前列腺MRI影像生物樣本庫的建設探索

吳靜云，張曉東，王 蕊，高 歌，趙朕龍，王慧慧，趙承琳，張保翠，羅 健，王霄英

北京大學第一醫院醫學影像科，北京 100034

前列腺MRI影像生物樣本庫的建設探索

吳靜云，張曉東，王 蕊，高 歌，趙朕龍，王慧慧，趙承琳，張保翠，羅 健，王霄英

北京大學第一醫院醫學影像科，北京 100034

吳靜云，北京大學第一醫院醫學影像科住院醫師。主要研究方向為泌尿系統功能MRI成像，尤其是腎臟功能MRI成像，CT及MRI對比劑對診斷效能的影響以及對比劑的不良反應，影像生物樣本庫的探索等。擅長泌尿系統疾病的CT及MRI診斷，泌尿系統疾病CT及MRI影像資料的后處理等。發表國內專業論文7篇，參與編寫《MR臨床手冊》及《CT臨床手冊》。

生物樣本庫建立的目的是為了大量生物樣本信息的有序存儲和高效分析。北京大學第一醫院醫學影像科自2002年開始，系統收集在本單位行前列腺MRI檢查的患者信息，逐步探索建立了前列腺MRI影像生物樣本庫。本研究以本單位實際經驗為例，簡要介紹前列腺MRI影像生物樣本庫的建立情況。

生物樣本庫；前列腺；磁共振成像

生物樣本庫（biobank）又稱生物銀行，是儲存及應用大量生物樣本的系統，主要職責是收集生物資料及相關信息，為研究者提供需要的資料［1］。目前，國內外已建立各種類型和形式的生物樣本庫，作為轉化醫學體系中生物醫學研究領域的重要組成部分及研究平臺之一。

世界上第1個生物樣本庫建立于1948年。最近Kang等［2］報道，世界上70%的生物樣本庫位于歐洲。我國1994年由中國科學院建立了中華民族永生細胞庫，隨后多個生物樣本庫相繼建立。但MRI或CT等影像學信息并未包括在生物樣本庫里。近年來，英國、德國生物樣本庫已啟動收集大量影像學信息的計劃［3-5］。我國尚沒有成熟的影像生物樣本庫。

2014年歐洲放射學會（European Society of Radiology，ESR）成立工作小組，旨在監控歐洲現有的影像生物樣本庫，促進樣本庫之間的聯合及交流，并發表了相關白皮書。ESR將影像生物樣本庫定義為：多個研究者之間共享，并與其他生物數據庫連接的醫學影像及其相關的影像生物標記（imaging biomarker）的數據庫。數據庫可在多項研究中使用，并為現有及新出現的影像學生物標記驗證提供支持。遠期目標是實現不同影像生物樣本庫的聯合，并與其他生物樣本庫的連接。

生物樣本庫的建立、運行及管理是一項系統性、規模性、群體性的工作，影像生物樣本庫也如此。北京大學第一醫院醫學影像科自2002年開始，系統收集在本單位行前列腺MRI檢查患者的信息，逐步探索建立了前列腺MRI影像生物樣本庫。本文以本單位實際經驗為例，簡要介紹前列腺MRI影像生物樣本庫的建立情況。

1 建設前列腺MRI生物樣本庫的意義

建立樣本庫有助于臨床、科研和教學工作。臨床方面：為建立樣本庫，所有行前列腺MRI檢查的患者，均于檢查前在醫師幫助下填寫詳細的臨床信息，這些信息可對MRI診斷提供指導。科研方面：收集的連續病例資料，在補充隨訪所得最終病理診斷后，可用于前列腺癌MRI診斷準確性的研究。長期收集所得大量MRI數據，在補充隨訪所得患者最終結局后，可用于前列腺MRI診斷效能分析，對MRI檢查適應證的優化提供指導意見，進一步優化前列腺癌檢查流程及檢查方式的選擇。教學方面：大量病理證實的典型病例，可用于本單位教學，也可與其他單位共享。

2 前列腺MRI生物樣本庫的建設過程

2.1 樣本庫的內容

包括行MRI檢查患者的所有相關臨床和影像學信息。這些信息來源于前列腺MRI檢查申請單、前列腺MRI檢查登記表［包括患者基本信息、前列腺疾病診斷及治療等相關病史、前列腺特異性抗原（prostate-specific antigen，PSA）結果及其他前列腺影像學檢查結果等］、前列腺癌診斷的結構式報告、隨訪資料（信件隨訪、電話隨訪及E-mail隨訪等方式）等。

針對每位患者，收集的樣本信息包括以下幾方面：① 樣本的基本狀況，包括患者編號、檢查編號、住院號、姓名、性別、年齡、檢查時間、檢查設備等。② 樣本的疾病信息資料，包括臨床診斷、既往病史、家族史、PSA值、前列腺穿刺活檢時間及病理結果、診療經過等。③ 樣本的MRI檢查資料，包括序列名稱、不同序列圖像上的表現、常規序列及研究序列的后處理結果等及對比劑的使用（名稱、劑量、速度，鹽水使用劑量，對比劑使用后是否出現不良反應及表現）。④ 樣本的隨訪、復查情況等。

圖像存儲于獨立的服務器，包括圖像及原始數據、圖像測量及后處理結果、備份圖像的其他格式用于長期研究及后處理（如DICOM、NIfTI等）。本單位的DICOM數據有專門的數據儲存中心，由專人負責軟件及硬件設施的維護，經過后處理的結果可上傳到影像歸檔和通信系統（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）儲存。

2.2 樣本庫的形式

隨著存儲方法的改進，經歷了紙版、EXCEL版和SQL-Server版3種形式。2002年以前的文件主要為紙版存儲，資料的保存、分類及檢索有一定困難。自2002年以后，將既往及新增數據錄入EXCEL表內，數據易于備份和檢索。數據整理由不同研究者完成，可能不慎導致資料的重復及缺失。另外，EXCEL表為統一內容，不同研究者使用的個性化信息未存入數據庫。2013年以后，本單位醫學物理師創建了前列腺MRI生物樣本庫，基于SQL-Server數據庫管理系統建立，按臨床需求建立不同功能模塊（圖1），實現了用戶管理、數據保存、數據條件查詢等功能，為科研數據庫的進一步擴展和完善奠定了基礎。數據的管理由專人負責。

2.3 數據的錄入和存儲

在信息系統不完善的情況下，數據錄入主要為手工過程。隨著醫院信息管理系統（hospital information system，HIS）、放射科信息管理系統（radiology information system，RIS）和結構式報告的進展，臨床數據將多為自動存儲，影像學信息則應盡可能定量化存儲。

目前，本單位臨床工作中部分使用了前列腺MRI結構式報告（患者的基本信息、影像學表現及診斷）。相關信息可自動存儲到數據庫中，不需研究者再將信息逐項錄入，工作量得以大量減輕，數據準確性也得到保證。

影像學信息量大，因此建立樣本庫之初首先要考慮到影像學資料的再加工，盡可能在影像生物樣本里提取定量信息（影像學生物標記物）。北美放射學會（Radiological Society of North American，RSNA）成立了定量影像生物標記物聯盟（Quantitative Imaging Biomarkers Alliance，QIBA），ESR成立了歐洲影像生物標記物聯盟（European Imaging Biomarkers Alliance，EIBALL）［6-7］，制定了一系列標準流程。

圖1 前列腺數據庫關系圖

3 前列腺MRI生物樣本庫的管理

建設樣本庫過程中，生物樣本庫的質量保證和安全管理是關鍵。

數據的安全管理，主要是數據的傳出（包括數據識別及加密）、基礎建設（包括用戶身份管理、審計日志）、數據訪問及移動（包括授權及數據移動保護）。影像學數據由專人保管和維護，訪問數據需授權。

4 利用前列腺MRI生物樣本庫進行教學和科研工作

利用樣本庫中的數千例資料，本單位進行了大量教學培訓工作。例如，近期針對前列腺影像報告和數據系統（Prostate Imaging Reporting and Data System，PI-RADS ）的培訓，每位學員在培訓前后均以數十例實際病例練習，每次培訓調用樣本庫中數百例證實病例，取得了很好的教學效果。

針對前列腺MRI診斷效能的大樣本臨床研究，充分挖掘了數據庫中長期隨訪病例資料的價值。例如，利用數據庫中獲得病理證實的資料（372例），驗證了PI-RADS v2的診斷準確性［8］；利用數據庫中臨床資料（354例），證明了多參數磁共振成像（multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI）對PSA 4～10 ng/mL人群有較好的診斷效能［9］；利用數據庫中的長期隨訪資料（1 806例），證實了mpMRI對前列腺癌預測有較高的價值［10］。

5 前列腺MRI生物樣本庫的展望

樣本庫的價值與其內容相關，目前數據庫中的影像學資料僅限于MRI，將來應增加其他影像學信息（核醫學、超聲等），特別是病理影像學資料，以及臨床治療和隨訪資料。影像學信息的加工、定量化指標的提取等都是必須解決的技術問題。信息技術的發展將會促進信息的整合、分析和優化利用。不同信息系統的整合，不僅涉及技術困難，還要克服行政和專業的壁壘。

此外，隨著樣本庫的發展，將涉及更多的倫理問題，大量樣本的使用需倫理學的支持和約束。數據庫的管理機制改進、績效分析等，也是數據庫健康發展的必要保障，應進一步探索。

［1］ HEWITT R， WATSON P. Defining biobanks ［J］. Biopreserv Biobank， 2013， 11（5）： 309-315.

［2］ KANG B， PARK J， CHO S， et al. Current status，challenges， policies， and bioethics of biobanks ［J］. Genomics Inform， 2013， 11（4）： 211-217.

［3］ WOODBRIDGE M， FAGIOLO G， O’REGAN D P. MRIdb： medical image management for biobank research ［J］. J Digit Imaging， 2013， 26（5）： 886-890.

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［5］ STARKBAUM J， GOTTWEIS H， GOTTWEIS U， et al. Public perceptions of cohort studies and biobanks in Germany ［J］. Biopreserv Biobank， 2014， 12（2）： 121-130.

［6］ KESSLER L G， BARNHART H X， BUCKLER A J， et al. The emerging science of quantitative imaging biomarkers terminology and definitions for scientific studies and regulatory submissions ［J］. Stat Methods Med Res， 2014， 24（1）： 9-26.

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［9］ FANG D， REN D， ZHAO C， et al. Prevalence and risk factors of prostate cancer in Chinese men with PSA 4-10 ng/mL who underwent TRUS-guided prostate biopsy：the utilization of PAMD score ［J］. Biomed Res Int， 2015，2015： 596797.

［10］ WANG R， WANG H， ZHAO C， et al. Evaluation of multiparametric magnetic resonance imaging in detection and prediction of prostate cancer ［J］. PLoS One， 2015，10（6）： e0130207.

Establishment of MR imaging biobank of prostate

WU Jingyun， ZHANG Xiaodong， WANG Rui， GAO Ge， ZHAO Zhenlong， WANG Huihui， ZHAO Chenglin， ZHANG Baocui， LUO Jian， WANG Xiaoying
（Department of Medical Imaging， Peking University First Hospital， Beijing 100034， China）

Correspondence to： WANG Xiaoying E-mail： cjr.wangxiaoying@vip.163.com

Biobanks are established for the storage and retrieval of biological information in large amount of samples. Since 2002， the patients' information of prostate disease was systemically collected and saved， before， during and after MR examination. As a result， MR imaging biobank of prostate was established.

Biobank； Prostate； Magnetic resonance imaging

R445.2

A

1008-617X（2016）02-0123-04

王霄英 E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

2016-06-12）