磁共振擴散加權(quán)成像在前列腺癌檢出和鑒別診斷中的價值

梁宇霆，靳二虎，張 藝，鄧立剛，付靜媛

前列腺癌的發(fā)病率近年來在我國呈上升趨勢。前列腺癌的臨床診斷目前依靠前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)篩查、經(jīng)直腸前列腺觸診及前列腺穿刺活檢[1]。影像檢查中，超聲(US)主要用于測量前列腺體積、測定膀胱殘尿量及引導(dǎo)前列腺穿刺活檢；普通CT和增強CT掃描，由于軟組織密度分辨力差，在前列腺癌的診斷中作用有限；常規(guī)MRI主要用于對前列腺癌進行分期診斷，但不易發(fā)現(xiàn)前列腺移行帶、中央帶及尖部的癌灶。臨床實踐發(fā)現(xiàn)，功能磁共振成像技術(shù)，如擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)在腫瘤的檢出和診斷中具有很大的潛能[1-3]。因此，本文探討DWI在前列腺癌診斷和鑒別診斷中的價值。

圖1 ADC值測量過程示意圖。患者68歲，前列腺癌，T-PSA 11.50 ng/ml，腫瘤位于前列腺中部左側(cè)外周帶，Gleason評分3+4=7分。A. T2WI顯示左側(cè)外周帶低信號結(jié)節(jié)(箭)；B. 同層面DWI顯示左側(cè)外周帶結(jié)節(jié)狀高信號；C. 對照T2WI、DWI表現(xiàn)及病理結(jié)果，確認腫瘤區(qū)域，設(shè)ROI后測ADC值；D. 經(jīng)工作站后處理，獲得ADC圖和興趣區(qū)的ADC值

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集我院2008年6月至2009年12月期間因排尿困難、PSA升高而進行前列腺MRI掃描的患者87例，所有患者MRI掃描后1個月內(nèi)均經(jīng)前列腺穿刺證實為前列腺癌或前列腺增生。其中41例為前列腺癌，46例為前列腺增生。前列腺癌中13例行根治性切除、28例行內(nèi)分泌及放射等治療；46例前列腺增生中，10例行經(jīng)尿道前列腺電切，36例保守治療。患者年齡58～87歲，中位年齡71歲，兩組病例之間的年齡無顯著性差異。

1.2 檢查方法

MRI掃描采用GE 3.0 T超導(dǎo)成像系統(tǒng)。線圈為8US TORSOPA，對所有患者進行常規(guī)橫斷面和冠狀面T2WI、橫斷面動態(tài)增強T1WI和DWI掃描。T2WI采用FSE序列，TE/TR 115/3500 ms，F(xiàn)OV 36 cm，層厚 4 mm，層間距 0.5 mm，矩陣288×256，NEX 4。DWI采用單次回波平面成像技術(shù)，擴散敏感系數(shù)(b)采用0和1000 s/mm2，TE/TR 59.5/3500 ms，F(xiàn)OV 36 cm，層厚與層間距同T2WI，矩陣128×128，NEX 8，總掃描時間1 min 52 s。動態(tài)增強采用LAVA序列進行三期掃描，分別在靜脈內(nèi)注射對比劑Gd-DTPA后于30 s行動脈期、75 s靜脈期和4 min延遲期掃描，流率2.5 ml/s，劑量 0.1 mmol/kg體重，TE/TR 1.5/215 ms，層厚3 mm，矩陣512×129，NEX 1。

1.3 圖像分析及后處理

由兩位在體部MRI診斷領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗的高年資醫(yī)師對所有MRI影像進行分析。在前列腺癌組，對照病理結(jié)果分析T2WI和DWI表現(xiàn)。將DWI圖像數(shù)據(jù)傳入工作站，經(jīng)后處理獲得ADC圖。根據(jù)病理及影像所示腫瘤位置，在DWI上設(shè)興趣區(qū)(ROI)后測量ADC值(圖1)，同時在同層面無腫瘤浸潤區(qū)域，設(shè)ROI測正常組織的ADC值。在前列腺增生組，分別在中央?yún)^(qū)(增生組織)和外周帶設(shè)ROI并測量ADC值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 13.0軟件包對觀察數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)處理，計量資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。對所有數(shù)據(jù)進行方差分析，以P＜0.05作為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本組41例前列腺癌患者中，腫瘤位于外周帶及尖部28例(圖2)，位于中央?yún)^(qū)5例(圖3)，外周帶和中央?yún)^(qū)均累及者8例。影像上測量的病灶直徑為0.8～4.7 cm。可進行ADC值測量的最小腫瘤直徑為0.8 cm，該組前列腺惡性組織和正常組織的平均ADC值分別為(0.97±0.25)×10-3mm2/s和(1.34±0.16)×10-3mm2/s。在前列腺增生組，中央?yún)^(qū)和外周帶的平均ADC值分別為(1.37±0.24)×10-3mm2/s 和(1.43±0.31)×10-3mm2/s。方差分析顯示，腫瘤組織的平均ADC值明顯低于同組的正常組織(P＜0.001)；比較腫瘤組織與前列腺增生組的良性前列腺組織的平均ADC值，兩者具有顯著性差異(P＜0.001)；而前列腺增生組的中央?yún)^(qū)與外周帶之間以及腫瘤組的正常組織與增生組之間的平均ADC值無顯著性差異。

圖2 尖部前列腺癌MRI表現(xiàn)。患者70歲，T-PSA 5.44 ng/ml。A、B為經(jīng)前列腺尖部橫斷面FS-T2WI，病灶信號不明顯；C、D為同層面DWI，前列腺尖部可見結(jié)節(jié)狀高信號(箭)。根治性切除手術(shù)證實腫瘤位于前列腺尖部

圖3 中央?yún)^(qū)前列腺癌MRI表現(xiàn)。患者63歲，T-PSA 7.0 ng/ml。A. 軸面FS-T2WI顯示病灶不明顯；B.同層面DWI顯示前列腺中央?yún)^(qū)結(jié)節(jié)狀高信號(箭)

3 討論

3.1 DWI在前列腺癌診斷中的應(yīng)用基礎(chǔ)

DWI是一種磁共振功能成像方法，反映的是水分子的擴散運動。水分子在體外保持隨機布朗運動，運動不受限制，即自由擴散。而在生物組織內(nèi)，它的運動受到細胞膜和大分子物質(zhì)的影響及限制。生物組織內(nèi)水分子的擴散包括水分子在細胞內(nèi)、細胞外及血管內(nèi)的擴散運動，其受限制的程度與組織內(nèi)的細胞量和細胞膜的完整性成正比，即生物組織內(nèi)細胞越密集、細胞膜越完整，水的擴散運動越受限制。細胞膜對水在細胞內(nèi)、外的擴散起著屏障作用。相反，生物組織內(nèi)細胞密度越低、細胞膜越不完整，水的擴散運動越不受限[2]。

采集DWI信號目前多在T2加權(quán)自旋回波序列上疊加兩個對擴散敏感的梯度回波。兩次梯度回波作用后，靜止水分子的相位將完全重聚，產(chǎn)生的信號不受影響。而對處于擴散運動中的水分子，在第2次梯度回波后，水分子的相位將不能完全重聚，信號發(fā)生衰減[2,4]。鑒于此，水分子的擴散運動狀態(tài)可以在DWI上通過測定信號衰減得以體現(xiàn)。擴散受限制的程度越高，越接近靜止的水分子狀態(tài)，由擴散引起的信號衰減越少，在DWI上信號越高。在MRI工作站上將DWI圖像進行后處理后，得到ADC圖。在ADC圖上設(shè)定興趣區(qū)，可以得到局部組織的表觀擴散系數(shù)(ADC)，并定量分析水分子的擴散運動。

病理檢查發(fā)現(xiàn)前列腺癌區(qū)域的腫瘤細胞較正常細胞體積小、排列密集。這是DWI檢出前列腺癌并與良性前列腺增生鑒別診斷的前提。本組對前列腺癌及增生進行常規(guī)T2WI和DWI研究的結(jié)果表明，前列腺癌組織在DWI上信號高于周圍正常組織，ADC值測量則提示前列腺癌組織的ADC值明顯低于周圍的正常前列腺組織和良性前列腺增生組織，從定量的角度證明腫瘤組織與正常組織中水分子擴散狀態(tài)不同。本組測到腫瘤組織ADC值的最小腫瘤直徑是0.8 cm，說明小至0.8 cm的腫瘤灶就有可能在DWI顯示，這對早期前列腺癌的診斷具有臨床意義。

3.2 DWI對前列腺癌的診斷價值

常規(guī)T2WI對發(fā)生于外周帶的前列腺癌有較大的診斷價值，但不易發(fā)現(xiàn)中央?yún)^(qū)的癌灶。這是因為外周帶水分較多，在T2WI表現(xiàn)為高信號。當(dāng)前列腺癌變時，腫瘤細胞密集排列，液體減少，信號減低，在T2WI易于顯示。而中央?yún)^(qū)在T2WI表現(xiàn)為中等或稍低信號，與前列腺癌的信號不易區(qū)分。然而，一些外周帶的前列腺癌，由于發(fā)病年齡偏大，或合并前列腺增生，使外周帶腺體受壓萎縮，加之老年人腺體分泌功能下降，生理情況下外周帶的MR信號就有所降低[5]。此外，慢性前列腺炎或瘢痕組織也可引起外周帶信號減低。這些因素使T2WI診斷和鑒別診斷外周帶前列腺癌的作用受到限度。臨床上，前列腺癌的診斷現(xiàn)狀是：在PSA篩查基礎(chǔ)上，對可疑病例進行超聲引導(dǎo)下的前列腺穿刺活檢。穿刺活檢雖然可取得細胞學(xué)或組織學(xué)樣本并確診疾病，但它是一種有創(chuàng)的檢查。其次，前列腺穿刺常見的操作方法是在前列腺上、中、下部位，依左、中、右順序各取1～2針，漏檢難以避免[1,6]。

與T2WI不同，DWI反映水分子的擴散運動。前列腺癌由于腫瘤細胞分裂快，細胞量增多，腫瘤細胞密集排列，這在T2WI和DWI引起不同的信號變化。在T2WI由于腫瘤細胞替代正常腺體組織，腺體分泌減少，信號減低；在DWI水分子在腫瘤細胞中擴散受限，由水分子擴散運動引起的信號衰減減少，故信號相對增高。可見，T2WI和DWI從不同側(cè)面反應(yīng)了同樣的病理改變。

本組41例前列腺癌中，37例在DWI顯示高信號，其中9例(5例局限于中央?yún)^(qū)、4例發(fā)生于前列腺尖部)在常規(guī)T2WI較難發(fā)現(xiàn)異常信號。這9例中有2例MRI報告可疑前列腺尖部癌灶，但因組織學(xué)穿刺活檢時未進行針對性穿刺，仍在常規(guī)位置穿刺，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞，也未對患者進行特別處理。2例患者分別于12和15個月后復(fù)查MRI，可疑部位腫瘤組織增大，其中1例患者出現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移。

發(fā)生于前列腺尖部及中央?yún)^(qū)等部位的前列腺癌，無論在常規(guī)T2WI，還是組織學(xué)活檢，都是診斷的難點。前列腺尖部和中央?yún)^(qū)由于位置相對深，觸診不易觸及；組織學(xué)活檢由于是盲穿，如果腫瘤體積不大，遺漏不在少數(shù)。本研究表明，DWI可提高前列腺癌的檢出率，特別是早期癌灶和外周帶以外的前列腺癌。對于外周帶前列腺癌，DWI與常規(guī)T2WI可以相互印證，提高診斷準(zhǔn)確性。因此，DWI是常規(guī)T2WI的重要補充。

文獻中關(guān)于DWI在前列腺癌診斷中的價值，意見比較統(tǒng)一，即DWI增加前列腺癌的檢出率[6-11]。但對于外周帶以外的前列腺癌，DWI的檢出作用意見不一。有人認為，DWI結(jié)合T2WI未提高中央?yún)^(qū)前列腺癌的檢出率[10]。也有人認為，DWI可提高前列腺癌(包括中央?yún)^(qū)癌灶)的檢出率[11]。本組結(jié)果支持后一種觀點。

目前，前列腺癌的確診和進一步診治是建立在組織學(xué)活檢結(jié)果的基礎(chǔ)上。前列腺穿刺活檢多由泌尿外科醫(yī)生進行。有必要加強影像診斷科與泌尿科醫(yī)生的溝通，在常規(guī)穿刺時，有針對性地對MRI顯示的可疑部位穿刺取材，有望提高前列腺癌的活檢陽性率，從而使患者得到更早更及時的治療，提高患者的生存質(zhì)量。

[1]Shimizu T, Nishie A, Ro T, et al. Prostate cancer detection:the value of performing an MRI before a biopsy. Acta Radiol, 2009, 50(9): 1080-1088.

[2]Koh DM, Collins DJ. Diffusion-weighted MRI in the body: applications and challenges in the oncology. AJR,2007, 188(6): 1622-1635.

[3]Koh DM, Scurr E, Collins DJ, et al. Predicting Response of colorectal hepatic metastasis: value of pretreatment apparent diffusion coeff i cients. AJR, 2007, 188(4): 1001-1008.

[4]Stejskal EO, Tanner JE. Spin diffusion measurements:spin-echo in the presences of a time dependant field gradient. J Chem Phys, 1965, 42(1):288-292.

[5]梁宇霆,靳二虎,馬大慶,等. 前列腺癌及增生的影像診斷：MRI影像與病理對照研究. 中華放射學(xué)雜志, 2000,34(6): 397-401.Liang YT, Jin EH, Ma DQ, et al. Prostatic carcinoma and benign prostatic hyperplaisa: MR imaging with histopathologic correlation. Chin J Radiol, 2000, 34(6):397-401.

[6]Woodfield CA, Tung GA, Grand DJ, et al. Diffusionweighted MRI of peripheral zone prostate cancer:comparison of tumor apparent diffusion coefficient with Gleason score and percentage of tumor on core biopsy.AJR, 2010, 194(4): 316-322.

[7]Kim CK, Park BK, Kim B. Diffusion-weighted MRI at 3 T for the evaluation of prostate cancer. AJR, 2010,194(6):1461-1469.

[8]Hosseinzadeh K, Schwarz SD. Endorectal diffusionweighted imaging in prostate cancer to differentiate malignant and benign peripheral zone tissue. J Magn Reson Imaging, 2004, 20(4): 654-661.

[9]Pickles MD, Gibbs P, Sreenivas M, et al. Diffusionweighted imaging of normal and malignant prostate tissue at 3.0 T. J Magn Reson.Imaging, 2006, 23(2): 130-134.

[10]Haider MA, van der Kwast TH, Tanguay J, et al.Combined T2-weighted and diffusion-weighted MRI for the localization of prostate cancer. AJR, 2007, 189(2):323-328.

[11]Kim CK, Park BK, Han JJ, et al. Diffusion-weighted imaging of the prostate at 3T for differentiation of malignant and benign tissue in transition and peripheral zones: preliminary results. J Comput Assist Tomogr,2007, 31(3): 449-454.