3.0T動態增強磁共振對前列腺癌的定量分析研究

劉會佳，趙娓娓，任芳，黃旭方，李娜，侯煒寰，潘奇，任靜，宦怡

·前列腺MRI專題·

3.0T動態增強磁共振對前列腺癌的定量分析研究

劉會佳，趙娓娓，任芳，黃旭方，李娜，侯煒寰，潘奇，任靜，宦怡

目的探討3.0T磁共振動態增強(DCE-MRI)定量分析對前列腺癌的診斷價值，并評價Ktrans與Gleason評分的相關性。方法回顧性分析40例經病理證實的前列腺疾病患者的病例資料，其中前列腺癌(PC)患者28例，前列腺增生(BPH)患者12例，每例患者均行常規MRI和DCE-MRI檢查，通過與病理結果對照，在MRI圖像上共選取130個樣本，分為前列腺癌區、外周帶非癌區和中央腺體非癌區三組，在前列腺定量參數偽彩圖上取ROI并測量Ktrans、Ve及Kep值，對三組的各參數值分別行方差分析，并檢驗PC組Ktrans值與Gleason評分的相關性。結果前列腺癌區的Ktrans、Ve及Kep值分別為(0.62±0.10)min-1、(0.44±0.12)和(1.45±0.25)min-1，外周帶非癌區分別為(0.21±0.06)min-1、(0.29±0.65)和(0.76±0.21)min-1，中央區非癌區分別為(0.32±0.09)min-1、(0.34±0.70)和(0.95±0.26)min-1，Ktrans、Ve及Kep值在各組間差異均有統計學意義(F值分別為234.338、32.593及92.462，P值均<0.05)；PC組Ktrans、Ve值在不同Gleason評分組間差異有統計學意義(F值分別為6.354、9.217，P值均<0.05)，Kep值在不同Gleason評分組間差異無統計學意義(P值>0.05)；前列腺癌區的Ktrans值與Gleason評分呈正相關(r=0.533，P<0.05)。結論3.0T DCE-MRI定量分析研究能為PC的診斷提供客觀依據。前列腺癌區的Ktrans值與Gleason評分呈正相關，提示定量參數Ktrans值可用于評估PC的惡性程度。

前列腺腫瘤；磁共振成像；前列腺增生

MRI作為診斷前列腺癌的最佳影像學檢查方法已經廣泛應用于臨床，主要用于觀測腫瘤的分期、周圍侵犯及遠處轉移情況；近年來動態對比增強磁共振成像(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)、DWI、MRS等多種功能磁共振成像方法逐漸發展并應用于臨床，可以定性、定量分析前列腺癌的特征。本研究著手于前列腺癌DCE-MRI定量參數特征及其與腫瘤組織Gleason評分的相關性，旨在利用MRI提示腫瘤的惡性程度，為臨床醫師對前列腺癌(prostate cancer，PC)的診斷、分期、治療方案、手術計劃及療效監測提供相關信息。

材料與方法

1.病例資料

搜集2011年12月-2012年8月在我院行常規MRI和DCE-MRI檢查的40例前列腺疾病患者，年齡49～83歲，平均67歲。患者血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)值為5.1～153.0 μg/L，中位值為68 μg/L。40例患者行前列腺MRI檢查前均未經過內分泌、放療等治療，MRI檢查后1個月內經穿刺活檢證實，其中PC患者28例，前列腺增生(prostatic hyperplasia,PH)患者12例。

2.檢查方法

MRI檢查采用Siemens magnetom trio tim 3.0T磁共振掃描儀，體相控陣線圈。掃描序列包括常規冠狀面、軸面T2WI、軸面T1WI及DCE-MRI相關序列。軸面TSE-T2WI掃描參數：TR 4430 ms，TE 78 ms，回波鏈長度17，層厚4 mm，激勵次數1，矩陣320×232，掃描時間為126 s；軸面FFE-T1WI掃描參數：TR 5.50 ms，TE 1.92 ms，層厚4 mm，翻轉角5°，NSA 10，矩陣256×186，掃描時間為36 s；軸面FFE-T1WI動態增強掃描參數：TR 3.30 ms，TE 1.17 ms，層厚3 mm，翻轉角13°，SNR 1，矩陣256×186，視野350 mm×350 mm，掃描時間為7.2 s，于常規MRI序列后進行，通過高壓注射器靜脈團注對比劑Gd-DTPA，劑量0.2 mmol/kg，流率2 ml/s，其后靜脈團注20 ml生理鹽水，流率2 ml/s，動態增強掃描無間隔采集50個時相。

前列腺穿刺活檢：所有入組患者均行經直腸超聲引導下系統穿刺活檢或病理診斷，穿刺活檢根據前列腺大小和臨床需要，常規系統穿刺8或12針。8點穿刺：雙側尖部及基底部各1點，雙側中部各2點；12點穿刺：在8點基礎上在前列腺左右葉各增加2點，或對應DCE-MRI圖像在癌灶區域選擇性添加穿刺點。由病理醫師記錄活檢位置，并標明各區主要及次要結構Gleason評分，得到最終評分結果。

DCE-MRI數據通過Jim image analysis軟件進行處理，通過該軟件Tofts雙室藥代動力學模型，對DCE-MRI數據進行定量分析，得到血管生理相關的一系列參數，包括轉運常數(Ktrans)、血管外細胞外間隙體積百分數(Ve)及速率常數(Kep)，并生成相關參數圖。

3.圖像分析

對前列腺進行分區，對應穿刺活檢結果，結合T2WI及DCE-MRI圖像 ，選取感興趣區并測量各區的Ktrans、Ve及Kep值。

前列腺分區方法：將前列腺上下平均分為基底部、中部和尖部3部分；外周區基底部和尖部再分為左右2個區，中部則再分為左內、左外、右內和右外4個區，即外周區共分為8個分區；中央區基底部、中部和尖部各分為左右2區，即中央區共分為6個分區。

測量和計算原則：對病理證實為PC者根據穿刺活檢結果，結合T2WI及DCE-MRI圖像，將前列腺外周區及中央區分為癌區和非癌區，在各區放置ROI，記錄各區相應參數值；以上均由2名放射科醫師共同完成。將外周區癌區和中央區癌區統一歸為癌區，計算各癌區參數平均值，作為該患者癌區的最終參數值；分別計算外周區各非癌區和中央區各非癌區參數的平均值，作為外周區非癌區和中央區非癌區的最終參數值；對于病理證實為PH者分別測量和記錄外周區和中央區各區的參數值，并取平均值，作為該患者外周區非癌區和中央區非癌區的最終參數值。ROI放置原則：①選擇各區中心層面放置ROI；②放置于各分區強化最明顯的區域；③ROI為橢圓形，面積約為30mm2；④盡量避開外周帶與中央腺體交界處、精囊根部、血管、出血或鈣化灶等，在中央區放置ROI時應注意避開尿道。記錄每個ROI的面積大小和參數值，重復測量3次取平均值。

4.統計學分析

采用SPSS 17.0統計軟件進行統計學分析。對前列腺癌區、外周區非癌區、中央區非癌區3組的DCE定量參數值(Ktrans、Ve及Kep)分別進行單因素方差分析；前列腺癌組中不同Gleason評分組間Ktrans、Ve及Kep值比較采用單因素方差分析，Gleason評分與Ktrans值相關性采用Pearson相關分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

結果

1.穿刺活檢病理結果

前列腺癌區共收集到39個樣本，其中Gleason評分≤7分22個，8分12個，9分3個，10分2個；外周區非癌區共收集到43個樣本；中央區非癌區共收集到48個樣本。

2.DCE強化特點

28例PC均表現為早期明顯強化，其中23例延遲期對比劑退出，強化曲線呈流出型(圖1)，5例延遲期對比劑退出不明顯，強化曲線呈平臺型；12例PH患者中9例強化曲線呈平臺型(圖2)，3例呈流入型。

3.定量參數分析結果

統計學分析顯示前列腺癌區、外周區非癌區、中央區非癌區Ktrans、Ve及Kep值的差異均有統計學意義(P<0.05，表1)。

4.PC組不同Gleason評分間各定量參數值比較

隨著Gleason評分的增高，DCE-MRI各定量參數值均有不同程度增高。PC組內不同Gleason評分間Ktrans、Ve值的差異有統計學意義(P<0.05)，Kep值的差異無統計學意義(P>0.05)。多重比較顯示Glea-son≤7分組Ktrans值與8分、10分組間差異均有統計學意義(P<0.05)，余各兩組間差異無統計學意義(P>0.05)；Ve值四組間差異無統計學意義(P>0.05)；四組間Kep值組間差異無統計學意義(P>0.05)，故不再研究Ve、Kep值與Gleason評分的相關性(表2)。

圖1 61歲，前列腺癌患者，PSA值為9.5μg/L。a) 軸面T2WI示右側外周區及中央區前列腺癌呈低信號結節影; b) 軸面DCE第2動態圖像; c) 軸面DCE第50動態圖像，動態增強掃描示該結節早期明顯強化，且強化程度很快下降，該結節Ktrans=0.72min-1，Ve=0.49，Kep=1.47min-1; d) 該癌結節強化曲線呈流出型。圖2 64歲，前列腺增生患者，PSA值為6.5μg/L。a) 軸面T2WI示中央區前列腺增生呈低信號結節影; b) 軸面DCE第2動態圖像; c) 軸面DCE第50動態圖像，動態增強掃描示該結節早期明顯強化，且強化程度持續升高，延遲晚期強化程度無減退，該結節Ktrans=0.38min-1，Ve=0.29，Kep=1.31min-1; d) 該結節強化曲線呈平臺型。

5.Ktrans值與Gleason評分相關性

統計學分析顯示，前列腺癌區Ktrans值與Gleason評分呈正相關(r=0.533，P<0.05，圖3)。

討論

1.DCE-MRI定量參數在診斷前列腺癌中的價值

表1 前列腺癌區、外周區非癌區、中央區非癌區Ktrans、Ve及Kep值比較結果

注：外周區非癌區及中央區非癌區兩組Ve值不服從正態分布，故采用非參數Kruskal Wallis檢驗方法；Ktrans、Ve、Kep值組間兩兩比較差異均有統計學意義(P<0.05)。*代表χ2值。

表2 前列腺癌組不同Gleason評分間各定量參數值比較結果

注：四組Ktrans、Ve值組間差異有統計學意義，四組Kep值組間差異無統計學意義(P>0.05)；Gleason≤7分組Ktrans值與8分、10分組間差異均有統計學意義(P<0.05)，余各兩組間差異無統計學意義(P>0.05)；Ve值各間差異無統計學意義(P>0.05)。

圖3 前列腺癌區Ktrans值與Gleason評分相關性分析圖。

DCE定量分析以腫瘤組織微血管密度及組織血管通透性改變等為基礎評價腫瘤生理特性，定量分析參數包括Ktrans、Ve及Kep。Ktrans代表單位時間內每單位體積組織中從血管進入血管外細胞外間隙(extra-vascular extra-cellular space，EES)的對比劑量；Ve是滲透到EES中的對比劑在EES中所占體積百分數，是組織灌注達到平衡后對比劑由EES返回血管內的比率常數。這些參數在診斷PC中的價值依然存在爭議，多數學者認為，癌區的Ktrans和Kep均高于正常外周區，而癌區和中央腺體的Ktrans和Kep存在交叉；也有學者認為前列腺癌區、中央腺體非癌區的Ktrans、Ve、Kep值均高于外周帶非癌區，且前列腺癌區的Ktrans、Kep值均高于中央腺體非癌區[1-6]。本研究結果表明，前列腺癌區、中央區非癌區及外周區非癌區的Ktrans、Ve、Kep值是依次降低的，整體差異有統計學意義(P<0.05)，且各參數在任意兩組間的差異亦均有統計學意義(P<0.05)；本實驗與有些研究結果不同之處主要是Ve值，大多數學者認為癌區、外周帶及中央腺體三者之間Ve值差異無統計學意義，但也有研究表明癌區的Ve值高于正常周圍區，而癌區和中央腺體的Ve值則存在交叉，而本研究結果表明前列腺癌區、中央區非癌區及外周區非癌區三組間Ve值差異均有統計學意義(P<0.05)，分析原因可能是本研究中病理證實為PC的病例癌灶范圍大，3例已有骨轉移 ；中央區非癌區病灶38個為PH，組織已有病理學改變。

2.Ktrans值與Gleason評分的相關性

PC多生長緩慢，少數生長迅速、廣泛轉移，呈高度惡性，因此鑒別腫瘤的侵襲性很有必要，對于侵襲性強的腫瘤需要外科干預行根治性切除術；Gleason分級包括1～5分，提示腫瘤分化程度從高到低。由于PC病理學異質性明顯，同一病理標本通常包含一種主要結構類型和一種次要結構類型，對于含有2種結構類型的PC，Gleason評分=主要結構類型(分級)+次要結構類型(分級)，而對于只有一種結構類型的PC被認為主要結構和次要結構類型完全一致，兩種結構類型相加得到PC標本2～10分的評分[2,7-10]。

不同Gleason評分組間Ktrans值有部分重疊，隨著Gleason評分的提高，Ktrans值亦有升高趨勢，Gleason評分≤7分組與8分、10分組間差異有統計學意義(P<0.05)，其余各組間差異均無統計學意義；本組前列腺癌病灶Gleason評分9分、10分組樣本數很小，可能影響結果的準確性，但相關分析顯示Gleason評分和Ktrans值呈顯著正相關(r=0.533，P<0.05)，與多數相關研究結果一致。PC的生長和侵襲依賴新生血管，PC的微血管密度(micro-vessel density，MVD)明顯高于正常前列腺組織，而腫瘤微血管決定著腫瘤的生物學行為和預后，因此，PC的MVD與腫瘤分期、分級、轉移、復發及預后都有一定關系[11-12]，腫瘤組織分化越差，組織異型性越大，細胞代謝和增殖就越快，新生微血管多，組織灌注及毛細血管通透性就高，相關性研究表明Gleason評分高、惡性程度高的PC相應Ktrans值高，血流灌注及血管通透性高。

3.不足和展望

本研究樣本量較少，尤其是PC組的Gleason評分與癌灶Ktrans的相關性分析，且Gleason評分集中在6～9分，可能導致結果產生偏倚；且缺乏對主要結構級別與次要結構級別的細致分類，如Gleason評分為3+4或4+3的腫瘤組織生物學特性是有差別的，直接影響到腫瘤的侵襲性和轉移潛能。患者經穿刺活檢證實，缺乏根治術后大切片病理標本，而穿刺活檢結果及根治術大切片病理結果的Gleason評分結果往往不一致，且穿刺活檢可能會漏診前列腺尖部病變及早期侵襲性較低的微小灶[13]，可導致病理結果呈假陰性；目前各研究中心應用的DCE-MRI定量分析軟件不盡相同，多為各自研發，所依據的藥代動力學模型存在差異，導致后處理結果存在差異；經Lowry等的研究證實，使用不同模型所得結果存在顯著不同，因此這一點也是導致結果多樣化的關鍵原因[14-16]。

本研究表明，DCE-MRI定量參數對PC的診斷有重要價值，且提示癌灶Ktrans值與Gleason分級間存在相關性，定量參數用于無創性預測腫瘤惡性程度及預后成為可能，并且由于前列腺癌組織的異質性，可計算各部分組織Ktrans值從而指導穿刺，提高穿刺陽性率及Gleason分級的準確性。

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編輯部地址：430030 武漢市解放大道1095號 同濟醫院《放射學實踐》編輯部

QuantitativediagnosticvalueofDCE-MRIinprostaticcancer

LIU Hui-jia,ZHAO Wei-wei,REN Fang,et al.

Department of Radiology,Xijing Hospital,Fourth Military Medical University,Xi'an 710032,P.R.China

Objective：To study the diagnostic value of quantitative analysis parameters of DCE-MRI in the diagnosis of prostate cancer and to evaluate the correlation between Ktransand Gleason scores.MethodsForty patients with pathologically proved prostate diseases underwent conventional MRI and DCE-MR examinations.They were divided into three groups:cancerous foci,noncancerous area in the peripheral zone and central gland.ROIs were drawn on areas of prostate tissue to measure the values of Ktrans,Veand Kep.The 3 parameters in the different groups were analyzed,and the correlations between Ktransand Gleason scores were studied.ResultsThe Ktrans,Veand Kepvaluesof cancerous foci were (0.62±0.10)/min, (0.44±0.12) and (1.45±0.25)/min,respectively,while,for noncancerous area in the peripheral zone were (0.21±0.06)/min,(0.29±0.65),(0.76±0.21)/min,respectively,and for noncancerous area in the central gland were (0.32±0.09)/min,(0.34±0.70),(0.95±0.26)/min,respectively.The differences between Ktrans,Veand Kepvalues of the three groups were statistically significant (F=234.338,32.593 and 92.462,respectively;P<0.05).Significant correlation was found between Ktransand Gleason score (r=0.533，P<0.05).ConclusionThe differences of Ktrans,Veand Kepamong the three groups (cancerous foci,noncancerous area in the peripheral zone and central gland) are statistically significant.3.0T DCE-MRI quantitative analysis plays an important role in the diagnosis of prostate cancer.Positive correlation is found between Ktransand Gleason score.Ktranscan be used for evaluating the degree of malignancy of prostate cancer.

Prostate neoplasms; Magnetic resonance imaging; Prostatic hyperplasia

710032 西安，第四軍醫大學西京醫院放射科

劉會佳(1986-)，女，河北人，碩士研究生，主要從事腹部MRI功能成像研究工作。

宦怡，E-mail：huanyi3000@163.com

國家自然科學基金(81370039)；西京醫院臨床高新技術新業務助推項目(XJGX13LC11)

R737.25; R445.2

A

1000-0313(2014)05-0477-05

2014-02-19

2014-04-26)