DCE-MRI和DWI在前列腺癌臨床診斷與PSA表達的相關性分析

王振強 王冬芳 朱艷麗

DCE-MRI和DWI在前列腺癌臨床診斷與PSA表達的相關性分析

王振強 王冬芳 朱艷麗

目的探討MRI動態增強（DCE-MRI）和彌散加權成像（DWI）在前列腺癌（PCa）臨床診斷中的應用價值及其與前列腺特異性抗原（PSA）表達水平的相關性。方法回顧性分析66例PCa患者及30例前列腺增生（BHP）患者臨床診斷資料，所有患者均以病理診斷結果為最終診斷依據，并進行MRI常規、DCE-MRI、DWI檢查及血清PSA水平檢測，比較PCa及BHP在DCE-MRI中的信號強度-時間（SI-T）曲線及各參數值差異，比較兩者在DWI中表觀彌散系數值（ADC）差異，并采用Person相關性分析各診斷參數與PSA的相關性。結果在DCE-MRI中，PCa和BHP在達峰時間［（69224.14±18245.14）vs（82911.42±26742.37）］、最大增強斜率［（231.83±38.15）vs（187.35±39.35）］、信號增強率［（124.29±14.42）vs（101.31±10.24）］以及Ⅲ型SI-T曲線類型病例數（42例 vs 3例）上差異均具有統計學意義（P<0.05）；在DWI中，PCa和BHP在ADC［（0.73±0.21）vs（1.00±0.19）］及指數表觀擴散系數［（0.51±0.08）vs（0.39±0.08）］，差異具有統計學意義（P<0.05）；此外，DCE-MRI聯合DWI診斷PCa準確度可達91.7%，高于單獨使用DCE-MRI（78.2%）或DWI（78.1%），在ROC曲線線下面積中，ADC高于其他指標，且ADC與PAS具有一定的負相關性（r=-0.572，P=0.032）。結論DCEMRI、DWI在鑒別PCa與BHP中具有一定診斷價值，且聯合兩者可提高診斷準確度，此外，ADC值可作為PAS表達水平變化的支持依據。

MRI動態增強 彌散加權成像 前列腺癌 前列腺特異性抗原

隨著我國老年化程度加劇，前列腺癌（prostate cancer，PCa）等好發于老年男性的惡性腫瘤發病率明顯增加。但是作為PCa診斷的金標準，穿刺活檢后創傷引起的出血及感染等一系列并發癥，限制了其臨床應用［1］。而以磁共振成像（MRI）為代表的無創診斷技術正逐漸被越來越多的醫患所接受，如MRI動態增強（DCE-MRI）、彌散加權成像（DWI）等。此外，臨床研究證實［2］，PCa患者血清中前列腺特異性抗原（PSA）表達水平較高，可作為臨床診斷指標之一。但不可否認，任何一種無創診斷技術都存在臨床應用的盲區，如DCE-MRI需要復雜的計算機軟件處理定量參數，DWI診斷結果可因工作軟件、掃描序列或患者生理因素不同，導致結果偏差［3］，而PSA濃度在處于4~10ng/ml時，又無法準確區分前列腺癌或前列腺增生（BPH）［4］。因此，本文通過回顧性分析，比較DCEMRI及DWI在PCa診斷準確度及靈敏度，并將兩者各參數與PSA值進行相關性分析，從而為各診斷技術聯合應用提供可參考依據。

1 臨床資料

1.1 一般資料 收集2013年3月至2016年5月在本院經穿刺及病理診斷確診為PCa患者66例，前列腺增生30例。年齡57~84歲，平均年齡（67.3±9.2）歲，血清PSA 2~173ng/mL，平均PSA值（45.5±40.1）ng/ ml。101例患者中82例因出現泌尿系統異常就診，如排尿困難、尿急、鏡下血尿等。14例因PSA異常增高就診。納入標準：（1）完整診斷病例資料。（2）均有常規MRI、DCE-MRI、DWI診斷記錄及血清PSA濃度。排除標準：MR檢查前曾有前列腺穿刺、膀胱鏡檢查等有創操作史。

1.2 儀器與方法 DCE-MRI：選用Philips Archieve 3.0-T 磁共振掃描儀，16通道體部相控陣線圈。常規進行T1WI、T2WI軸位掃描后，進行DCE-MRI。大致操作如下：采用3D快速場回波序列進行橫軸掃描，TR/TE為5.3ms/1.6ms，層厚5.5mm，，層間距0mm，視野 為360mm×340mm，矩陣256×256，翻轉角25°，激勵次數為1。按照0.1ml/kg經肘靜脈團注對比劑馬根維顯。團注前需平掃8期，團注射對比劑時即可開始DCE，掃描范圍包括前列腺及精囊腺，共連續掃描28次，總用時5min 20s。DWI：采用平面回撥成像序列技術，對前列腺及精囊腺進行橫斷位掃描，TR/TE為5000ms/80ms，視野為300mm×300mm，矩陣96×160mm，層厚3.7mm，激勵次數3，擴散敏感系數（b值）=500s/mm2，掃描用時53s。

1.3 影像學分析 所有圖像均有兩名副主任醫師以上按照雙盲法對圖像進行處理、分析及診斷。DCE-MRI圖像分析：手動繪制約25mm感興趣區（RIO），通過Siemens公司的syngo工作站對病灶區進行強度信號檢測，生成信號強度-時間（SI-T）曲線，采用軟件直接測出達峰時間（Tmax）、峰值強度（SIpeak）、最大增強斜率（MSI）、信號增強率（SER）四項指標。其中Tmax是指病灶從強化到達強化峰值所用時間；SIpeak是指病灶經過Tmax時的峰值強度；MSI=（曲線峰值時信號強度-初始強化時信號強度）/ Tmax×100%；SER=（曲線峰值時信號強度-初始強化時信號強度）/初始強化時信號強度100%。SI-T曲線可分為Ⅰ型上升型（信號強度緩慢增高）、Ⅱ型平臺型（信號強度增高并出現平臺）、Ⅲ型速升速降型（信號強度早期快速增高后迅速下降）。其中Ⅰ、Ⅱ型判定為前列腺增生，Ⅲ型判定為前列腺癌。DWI圖像分析：圖像由syngo工作站直接生成表觀彌散系數（ADC）圖，由兩位醫生手工繪制面積約25mm的ROI，測量ADC值及指數表觀擴散系數（EADC）。每個區域測三遍，取均值。

1.4 統計學方法 采用SPSS 19.0 統計軟件。計數資料進行χ2檢驗，計量資料以（x±s）表示，并根據數據進行t檢驗或單因素方差分析。采用受試者工作特征曲線（ROC）反應DCE-MRI、DWI、PSA在診斷中的靈敏度及特異性。DCE-MRI各指標及DWI指標分別與PSA進行Pearson相關性分析。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 DCE-MRI結果 66例PCa患者中，23例屬于中央區癌，43例屬于外周帶癌，且絕大多數患者病灶增強后早期可見明顯不均勻強化。30例BHP患者中則大部分增生結節增強后為不均勻強化，僅部分為明顯強化。雖然PCa及BHP早期增強后均可見不均勻強化，但PCa癌灶造影劑退出時，信號降低，而BHP增生結節信號降低不顯著，見圖1。對相關指標進行統計分析可知，PCa和BHP在Tmax、MSI、SER上差異具有統計學意義（P<0.05），但在SIpeak上差異無統計學意義（P>0.05）（見表1）；同時，PCa和BHP在SI-T曲線類型分布上差異也存在統計學意義（χ2=23.834，P=0.000）（見表2）。

表1 PCa、BHP的DCE-MRI各指標比較（x±s）

表2 PCa、BHP的SI-T曲線類型標比較（n）

圖1 男68歲，病理診斷為左側PCa

2.2 DWI 結果 DWI影像結果顯示，病灶多為高信號，而ADC值明顯偏低；而增生結節則多為稍高信號，少部分可為高信號，ADC值稍有降低（見圖2）。經統計分析，PCa和BHP兩組在ADC值及EADC值上差異具有統計學意義（P<0.05），見表3。

表3 PCa及BHP患者的DWI相關參數比較

圖2 男65歲，病理診斷為前列腺增生

2.3 聯合診斷 結果顯示，DCE-MRI聯合DWI相對于單獨使用其中任何一種診斷方法具有更高的準確度、特異性及敏感度，見表4。

表4 DCE-MRI、DWI在前列腺癌中的診斷結果（%）

2.4 ROC曲線結果 結果顯示，各指標曲線下面積比較中，ADC（0.880）>EADC（0.856）>Tmax（0.659）>MSI（0.521）>SER（0.479）。

2.5 DCE-MRI及DWI參數與PSA的相關性 由Person相關性結果分析可知，僅DWI中的ADC與PSA具有一定的負相關性，而DCE-MRI各指標與PSA均無明顯相關性。

3 討論

3.1 DCE-MRI診斷結果 DCE-MRI在PCa診斷中具有較好的空間分辨率及時間分辨率，可有效評價機體血液動力學及對微小腫瘤進行甄別。而軟件所得數據，又可對腫瘤血管等特點進行定量分析。腫瘤血管生成特點不僅可用于區分PCa和BHP，也有助于提示腫瘤的惡性程度。當然，由于PCa與BHP的增生結節血供均高于正常組織，其在DEC-MRI中均為早期強化表現，但PCa誘導形成的血管多構筑不良且血管通透性較大，以至于組織滲透水平及灌注水平較高，血流阻力降低，從而增強了早期強化，縮短峰值出現時間。而增生結節形成血管在一定程度上接近正常組織，血管差異導致了PCa與BHP在DEC-MRI部分診斷參數的差異。正如本研究中PCa患者Tmax明顯短于BHP患者，而MSI、SER則高于BHP也正是基于以上原因所致。而采用SI-T曲線進行定性分析時，由于PCa的Tmax較短，其強化程度及信號增強率又較高，從而大部分PCa患者表現為Ⅲ型速升速降型。而BHP多為Ⅰ型上升型和Ⅱ型平臺型。但本資料中，仍有10例PCa誤診為BHP，而有11例BHP誤診為PCa。其可能原因為：（1）癌變區域的影響，10例PCa誤診患者其癌變區域均為外周帶，雖然癌組織可誘導新生血管生成，但其信號強度并不一定能超過血供豐富的中央區。（2）對比劑劑量及流速，而這常直接影響信號強度值。

3.2 DWI診斷結果 正常組織和癌組織中水分子的運動狀態差異正是DWI鑒別腫瘤的基本原理。由于正常前列腺腺泡結構中含有大量水分，而惡性腫瘤組織中腺泡結構已破壞并進行重構。而眾多排列緊密腫瘤細胞，以及快速增殖率，使得腫瘤細胞外間隙明顯縮小，核漿比又高于正常細胞，使得水分子布朗運動受到明顯限制，從而導致兩者在ADC圖中存在差異［5］。正如本資料中PCa患者的ADC值及EADC值均明顯低于BHP患者。但是本資料中有7例PCa誤診為BHP，有14例BHP誤診為PCa，作者認為其可能原因是由于：（1）BHP可分為肌組織、纖維及腺體增生，當以肌組織或纖維增生為主時，其細胞內含水量仍較少，從而表現出低ADC值；而以腺體增生為主時，由于腺體細胞中含水量偏高，從而表現出高ADC值。（2）b值的

影響，由于b值小時，ADC值穩定性較差，且受到機體其他生理機能的影響。

3.3 聯合診斷及ROC曲線分析 通過ROC曲線確定各診斷指標診斷閾值的同時，作者還發現，ADC指標的敏感度及特異性高于其余診斷指標。此外，作者發現單獨使用DCE-MRI及DWI診斷PCa的準確度在78%左右時，而聯合診斷時準確度可達91.7%，且具有較高的特異性及敏感度。作者分析，由于兩種診斷方式在原理上存在差異，從而在應用中具有互補作用。如針對外周帶癌，DWI具有更高的敏感性，而針對微小癌灶，DCE-MRI則能更快的鑒別出癌組織。正如文獻報道［6］，單獨應用DWI準確度為82.4%，而單獨應用DCE-MRI準確度為85.7%，聯合應用，其準確度可達93.2%。本文結果基本與前人報道相符合。

3.4 PSA與各指標的相關性 PSA是由前列腺上皮細胞分泌，并廣泛存在于正常或癌變的前列腺組織中的一種絲氨酸蛋白酶。當前列腺癌變時，阻斷PSA入血的屏障被破壞，從而引起血液中PSA濃度升高，但目前發現PCa及BHP的PSA濃度均可為4~10ng/ml，因此，這個區間濃度被認為是灰區。而從相關性分析結果可知，ADC值與PSA濃度具有一定負相關性，而這或許是由于腫瘤細胞增殖情況及血管異形程度可同時影響ADC及PSA所致。而通過本研究，作者推測，在PSA處于診斷灰區時，若聯合ADC值，將有助于提高診斷效率。而ADC值的高低為可解釋PSA值的變化提供生物學信息支持。

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ObjectiveTo discuss on the value of dynamic contrast-enhanced MRI（DCE-MRI）and diffusion-weighted imaging（DWI）in diagnosising prostate cancer（PCa）and its relationship with prostate-specifi c antigen（PSA）expression.MethodsA retrospective analysis of 66 cases of PCa and 30 cases of benign prostatic hyperplasia（BHP）in our hospital，all patients were diagnosed by pathology based on the fi nal diagnosis，and underwent conventional MRI，DCE-MRI，DWI examination and serum levels of PSA testing.Compared the differences of PCa and BHP in the DCE-MRI signal intensity-time（SI-T）curve，parameters value and apparent diffusion coefficient（ADC）in DWI，and used Person correlation analysis to analyze the correlation between the diagnostic parameters and PSA.ResultsIn DCE-MRI，PCa and BHP at peak time［（69224.14±18245.14）vs（82911.42±26742.37）］，the maximum slope of increase（231.83±38.15 vs 187.35±39.35）］，signal enhancement ratio［（124.29±14.42）vs（101.31±10.24）］and III in the DWI，［（0.73±0.21）vs（1.00±0.19）］and the index of apparent PCa and BHP in ADC type SI-T curve type number of cases（42 cases vs 3 cases）the differences were statistically signifi cant（P<0.05）diffusion coeffi cient［（0.51±0.08）vs（0.39±0.08）］，the difference was statistically signifi cant（P<0.05）.In addition，DCE-MRI diagnosis of PCa joint DWI accuracy of up to 91.7%，higher than DCE-MRI（78.2%）or DWI（78.1%），in the area under the ROC curve lines，ADC was higher than other indicators，and the ADC and PAS had a negative correlation（r=-0.572，P=0.032）.ConclusionDCE-MRI and DWI have a certain diagnostic value in differentiating PCa and BHP，and the combination of both can improve the diagnostic accuracy.In addition, ADC values can be used as a basis for PAS expression changes.

Dynamic contrast enhanced MRI Diffusion weighted imaging Prostate cancer Prostate specifi c antigen

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