DWI聯合MRS對前列腺癌診斷的價值

陸洋，葛尚，朱艷，王亞婷，柏根基

DWI聯合MRS對前列腺癌診斷的價值

陸洋，葛尚，朱艷，王亞婷，柏根基*

目的 探討聯合磁共振擴散加權成像(DWI)及磁共振波譜分析(MRS)對前列腺癌(PCa)的診斷價值。材料與方法對經過病理證實的24例PCa和30例前列腺增生(BPH)患者進行DWI和MRS檢查。測量PCa區和BPH患者外周帶、中央腺體的ADC值，觀察枸櫞酸鹽(Cit)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)的化學位移并測量(Cho+Cr)/Cit比值。分別將PCa區ADC值95%可信區間上界、(Cho+Cr)/Cit值95%可信區間上界作為鑒別PCa與BPH的閾值。分析DWI、MRS及DWI聯合MRS三種檢查方法對PCa診斷的敏感度、特異度、準確度。結果PCa區、BPH患者外周帶、中央腺體的平均ADC值分別為(0.83±0.12)×10–3mm2/s、(1.82±0.26)×10–3mm2/s、(1.46±0.16)×10–3mm2/s (F=31.1，P＜0.05)，兩兩間比較差異均有統計學意義(P值均＜0.05)。PCa區、BPH患者外周帶、中央腺體的平均(Cho+Cr)/Cit值分別為1.55±0.11、0.53±0.16、0.64±0.13 (F=18.2，P＜0.05)。PCa區與BPH患者外周帶及中央腺體(Cho+Cr)/Cit差異有統計學意義(P＜0.05)，BPH患者外周帶與中央腺體(Cho+Cr)/Cit差異無統計學意義(P＞0.05)。DWI診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分比為79.17%、80%、79.63%。MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分比為87.5%、86.67%、87.03%。DWI聯合MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分別為91.67%、93.33%、92.59%。結論DWI聯合MRS對PCa診斷優于單獨運用DWI及MRS。

前列腺腫瘤；彌散磁共振成像；磁共振波譜學

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是中老年男性常見的惡性腫瘤，其發病率在逐年增高[1]。PCa患者晚期常發生骨轉移且病死率較高，因此早期診斷對于治療方案的制定，改善患者預后具有重要的意義。前列腺的MRI常規掃描僅能反映病灶的形態及信號改變，對診斷PCa有一定的局限性。MR擴散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)可以反映組織中水分子擴散特性，MRI波譜分析(magnetic resonance spectroscopy, MRS)可以對組織的代謝物進行分析[2]。二者在前列腺疾病的診斷及鑒別診斷中均有重要價值，但目前關于這兩種方法聯合運用的研究并不多。本研究的目的在于探討DWI聯合MRS對PCa診斷的價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析本院2013年11月至2015年8月期間54例經手術或穿刺活檢病理證實的前列腺疾病患者。其中PCa患者24例，平均年齡69.5歲，前列腺特異抗原平均56.2 ng/ml。24例PCa患者高、中、低分化腺癌分別為10、7、5例，黏液腺癌2例。良性前列腺增生(benign prostate hyperplasia, BPH)患者30例，平均年齡64歲，前列腺特異抗原平均為23.4 ng/ml。54例患者接受了MR常規掃描及DWI、MRS。

1.2 掃描設備及參數

采用德國西門子VERIO 3.0 T超導MRI成像儀，使用相控陣柔軟體部線圈。首先采用常規盆腔平掃，包括T2WI矢狀面、冠狀面、橫斷面(抑脂)和T1WI橫斷面，T1WI：TR 680 ms，TE l6 ms；T2WI：TR 3000 ms，TE 89 ms，F0V 20 cm×20 cm，層間距3 mm，層厚3 mm。DWI橫斷面掃描采用EPI單次激發序列(TR 4500 ms, TE 93 mm, FOV 25 cm×21 cm，層厚3 mm，層間距3 mm，b值設置為(0、700 s/mm2)，ADC自動生成。MRS掃描采用3D-CSI序列，參照T2WI、DWI及病理檢測位置確定感興趣區范圍，掃描參數：TR 690 ms，TE 120 ms，F0V 22 cm×12 cm，采集時間10 min 20 s。檢查前2 d告知患者無渣飲食，掃描前1 h禁止劇烈運動，禁止進食并排清宿便，待膀胱適度充盈后進行檢查。

1.3 圖像處理

由2名高年資影像診斷醫師在Siemens syngo工作站上對54例患者的MRI資料進行評估。T2WI主要觀察前列腺及鄰近器官的形態、信號以及掃描范圍內有無盆腔淋巴結轉移及骨轉移等。測量表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)值，參照T2WI、DWI及病理檢測位置，對PCa區ADC值進行測量。在病灶最大層面手工描繪感興趣區，感興趣區均位于病灶中心且未超過病灶邊緣，同時避開尿道、鈣化、囊變壞死灶等，每個病灶測三次ADC值并取平均值。同樣方法測量BPH患者外周帶和中央腺體的ADC平均值。參照T2WI選取感興趣，對PCa區枸櫞酸鹽(Cit)、膽堿(Cho)、肌酸(Cre)波峰進行三次測量，并取平均值作為癌區(Cho+Cre)/Cit的比值。同樣方法測量BPH患者外周帶和中央腺體的(Cho+Cre)/Cit平均值。

1.4 統計學分析

應用SPSS 19.0統計軟件進行分析，對不同區域ADC值及(Cho+Cre)/Cit比值進行獨立樣本t檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義。方差齊性用F檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 DWI及ADC值

DWI可見PCa灶表現為高或稍高信號，其中20例癌灶位于外周帶、4例癌灶位于移行帶，癌灶ADC值較低。PCa區、BPH中央腺體、BPH外周帶ADC值兩兩比較，差異均有統計學意義(P＜0.05；表1)。PCa區ADC值的95%可信區間為(0.59-1.07)×10–3mm2/s，以95%可信區間上界1.07×10–3mm2/s作為鑒別PCa與BPH的閾值。

2.2 MRS

PCa區MRS均表現不同程度的Cho峰增高，Cit峰降低。20例癌灶Cho峰顯著升高，Cit峰顯著降低。4例癌灶Cho峰未見明顯升高，Cit峰降低。BPH大部分體素Cit峰最高，Cho峰低于Cit峰，有6例Cho峰為主峰。PCa區(Cho+Cre)/Cit值明顯高于正常外周帶。PCa區與BPH中央腺體、外周帶(Cho+Cr)/Cit值比較，差異均具有統計學意義(P＜0.05)；中央腺體與外周帶比較，差異無統計學意義(P=0.52；表2)。PCa區(Cho+Cr)/Cit值的95%可信區間為1.33-1.77，以95%可信區間上界1.77作為區分PCa與BPH的閾值。

2.3 DWI聯合MRS

30例BPH患者中有6例增生結節的ADC值＜1.07×10–3mm2/s，24例PCa患者中有5例癌區的ADC值＞1.07×10–3mm2/s。BPH患者中有4例部分體素(Cho+Cre)/Cit＞1.77，PCa患者中有3例癌區(Cho+Cre)/Cit＜1.77。5例PCa區ADC值為陰性的病例中，有2例該區域的MRS體素(Cho+Cre)/ Cit＞1.77(圖1)。3例PCa區MRS體素(Cho+Cre)/ Cit值＜1.77病例中，有1例在T2WI表現為外周帶低信號影，但在DWI信號不高，ADC值稍高。在6例BPH結節ADC值＞1.07×10–3mm2/s的病例中，4例在相應區域(Cho+Cre)/Cit值＜1.77(圖2)。在4例BPH [(Cho+Cre)/Cit]值＞1.77的體素區域，有2例DWI呈低信號，ADC值較高。

表1 三組ADC值方差分析Tab. 1 The value of ADC variance analysis of the 3 group

表2 三組(Cho+Cr)/Cit值方差分析Tab. 2 The value of (Cho+Cr)/Ci variance analysis of the 3 group

3 討論

3.1 常規MRI檢查

MR常規掃描T1WI可以排除病理穿刺殘留出血對檢查的影響，T2WI可以顯示前列腺及周邊組織解剖結構，對PCa的檢出、定位及評估PCa的包膜外浸潤具有很大幫助。PCa在T2WI上表現為低信號，前列腺炎、前列腺纖維化、內分泌治療后腺體均也表現為低信號，因此T2WI特異度較低[3]。本研究24例PCa中，20例在T2WI表現為外周帶低信號影，4例表現為中央腺體內低信號結節。16例位于包膜內，8例侵及包膜。

3.2 DWI對PCa的診斷價值

DWI對分子運動敏感，可以無創反映活體組織擴散能力[4]。ADC值的大小可以反映組織細胞中水分子擴散狀態，ADC值較低表示細胞密集，水分子擴散受阻；ADC較高表示細胞密度降低，分子擴散相對自由。目前國內外學者對于DWI的重要參數b值的選取尚未達成標準。b值越大，擴散權重也越大，所以高b值較低b值更有意義。但是b值越高，圖像信號衰減也更加明顯，信噪比減低。除此之外，b值與ADC值還存在負相關，b值越小ADC值也就越大，b值越大ADC值越小，因此選用較高b值的可以獲得較為真實的ADC值。本研究在大多數學者所接受的500～1 000 s/mm2范圍內綜合考慮信噪比及敏感度后，b值選取700 s/mm2，當b值為0時，前列腺外周帶呈均勻高信號，隨著b值的升高，外周帶信號逐漸降低。DWI上PCa區表現為高信號影，其中4例癌灶位于中央帶，ADC上表現為低信號。本研究發現PCa區ADC值較低、BPH患者外周帶及中央腺體ADC值較高，差異有統計學意義(F=31.1, P＜0.05)，兩兩組間比較差異也均有統計學意義(P值均＜0.05)。這與王嘯等[5]的研究結果一致，但由于個體不同、機器型號差異、參數的設置、感興趣區的選取及手工測量的誤差，使得研究數值存在差異。本組中DWI診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分比為79.17%、80%、79.63%，與劉會佳等[6]的研究相一致。BPH組織上皮細胞、基質細胞及腺體組織增生活躍，組織內水分增多、擴散運動增強，因此ADC值較高。由于前列腺外周帶與中央腺體的組織細胞結構及形態、間質不同，因此水分子的擴散也不同，ADC值存在差異。PCa區腫瘤細胞過度增值，排列緊密，水分子擴散受限，表現為ADC值降低。DWI掃描時間短，患者耐受性好，對外周帶PCa診斷準確度較高。但是DWI易受磁敏感偽影、直腸內氣體及腸蠕動偽影干擾。

3.3 MRS對PCa的診斷價值

MRS是惟一可以無創檢測活體組織代謝物的檢查方法。許多病變在MRI檢查的形態、信號發生改變前，其內的物質代謝早已發生異常，因此MRS檢查有助于疾病的早期診斷。前列腺MRS檢查的指標有Cit、Cho、Cre。(Cho+Cre)/Cit是公認的評價外周帶PCa代謝的測量值[7]。Cit是精液的主要成分，前列腺組織有分泌和濃縮Cit的能力，正常前列腺外周帶具有較多腺體，Cit水平顯著高于中央腺體。而PCa區組織分泌和濃縮Cit的能力減少或喪失，因此Cit含量較低。組織內Cho含量與細胞膜的合成與降解有關。PCa組織細胞生長速度快，細胞膜合成與破壞水平明顯增高，因此Cho高于正常前列腺組織。Cre的濃度在PCa與正常前列腺組織中的含量無明顯差異。本研究中，PCa區、BPH患者外周帶及中央腺體Cho+Cre)/Cit值的差異有統計學意義(P＜0.05)，BPH外周帶及中央腺體差異無統計學意義(P＞0.05)。這與其他學者的研究結果相一致[8-9]。MRS掃描時間較長、操作較為繁瑣，患者的配合要求高。當病灶位于前列腺外周帶時，信號易受到周圍脂肪、靜脈叢等的干擾，如果病灶較小，測得的(Cho+Cre)/Cit值會出現偏差，因此MRS結果的穩定性與病灶的大小、位置分布有關。本研究MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分比為87.5%、86.67%、87.03%，與趙陽等[10]的研究基本一致。

圖1 為同一患者，男，56歲，前列腺癌患者。A：為T2WI，箭頭所示右側外周帶及左側精囊片狀低信號影；B：為ADC，病灶ADC值為0.72×10–3mm2/s；C：為MRS圖，(Cho+Cre)/Cit值為10.2 圖2 為同一患者，男，63歲，確診為前列腺增生。A：為T2WI，箭頭所示中央腺體右側小片狀低信號影；B：為ADC值為1.2×10–3mm2/s；C：為MRS，測量Cho、Cre、Cit，(Cho+Cre)/Cit值為0.46Fig. 1 A—C is the same patient, male, 56 years old PCa patient. A is T2WI, the low signal lesion on the right side of the peripheral band and seminal vesicle is shown by the arrow. B is the ADC map, the value of the lesion is 0.72×10–3mm2/s. C is the MRS map, the value of (Cho+Cre)/Cit is 10.2. Fig. 2 A—B is the same patient, male, 63 years old BPH patient. A is T2WI, The low signal lesion on the right side of the central band is shown by the arrow. B is the ADC map, the value of the lesion is 1.2× 10–3mm2/s. C is the MRS map, the value of (Cho+Cre)/Cit is 0.46.

3.4 DWI聯合MRS對PCa的診斷價值

DWI及MRS在PCa的診斷中具有很強的互補作用，可以充分發揮各自的優勢。DWI掃描時間短，患者配合要求少，空間分辨率相對較高，可以準確顯示常規檢查難以發現的小病灶。MRS受偽影干擾較小，對于ADC降低不顯著的病灶，MRS可以提供代謝物信息以進一步對病灶進行診斷。將DWI所測得的組織結構信息和MRS所測得的代謝信息相結合，可以進一步提高檢查的敏感度、特異度、準確度。本研究DWI聯合MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準確度分別為91.67%、93.33%、92.59%，分別較單獨運用DWI 及MRS要高，這表明DWI聯合MRS對PCa具有更高的診斷價值。這與其他學者的研究結果相一致[11-13]。也有學者認為影像診斷PCa最好的定性方法是多參數檢查即聯合應用常規MR平掃、DWI、MRS、動態對比增強，并綜合分析結果[14-15]。但是各項檢查方法目前缺少統一的掃描序列及診斷標準。本研究僅為初步研究，病例數較少，尚需大宗的病例進行研究以取得最佳掃描參數、診斷界值和較為穩定可靠的結論。

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The value of diagnosis for prostate cancer by combining DWI with MRS

LU Yang, GE Shang, ZHU Yan, WANG Ya-ting, BO Gen-ji*
Department of Medical Imaging, the First Pople's Hospital of Huaian, Affiliated to Nanjing Medical University, Huaian 223300, China

*Correspondence to: Bo GJ, E-mail: hybgj0451@163.com

Received 21 Feb 2016, Accepted 26 Mar 2016

Objective:To investigate the value of diagnosis for prostate cancer (PCa) by combining diffusion weighted imaging (DWl) with magnetic resonance spectroscopy (MRS).Materials and Methods:Twenty-four cases of PCa and 30 cases of benign prostate hyperplasia (BPH) proved by pathology were examined by DWI and MRS. Apparent diffusion coefficient (ADC) values of cancerous regions and peripheral zone and central glands in BPH were measured. The chemical shift of citrate (Cit), choline (Cho), creatine (Cr) spectra, and the ratio of (Cho+Cr)/Cit were observed in MRS. The upper bound of 95 confidence interval of PCa ADC and (Cho+Cr)/Cit was set as the threshold value. The sensitivity, specificity and accuracy of DWI, MRS and DWI+MRS in the diagnosis of PCa were analyzed.Results:The ADC value of cancerous, peripheral zone and central glands in BPH were (0.83±0.12)×10–3mm2/s, (1.82±0.26)×10–3mm2/s, (1.46±0.16)×10–3mm2/s (F=31.1, P＜0.05). The (Cho+Cr)/Cit value of cancerousperipheral zone and central glands in BPH were 1.55±0.11, 0.53±0.16, 0.64±0.13 (F=18.2, P＜0.05). There were significant difference between cancerous and peripheral zone, central glands of BPH in the value of (Cho+Cr)/Cit respectively (P＜0.05). There was no significant difference between peripheral zone and central glands of BPH in the value of (Cho+Cr)/Cit (P＞0.05).The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of DWI were 79.17%, 80%, 79.63%, respectively. The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of MRS were 87.5%, 86.67%, 87.03%, respectively. The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of DWI+MRS were 91.67%, 93.33%, 92.59%,respectively. Conclusions: The combined application with DWI and MRS was better than DWl or MRS alone in the diagnosis for prostate cancer.

Prostatic neoplasms; Diffusion magnetic resonance imaging; Magnetic resonance spectroscopy

南京醫科大學附屬淮安第一醫院影像科，淮安 223300

柏根基，E-mail: hybgj0451@163.com

2016-02-21

接受日期：2016-03-26

R445.2；R737.25

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.05.002陸洋, 葛尚, 朱艷, 等. DWI聯合MRS對前列腺癌診斷的價值. 磁共振成像, 2016, 7(5): 327–331.