MR動態增強和擴散加權成像對前列腺良惡性病變的評價

MR動態增強和擴散加權成像對前列腺良惡性病變的評價

隨著人們生活方式的改變，前列腺疾病在中老年人群中的發生率越來越高，傳統影像學對前列腺良惡性疾病的診斷和鑒別診斷有較大的局限性。隨著高場MRI技術的應用，特別是各種 MRI新技術在前列腺疾病診斷中的臨床應用，使前列腺疾病早期診斷和鑒別診斷的敏感性、特異性及準確性大大提高。本文重點探討MR動態增強和擴散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）在前列腺良惡性病變診斷和鑒別診斷中的價值，為臨床治療提供較為可靠的依據。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

2008 年 9 月 ～2009 年 10 月 83 例前列腺疾病患者均經組織病理證實，年齡 50～90 歲，平均 73.8 歲。83 例研究對象中 79例因泌尿系癥狀就診，表現為不同程度尿頻、尿急、排尿困難及尿痛等癥狀，4 例體檢發現 PSA 增高就診。83 例確診為前列腺癌 44 例，患者血清前列腺特異性抗原（PSA） 的 變 化 范 圍 在 4.3～100ng/mL（40.28±37.33ng/m）。Gleason 評分中分 化（5-7）為 21 例，低分 化（8-10）為16 例，高分化（2-4）為 7 例。前列腺增生組 39 例，PSA值 為 0.63～25ng/mL（14.89±9.22）ng/mL。 對 照 組 55 例 均為正常志愿者，年齡 40～60 歲，平均年齡 51 歲，入選標準：PSA 正常，無泌尿系癥狀和體征，MR 檢查無陽性發現。

1.2 MR檢查技術

采 用 Siemens trio 3.0T MRI 機， 體 部相 控 陣 線 圈。 在前列腺區，DWI采用單次激發 EPI序列，TR 為 3300ms，TE69ms， 視 野（FOV）261mm×380mm， 矩 陣 128×128，層厚 4mm，層間隔 1mm，平均值 4。b 值（擴散敏感系數）采用 0 和 750s/mm2，掃描時間 64s。

MR 動態增強在軸位 TSE T2WI上選擇最佳層面，經肘前靜脈高壓快速（2.5mL/s）注入釓噴替酸葡甲胺 (Gd-DTPA)0.3 mmol/kg 體 重， 采 用 快 速 小 角 度 梯 度 回 波 序列 (Tl-fl3D)，TR 5.0ms，TE1.43ms， 反 轉 角 14 °， 數 據采集用三維傅立葉轉換技術，矩陣為 152×256，FOV 為210mm×240mm，層厚 3mm，平均激勵次數為 1 次，連續掃描 6.75min，共連續掃描 28 次。

對照組、前列腺癌組、前列腺增生組每個前列腺兩側外周帶按六分區法手繪六個感興趣區（ROI），分別測量其表觀擴散系數（ADC）值和動態增強參數，中央葉按從上到下三分法測三個感興趣區ADC值和動態增強參數。每個前列腺測 3～5 個層面。所有圖像均由一位高年資醫師在不知臨床和病理結果下閱讀圖像并得出診斷結論。

本研究采用以下三個較常用參數來描述動態增強 SI-T曲線的特征[1]：

（1）峰值時間（Tmax）：從開始掃描到強化峰值所需要時間。

（2）最大信號強度（SImax%）：即峰值信號強度減去開始強化時信號強度再除以后者，公式表示為：

SImax%=〔（SIpeak-SIpre）/SIpre〕×100%。

（3）強化率（R）：即峰值信號強度減去開始強化時信號強度，再除以峰值時間，可用公式表示為：

1.3 統計分析

所有數值用 x±sd 表示，采用 SPSS 11. 5 統計軟件包，分別對前列腺癌灶、BPH 增生結節、正常前列腺內外腺的ADC 值和各種動態參數進行統計學分析 ,多組間比較采用組間單因素方差分析 (one-way ANOVE)，并進行組間比較，P＜ 0. 05 認為有統計學意義。

2 結果

2.1 動態MR增強表現

39 例前列腺增生患者， T2WI上均表現為中央帶體積增大，內可見多發結節樣信號，信號不均勻，可呈高信號或低信號，其中23例可見明顯增生結節向上突入膀胱內，兩側外周帶受壓變薄，信號明顯減低。44例前列腺癌患者中38 例（86.36%）發生在外周帶癌，6 例（13.63%）發生在中央腺癌，38 例外周帶癌中突破包膜 11 例。

涌泉刺法:直刺4-6mm,主要為補法,手法運用捻轉提插手法,患者有酸、麻、脹等感覺是為得氣,得氣后留針20分鐘,留針期間行針2次。上廉泉、左廉泉、右廉泉刺法:采用快速進針,針尖向舌根方向程45°,斜刺入8~12mm,得氣后運用平補平瀉法,待患者舌根有酸、麻、脹、疼感后留針20分鐘,留針期間行針2次,行針的同時讓病人做發音訓練。聚泉刺法:患者張口并伸舌,操作者以消毒紗布牽住舌尖,用生理鹽水棉簽清潔舌體后,于舌體中縫之中點處取穴,豪針與舌面呈10°的角度向舌根方向進針2-4mm,用雀啄法強刺激,待患者有麻、脹感時即可出針。金津玉夜穴均點刺出血1毫升左右。

動態增強 MRI（DCE-MRI）示所有癌灶及增生結節均呈早期強化，延遲后癌腫組39例癌灶造影劑退出，呈低信號，5例癌灶造影劑延遲后未見明顯退出；增生組結節延遲后信號減低不明顯，與周圍組織界限模糊不清。分別對四組 MR 動態增強參數進行比較分析（結果見表1）。并分別對四組間各參數進行兩兩比較，結果表明達峰時間 (Tmax)各組間均有統計學差異（P ＜ 0.05）；強化程度（SI%）癌腫組、增生組及正常組中央帶三組間無統計學意義（P＞0.05），癌腫組、增生組及正常組中央帶與正常組外周帶有統計學差異（P ＜ 0.05）；強化率（R）增生組與正常組中央帶無差異，其余各組均有統計學差異（P ＜ 0.05）。

表1 四組組間MR動態增強參數結果比較

2.2 四組ADC值比較

四組 ADC 值（×10-3mm2/s） 的比較示 ADC 值依次減低的順序為正常組外周帶、增生組、正常組中央帶及癌腫組，四組間ADC 值進行兩兩比較經方差分析各組間均有統計學差異（P ＜ 0.05）（見表2）。

表2 四組間ADC值結果比較

3 討論

3.1 MRI動態增強的原理、相關技術及在前列腺疾病診斷中的應用價值

動 態 增 強 磁 共 振 成 像（Dynamic Contrast Enhancement MRI, DCE-MRI） 主 要 使 用 釓 類 (最 常 用 Gd-DTPA)對 比劑 , 經肘前靜脈高壓團注后 ,對比劑由血管內快速進入組織內 , 組織強化達到高峰。隨著對比劑的逐漸流出，在某一時間達到一個相對的平衡期，最后對比劑由組織內逐漸被吸收至血管內（廓清過程），組織內對比劑逐漸減少 , 信號強度也隨之逐漸降低。由此可見，在 DCE-MRI的操作過程中最重要的技術因素包括對比劑的給藥途徑、流速以及造影劑的總量。本研究采用經肘前靜脈高壓快速注入 Gd-DTPA，總量 30mL，流速 0.3 mmol/kg 體重，研究組 84 例和對照組 55 例均獲得滿意的 DCE-MRI圖像。

DCE-MRI的基礎是由病變區血供多少、血管通透性及細胞外間隙的大小所決定的。早期強化并達到峰值用峰值時間（Tmax）來表達，主要取決于病變組織的血管密度和對比劑進入血管外間隙的多少[2]。增強過程由時間 - 信號強度曲線（Time Versus Signal Intensity Curves, SI-T Curves）來表達。SI-T 曲線與腫瘤血管生成功能密切相關，反映DCE-MRI信號強度隨時間變化而變化的動態過程。Tmax和 SI-T 曲線均可量化反映病變組織的血流動力學特點，是對前列腺良惡性病變微循環病理特征進行影像學評價的有效方法。

本組 44 例前列腺癌在 DCE-MRI時均表現為早期快速明顯強化，與周圍未強化的非癌組織呈鮮明對比，39例延遲后信號減低，時間-信號強度曲線圖表現為速升下降型（如圖1，B～E），提示癌腫微血管密度大而且血管通透性較大；本組5例早期強化癌灶延遲后信號減低不明顯，與文獻報 道 一 致[1-2]， 病理 Gleason 評 分（2～4） 均 為 高 分 化癌，提示 DCE-MRI在診斷高分化癌時有一定限制，應結合 MRS 綜合評價。本組 39 例前列腺增生在 DCE-MRI的早期均表現為明顯的不均勻強化，但強化持續時間明顯較長，在 DCE-MRI的晚期仍表現為較高信號，這與前列腺癌的快速流入、快速流出的表現明顯不同，時間-信號強度曲線表現為緩慢上升型或速升平臺型（如圖2，B～E）。本組研究顯示少數高分化前列腺癌與前列腺增生在 DCE-MRI上有一定重疊，特別是中央帶腺癌與增生結節較難區別。本組病例中癌腫組5例曲線表現為速升平臺型曲線，這種增強類型與前列腺增生不能鑒別，因此遇此情況不能單靠時間-信號曲線來判斷病變的良惡性。

圖1 前列腺尖部癌A：脂肪抑制上兩側尖部外周葉可見結節狀低信號影；B～E ：動態增強呈明顯早期強化，延遲造影劑退出， SI-T 曲線兩側癌灶呈速升下降型曲線 ；F～G ：癌灶在 DWI上高信號影，ADC 值明顯減低。H：正常腺體結構消失，細胞異性明顯，細胞核明顯增多（HE×400）。

圖2 A：前列腺增生，脂肪抑制上中央葉明顯增大，兩側外周葉壓縮變扁，內腺可見多發小結節樣改變，信號不均勻，并可見多發鈣化影；B～E：動態增強中央葉增生 呈早期強化，延遲造影劑未見明顯退出，動態增強曲線兩側外周葉曲線呈緩慢上升型，中央葉增生結節呈平臺型；F～G：DWI中央葉信號低于兩側外周葉，信號均勻，未見明顯高信號影，ADC圖未見明顯低信號影；H：腺體形態完整，腺體數目增多，腺腔擴張（HE×200）。

達峰時間 (Tmax)和強化率（R）均反映病變的血供進出速率，而強化程度主要反映組織血供的血流量。本組研究結果顯示達峰時間 (Tmax)及強化率（R）均較好地反映前列腺正常組織和病變組織微循環特點。由于前列腺癌組織血管較豐富，新生血管不成熟，腫瘤血管內皮不完整，血管壁通透性增加，血管阻力較小，MR動態增強表現為達峰時間明顯縮短，強化率增加，呈明顯早期強化特點，這與 Rouviere[3]等人研究結果相同。前列腺增生結節血供較正常組織豐富，但血管分布不均勻[4]，依增生成分不同，血供也不相同，如果以上皮組織增生為主，則血供較豐富，但增生的血管與正常組織類似，走行正常，血管內皮連續性完整，血管通透性無明顯增加，在MR動態增強上其達峰時間相對較遲，這與前列腺癌較早的達峰有明顯區別（如圖1，E，圖2，E）。理論上講前列腺癌組織血供豐富，其強化程度應大于前列腺增生，但本研究組強化程度（SI%）癌組與增生組間無統計學差異，與文獻報道不同[1,3]，經過分析我們認為可能由以下原因所致 ：① 注射造影劑的量及速率。本組造影劑總量（Gd-DTPA)0.3 mmol/kg 體重）與文獻報道基本一致，但注射速率低于文獻報道[1-3]，這可能直接影響組織的強化程度。② 前列腺增生，如果以上皮組織增生為主的其血供也很豐富，其強化峰值較高，有時與前列腺癌相仿。③ 正常前列腺中央帶血供比外周帶豐富，本研究組 44 例前列腺癌患者，38 例（86.36%）發生在外周帶癌，6 例（13.63%）發生在中央帶腺癌，而增生絕大多數發生在中央帶，這樣外周帶的前列腺癌的血供可能并不比中央帶增生豐富多少，導致癌腫的強化程度不一定超過血供豐富的中央帶增生組織。總之有關這方面的原因有待進一步深入研究和探討。

DCE-MRI比常規 MRI 更準確地顯示前列腺癌的外侵情況，對腫瘤分期有重要價值[5]。本研究結果顯示前列腺癌外侵的主要表現為：血管神經束的不對稱，直腸前列腺角變形閉塞，腫塊向周圍脂肪叢膨脹，精囊內信號減低以及包膜隆起。Bloch[6]等人以病理結果作為對照組分別對兩組醫生（有經驗和經驗不足）用 MR 動態增強掃描和 /或T2加權成像來評價前列腺癌囊外侵犯和分期，結果發現MR 動態增強掃描和 T2加權成像聯合評價的兩組比單獨使用T2加權成像兩組診斷的敏感性、準確性及特異性都有較大提高。

3.2 DWI的原理、相關技術及在前列腺疾病診斷中的價值

磁共振彌散加權成像（DWI）是目前在活體上對水分子運動狀態進行測量與成像的唯一無創性方法，反映了人體組織微觀結構和細胞內外水分子的運動變化。 水分子擴散運動的大小用擴散系數（D）來表示，擴散系數越大，表示擴散運動越強，DWI信號越低，反之亦然。由于生物體內各種因素的影響，DWI不僅對分子的彌散高度敏感，還對其他形式的運動如病人的生理運動、射頻（RF）脈沖以及梯度不穩定造成的渦流等因素也很敏感，很容易影響所測得的彌散系數。所以通常采用表觀擴散系數（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）代替擴散系數（D）來表示 DWI測得的生物組織水分子的擴散系數。ADC圖是 DWI的另一種表現形式，它是指表觀彌散系數值通過計算機處理后的一種圖像，直接反映水分子在組織內擴散的快慢，數值越大，表示水分子的擴散活動越強。ADC圖信號強度與 ADC值呈正相關，如果組織擴散速度慢，ADC 值低，圖像信號強度低，呈黑色，反之亦然。ADC 值在小 b值的情況下，受局部組織的微循環灌注影響更大，所測得的 ADC值穩定性差，且易受其他生理運動的影響，不能有效反映水分子的彌散運動狀態。而用大b值所測得的ADC值受血流灌注影響小，能較好地反映組織內水分子的彌散運動，文獻報道前列腺疾病 DWI 所選 b 值為（500～1000）s/mm2[7]，本研究組所選b 值為 750s/mm2，所有被檢均獲得滿意的結果。

DWI是目前唯一無創性反映活體組織水分子擴散的MR功能成像方法，在臨床前列腺疾病診斷中已被廣泛使用，其價值越來越受到人們的關注。本組病例中前列腺增生結節在 DWI上表現為邊界清楚的稍高信號，部分呈等信號，信號均低于兩側外周帶， 但 ADC 值減低不明顯（如圖2，F～G）；前列腺癌 DWI表現為較明顯高信號，ADC 值明顯減低（如圖1，F～G）。在反映水分子擴散狀態的敏感性上 ADC 值比 DWI敏感，本組病例的部分癌結節在 DWI上信號改變不明顯，但在 ADC圖上可見明顯信號減低區也證明了這一點。本組前列腺癌的ADC值較前列腺增生組和正常組明顯減低，其 ADC 值依次為癌腫組（0.98±0.23）mm2/s，增生組（1.32±0.22）mm2/s，正常中央組（1.43±0.19）mm2/s及正常外周組（1.66±0.22）mm2/s，這與文獻報道結果一致[8]。由于正常前列腺外周帶含有豐富的腺體和腺管結構，其內水分子運動有較高的自由性，所以ADC值較高 ；前列腺癌由于其異常增殖的腫瘤細胞，其間質成分較少，細胞核明顯增大，核漿比例明顯增加，細胞含水量減少，水分子的擴散運動受到限制，ADC值減低。前列腺增生結節依其增生成分不同亦表現不一，如果以腺體增生為主，由于其含水量增加，ADC值可增高；如果以間質增生為主的，由于增生的成分內含有較多的纖維平滑肌等，含水量減少，擴散將受到限制。ADC 值則減低。隨著 3T 超高場強 MRI的應用， 其分辨率信噪比（Signal Noise Ratio, SNR）也明顯提高，使 DWI及 ADC 圖像質量明顯提高，從而克服了 1.5T MR 由于低 SNR 導致 DWI及 ADC 圖像質量差而無法診斷的缺點，診斷的準確性大大提高，特別提高了對微小病灶的 檢 出 率。 Huadong Miao[9]等 人 用 3.0TMR-DWI 和 T2WI對前列腺癌進行研究，結果提示 3.0TMR-DWI和 T2WI的敏感性、特異性及準確性分別為 84%、81% 及 82%，明顯優于 1.5T MRI。

3.5 DWI與MR動態增強在前列腺疾病診斷中的限制

在本組研究中，DWI對前列腺癌診斷的敏感性是83.3%、 特 異 性 70.8%、 準 確 性 77.1% ；MR 動 態 增 強 對前列腺癌的診斷的敏感性 91.7%、特異性 62.5%、準確性77.1%。而將兩種檢查方法聯合應用診斷前列腺癌的敏感性95.8%、特異性 70.8%、準確性 83.3%，比單用一種方法均有明顯提高，提示 MRI在前列腺疾病的定性診斷中應該綜合應用多種檢查方法才能提高診斷準確性。由于大部分前列腺增生發生在中央葉，此外，前列腺增生結節依其增生的成分不同在 MRI上的表現也不完全一致，如有的中央葉增生結節血供較豐富，在MR動態增強上可與前列腺癌表現相同；而另一些中央葉以間質增生為主的增生結節，其ADC值亦有所下降，與中央葉腺癌較難區別，如何解決這些診斷中的難點，還有待進一步探討，目前磁共振波譜技術在前列腺疾病診斷中的應用越來越受到人們的關注，在一定程度上可彌補 DWI與MR 動態增強的不足。

[1]任靜,宦怡,趙海濤,等．磁共振動態增強掃描SI-I曲線對前列腺良惡性病變的鑒別診斷[J]．實用放射學雜志,2006, 22(5):111-114．

[2]Schlemmer HP,Merkle J,Grobholze R,et a1．Can pro-operative contrast-enhanced dynamic MR imaging for prostate can cer predict microvessel density in prostatectomy specimens[J]．Eur Radiol,2004,14:309-317．

[3]Rouviere O, Randrant A, Ecochard R, et al． Characterization of time-enhancement curves of benign and malignant prostate tissue at tissue at dynamic MR imaging [J]．Eur Radiol, 2003, 13(5):931-942．

[4]Deering RE, Bigler RE, Marianne Brown M,et al．Macrovascularity in benign hyperplasia[J]． Prostate, 1995, 26(3): 111-115．

[5]Jurgen J． MR imaging in local staging of prostate cancer[J]．JUrol,2007,63:328-334．

[6]Bloch BN, Furman-Haran E, Helbich TH, et al． Prostate cancer: accurate determination of extracapsular extension with high-spatial-resolution dynamic contrast-enhanced and T2-weighted MR imaging-initial results[J]．Radiology, 2007, 245(1):176-185．

[7]Kim HJ, Choi CG, Lee DH, et al． High-b-value diffusionweighted MR imaging of hyperacute ischemic stroke at 1．5T[J]．AJNR,2005,26(2):208-215．

[8]任靜,宦怡,常英娟,等．DWI在正常前列腺及前列腺疾病的初步應用[J]．中國醫學影像技術,2007,23(5):748-751．

[9]Huadong Miao, Hiroshi Fukatsu, Takeo Ishigaki． Prostate cancer detection with 3-T MRI:Comparison of diffusion-weighted and T2-weighted imaging[J]．Eur J Radiol,2007,61:297-302．

MRI Dynamic Contrast-enhancement and Diffusion-weighted Imaging for Evaluation of Benign and Malignant Diseases of Prostates

陳自謙a，吳道清a，倪萍b
南京軍區福州總醫院 a.醫學影像中心；b.醫學工程科，福建 福州 350025

CHEN Zi-qiana,WU Dao-qinga,
NI Pingb
a.Medical Imaging Center; b.Medical Engineering Department, Fuzhou General Hospital of Nanjing Command of Chinese PLA, Fuzhou Fujian 350025, China

目的探討MR動態增強（DEC-MRI）及擴散加權成像（DWI）在前列腺良惡性病變診斷中的價值。方法對83例經病理證實的前列腺疾病患者行MRI常規平掃、DWI及MR動態增強檢查，同時將55例正常志愿者作為對照組，分析正常組、前列腺增生組（BPH）以及前列腺癌腫組（Pca）的前列腺的外周帶和中央葉的DEC-MRI信號變化、SI-T曲線特征及DWI-ADC值的變化特點。結果MR動態增強和DWI對前列腺良惡性疾病的檢出具有較高的敏感性和特異性。SI-T曲線的達峰時間（Tmax）從高到低依次為正常前列腺外周帶、正常中央葉、BPH及Pca（P=0.000）；強化程度（SI%）從高到低為BPH、正常中央葉、Pca及正常外周帶（P=0.000）；強化率（R）從高到低為Pca、BPH、正常中央葉及正常外周帶（P=0.000）。ADC值從高到低為正常外周帶、正常中央葉、BPH及Pca（P=0.000）。結論MR動態增強及DWI可明顯提高對前列腺良惡性疾病的診斷和鑒別診斷率。

MR；動態增強；DWI；前列腺癌；前列腺增生

ObjectiveTo evaluate the value of MRI dynamic contrast-enhancement (DCEMRI) and diffusion-weighted imaging(DWI) in diagnosis of benign and malignant diseases of prostates.Methods39 benign prostatic hyperplasia (BPH), 44 prostatic carcinoma (PCa) and 55 healthy volunteers proved by pathology were scanned with conventional MR imaging, MR dynamic enhancement and DWI. The alteration of DCE-MRI signal intensity,the characteristics of signal intensity-time curve (SI-T curve) and the ADCs were analyzed.ResultsDCE-MRI and DWI played an important role in diagnosis of prostate diseases and had high sensitivity and specificity.The peak time(Tmax) of ranking from high to low was the normal peripheral and central gland zone of control group, BPH nodules and PCa focus(P=0.000) respectively.The enhancement rate was reverse(P=0.000).The enhancement degree of ranking from high to low was BPH nodules,the normal central gland, PCa focus and normal peripheral zone (P=0.000). The differences of inter-groups of BPH nodules , the normal central gland and PCa focus were statistically insignificant.The mean ADCs of ranking from high to low were the normal peripheral zone, central gland, BPH nodules and PCa focus respectively.ConclusionDCE-MRI and DWI were very helpful to diagnose and differentiate benign and malignant diseases of prostates.

MRI; dynamic enhancement; DWI; prostatic carcinoma; prostatic hyperplasia

R445.2; R737.25

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.01.059

1674-1633(2011)01-0140-04

2010-07-13

2010-08-06

作者郵箱：chenziqianfz@yahoo．com．cn