3.0T磁共振新技術在前列腺癌診斷中的應用原則

潘 峰 鄭曉風

北京航天總醫院，北京市 100076

隨著我國人口老齡化的加劇，前列腺癌的發病率日益增高，臨床對前列腺癌的早期診斷、準確分期、侵襲性評估都提出了更高的要求。同時，現代醫學影像技術的飛速發展為這一目標的實現提供了良好的技術手段，前列腺特殊的組織結構及穩定的毗鄰環境也使得包括擴散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）、磁共振波譜（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）、磁共振動態增強掃描（Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging，DCE－MRI）等一系列3.0T 磁共振（Magnetic Resonance Imaging MRI）先進技術在前列腺癌的診斷、追蹤上得以完美應用，為臨床制定適宜的治療方案，提高前列腺癌患者的生存率及生存質量提供可靠的依據［1］。現將當前3.0T磁共振（MRI）技術在前列腺癌診斷中的應用綜述如下。

1 常規3.0T磁共振（MRI）掃描技術在前列腺癌診斷中的應用

前列腺癌常規3.0TMRI平掃包括大盆腔及前列腺局部掃描兩個部分。大盆腔掃描包括恥骨聯合至髂嵴水平的大范圍矢狀位T2加權、冠狀位T1加權、軸位T1及T2加權掃描，以了解前列腺以外的盆腔組織結構的病變情況，目的在于確定前列腺癌的分期。所有序列均可以根據需要增加脂肪抑制。前列腺局部掃描為小視野的前列腺區域高分辨軸位掃描，為保證圖像有足夠的解剖細節，可以采用三維容積內插快速GRE序列（GE公司設備為LAVA序列，西門子公司設備為VIBE序列，飛利浦公司設備為THRIVE序列），非脂肪抑制序列可以有足夠的信噪比，對前列腺腫塊的檢出必不可少。正常前列腺在MRI常規平掃上表現為T1加權像上呈上大下小的類圓形均勻等信號結構，在T2加權像上前列腺中央帶仍呈類圓形均勻等信號結構，周圍帶環繞中央帶的中下部呈均勻高信號結構，中央帶與周圍帶分界清晰，橫軸位是顯示這一分界的最佳位置，冠狀位和矢狀位主要用來顯示前列腺尖部及前列腺與膀胱、直腸的關系。

前列腺癌因富含細胞成分，在T1或T2加權像上均為較低信號，在T1加權像上腫瘤無論發生在中央帶還是周圍帶都與正常組織背景信號相似，難以分辨，而在T2加權像上發生在外周帶的低信號腫瘤組織與高信號的外周帶背景會形成鮮明的對比，容易分辨。因此在常規MRI平掃中，外周帶前列腺癌容易診斷，中央帶的前列腺癌很難診斷［2］。但是，據統計前列腺癌約有超過75%發生在外周帶，只有不到25%發生在中央帶及移位帶，常規MRI平掃診斷前列腺癌仍然有重要的作用。

盡管超過3／4的前列腺癌發生在外周帶，但在外周帶仍有許多其他病變需要與前列腺癌鑒別，如纖維增生、前列腺炎、穿刺后的改變，放療或激素治療后均可以在外周帶上表現為低信號灶。因此外周帶前列腺癌仍然存在較高的假陽性診斷率。

由此可見，常規MRI平掃既存在中央帶與移行帶腫瘤無法檢出的限制又存在周圍帶腫瘤假陽性診斷的問題，只有腫瘤分期成為MRI平掃最重要的臨床應用。A期：MRI平掃沒有發現具體病灶；B期：MRI平掃發現前列腺病灶，但前列腺包膜完整；C期：MRI平掃發現前列腺病灶且前列腺包膜不完整，有周圍組織侵犯；D期：MRI平掃發現前列腺病灶并伴有淋巴結轉移，和／或骨轉移［3］。其中，突破包膜的表現主要有：腫瘤與包膜關系密切，包膜增厚、不規則、局部突出的癌灶進入周圍脂肪。周圍組織侵犯通常包括神經血管束侵犯、精囊腺侵犯、膀胱及直腸侵犯。征象主要是局部血管束不對稱、癌結節與相應組織分界不清、精囊三角消失等。淋巴結轉移多數發生在盆腔［4］，沿髂血管旁分布，一般短徑大于1cm的淋巴結可診斷淋巴結轉移，軸位壓脂T2WI顯示轉移淋巴結效果較好。骨轉移的顯示特異性較高，主要為T1WI上正常高信號的骨髓內出現不規則邊緣清晰的低信號，對應壓脂T2WI上病變呈異常高信號。但前列腺癌分期的準確性與診斷者的經驗密切相關。

前列腺中央帶腫瘤的檢出、周圍帶腫瘤的鑒別以及前列腺癌盆腔分期的準確性都是常規前列腺MRI平掃難以解決的問題，超高場3.0T設備為我們提供了更多的解決方案。

2 磁共振波譜成像（MRS）在前列腺癌診斷中的應用

磁共振波譜（MRS）是目前唯一能無創性觀察活體組織代謝及生化變化的磁共振技術，主要利用MR中的化學移位來測定分子組成及空間構型，能提供機體的代謝信息。通過對某組織的目標區域施加特殊設計的射頻脈沖，組織內化合物中不同種類原子核的化學環境不同，就會產生不同的共振頻率，共振峰的位置就有差別，實際上就是不同原子核的化學位移效應，組織間不同代謝物質的共振峰位置不同，因而得以區別不同的代謝物質，而代謝物質的濃度越高，其峰值下的面積越大，從而為病變的定性診斷提供幫助。與MRI相比，MRS具有以下特點：得到的是代謝產物的信息，而非解剖圖像，通常用數值或譜線來表示。MRS對磁場強度及磁場的均勻度都有很高要求，主磁場強度越高各種代謝產物的進動頻率差異越大，越能夠很好地區分各種代謝產物類型及含量，同時，磁場均勻度越高信噪比越高。MRS的敏感性與所測組織的濃度有關，組織內代謝產物原子核的敏感性與MRS檢測的敏感性成正比［5］。MRS時常需要多次平均才能獲得足夠的信噪比，因此檢查時間相對較長。

目前臨床上常用的MRS技術是多體素1H質子3D全覆蓋波譜成像（3D1H－MRSI），采用精確的體積選擇和有效的脂肪抑制。MRS目前顯示的前列腺代謝產物主要有枸櫞酸鹽（Citrate，Cit）、膽堿（Choline，Cho）和肌酸復合物（Creatine，Cr）［6］，在前列腺 MRS譜線上，是分別位于2.6～2.7ppm、3.55ppm、3.05ppm處的窄高波峰，其中cit峰值最高，Cho和Cr常常為復合峰。枸櫞酸鹽是精液的主要成分，由前列腺上皮細胞分泌并在腺管內濃縮，前列腺良性增生（Benign prostate hypertrophy，BPH）時，腺上皮增生導致Cit分泌增多，前列腺癌時腺上皮細胞破壞導致Cit減少。膽堿與細胞膜的合成及降解有關［7］，BPH和前列腺癌時，細胞膜增殖加快，Cho升高，BPH時Cho升高幅度小，前列腺癌細胞增殖速度明顯高于良性增生，所以Cho顯著升高。肌酸參與能量代謝，是相對穩定的代謝物質，在正常前列腺組織、BPH及前列腺癌組織內含量差別不大，常常用作參考比值。

因為在譜線圖上膽堿與肌酸通常不能分開，所以多將膽堿與肌酸合并計算。目前國際上多使用Cho＋Cre／Cit比值來反映前列腺代謝情況［8］。癌區表現為Cit峰降低，（Cho＋Cre）峰顯著升高，（Cho＋Cre）／Cit的均值為（1.94±1.43）；非癌區表現為 Cit峰高，（Cho＋Cre）峰低，（Cho＋Cre）／Cit的均值為（0.93±0.28）。Kurhanewicz等人提出，所有前列腺癌（Cho＋Cre）／Cit值均大于正常前列腺外周帶，在外周帶正常值基礎上升高2倍標準差，即＞0.75為可能為癌，大于正常比值3倍標準差，即＞0.86肯定為癌［9］。同時，腫瘤侵襲性越高，細胞代謝越旺盛，腺體破壞也越明顯，（Cho＋Cre）／Cit值也越高。

因為MRS反映的是組織代謝產物的信息，并不受形態的限制，高質量的3D多體素MRS可以覆蓋幾乎前列腺的全部組織，大大提高了前列腺中央帶及移行帶腫瘤的檢出率，并為腫瘤良惡性的鑒別及惡性腫瘤的侵襲性提供更準確、更有價值的信息。

3 磁共振彌散加權成像（DWI）在前列腺癌診斷中的應用

磁共振擴散加權成像（DWI）的原理主要是基于水分子的自由擴散運動，它能反映活體組織水分子的擴散運動的情況。活體組織中水分子的擴散受多種因素的影響［10］，如組織細胞的密度、細胞內結構、細胞外間隙、組織內大分子蛋白含量等等。病變組織細胞密度、細胞結構及細胞外間隙等的變化將導致組織的擴散系數發生變化，水分子的擴散方向及擴散幅度均有所改變，因此可以通過測定組織的擴散系數來推測病變的性質。惡性病變細胞密度增加，細胞結構紊亂、含水量少，癌細胞的細胞外間隙小，導致水分子擴散的程度下降，用于反映水分子擴散能力的表觀擴散系數（ADC值）就會較正常組織下降［11］。

在正常前列腺，外周帶的腺泡沿著尿道呈放射狀規律分布，腺體和腺管結構豐富，水分子運動自由度較高，ADC值也相應較高。在DWI高b值圖像上惡性病變通常信號更亮，良性病變通常更低，但信號的亮暗具有較大的主觀性，而用表觀擴散系數（ADC值）可能更加客觀［12］。b值是DWI中的彌散權重，選取兩個以上的b值就可用以計算表觀擴散系數（ADC值），用具體數值來估計擴散程度的快慢。ADC值越高，擴散越快，更可能是良性病變，ADC值越低，擴散越慢，更可能是惡性病變。但是，不同廠商提供的磁共振設備會有ADC值的差異，因此用絕對的ADC值來判斷良惡性并不準確，在DWI中選擇合適的彌散權重（b值）對顯示病灶、提高診斷準確率非常重要。b值越高，彌散權重越大，就越接近于真實的擴散水平，腫瘤與正常組織的信號對比就越明顯，但同時圖像的信噪比降低，解剖結構也隨之變的不清晰［13］。怎樣平衡信噪比和擴散程度，找到最合適的彌散權重，是很多同道研究的方向，多數研究者認為采用b值為1 000的DWI序列對診斷前列腺癌有較高價值。

4 磁共振動態增強掃描（DCE－MRI）在前列腺癌診斷中的應用

磁共振動態增強（DCE－MRI）是一種無創的反映組織血流動力學的影像方法，有高的時間分辨力，能通過組織強化的時間強度變化來反映組織的血供特點并用于評估組織的微循環狀態［14］。研究發現，DCE－MRI能較好的區分前列腺癌及其他病變，分析開始強化時間、強化率、達峰時間、時間強度曲線圖類型可以對前列腺癌做出準確診斷［15］。

前列腺磁共振動態增強掃描常用的方法是高壓注射器經肘靜脈注射釓噴酸葡胺，注射劑量0.2mmol／kg體重，注射速度2.5～3.5ml／s，注藥前小FOV前列腺局部快速成像序列掃描一次，注藥完畢后立刻開始無間隔多期動態掃描，持續約5min。掃描完成后觀察感興趣區域不同時間點的強化特征，并在工作站做出時間信號強度曲線圖，根據強化曲線特征來進行病變的良惡性鑒別。

通常認為前列腺癌的腫瘤新生血管密度明顯升高，而且腫瘤血管發育并不完善，基底膜常不連續，容易形成動靜脈短路，因而動態增強掃描時，形成快速灌注迅速廓清的強化模式，常常表現為造影劑常從血管內迅速滲入細胞外間隙又迅速匯聚流出［16］。前列腺癌在動態增強掃描中呈現強化開始早，強化程度高，到達強化最高峰值快，強化持續時間短等特點。可通過計算強化開始時間、強化率、達峰時間，并繪制曲線圖進行診斷。前列腺癌動態增強掃描曲線通常為速升速降的流出型，達峰時間多在60s內，部分病例表現為速升緩降的平臺型［17］。前列腺增生時雖然血供也有所增加，但其血管為發育正常的血管，基底膜完整，所以動態增強掃描時，雖然強化程度也較高，但到達強化峰值時間慢，通常約為240s，而且持續時間長，強化率較前列腺癌明顯要低，曲線通常表現為緩升緩降流入型，也有部分表現為速升緩降平臺型［18］。

對于正常的前列腺，中央帶內血管基底膜完整，動態增強掃描主要表現為漸進式強化，與前列腺增生可部分重疊，通常為延遲期的均勻持續強化，曲線也是緩升緩降的流入型。外周帶血管密度相對較低，血管基底膜完整，動態增強掃描時強化程度低，無明顯峰值，緩慢持續強化。曲線表現為緩升緩降的流入型。

5 結語

隨著3.0T超高場磁共振設備帶來的各種先進技術的研究應用，前列腺癌的影像診斷水平有了長足進步，但從大量的研究結果來看，單純使用某一種技術均存在一定比率假陽性與假陰性診斷，聯合應用兩種以上的技術手段則診斷正確率明顯提高。但基于檢查成本及患者耐受情況來考慮，對于每一個患者是否都需要采用所有的四種方法有待商榷。根據患者不同情況制定不同的技術組合方案，既能減少患者檢查時間，又能保證診斷的準確性值得筆者認真研究。

綜上所述，前列腺常規 MRI、MRS、DWI、DCEMRI對前列腺的解剖結構、組織代謝、細胞水平的水分子運動及組織的血流動力學改變有全面而準確的評估，對前列腺癌的早期診斷、腫瘤侵襲性判斷、腫瘤盆腔分期都有著不可替代的重要作用。

［1］顧方六 .現代前列腺病學〔M〕.北京：人民軍醫出版社，2002.

［2］孫杰，黃旭元.前列腺癌的診斷與治療進展〔J〕.中華男科學雜志，2003，9（1）：47－49.

［3］王繼琛，高玉潔，蔣學祥.前列腺癌的 MRI診斷和分期〔J〕.中華放射學雜志，1996，30：741－744.

［4］楊光華.病理學〔M〕.第5版.北京：人民衛生出版社，2003：80－121.

［5］王霄英，周良平，丁建平.前列腺癌的 MR波譜定量分析與系統穿刺病理對照研究〔J〕.中華放射學雜志，2004，38：268－272.

［6］周良平，王霄英，丁建平.正常前列腺、前列腺癌和良性前列腺增生的MR波譜成像代謝特征并與病理結果對照〔J〕.中華放射學雜志，2005，39：50－53.

［7］Dhingsa R，Qayyun A，Coakley FV，et al.Prostate cancer localization with endorectal MR imaging and MR spectroscopic imaging：effect of clinical date on reader accuracy〔J〕.Radiology，2004，230：215－220.

［8］Hom JJ，Coakley FV，Simko JP，et al.High－grade prostatic intraepithelial neoplasia in patients with prostate cancer：MR and MR spectroscopic imaging features－initial experience〔J〕.Radiology，2007，242：483－489.

［9］Zakian KL，Eberhardt S，Hricak H，et al.Transition zone prostate cancer：metabolic characteristics at1H MR spectroscopic imaging－initial results〔J〕.Radiology，2003，329：241－247.

［10］王希明，白人駒，趙新.擴散加權成像鑒別前列腺癌及良性前列腺增生的價值〔J〕.中華放射學雜志，2006，7：692－693.

［11］Hosseinzadeh K，Schwarz SD.Endorectal diffusion－weighted imaging in prostate cancer to differentiate malignant and benign peripheral zone tissue〔J〕.J Magn Reson Imaging，2004，20：654－661.

［12］Haider MA，Kwast TH，Tanguay J，et al.Combined T2－weighted and diffusion－weighted MRI for localization of prostate cancer〔J〕.AJR，2007，189：323－328.

［13］Sato C，Naganawa S，Nakamura T，et al.Differentiation of noncancerous tissue and cancer lessions by apparent diffusion coefficient values in transition and peripheral zones of the prostate〔J〕.J Magn Reson Imaging，2005，21：258－262.

［14］倪新初，沈均康，陸之安.Gd－DTPA MRI增強對前列腺癌的診斷價值〔J〕.臨床放射學雜志，2003，22：486.

［15］Ren J，Huan Y，Wang H，et al.Dynamic contrast－enhanced MR imaging of benign prostatic hyperplasia and prostatic carcinoma：correlation with angiogenesis〔J〕.Clin Radiology，2008，63：153－159.

［16］倪新初，沈鈞康，陸之安.前列腺癌與良性前列腺增生癥的MR動態增強與血管生成的相關性研究〔J〕.中華放射學雜志，2005，39：54－59.

［17］張興偉，周康榮，陳祖望.快速序列動態增強MRI對前列腺癌的診斷價值〔J〕.中華放射學雜志，2002，18（7）：598－601.

［18］Hara N，Qkuizumi M，koike H，et al.Dynamic contrast－enhanced magnetic resonance imaging（DCE－MRI）is a useful modality for the precise detecion and staging of early prostate cancer〔J〕.Prostate，2005，62：140－147.