診斷前列腺癌的價值仍在研究中，多種前列腺疾病的ADC值交叉范圍較大[2]，這是困擾影像醫(yī)師的難題之一。本研究通過對57例前列腺疾病患者的MR數(shù)據(jù)分析，探討聯(lián)合使用MRS與DWI對前列腺癌的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2009年2月—2011年4月經(jīng)手術(shù)或超聲引導(dǎo)下穿刺活檢病理證實的前列腺疾病患者57例，其中前列腺癌26例。患者年齡50～89歲，平均(68.7±4.6)歲；血清前列腺特異性抗原(T-PSA)為6.15～227.56 ng/mL，平均51.37 ng/mL；26例中21例有不同程度的排尿困難、尿無力、尿潴留、血尿等癥狀，另5例無明顯癥狀，于體檢時發(fā)現(xiàn)T-PSA升高。良性前列腺增生癥(benign prostatic hyperplasia，BPH) 31例，患者年齡58～90歲，平均(64±3.3)歲，血清T-PSA為3.03～71.11 ng/mL，平均22.56 ng/mL；癥狀表現(xiàn)為尿頻、排尿困難、尿潴留等。所有病例在常規(guī)MRI檢查的同時行DWI和MRS檢查，且在接受影像檢查前2個月內(nèi)均未行前列腺穿刺活檢、粒子植入、外放射治療及內(nèi)分泌治療。

1.2 設(shè)備及參數(shù)

采用Siemens Avanto 1.5T高場超導(dǎo)MR掃描儀，線圈使用體部矩陣相控陣線圈。用加壓敷帶降低呼吸運動的影響。患者檢查前1天進(jìn)食少量食物并口服緩瀉劑，以保持檢查時直腸內(nèi)清潔，檢查前囑患者排尿、排便以減少干擾。

1.2.1 常規(guī)MRI掃描 先行盆腔正中矢狀面抑脂T2WI(FSE-FS-T2WI)，再行垂直于矢狀面前列腺外周帶后緣的橫斷面T2WI、T1WI、橫斷面抑脂T2WI以及冠狀面T2WI。成像序列均采用快速自旋回波(FSE)，成像參數(shù)為T1WI：TR 660 ms，TE 10 ms；T2WI：TR 4 120 ms，TE 97 ms；矩陣：256×256；FOV：230 mm×230 mm；激勵次數(shù)：2次；層厚/層距：3/0.6 mm。

1.2.2 DWI檢查 采用橫斷面平面回波彌散加權(quán)(EPI-DWI)序列，與橫斷面T2WI定位保持一致，掃描參數(shù)：TR 5 100 ms、TE 82 ms，層厚/層距：3/0.6 mm，矩陣：128×128，激勵次數(shù)：4次，擴散敏感系數(shù)(b值)分別為0、500、700 s/mm2，經(jīng)計算機處理得到表觀擴散系數(shù)圖。

1.2.3 MRS掃描 掃描方向為橫斷面，在矢、冠、軸基礎(chǔ)上進(jìn)行三方位定位，3D MRS矩形感興趣區(qū)(regions of interests,ROI)平面內(nèi)的范圍和上下界應(yīng)包括整個前列腺，而盡量少包括前列腺周圍脂肪及靜脈叢，在前、后、上、下、左前、左后、右前、右后八個方向添加飽和帶，使飽和帶盡量靠近前列腺，以消除周圍脂肪、靜脈叢及直腸內(nèi)氣體的影響。采用多體素點分辨波譜(PRESS)序列，采集MRS數(shù)據(jù)前進(jìn)行自動勻場。采集參數(shù)：TR 700ms，TE 120ms；激勵次數(shù)12次；采集時間10 min。掃描完畢后，將所得的數(shù)據(jù)傳入工作站進(jìn)行后處理，最終得到前列腺代謝產(chǎn)物：膽堿(Cho)、肌酸(Cr)和枸櫞酸鹽(Cit)的波峰譜線，以及Cho/Cit、(Cho+Cr)/Cit比值。

1.3 圖像及數(shù)據(jù)分析

由兩名有經(jīng)驗的放射科專家盲法閱片，所得結(jié)果與活檢病理相對照。

1.3.1 常規(guī)MRI檢查 主要觀察前列腺的大小、輪廓(有無突出于前列腺輪廓外的結(jié)節(jié))及前列腺各區(qū)的信號，T2WI顯示外周帶有無低信號區(qū)，前列腺包膜有無受侵，鄰近結(jié)構(gòu)(精囊腺、膀胱、直腸等)有無受侵，盆腔淋巴結(jié)有無腫大，掃描范圍內(nèi)有無骨轉(zhuǎn)移。

1.3.2 DWI檢查 觀察不同b值DWI圖上前列腺局部信號變化情況，利用ROI技術(shù)，參照穿刺活檢標(biāo)記的取材位置及手術(shù)病理結(jié)果，測量癌區(qū)(包括T2WI圖可疑區(qū))、BPH患者外周帶和中央腺體的ADC值，以最小ADC值≤1.24×10-3mm2/s作為前列腺癌陽性的診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]。

1.3.3 MRS檢查 觀察代謝產(chǎn)物Cho、Cr、Cit的波峰譜線，并計算(Cho+Cr)/Cit比值，以CC/C≥0.911為陽性體素標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計軟件分析，對MRI+DWI、MRI+MRS、MRI+DWI+MRS三種檢查方法計數(shù)資料比較進(jìn)行χ2檢驗，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 穿刺及手術(shù)病理結(jié)果

26例PCa患者中21例經(jīng)穿刺病理證實，5例經(jīng)手術(shù)病理證實，其中高分化腺癌11例，低分化腺癌8例，中等分化腺癌6例，黏液腺癌1例。31例BPH患者中24例經(jīng)穿刺病理證實，7例經(jīng)手術(shù)病理證實。

2.2 影像學(xué)表現(xiàn)

2.2.1 MRI表現(xiàn) 26例PCa中，23例在T2WI表現(xiàn)為外周帶信號減低，其中7例為外周帶信號不均勻減低，邊界不清，形態(tài)不規(guī)則；2例為雙側(cè)外周帶信號彌漫性減低；11例為單側(cè)單發(fā)低信號結(jié)節(jié)；3例為單側(cè)彌漫性信號減低。另3例表現(xiàn)為中央腺體內(nèi)較大的低-中等信號結(jié)節(jié)，邊界欠清，常規(guī)MRI不能與前列腺增生結(jié)節(jié)相鑒別。14例位于包膜內(nèi)。12例侵及包膜，其中8例突破包膜侵及精囊腺和神經(jīng)血管束。盆腔及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移6例，骨盆骨轉(zhuǎn)移7例。31例BPH中前列腺不同程度增大，T2WI顯示以中央腺體增大較為明顯，可見多個大小不等、信號不等的結(jié)節(jié)，部分有等或低信號的包膜，外圍葉不同程度受壓變薄，部分增生結(jié)節(jié)向上突入并壓迫膀胱。

2.2.2 DWI表現(xiàn)及ADC值分析 26例前列腺癌與病理結(jié)果對照，在b值為700 s/mm2的DWI圖上有23例表現(xiàn)癌區(qū)為高信號，3例表現(xiàn)為中等信號。在相應(yīng)的ADC圖上22例呈低信號，4例呈中等偏低信號。測量ADC值，26例PCa癌灶平均ADC值為(1.161±0.205)×10-3mm2/s，有4例PCa癌區(qū)的ADC值>1.24×10-3mm2/s；31例BPH外周帶和中央腺體的平均ADC值分別為(1.701±0.317)×10-3mm2/s、(1.501±0.266)×10-3mm2/s，有5例BPH增生結(jié)節(jié)的ADC值<1.24×10-3mm2/s。前列腺癌區(qū)ADC值明顯低于BPH的外周帶及中央腺體的增生結(jié)節(jié)，兩者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2.2.3 MRS分析 在所有符合標(biāo)準(zhǔn)的可用體素中，PCa癌區(qū)的Cit峰出現(xiàn)不同程度的降低，Cho峰出現(xiàn)不同程度的升高，CC/C平均值為2.54±1.78，有2例PCa癌區(qū)體素CC/C值<0.911；BPH的大部分體素以Cit峰為主峰，Cho峰不高或略高，有部分Cho峰升高明顯，但Cit峰降低不明顯，CC/C平均值為0.80±0.47，有6例BPH體素CC/C值>0.911。兩者比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

2.2.4 二種參數(shù)的結(jié)合觀察 4例PCa癌區(qū)ADC值為陰性的病例中，有2例該區(qū)域的MRS可用體素CC/C值>0.911，并且在T2WI顯示相應(yīng)區(qū)域外圍葉信號減低(1例為低信號結(jié)節(jié)，1例為彌漫性減低)；2例PCa癌區(qū)MRS體素CC/C值為陰性的病例中，有1例在T2WI顯示相應(yīng)區(qū)域外圍葉信號不均勻減低，但在DWI未顯示明顯信號增高，ADC值亦未降低。在5例BPH增生結(jié)節(jié)ADC值為陽性的病例中，4例在相應(yīng)區(qū)域CC/C值<0.911，僅1例CC/C值>0.911，在T2WI顯示均為中-低信號結(jié)節(jié)；在6例BPH CC/C值為陽性的體素區(qū)域，有5例b值為700 s/mm2的DWI圖上未見異常高信號，ADC值亦未見降低；僅1例ADC值<1.24×10-3mm2/s，在T2WI顯示，3例表現(xiàn)為外周帶低信號結(jié)節(jié)，3例表現(xiàn)為中央腺體低信號結(jié)節(jié)。三種技術(shù)結(jié)合的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率比較見表1。特征患者的MRI、DWI及MRS圖譜見圖1～4。

表1 三種技術(shù)結(jié)合的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率的比較

注：MRI為磁共振成像，DWI為彌散加權(quán)成像，MRS為磁共振波譜分析

3 討論

常規(guī)MRI在前列腺癌診斷中存在一些不足之處，如難以發(fā)現(xiàn)中央腺體的癌腫，與前列腺良性疾病鑒別困難，對于治療后的前列腺癌檢出率較低等。MR功能成像的出現(xiàn)和應(yīng)用在很大程度上彌補了常規(guī)MRI的不足，可以從不同角度了解組織的分子生物學(xué)和組織信息，通過觀察組織的生理、生化及病理變化，描述活體器官的功能狀態(tài)。

3.1 前列腺癌DWI、MRS表現(xiàn)與其生物學(xué)基礎(chǔ)的關(guān)系

DWI是目前觀察活體組織中水分子的微觀彌散運動并定量測量和成像的方法。在生物體組織結(jié)構(gòu)中，水分子的彌散過程受到許多天然屏障的阻礙，彌散運動往往會不同程度受限[4]。影響DWI信號的因素較多，主要有擴散敏感系數(shù)(b值)、擴散系數(shù)(D值)、T2穿透效應(yīng)、各項異性以及掃描序列等，因此有時DWI不能真實反映病理情況下水分子擴散快慢情況，故通常采用綜合上述因素的ADC值來代替D值，ADC值越低說明該區(qū)域水分子擴散度越受限[5]。正常前列腺外周帶間質(zhì)疏松，腺體和腺管結(jié)構(gòu)豐富，水分子運動自由度較高，ADC值也相應(yīng)較高。而在腫瘤區(qū)域，細(xì)胞密度增大，高核漿比和細(xì)胞外水減少，組織水分子彌散運動自由度降低，ADC值也相應(yīng)較低。本研究中前列腺癌區(qū)域中的平均ADC值明顯低于BPH非癌組織興趣區(qū)，這與大多數(shù)相關(guān)文獻(xiàn)報道的擴散成像表現(xiàn)相符。本研究顯示少部分BPH非癌組織區(qū)域ADC值低于1.24×10-3mm2/s，說明前列腺癌與纖維基質(zhì)等非腺體增生、前列腺炎等良性病變之間ADC值的交叉較大，導(dǎo)致部分良性病變?yōu)榧訇栃詳?shù)據(jù)，并且干擾了部分早期癌灶的檢出，此結(jié)果與黨浩丹等[6]的研究結(jié)果相符。

圖1～4 為同一PCa患者，74歲，排尿困難2年，T-PSA為85 ng/mL，活檢病理證實為中等分化腺癌。

圖1：抑脂T2WI右側(cè)外圍葉低信號結(jié)節(jié)，鄰近中央腺體部分受壓，局部包膜不連續(xù)且略向后凸。圖2：b值700 s/mm2的DWI圖，與T2WI對應(yīng)區(qū)域可見結(jié)節(jié)狀高信號，其他區(qū)域信號不高。圖3：為ADC圖與T2WI對應(yīng)區(qū)信號明顯降低，ADC值0.981×10-3mm2/s，低于左側(cè)外圍葉1.401×10-3mm2/s。圖4：MRS譜線，癌區(qū)Cho+Cr峰明顯升高，Cit峰降至基線水平，其CC/C值為3.22，符合PCa表現(xiàn)。

MRS是MR的另一功能成像，是活體檢測體內(nèi)物質(zhì)代謝及生化物質(zhì)含量唯一的無創(chuàng)性檢查技術(shù)[7]，其主要觀察與前列腺代謝有關(guān)的代謝產(chǎn)物，包括枸櫞酸鹽、膽堿和肌酸，后兩者化學(xué)位移位置較近，常常難以分開，以共峰形式出現(xiàn)。Cit是活體細(xì)胞線粒體三羧酸循環(huán)的重要代謝產(chǎn)物，是精液的組成成分。正常和增生的前列腺組織有分泌和濃縮Cit的能力，因此Cit含量很高；而前列腺癌組織分泌和濃縮Cit的能力減弱或消失，因此Cit含量低[8]。Cho參與細(xì)胞膜的增殖和降解，前列腺癌組織細(xì)胞增殖速度增快，細(xì)胞膜降解與合成活躍，Cho濃度升高[9]。Cr的濃度在前列腺癌與正常前列腺組織中含量無明顯差別，Cr峰與Cho峰部分重疊不易區(qū)分，因而多與Cho合并計算。比較不同個體間前列腺代謝的差別通常用(Cho+Cr)/Cit的比值。本研究中所有可用體素中前列腺癌區(qū)體素的Cho峰均有升高，Cit峰均有下降，平均CC/C值明顯高于BPH組；同時還顯示少部分BPH非癌組織區(qū)域CC/C值高于0.911(Cit峰不高聳而Cho峰升高較明顯)，還有個別病例癌區(qū)CC/C值低于0.911(Cit峰下降不顯著)，這說明由于受到空間分辨率、時間分辨率等因素的影響，多體素間CC/C值的差異可能會較大，并會有部分重疊而造成假陽性或假陰性的結(jié)果。

3.2 前列腺癌診斷效能的比較

經(jīng)過近年來國內(nèi)外學(xué)者的研究和實踐，多種診斷方法的結(jié)合使用已經(jīng)顯示出廣闊的應(yīng)用前景，但由于使用方法不同，得出的結(jié)果差異較大：Mazaheri等[10]認(rèn)為當(dāng)MRS的代謝物比值與ADC值聯(lián)用時比單用MRS診斷效能提高，而與單用DWI的診斷效能差異無統(tǒng)計學(xué)意義，本組使用MRI+DWI、MRI+MRS、MRI+DWI+MRS三種方法診斷前列腺癌敏感度分別為84.62%、92.31%、92.31%，特異度分別為83.87%、80.65%、93.55%、準(zhǔn)確率分別為84.21%、85.96%、92.98%，與Reinsberg等[11]的研究結(jié)果近似。本實驗的不足之處為絕大多數(shù)病理結(jié)果為穿刺所得，所獲組織標(biāo)本量較少，導(dǎo)致假陰性率較高，系統(tǒng)穿刺結(jié)果與癌區(qū)定位符合度有待于進(jìn)一步提高，且未對癌性病例進(jìn)一步分期，也未對照病理分化程度進(jìn)一步分析癌灶在DWI、MRS的對應(yīng)表現(xiàn)，這些都有待于今后進(jìn)一步探討。

綜上所述，在常規(guī)MRI基礎(chǔ)上聯(lián)合使用DWI與MRS技術(shù)，在提供疾病病理、生化變化信息的同時，相互彌補其自身的局限性，比單獨使用其中一種技術(shù)的診斷效能有了較明顯的提高，并且明顯地降低了假陽性率，在前列腺癌的診斷中具有較高的價值。相信隨著影像技術(shù)的不斷進(jìn)步，多種無創(chuàng)性功能MR技術(shù)的聯(lián)合使用，將更多地服務(wù)于臨床，服務(wù)于患者。

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