磁共振擴(kuò)散峰度成像與Gleason評(píng)分的相關(guān)性研究

趙芯一，印隆林，，印培源，蒲楊梅，張傳德

(1.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000；2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院放射科，四川 成都 61007；3.成都醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610500)

前列腺癌是中老年男性最常見(jiàn)的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤，發(fā)病率近年來(lái)逐步升高，死亡率僅次于肺癌[1]。目前臨床工作中多以Gleason病理評(píng)分(GS)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分級(jí)，GS評(píng)分越高，預(yù)后越差。不同級(jí)別的前列腺癌需采取不同的治療方法，MRI為臨床常用的術(shù)前無(wú)創(chuàng)性檢查手段，對(duì)前列腺癌定位優(yōu)于直腸指檢和超聲引導(dǎo)下穿刺活檢，能夠更好地幫助臨床醫(yī)生制定治療方案。擴(kuò)散加權(quán)成像(DKI)成像是以水分子非高斯運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散為基礎(chǔ)的MR技術(shù)，相較彌散加權(quán)成像(DWI)可更準(zhǔn)確的反應(yīng)微結(jié)構(gòu)特征。本研究收集了進(jìn)行DKI掃描的前列腺癌患者41例，探討DKI對(duì)于不同級(jí)別前列腺癌的診斷效能。

1 資料與方法

1.1 一般資料2018年12月至2020年12月在四川省人民醫(yī)院行MRI檢查并經(jīng)穿刺活檢證實(shí)為前列腺癌的患者41例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①穿刺活檢均在MR 掃描后7天內(nèi)完成；②在MRI掃描前均未進(jìn)行腫瘤相關(guān)治療者；③MR圖像清晰，病史資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI圖像質(zhì)量不佳；②在進(jìn)行MR掃描前已進(jìn)行腫瘤相關(guān)治療者；③在行MR檢查前已進(jìn)行穿刺活檢。年齡56～92歲[(73±9.82)歲]，24例表現(xiàn)為排尿困難，9例出現(xiàn)全身骨痛癥狀，8例因體檢發(fā)現(xiàn)PSA升高進(jìn)行檢查。

1.2 檢查設(shè)備及方法

1.2.1掃描設(shè)備及方法 MRI檢查設(shè)備為西門子Aera 1.5 T掃描儀，8通道相控陣體部線圈。所有患者均行常規(guī)平掃，其中30例患者行增強(qiáng)掃描。MRI常規(guī)平掃包括軸位T1 W、T2 W、高清壓脂T2 W矢狀、冠狀位T2 W序列；DWI掃描：使用EPI序列，b值分別為0、50、800 s/mm2；DKI掃描：使用EFI序列，F(xiàn)OV=192×130，層厚3.5 mm，彌散方向3個(gè)，b值分別為0、700、1400、2100 s/mm2。增強(qiáng)掃描：GRE T1 W壓脂序列，包括軸位動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描及常規(guī)矢狀、冠狀位增強(qiáng)掃描；增強(qiáng)對(duì)比劑為Gd-DTPA(釓噴酸葡胺注射液，北京北陸藥業(yè)股份公司)，對(duì)比劑使用高壓注射器經(jīng)前臂靜脈注入，對(duì)比劑用量為0.2 mmol/kg，注射速率為2 ml/s。

1.2.2病理活檢 采用超聲引導(dǎo)下標(biāo)準(zhǔn)13針穿刺活檢法進(jìn)行穿刺，部分病例結(jié)合MRI圖像對(duì)相應(yīng)區(qū)域補(bǔ)穿2～3針。Gleason評(píng)分由病理科專業(yè)醫(yī)師對(duì)前列腺各區(qū)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估得出。按照GS評(píng)分系統(tǒng)將41例患者分為低級(jí)別組4例(GS<7)，中等級(jí)別組17例(GS=7)和高級(jí)別組20例(GS>7)。

1.2.3MRI圖像分析及多模態(tài)MRI參數(shù)的測(cè)量 由2名高年資放射科主治醫(yī)師分別對(duì)前列腺癌患者M(jìn)RI圖像進(jìn)行分析，意見(jiàn)不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商取得共識(shí)。觀察內(nèi)容包括腫瘤的位置、信號(hào)及強(qiáng)化方式等影像學(xué)特征。DKI圖像通過(guò)Kurtosis擬合法獲取多b值的擬合曲線，并自動(dòng)生成D值及K值圖像。結(jié)合病理結(jié)果及MRI圖像的信號(hào)特點(diǎn)，使用Radiant dicom軟件同時(shí)在ADC map、D map及K map上勾畫(huà)感興趣區(qū)(ROI)。ROI選取相應(yīng)參數(shù)圖像上病灶的最大層面(當(dāng)腫瘤多發(fā)時(shí)，選取直徑最大的病灶)，勾畫(huà)ROI時(shí)盡量避開(kāi)病灶內(nèi)囊變壞死、出血、鈣化等區(qū)域；每個(gè)病灶選取三個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，取測(cè)得相應(yīng)參數(shù)的平均值作為最終值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)。計(jì)量資料比較采用單因素方差分析及LSD-t檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)性分析；診斷效能分析采用受試者工作特征曲線(ROC曲線)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 前列腺癌的影像學(xué)表現(xiàn)41例患者中，10例病灶僅在外周帶、20例外周帶中央腺體同時(shí)存在、11例僅在中央腺體。MRI平掃腫瘤均呈為等、稍長(zhǎng)T1 W等、稍長(zhǎng)T2 W，DWI彌散受限。30例行增強(qiáng)檢查患者中，19例病灶呈TIC-Ⅲ型強(qiáng)化模式(即速升速降型)、11例呈TIC-Ⅱ型強(qiáng)化模式(即上升平臺(tái)型)。DKI原始圖示，腫瘤在D值圖上呈低信號(hào)、K值圖上呈高信號(hào)，腫瘤信號(hào)隨b值得增加而增高，對(duì)比度明顯增強(qiáng)。

2.2 不同GS評(píng)分組間參數(shù)比較低級(jí)別組與中等級(jí)別組比較，僅D值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.026)，兩組與高級(jí)別組各參數(shù)比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 不同GS評(píng)分組間參數(shù)比較 (×10-3 mm2/s)

2.3 GS評(píng)分和DKI參數(shù)值、ADC值的相關(guān)性分析ADC值和D值與GS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)(r分別為-0.501、-0.600，P<0.05)；K值與GS評(píng)分呈正相關(guān)(r=0.694，P<0.05)。

2.4 各參數(shù)值對(duì)不同級(jí)別前列腺癌的診斷效能D值、K值和ADC值鑒別診斷不同級(jí)別前列腺癌的ROC曲線下面積(AUC)分別為0.787、0.878、0.743，特異性分別為68.4%、94.7%、94.7%，敏感性分別為81.8%、77.3%、50%(見(jiàn)表2)，相應(yīng)的分界點(diǎn)分別為0.719×10-3、0.132×10-3、0.560×10-3mm2/s(見(jiàn)圖1)。

表2 各參數(shù)值鑒別診斷前列腺癌的ROC曲線下面積及診斷閾值

圖1 各參數(shù)值鑒別診斷前列腺癌的ROC曲線

3 討論

前列腺癌的治療和診斷目前依然面臨著挑戰(zhàn)，目前其病因尚不明確，系與慢性炎癥、生活習(xí)慣、遺傳等因素有關(guān)[2，3]。早期前列腺癌多無(wú)明顯癥狀，早期前列腺癌的篩查尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，目前在中國(guó)臨床工作中依然以前列腺特異性抗原(PSA)檢測(cè)為主。進(jìn)展期前列腺癌可有壓迫、侵犯相鄰組織等臨床表現(xiàn)，如進(jìn)行性排尿困難、血尿、尿潴留等，當(dāng)前列腺癌出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移時(shí)，常表現(xiàn)為病理性骨折、貧血以及骨痛等癥狀。本組患者臨床表現(xiàn)與之相符。

DKI成像技術(shù)是Jensen等[4]近年來(lái)提出的一種基于水分子非高斯擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)原理成像的新MR成像技術(shù)，是DWI成像技術(shù)的一種延伸。DWI成像技術(shù)已經(jīng)在前列腺癌各方面進(jìn)行了廣泛的研究，普遍認(rèn)為ADC值對(duì)前列腺癌的診斷具有重要價(jià)值。然而，DKI成像技術(shù)在前列腺癌中的應(yīng)用卻較少。DKI的定量參數(shù)K值代表了給定方向上的表觀峰度系數(shù)，用于量化真實(shí)情況下水分子擴(kuò)散偏離高斯分布的程度；D值代表經(jīng)非高斯分布模型矯正過(guò)的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，是指單位時(shí)間內(nèi)水分子擴(kuò)散位移的距離，能更真實(shí)的反應(yīng)組織內(nèi)水分子狀態(tài)。目前DKI成像技術(shù)在前列腺癌的診斷和評(píng)估方面還存在一定的爭(zhēng)議。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為b值較高(b值>1000 s/mm2)時(shí)細(xì)胞內(nèi)相互作用可促進(jìn)水分子非高斯擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致彌散峰度增加，此時(shí)的K值才能反映真實(shí)的水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及當(dāng)采用高b值掃描時(shí)，DKI模型較單、雙指數(shù)模型具有更高的診斷效能和可重復(fù)性。本組研究b值的選取為0、700、1400、2100 s/mm2，因?yàn)槎郻值及高b值的應(yīng)用可減少灌注效應(yīng)的影響，保證數(shù)據(jù)的可靠性及準(zhǔn)確性，能為臨床提供更加真實(shí)的參考價(jià)值。部分研究[5～10]認(rèn)為DKI成像技術(shù)在前列腺癌的診斷與鑒別高、低級(jí)別前列腺癌方面較傳統(tǒng)DWI有更好的診斷效能，D值與GS呈負(fù)相關(guān)，K值與GS呈正相關(guān)。本組研究中多模態(tài)MRI各參數(shù)值在鑒別中低級(jí)別與高級(jí)別的前列腺癌方面均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明三者對(duì)于不同級(jí)別的前列腺癌診斷均具有一定效能。三者中，ADC值和D值與GS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)、K值與GS評(píng)分呈正相關(guān)，即腫瘤的級(jí)別越高，K值越高，D值與ADC值越低，與之相符。ADC值及D值與GS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，這可能與腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中血管上皮的增加以及基質(zhì)、血管間隙減少相關(guān)，K值與GS評(píng)分呈正相關(guān)，系與腫瘤微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度有關(guān)[6，11]。本研究結(jié)果還表明與傳統(tǒng)DWI相比，DKI的D值在鑒別中低級(jí)別與高級(jí)別前列腺癌方面優(yōu)勢(shì)不明顯，而K值則具有更好的診斷能力(AUC=0.878)，這與Hectors等[12，13]結(jié)論一致，這可能是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)分子的相互作用促進(jìn)了水分子的非高斯運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致峰度分布的增高，所以K值具有較好的診斷效能。然而，Rosenkrantzet等[7]認(rèn)為，高b值較長(zhǎng)的回波時(shí)間可能會(huì)降低信噪比以及ADC值，這導(dǎo)致了與ADC相比K值偏高。除此之外，一項(xiàng)大樣本量研究[14]的結(jié)果顯示ADC值與DKI各定量參數(shù)高度相關(guān)，且具有相似的診斷性，但相較傳統(tǒng)DWI，DKI并未顯示出更明顯的附加價(jià)值。部分研究[15，16]類似地亦認(rèn)為DKI較傳統(tǒng)的DWI在前列腺癌的診斷和分級(jí)方面并未顯示出更多的診斷價(jià)值，這可能與有的研究使用的b值較低有關(guān)。還有研究表明將DWI與DKI成像技術(shù)相結(jié)合，對(duì)前列腺癌的診斷效能明顯高于單獨(dú)的K值或ADC值，在評(píng)估前列腺分級(jí)方面的特異性亦有顯著提高。

本研究有以下幾點(diǎn)局限性：①此研究為回顧性研究，樣本量相對(duì)較少，偏倚難以完全避免；②本組研究?jī)H以穿刺活檢及MRI圖像為參考，缺乏手術(shù)標(biāo)本病理活檢，因此存在一定偏倚；③本組研究沒(méi)有對(duì)中等級(jí)別的前列腺癌進(jìn)行具體區(qū)分，對(duì)結(jié)果的可靠性可能有一定影響。因此，本組研究的結(jié)論尚需以前列腺癌手術(shù)切除后的病理結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)的大樣本研究進(jìn)一步探討、證實(shí)。綜上所述，筆者認(rèn)為ADC值、D值、K值均可作為鑒別低中級(jí)別及高級(jí)別前列腺癌的定量參數(shù)，其中K值具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，但DKI成像是否能作為傳統(tǒng)DWI的補(bǔ)充序列在未來(lái)臨床工作中進(jìn)行應(yīng)用尚需探討。