磁共振動態增強定量參數和ADC值對前列腺癌的臨床診斷價值

朱光斌 羅錦文 鄧 義 關玉寶 杜國新 劉志強 歐陽中敏

血清前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）是篩查前列腺癌（prostate cancer）的重要依據，但前列腺炎、良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia）和前列腺癌均可導致PSA水平升高［1］。彌散加權成像（diffusion?weighted imaging，DWI）、動態對比增強磁共振成像（dynamic contrast?enhanced magnetic resonance imaging，DCE?MRI）可全面描述腫瘤的血流動力學過程及新生血管的生物學特性，已成為前列腺癌術前評估的重要方法［2-3］。本研究回顧性分析經病理證實的83例前列腺疾病患者磁共振DWI、DCE?MRI檢查資料，分析磁共振表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）值、灌注加權成像定量參數在前列腺良惡性病變診斷中的價值，以期提高前列腺癌診斷的準確度。

方 法

1.一般資料

收集2017年5月—2020年9月因血尿、排尿困難、尿潴留等相關癥狀至本院就診的患者83例，年齡57～84歲，平均（67.21±4.31）歲，按標準化MRI檢查和前列腺穿刺獲得病理診斷結果，術前常規檢測血清PSA水平；其中診斷為前列腺癌45例，良性前列腺增生38例，分別設為前列腺癌組和良性前列腺增生組。另設前列腺癌旁非癌組（樣本來自前列腺癌患者癌旁非癌組織，41例）。納入標準：①具有完整的臨床資料及MRI掃描圖像滿足ADC定量分析要求；②前列腺MRI檢查前未接受穿刺、手術、放化療及內分泌治療；③MRI檢查后2周內進行前列腺病理活檢；④臨床研究應符合醫院倫理委員會相關審批要求，患者對研究知情并簽署知情同意書。前列腺癌旁非癌組納入標準：①前列腺癌僅限于單側；②MRI圖像提示為非癌組織；③前列腺癌靶向穿刺活檢，病理結果提示為非癌組織。

2.MR檢查與數據采集

采用Siemens Skyra 3.0 T磁共振儀（西門子，德國），16通道體部相控陣線圈。DWI掃描b值分別設置 為0、50、400、1 000、1 400 s/mm2，自動生成ADC圖像，測得b值為1 000 s/mm2時的ADC值。動態增強掃描以雙筒高壓注射器經肘靜脈注射釓噴酸葡胺（Gd?DTPA）20 ml，速率為2.0~3.0 ml/s。磁共振快速三維容積式插入法屏氣檢查（three?dimensional volumetric interpolated breath?hold examination，3D?VIBE）序列掃描參數：重復時間（TR）5.0 ms，回波時間（TE）1.7 ms，層厚3.0 mm，層間距1.0 mm，層數24，矩陣224×192，激勵次數（NEX）=4，共掃描30期。

將DCE?MR序列導入Siemens TISSUE 4D軟件，在軟件中自動生成各定量參數的偽彩圖，由2名高年資影像科主治醫師對感興趣區（region of interest，ROI）進行勾畫，盡量避開出血或鈣化灶；采用Tofts藥代動力學模型計算容積轉運常數（volume transfer constant，Ktrans）、組織間隙?血漿速率常數（interstitium?to?plasma rate constant，Kep）和血管外細胞外間隙容積分數（extravascular extracellular space volume fraction，Ve），測量3次后求平均值。

3.統計學分析

結 果

1.MR平掃及DWI表現

本研究所收集病例癌灶均位于外周帶或病灶累及精囊腺、盆腔淋巴結；影像學典型表現是癌灶區T2加權成像（WI）出現結節狀低信號，DWI上可見局灶性高信號，ADC圖顯示有對比周圍組織較低的低值區。典型病例影像資料詳見圖1和圖2。

圖1 典型病例1（男性，66歲）

圖2 典型病例2（男性，74歲）

2.前列腺ADC值、DCE?MRI定量灌注參數比較

前列腺癌組DWI信號隨b值升高，呈明顯高信號，且ADC值較良性前列腺增生組、前列腺癌旁非癌組明顯降低，差異具有統計學意義；前列腺癌組DCE?MRI定量參數中Ktrans、Kep均明顯高于良性前列腺增生組、前列腺癌旁非癌組，差異有統計學意義（P<0.05）；3組間Ve比較，差異無統計學意義（P>0.05）；良性前列腺增生組和前列腺癌旁非癌組前列腺ADC值、DCE?MRI定量灌注參數比較，差異無統計學意義（P>0.05）。ROC曲線分析結果（圖3）顯示，ADC、Ktrans、Kep值及三者聯合診斷前列腺癌的ROC曲線下面積分別為0.805、0.703、0.695、0.906。

表1各組ADC值、DCE?MRI參數值的比較

圖3 各參數診斷前列腺癌ROC曲線

討 論

前列腺癌是老年男性患者常見的泌尿生殖系統腫瘤，檢測血清PSA是篩查前列腺癌最常用的手段［3］，但良性前列腺增生、前列腺炎和其他非惡性疾病中血清PSA也可能升高［1，4］。多參數磁共振成像（mp?MRI）是前列腺癌診斷和局部分期最準確的影像學方法［5］，其中T2WI序列能顯示外周區前列腺癌低信號灶［3］，但許多病理征象如活檢后出血、激素或放射治療后、前列腺炎、鈣化和纖維化等同樣表現為外周區域出現低信號，病變類似前列腺癌，這就增加了鑒別診斷難度［6］。此外，前列腺癌患者的前列腺中既有癌組織，也有良性增生組織；而且在臨床工作中，往往不但需要診斷是否患有前列腺癌，還需要判斷癌組織的具體位置，以指導靶向穿刺活檢。為此，本研究在鑒別前列腺癌和良性前列腺增生的基礎上增加了“前列腺癌旁非癌組織”分組。

腫瘤組織中血管生成與癌細胞生長緊密相關，局部造影劑濃度與腫瘤血管生成和微血管的通透性有關［7］；DCE?MRI是一種結合形態學與血流動力學的MRI技術，Tofts在釓濃度?時間曲線基礎上建立的雙室藥代動力學模型［8］，可以定量分析Ktrans、Kep、Ve等參數。在大多數腫瘤中，Ktrans值受組織血流量和滲透性的共同作用，用于反映對比劑的攝取，即對比劑從血管至腫瘤間隙的跨內皮細胞轉運，腫瘤組織的灌注量和滲透性越高，其惡性程度也越高［9］，Ktrans值則越高；Kep屬于考察對比劑返回至血管內的反向轉運情況的參數，即反映對比劑的廓清；Ve表示腫瘤血管外細胞外間隙容積分數，即腫瘤被血管外細胞外間隙所占據的部分［10］。本研究結果顯示，前列腺癌組DCE?MRI定量參數中Ktrans、Kep均明顯高于良性前列腺增生組、非癌組，差異有統計學意義（P<0.05）；3組間Ve比較，差異無統計學意義（P>0.05）。上述結果與過去多項研究的結果一致，其原因可能是腫瘤組織侵襲性增強，致新生血管增多、血管通透性增加，同時新生血管生長快，內皮細胞間隙較周圍正常血管內皮間隙明顯增大，導致Ktrans、Kep明顯升高；而良性前列腺增生病變區域血流灌注雖然較正常組織也有一定增加，但對血管結構和內皮細胞間隙的改變較小，因此Ktrans、Kep變化并不顯著。Ve值代表對比劑從血管內滲漏到血管外間隙的容積與整個血管外細胞外間隙容積（extravascular extracelluar space，EES）比值，3組間Ve比較，差異無統計學意義，這可能受血流在時間和空間分布不平衡，EES與組織靜水壓及缺血分數等諸多因素影響，從而導致Ve值的多變性［10］。

DWI是臨床實踐工作中使用較為廣泛的一種磁共振功能成像技術，能無創檢測活體組織內水分子彌散運動，由于惡性腫瘤細胞密度高致使組織間隙減小，組織間水分子自由彌散運動受限，致使DWI采集的信號強度發生改變，造成惡性腫瘤病變的DWI像信號增高［11］，而ADC值與良性病灶相比減低，這一表現與本研究中的結果相一致，且具有統計學意義。超高b值DWI對前列腺癌的診斷靈敏度更高［12］，其定量參數ADC值實際上反映了彌散加權和T2加權的結合，比直接獲得的b值圖像本身更能反映水分子彌散性能［13］。本研究顯示：前列腺癌組隨b值升高，DWI信號強度隨之增加，ADC值表現為低信號；而良性前列腺增生組、非癌組隨b值升高，DWI信號強度變化不顯著，ADC值表現為高信號，明顯高于前列腺癌組（P<0.05）。這提示ADC值在診斷前列腺病灶中具有較好的參考價值。ROC曲線分析顯示，ADC、Ktrans、Kep值及三者聯合診斷前列腺癌的曲線下面積分別為0.805、0.703、0.695、0.906，均具有較高診斷效能，提示可以為鑒別前列腺良惡性腫瘤提供更加精確可靠的量化參數。

本研究的局限性：①樣本量較少，未進行前列腺癌ADC、灌注定量參數與Gleason評分的相關性研究；②PSA是前列腺癌的重要臨床篩查指標，由于患者入院后進行多次PSA檢查，本研究并未進行PSA與影像學相關量化指標的相關性研究；③為簡化操作，增強臨床實用性，在腫瘤勾畫ROI時僅選取橫軸位最大層面的平均值；④本研究ADC值、Ktrans、Kep及灌注參數聯合診斷效能稍低于國內文獻［1，3，13］報道，這可能與所選擇的樣本年齡較大，且均存在血尿、排尿困難、尿潴留等泌尿系癥狀相關。

綜上，ADC值和磁共振灌注定量參數Ktrans、Kep對前列腺癌具有較高的診斷效能，三者聯合應用可以為鑒別前列腺良惡性腫瘤、區分前列腺癌灶和非癌組織提供更加精確可靠的量化參數。