基于PI-RADS v2.1雙參數(shù)MRI聯(lián)合前列腺特異性抗原密度對顯著性前列腺癌的診斷效能

王焰峰，魏超剛，張躍躍，楊碩，檀雙秀，潘鵬，趙文露，沈鈞康

2019年美國放射學(xué)會聯(lián)合歐洲泌尿生殖放射學(xué)會發(fā)布的2.1版前列腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Prostate Imaging Reporting And Data System version 2.1，PI-RADS v2.1)，適當(dāng)?shù)男抻喠瞬糠衷u分標(biāo)準(zhǔn)，同時強(qiáng)調(diào)了雙參數(shù)磁共振成像(biparametric MRI，bp-MRI)診斷前列腺癌(prostate cancer，PCa)的潛在價值[1-3]。bp-MRI相對于多參數(shù)磁共振成像(multiparametric MRI，mp-MRI)的優(yōu)勢已有相關(guān)文獻(xiàn)報道[1,4,5]，包括：①避免對比劑相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生；②縮短MRI檢查時間；③降低檢查成本等。但bp-MRI診斷PCa的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步評估，此外PI-RADS v2.1主要是基于圖像特征的評估，臨床醫(yī)師準(zhǔn)確診斷PCa仍需要綜合考慮其它因素。

針對這一問題，有研究者基于PI-RADS v2.0，根據(jù)患者年齡、前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)、游離前列腺特異性抗原(free prostate specific antigen，fPSA)、前列腺特異性抗原密度(prostate specific antigen density，PSAD)、前列腺體積(prostate volume，PV)等臨床指標(biāo)聯(lián)合mp-MRIPI-RADS評分評估PCa的診斷效能[6,7],證明了臨床指標(biāo)聯(lián)合mp-MRIPI-RADS評分能夠提高對PCa，尤其是臨床顯著性前列腺癌(clinically significant prostate cancer,csPCa)的診斷效能，且結(jié)果有統(tǒng)計學(xué)意義。因此，本研究旨在評估基于PI-RADS v2.1的bp-MRI聯(lián)合臨床常用指標(biāo)對csPCa的診斷效能。

材料與方法

研究對象：回顧性分析2018年3月-2020年4月本院515例患者病歷資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①PSA升高(>4 ng/mL)或者直腸指檢結(jié)果疑似前列腺癌且需穿刺活檢患者，患者PSA至bp-MRI檢查的時間間隔為2(1～4)d；②所有入選患者獲得病理診斷前3個月內(nèi)接受了前列腺bp-MRI檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往行前列腺穿刺活檢或藥物、手術(shù)治療的患者；②髖關(guān)節(jié)植入手術(shù)、運(yùn)動偽影或者直腸大量積氣等因素致磁共振圖像質(zhì)量下降；③PSA>100 ng/mL、fPSA>50 ng/mL，無確切數(shù)值的患者；④病理結(jié)果為其它來源腫瘤(尿路上皮癌)或Gleason評分未定；⑤臨床資料及影像資料不完整。

檢查方法：采用荷蘭Philips 3.0T Ingenia MR掃描儀，32通道體部相控陣線圈作為接收線圈。掃描序列包括橫斷面、矢狀面T2WI及橫斷面DWI(包括重建ADC圖)，掃描參數(shù)符合PI-RADS v2.1推薦標(biāo)準(zhǔn)(表1)。DWI(b=0、100、1000、2000 s/mm2)掃描完成后掃描儀自動選取b=100和1000 s/mm2的DWI圖像后處理重建生成表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖。

表1 前列腺M(fèi)RI具體掃描序列及參數(shù)

穿刺及病理：納入患者均經(jīng)直腸超聲(transrectal ultrasonography，TRUS)引導(dǎo)下前列腺“10+X”針系統(tǒng)穿刺活檢[8]，該方法將前列腺分為基底部、體部、尖部，以中線為界各部為左右2區(qū)，其中基底部和體部的左右2區(qū)再分為內(nèi)、外側(cè)區(qū)共10區(qū)，每區(qū)穿刺一針，穿刺醫(yī)師對可疑結(jié)節(jié)加穿X針(一般2～3針)，由泌尿亞專業(yè)病理醫(yī)師按照2014版國際泌尿病理協(xié)會Gleason分級系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)記錄病理結(jié)果[9]。本研究將良性病變及低危PCa(Gleason≤3+3)定義為非csPCa，Gleason≥3+4定義為csPCa。

圖像分析：接受PI-RADSv2.1評分系統(tǒng)培訓(xùn)的兩名影像診斷醫(yī)師對納入對象的MRI圖像在病理結(jié)果未知的情況下按照PI-RADS v2.1評分標(biāo)準(zhǔn)對bp-MRI圖像評分并記錄，評分結(jié)果不一致者經(jīng)兩名醫(yī)師達(dá)成一致意見后作出最終評分。評分方案：DWI為前列腺外周帶評分序列，3分病灶由T2WI代替動態(tài)增強(qiáng) MRI決定最終評分[10]，移行帶按照PI-RADS v2.1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分[3](表2)。

表2 改良的雙參數(shù)MRI評分方案

數(shù)據(jù)搜集：搜集患者年齡、PSA、fPSA、PV和PSAD。按照PI-RADSv2.1指南，前列腺最大前后徑及最大上下徑在矢狀面T2WI上測量，最大左右徑在橫斷面T2WI上測量[3]。據(jù)橢圓體積公式，PV(mL)=最大前后徑×最大上下徑×最大左右徑×0.52，PSAD(μg/L·mL)=PSA/PV[3]。據(jù)Nordstr?m等[11]將PSAD分為7組：<0.10、0.10～0.15、0.16～0.20、0.21～0.25、0.26～0.30、0.31～0.40、>0.40μg/L·mL。

結(jié) 果

1.患者一般資料及組間比較結(jié)果

515例患者年齡47～93歲，平均70±8歲。非csPCa組399例，良性病變361例，低危癌(Gleason≤3+3分)38例；csPCa組116例，Gleason 3+4分31例，Gleason 4+3分31例，Gleason 4+4分27例，Gleason 4+5分9例，Gleason 5+4分12例，Gleason 5+5分5例。患者年齡、PSA、fPSA、PV、PSAD、PSAD亞組及PI-RADS v2.1評分在非csPCa組與csP-Ca組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，表3)。

表3 患者的臨床特征

2.單因素及多因素logistic回歸分析

單因素logistic回歸分析患者年齡、PSA、fPSA、PV、PSAD和PI-RADs v2.1評分作為csPCa的診斷因素，結(jié)果均具有統(tǒng)計學(xué)意義(OR=1.026，1.056，1.165、0.977、27.452、8.372，均P<0.05)，多因素logistic回歸分析顯示PSAD(OR=5.545；95%CI=2.364，13.007)和PI-RADS v2.1評分(OR=7.015；95%CI =4.776，10.302)為csPCa獨(dú)立預(yù)測因素(P<0.05)。

3.PI-RADS v2.1評分、PSAD單獨(dú)及聯(lián)合診斷效能評價

診斷閾值分別設(shè)置為PI-RADS v2.1評分≥3、≥4、≥5，PSAD≥0.10、≥0.15、≥0.20、≥0.25、≥0.30、≥0.40μg/L·mL，相應(yīng)閾值下診斷csPCa的敏感度(Se)、特異度(Sp)、陽性預(yù)測值(PPV)、陰性預(yù)測值(NPV)及約登指數(shù)結(jié)果如表4。

如上文中所述，在專利授權(quán)確權(quán)程序中，權(quán)利人有機(jī)會對權(quán)利要求進(jìn)行修改，而在專利民事侵權(quán)程序中權(quán)利人不能修改權(quán)利要求，因此，只能依靠限縮解釋權(quán)利要求來體現(xiàn)其實質(zhì)技術(shù)貢獻(xiàn)。

表4 PI-RADS v2.1評分和PSAD在不同閾值下診斷csPCa的靈敏度、特異度、預(yù)測值和約登指數(shù)

根據(jù)約登指數(shù)確定PI-RADS v2.1評分的最佳診斷閾值≥4，診斷csPCa的Se、Sp、PPV、NPV分別為91%、87%、67%、97%；PSAD的最佳診斷閾值≥0.25μg/L·mL，診斷csPCa的Se、Sp、PPV、NPV分別為74%、81%、53%、92%；兩者聯(lián)合診斷csPCa的Se、Sp、PPV、NPV分別為97%、71%、50%、99%。

PI-RADS v2.1評分、PSAD單獨(dú)與聯(lián)合診斷csPCa的ROC曲線(圖1)及分析結(jié)果如下(表5)，曲線下面積(AUC)分別為0.887、0.777、0.939，聯(lián)合診斷csPCa的準(zhǔn)確性高于PI-RADS v2.1評分和PSAD單獨(dú)診斷，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=2.259、5.573，P<0.05)。典型病例如圖2、3。

圖1 bp-MRI PI-RADS v2.1評分、PSAD單獨(dú)診斷與聯(lián)合診斷csPCa的ROC曲線。注：PI-RADS v2.1 前列腺影像報告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)2.1版；PSAD 前列腺特異性抗原密度；聯(lián)合模型 PI-RADS v2.1評分+PSAD

圖2、3 前列腺影像報告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)評分4分患者病灶磁共振圖像。 圖2 患者73歲，PSAD為0.21μg/L·mL，病灶位于前列腺左側(cè)外周帶，長徑約為8cm，PI-RADS v2.1評分4分。a)軸面T2WI邊緣模糊的不均勻低信號灶，T2WI評分為4分(箭)；b、c)軸面高b值DWI，ADC：局灶性DWI高、ADC低信號灶，DWI/ADC評分為4分(箭)；d)病理結(jié)果：良性前列腺組織，局部不典型小腺泡。 圖3 患者71歲，PSAD為0.29μg/L·mL，病灶位于外周帶體部中線旁左側(cè)，長徑約為11cm，PI-RADS v2.1評分4分。a)軸面T2WI：邊緣模糊的斑片狀不均勻低信號灶，T2WI評分為4分(箭)；b、c)軸面高b值DWI，ADC：局灶性DWI高，ADC低信號灶，DWI/ADC評分為4分(箭)；d)病理結(jié)果：前列腺癌(Gleason評分=3+4)。

表5 csPCa的ROC曲線分析結(jié)果

討 論

1.bp-MRI診斷csPCa的優(yōu)勢

PI-RADS v2.1 mp-MRI csPCa有研究表明T2WI與DWI組成的bp-MRI診斷csPCa的準(zhǔn)確性與標(biāo)準(zhǔn)的mp-MRI相似，兩者對csPCa的診斷準(zhǔn)確性差異無統(tǒng)計學(xué)意義[12-14]。將mp-MRI作為診斷前列腺疾病的常規(guī)掃描方案可能給患者和醫(yī)院帶來更大的經(jīng)濟(jì)壓力和資源負(fù)擔(dān)[15，16]。因此使用bp-MRI診斷csPCa更簡單、便捷，同時與mp-MRI相比保持了較高的診斷準(zhǔn)確性[5，14]。本研究bp-MRIPI-RADS v2.1評分≥4時診斷csPCa的效能最佳，其Se、Sp、PPV、NPV分別為91%、87%、67%、97%。Boesen等[17]同樣基于bp-MRI，當(dāng)PI-RADS v2.0評分≥4時csPCa的診斷效能最大，其Se、Sp、PPV、NPV分別為84%、72%、62%、90%，與之相比本研究各項診斷指標(biāo)更好，原因可能是因為PI-RADS v2.1評分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化了一些評分解釋，表現(xiàn)出較好的讀者間一致性[18]，提高了csPCa的診斷準(zhǔn)確性。

2.臨床指標(biāo)PSAD診斷csPCa的價值

雖然年齡、PSA、fPSA、PV、PSAD作為獨(dú)立因素診斷csPCa均有統(tǒng)計學(xué)意義(OR>1，P<0.05)，但是單因素與多因素診斷csPCa均以PSAD的診斷效能最優(yōu)，與基于PI-RADS v2.0的相關(guān)研究結(jié)果基本一致[19-21]。其原因可能是PSAD即前列腺組織單位體積內(nèi)的PSA水平，剔除了前列腺體積增大對PSA濃度的影響，更加真實的反映腺體破壞情況，與其他臨床指標(biāo)相比提高了對csPCa的診斷效能[22]。Vezyraki等[23]運(yùn)用ROC曲線分析PSA、fPSA對csPCa的診斷效能，其AUC值分別為0.619、0.597，兩者較PSAD診斷csPCa的準(zhǔn)確性(AUC=0.790)[6]均低。年齡雖然是前列腺癌的獨(dú)立危險因素，但是相關(guān)研究中僅將年齡作為一個附加因素增加某種診斷模型的診斷效能[6]。這說明年齡、PSA、fPSA評估csPCa的診斷效能相對有限，因此通過這些指標(biāo)進(jìn)行盲目的活檢可能會導(dǎo)致對非PCa的過度診療或者對csPCa的漏診。

本研究在PI-RADS v2.1版本指導(dǎo)下評估bp-MRI PI-RADS v2.1評分聯(lián)合PSAD診斷csPCa的價值，發(fā)現(xiàn)其聯(lián)合應(yīng)用(AUC=0.939)比PI-RADS v2.1評分(AUC=0.887)、PSAD(AUC=0.777)單獨(dú)診斷csPCa的診斷效能更高，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義?；赑I-RADS v2.0版本，國內(nèi)外已有研究探討bp-MRI聯(lián)合PSAD診斷csPCa的診斷效能[7，20，21]，Boesen等[17]研究了bp-MRI聯(lián)合PSAD在不同診斷閾值條件下檢測csPCa的敏感性、特異性和預(yù)測值，其推薦診斷閾值是PI-RADS v2.0評分≥4、PSAD≥0.15 μg/L·mL，Se、Sp、PPV、NPV分別為94.0%、59.0%、56.0%、95.0%，可避免41%的患者活檢，6%的患者漏診。而本組數(shù)據(jù)基于PI-RADS v2.1，當(dāng)PI-RADS v2.1評分≥4、PSAD≥0.25 μg/L·mL時，聯(lián)合診斷csPCa Se、Sp、PPV、NPV分別為97%、71%、50%、99%，可避免56%(288/515)的患者活檢，3%(3/116)的患者漏診，在有效避免非csPCa過度穿刺的同時提高了csPCa的檢出率。本研究bp-MRI聯(lián)合PSAD檢測csPCa的診斷閾值與Boesen等[17]研究結(jié)果稍有不同，分析其原因。第一，本研究遵循的是最新的指導(dǎo)原則(PI-RADS v2.1)。第二，前列腺體積最大前后徑及最大上下徑在矢狀面T2WI上測量，最大左右徑在橫斷面T2WI上測量，這可能導(dǎo)致前列腺體積測量較PI-RADS v2.0指南下測量的值稍不同，其診斷閾值也隨之改變。

本研究存在一些不足。首先本研究為單中心回顧性研究，在資料搜集過程中存在一定的選擇偏倚，同時所得到的聯(lián)合診斷效能沒有進(jìn)行外部驗證。今后，可通過多中心前瞻性研究進(jìn)一步驗證本研究結(jié)果。其次，TRUS系統(tǒng)穿刺確診PCa仍然存在假陰性結(jié)果，本研究以此作為csPCa診斷的金標(biāo)準(zhǔn)會有一定的信息偏倚，今后用MRI-TRUS融合靶向穿刺或前列腺根治術(shù)后病理會更為準(zhǔn)確。

綜上所述，基于PI-RADS v2.1的bp-MRI聯(lián)合PSAD對csPCa的診斷有一定價值，當(dāng)PI-RADS v2.1評分≥4、PSAD≥0.25 μg/L·mL時bp-MRI聯(lián)合PSAD診斷csPCa的效能明顯優(yōu)于兩者單獨(dú)應(yīng)用，通過對疑似csPCa患者個體風(fēng)險的評估可協(xié)助臨床醫(yī)師對患者進(jìn)行更準(zhǔn)確診斷并制定下一步診療計劃。