多參數磁共振成像鑒別低高危前列腺癌的應用價值

胡偉紅 沈夏楓 王世威 沈建良 劉姍

前列腺癌（prostate cancer，PCa）目前已位于中國男性泌尿生殖系統惡性腫瘤發病率的第1 位，每年新發PCa 或可達10 萬例[1]。多參數磁共振成像（multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI）是診斷PCa 的首選影像學檢查[2]。有研究認為，部分MRI影像學參數與PCa 侵襲性密切相關，對PCa 的惡性程度評估有一定價值。體素內不相干運動擴散加權成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI）和擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）已被證實對PCa 具有較高的診斷價值[3-4]，本研究將通過比較PCa 患者IVIM-DWI 和DKI的各個參數值，評估兩者鑒別低高危PCa 的應用價值，現將結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧2018 年1 至12 月浙江中醫藥大學附屬第一醫院臨床診斷為PCa 的49 例患者臨床及影像資料，患者年齡41～78（63.0±8.7）歲。納入標準：（1）臨床與影像資料完整，包括IVIM-DWI 和DKI 數據齊全；（2）取得病理檢查結果前1 個月內行mpMRI 檢查。排除標準：（1）mpMRI 偽影嚴重，圖像質量不佳者；（2）mpMRI 圖像與病理檢查結果的PCa 位置無法匹配者。本研究經本院醫學倫理委員會審查通過（批準文號：2022-K-081-01），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用美國通用電氣公司的Discovery MR750 3.0T MRI 掃描儀，32 通道腹部相控陣線圈，掃描范圍完整包括前列腺和精囊腺。掃描序列包括：（1）快速自旋回波T2WI；（2）橫斷位常規擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）序列并自動重建出表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）圖；（3）IVIM-DWI 序列掃描：b 值分別為0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200、1 500 s/mm2，激勵次數分別為4、2、2、3、3、4、4、6、6、8、8、10、10（與b 值相對應），擴散方向3 個；（4）DKI 序列掃描：b 值分別為0、1 000、2 000 s/mm2，激勵次數分別為4、8、12，擴散方向50 個。具體參數見表1。

表1 MRI掃描參數

IVIM 的理論公式如下：

其中SI 代表體素內信號的強度；D代表體素內真性水分子擴散，稱為真性擴散系數；D*代表體素內微循環灌注，稱為偽擴散系數；f即灌注分數，代表體素內微循環灌注效應占總體擴散效應的容積率。

DKI 的計算公式如下：

其中，S（b）是特定b 值的DWI 信號；S（0）是沒有擴散加權的基線信號；K 是無量綱的表觀擴散峰度，K=0 時為一個完美的高斯曲線，K 值越大表示擴散與完美高斯模型的偏差越大；D 是被校正后的表觀擴散系數。

1.3 圖像后處理 所有圖像由2 位具有主治醫師以上職稱的腹部專業影像醫師共同閱片，達成一致意見并且完成病理學病灶與MRI 影像病灶之間的匹配工作；若無法達成一致意見，則由第3 位具有高級職稱的影像醫師作出最后判斷。將mpMRI 圖像傳至AW4.6工作站，重建出相應參數的偽彩圖，由其中1 位影像醫師進行感興趣區（region of interest，ROI）的勾畫，并記錄ROI 的參數值。ROI 放置方法：在病灶面積最大層面進行勾畫，并盡可能包括病灶區域，同時盡可能避開周圍正常組織。勾畫PCa-ROI 并測量其ADC 值、IVIM 主要參數D 值、D*值、f 值和DKI 主要參數[平均擴散系數（mean diffusivity，MD）和平均峰度（mean kurtosis，MK）]。所有參數均測量3 次并取平均值。

1.4 統計學處理 采用SPSS 26.0 統計軟件。正態分布的計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；非正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用秩和檢驗。采用ROC 曲線分析IVIM-DWI 和DKI 各參數鑒別低高危PCa 的效能，并計算AUC、靈敏度、特異度。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 病理檢查結果 經病理檢查確診，49 例PCa 患者中低危PCa 患者（Gleason 評分≤3+4）13 例，其中Gleason 評分3+3 為6 例，Gleason 評分3+4 為7 例。高危PCa 患者（Gleason 評分≥4+3）36 例，其中Gleason 評分4+3 為13 例，Gleason 評分3+5 為1 例，Gleason 評分4+4為11 例，Gleason 評分5+3 為1 例，Gleason 評分4+5 為5例，Gleason 評分5+4 為5 例。

2.2 IVIM-DWI 與DKI 各參數比較 低危和高危PCa患者的各參數結果比較見表2。

表2 低高危PCa患者各影像學參數的比較

2.3 不同影像學參數對鑒別低高危PCa 的效能 以病理檢查結果為金標準，繪制參數ADC 值、MD 值和MK 值的ROC 曲線，AUC 分別為0.732、0.739 和0.750，靈敏度分別為0.692、0.769 和0.6.9，特異度分別為0.750、0.728 和0.846，見表3 及圖1。

圖1 ADC 值、MD 值和MK 值預測低高危PCa 的ROC 曲線

表3 不同影像學參數對鑒別低高危PCa的效能

3 討論

臨床上經典的mpMRI 掃描一般包括T2WI 序列、橫斷位常規DWI（包括高b 值圖像和ADC 圖）序列以及動態對比增強（dynamic contrast enhanced，DCE）序列[5]。目前，國內外都致力于減少PCa 患者在診斷和治療中所進行的侵襲性檢查，如減少穿刺活檢的頻率[6]。另一方面，DCE 序列價值也存在一定的局限性，前列腺影像報告和數據系統的最新版指南中，修訂了對移形帶PCa 的評分標準，DCE 序列的結果，并不會對其評分結果產生影響。因此，本研究采用了IVIMDWI 和DKI 參數來代替DCE 參數來進行mpMRI 對鑒別低高危PCa 價值的研究。

DWI 可以無創性檢測活體水分子的運動，是診斷PCa 的重要技術。DWI 成像是利用水分子隨機、無規則的布朗運動原理，基于被檢體像素內水分子不同運動狀態而成像的，它可較好地反映微觀組織結構和微觀運動的內部信息，能在分子水平提供人體各組織的功能狀態特征；組織內水分子的隨機運動越多，在DWI 中的信號衰減越明顯。自由水比固體組織具有極高的彌散系數，導致信號大量丟失，在DWI 上呈明顯低信號。水分子的彌散程度用彌散系數來衡量。彌散系數越大，水分子的彌散范圍就越大。當組織病變時，引起水分子的彌散系數發生變化，此時用ADC來表示其彌散程度。

在正常的生物組織中，水分子向三維空間的擴散量不同，存在各向異性。但人體組織水分子擴散是個復雜的運動，包括單純擴散及微循環灌注等多方面的信息，單純用DWI 來反映擴散情況，將會產生一定的誤差。相較于傳統DWI 的單指數模型，IVIM-DWI 是更復雜的雙指數模型[7]，DKI 則是更符合實際擴散運動分布的非高斯分布模型[8]。本研究中，MD 值與MK 值稍優于ADC 值，也與DKI 模型比DWI 模型更為先進的事實相符。本研究結果顯示，低高危PCa 的ADC 值、MD 值和MK 值差異有統計學意義，這與Shan 等[3]研究結果基本一致。而D 值、D*值、f 值的差異在以往研究中也不一致。Pesapane 等[9]研究結果顯示，D 值、D*值、f 值差異并無統計學意義，與本研究結果相同。而Peng 等[10]研究結果則顯示高危組的D 值明顯低于低危組，這可能與不同前列腺的差異性有關。尤其為f 值，f值不僅包含毛細血管內的血流灌注，也包含了腺體的分泌、腺管內液體的流動等因素。

本研究的局限性在于：（1）本研究的低危PCa 組患者數量少，兩組間樣本量不均，且來源于單一中心，可能會對結果產生偏倚；（2）穿刺活檢并非在MRI 引導下進行，病理檢查結果與ROI 無法保證百分百的配準；（3）本研究并沒有考慮樣本PCa 位置的差異。

綜上所述，正確評估PCa 的侵襲性與惡性程度對于治療方案選擇、腫瘤預后預測具有重要參考價值[11-12]。而傳統ADC 值對鑒別低高危PCa 已具有一定應用價值，部分DKI 參數具有相同效果，且可能會在其他方面為其提供補充。