體素內不相干運動擴散加權成像對前列腺癌的診斷價值

葉錦棠，蔡文超，王岳，王霄英

·前列腺MRI專題·

體素內不相干運動擴散加權成像對前列腺癌的診斷價值

葉錦棠，蔡文超，王岳，王霄英

目的探討多b值擴散加權成像(DWI)序列在前列腺癌診斷中的應用價值。方法經超聲引導下行前列腺穿刺活檢病理證實為前列腺癌的7例患者及非前列腺癌的4例患者納入本組研究，所有患者均行多b值DWI序列(b值分別為0、188、375、563和750 s/mm2)掃描。應用雙指數模型(體素不相干運動模型)進行分析，計算并比較分析前列腺癌區和非癌區的相對純擴散值D和灌注分數f的差異。結果癌區的D值和f值分別為(0.77±0.20)×10-3mm2/s和(8.66±3.07)%，非癌區的D值和f值分別為(1.53±0.48)×10-3mm2/s和(2.27±1.16)%。癌區的D值低于非癌區，差異有統計學意義(P<0.01)；癌區的f值高于非癌區，但差異無統計學意義(P>0.05)。結論多b值DWI序列可獲取前列腺組織真實水分子擴散運動及微灌注相關信息，可為前列腺癌的診斷提供重要信息。

前列腺腫瘤；磁共振成像；擴散加權成像；診斷，鑒別

前列腺癌的療效和預后主要取決于早期診斷。在結合常規T2WI圖像的情況下，動態增強掃描、擴散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和波譜成像等技術都能提供額外的影像信息，提高前列腺癌的診斷符合率。近年來，磁共振體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)逐漸被應用于臨床研究中。磁共振IVIM無需注射對比劑，能夠無創地檢測并提取活體組織的擴散和灌注信息，揭示疾病的病理生理學改變，從而為疾病的診斷提供更多依據。本研究應用IVIM觀察前列腺外周帶癌與非癌組織的擴散和灌注情況，旨在探討IVIM在前列腺癌診斷中的應用價值。

材料與方法

1.研究對象

本研究通過本院醫學倫理委員會審核，每例入組患者簽署知情同意書。選取2012年4月-10月在本院進行前列腺MRI檢查，并經超聲引導下穿刺活檢獲得病理結果的患者11例，其中前列腺癌患者7例(年齡65～80歲，平均74歲)，非前列腺癌患者4例(年齡47～83歲，平均61歲)，兩組間年齡差異無統計學意義。前列腺癌患者血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)范圍為5.80～100.00 ng/mL，中位PSA值為15.60 ng/mL；非前列腺癌患者PSA值范圍為1.99～17.00 ng/mL，中位PSA值為5.71 ng/mL。

2.掃描方法

采用Philips Archiva 3.0T TX MR掃描儀進行常規MR和IVIM成像掃描。MRI檢查以體線圈作為射頻發射線圈，以心臟32通道相控陣線圈作為接收線圈。前列腺局部行橫軸面和冠狀面抑脂快速自旋回波FSE T2WI掃描，TR 2925 ms，TE 90 ms，回波鏈14，層厚4 mm，層間距1 mm，視野240 mm×240 mm，信號平均次數3，體素大小1.0 mm×1.0 mm。

IVIM成像以體線圈為射頻發射和接收線圈。使用單激發EPI序列，多通道射頻模式，采樣因子=0.726，采用精確頻率反轉恢復(spectral presaturation attenuated inversion rcovery，SPAIR)抑脂序列，反轉時間60 ms，頻率失相位為200 Hz，TR 4114 ms，TE 75 ms，視野160 mm×180 mm×66 mm，體素1.25 mm×1.26 mm×3.00 mm(RL×AP×SI)，信號平均次數4，Sense加速因子(RL×AP)=2×2，b值=0、188、375、563和750 s/mm2，掃描時間為5 min 18 s。

3.數據測量

將得到的多b值原始數據導入后處理軟件，應用雙指數模型(IVIM模型)進行后處理，得到純擴散值D(去除灌注的影響)及灌注分數f(灌注因素對總擴散的影響百分比)。結合常規MRI圖像及前列腺穿刺活檢病理結果，分別在前列腺外周帶癌區及非癌區設置興趣區。癌區和非癌區的確定采用六分區法。所謂六分區，是參照前列腺系統穿刺的分區定位標準，將軸面圖像層數除以3，分為基底、體和尖部三部分，如不能被3整除則舍棄基底部靠近精囊及外周帶較少的層面；再以中央溝為界分為左右兩部分，這樣外周帶就被分為六個區域；將其與穿刺活檢位置相對應，如在該區域穿刺發現癌組織，此區將被定義為癌區，反之則為非癌區。ROI為圓形，包括約40個體素，要求其完全位于前列腺外周帶內，不包括前列腺中央腺體、周圍脂肪和氣體，并避開尿道(圖1～3)。

4.統計學分析

采用SPSS 20.0統計軟件進行統計學分析，采用獨立樣本t檢驗分別比較前列腺外周帶癌區和非癌區的D值和f值。以P<0.05為差異有統計學意義。

結果

根據六分區法11例患者可得到66個分區，結合前列腺穿刺活檢病理結果其中癌區25個，非癌區41個(圖1～3)。

圖1 前列腺腫瘤患者。a) T2WI示前列腺右側外周帶癌區呈低信號(箭)，左側外周帶為非癌區；b) DWI圖(b值=800s/mm2)示癌區病變呈高信號(箭)，非癌區未見異常信號。圖2 前列腺D值偽彩圖顯示癌區(箭)D值低于非癌區。圖3 前列腺f值偽彩圖顯示癌區(箭)f值高于非癌區。

癌區及非癌區D值和f值的均值方差不齊(F=20.17，P=0.000；F=12.09，P=0.001)，對D值及f值進行校正t檢驗，癌區的D值低于非癌區，差異有統計學意義(t'=9.00，P=0.00)；癌區的f值高于非癌區，但差異無統計學意義(t'=1.958，P=0.056，表1)。

表1 前列腺外周帶癌區與非癌區的D值和f值

討論

前列腺疾病是老年男性常見的疾病之一，而前列腺炎和前列腺癌兩者間臨床癥狀、實驗室檢查和常規影像學檢查表現有很多相似之處[1]，臨床上往往需要進行超聲引導下穿刺活檢才能最終確診，但穿刺屬于有創性檢查，會造成疼痛、出血等并發癥而使很多患者不易接受。

擴散加權成像可以反映組織內水分子的擴散情況，表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值對正常前列腺、前列腺炎癥和前列腺癌的鑒別診斷有一定價值[2-4]。前列腺癌組織內癌細胞增殖，局部細胞密度增高，伴癌細胞的核漿比例增大，導致水分子擴散受限，ADC值降低，且惡性程度越高的區域ADC值越低。與此同時，組織病理學和動態增強MR掃描等表明，前列腺癌組織血供豐富，其內的微血管密度、血流量及血管通透性等血流灌注指標均明顯高于非癌組織[5-8]。常規DWI用2個b值成像，得到的是分子擴散及微血管灌注的綜合信息[9]，測量所得的ADC值也是分子擴散運動和微循環灌注共同作用的結果，為了減少微灌注對擴散系數的影響，MRI檢查中常采用高b值(>800 s/mm2)DWI進行掃描，但與此同時犧牲了信噪比，圖像質量較差。

為了同時兼顧圖像信噪比和減少微灌注影響，考慮采用多b值來解決這些問題。隨著MR硬件設備的發展，高場強及高切換率梯度系統為多b值DWI成像提供了可能。IVIM擴散成像需要采用多b值擴散成像序列(3個或3個以上b值組合)，同時利用雙指數模型進行后處理，提取D值和f值。Pang等[10]及Dopfert等[11]在前列腺癌的研究上作出了嘗試，認為該方法是可行的。本研究通過采用5個b值組合的DWI，對癌區和非癌區的D值進行比較分析，發現癌區的D值較非癌區顯著降低，這與以往的研究結果是一致的[4,10]。本研究中癌區的f值較非癌區升高，但差異無統計學差異。考慮到f值體現的是灌注因素對總擴散的影響百分比，而灌注因素在低b值情況下能更好地體現，本文選取的b值都較高(188、375、563、750 s/mm2)，對灌注因素的體現可能會有一定影響，從而影響了癌區和非癌區f值的測量，需要在進一步的研究中選取更多的低b值來行驗證。

本研究具有一定的局限性，樣本量較小，可能會產生偏倚。非癌組織包括正常癌組織、前列腺增生和前列腺炎等，并沒有細分，沒有相對應的組織學指標作為D值和f值的病理對照，也是本研究的不足，需要在后續研究中進一步完善。

綜上所述，IVIM成像可以同時無創性觀察前列腺組織分子擴散及微灌注情況，可為前列腺非癌組織和癌組織的鑒別診斷提供重要信息。

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Preliminarystudyofintravoxelincoherentmotiondiffusion-weightedimagingofprostatecancer

YE Jin-tang，CAI Wen-chao，WANG Yue，et al.

Department of Radiology，Peking University First Hospital，Beijing 100034，P.R.China

【Abstrast】Objective：To determine the role of multi b-value DWI in the evaluation of prostate cancer (PCa).Methods：Seven patients with PCa and four patients without PCa according to the results of biopsy were recruited in the study.All of them underwent the multi b-value DWI (b=0，188，375，563，750s/mm2) examination on a 3.0T MR scanner.Quantitative analysis was conducted by using an intravoxel incoherent motion (IVIM) bi-exponential model.Then the pure diffusion coefficient (D) and perfusion fraction (f) in the cancerous and noncancerous areas were calculated and compared (independent t-test) between the two groups.Results：The D and f values in the cancerous areas were (0.77±0.20)×10-3mm2/s and (8.66±3.07)%,whereas the D and f values in the noncancerous areas were (1.53±0.48)×10-3mm2/s and (2.27±1.16)%.The D values in the cancerous areas were significantly lower than those of the noncancerous areas (P<0.01).The f values in the cancerous areas were higher than those of noncancerous areas but there was no statistical difference between the two groups.Conclusion：Multi b-value DWI can reflect the true water diffusion motion and microcirculation perfusion in the prostate.It may be a feasible tool in the diagnosis of prostate cancer.

Prostate neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Diagnosis,differential

100034 北京，北京大學第一醫院醫學影像科

葉錦棠(1979-)，男，廣東東莞人，副主任醫師，主要從事MR診斷工作。

王霄英，E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

R737.25; R445.2

A

1000-0313(2014)05-0474-03

2014-03-25

2014-04-16)