3.0T動態增強MRI在前列腺癌診斷中的價值

景國東，汪劍，陳錄廣，楊波，王莉，陸建平

·前列腺MRI專題·

3.0T動態增強MRI在前列腺癌診斷中的價值

景國東，汪劍，陳錄廣，楊波，王莉，陸建平

目的通過動態增強MRI(DCE-MRI)對前列腺癌進行定量分析，評估DCE-MRI在前列腺癌中的診斷價值。方法選取46名前列腺疾病患者，年齡43～81歲，包括前列腺癌患者35名，前列腺增生患者11名。所有患者均行常規MRI及DCE-MRI檢查，在灌注參數圖上測量前列腺癌與正常組織的容積轉運常數(Ktrans)、速率常數(Kep)、血管外細胞外容積分數(Ve)值，比較三者在前列腺癌及正常組織中的差異，并進行ROC曲線分析，計算Ktrans、Kep、Ve診斷前列腺癌的敏感度及特異度并對Ktrans、Kep、Ve三者與Gleason評分進行相關性分析。結果在前列腺癌與正常組織中，Ktrans、Kep差異均有統計學意義(P<0. 001)，Ve差異無統計學意義(P>0.05)。Ktrans、Kep的ROC曲線下面積最大，兩者的診斷敏感度及特異度分別為94.6%、92.9%和85.7%、71.4%。Ve在前列腺癌診斷中無明顯價值。Ktrans、Kep、Ve與Gleason評分無明顯相關性。結論DCE-MRI定量分析在前列腺癌診斷中具有較高價值，可用于前列腺良惡性病變的鑒別診斷。

前列腺腫瘤; 前列腺增生; 磁共振成像；診斷，鑒別

前列腺癌是男性第二常見的惡性腫瘤，在男性癌癥病死率中居第六位[1]。近年來，MRI檢查已成為前列腺疾病最優的影像學檢查方法，MRI具有良好的軟組織分辨力，并且可多方位、多參數、多功能成像。常規MRI檢查T2WI成像可清楚顯示前列腺的解剖結構及周圍組織結構[2]，前列腺癌在T2WI上的典型表現為外周帶內呈低信號影，但前列腺炎癥、出血、鈣化、內分泌治療后也可表現為外周帶內低信號，這給前列腺癌的診斷增加了困難。常規MRI在前列腺癌診斷中由于存在諸多不足，這就需要聯合其他檢查技術對前列腺良、惡性病變進行鑒別[3]。動態增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)是一種無創性評估組織和腫瘤血管生理特性的成像方法，其原理主要是基于腫瘤的血管生成和腫瘤新生血管通透性的改變[4]，通過靜脈團注對比劑后，觀察對比劑在血管及組織中濃度的變化，檢測腫瘤血管生成、血管通透性及血管灌注。此前很多研究中，DCE-MRI在1.5T MRI中用于評價轉運常數Ktrans與腫瘤Gleason評分相關性的研究結論不一致，而3.0T MRI在這方面的研究報道很少。本文通過DCE-MRI對前列腺癌進行定量分析，旨在探討DCE-MRI在前列腺癌診斷中的價值。

材料與方法

1.病例資料

搜集我院2013年6月-2014年1月35例前列腺癌和11例前列腺增生患者的病例資料，患者年齡52～82歲，前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)水平4.75～>100 ng/ml，所有患者均經手術病理證實。所有患者行MR檢查前均簽署知情同意書。主要臨床癥狀包括排尿困難、尿頻、尿潴留、間斷性血尿等。前列腺癌術后Gleason評分：評分為6分者4例，7分者10例，8分者8例，9分者11例，10分者2例。

2.患者納入標準

前列腺癌患者納入標準：① MR檢查前1個月內未進行過前列腺穿刺；②患者行MR檢查前未做過內分泌及放射治療等；③患者臨床資料及病歷資料齊全；④患者無磁共振檢查禁忌。

3.檢查方法

MRI檢查采用Siemens Skyra 3.0T MR掃描儀。患者檢查前一天進食少渣食物，檢查前禁食4～6 h，檢查時排空膀胱。患者取仰臥位，將18通道相控陣體線圈置于腹壁，掃描中心位于恥骨聯合上方約2 cm處，并用綁帶對線圈進行固定，以減少患者呼吸運動產生的偽影。前列腺行橫軸面、矢狀面、冠狀面三方位2D T2WI快速自旋回波序列掃描。橫軸面掃描參數：TR 4000 ms，TE 104 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數21，矩陣384×384 ，翻轉角134°。回波鏈長度18 ，平均次數1 ，采集時間2 min 58 s。冠狀面掃描參數：TR 4000 ms，TE 104 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數21，矩陣384×384，翻轉角134°。回波鏈長度18 ，平均次數1 ，采集時間2 min 39 s。矢狀面掃描參數：TR 4000 ms，TE 104 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數21，矩陣384×384，翻轉角134°。回波鏈長度18，平均次數1，采集時間2 min 9 s。前列腺橫軸面T1WI掃描參數：TR 4000 ms，TE 104 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數21，矩陣384×384，翻轉角134°。回波鏈長度18，平均次數1，采集時間2 min 18 s。

前列腺DCE-MRI掃描對比劑選用釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)，經肘前靜脈留置針高壓注射器快速注射，流率3.0 ml/s，然后注射30 ml生理鹽水以保證藥物完全注入體內，流率3.0 ml/s。在注射對比劑前先掃一個掃描周期作為蒙片，注射對比劑時同時進行第二個周期掃描，每個掃描周期得到30幅圖像，共75個掃描周期，掃描時間5 min 13 s。掃描采用T1-Vibe-FS序列，掃描參數：TR 4000 ms，TE 104 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數21，矩陣384×384，翻轉角134°。回波鏈長度18，平均次數1，采集時間2 min 58 s。動態增強掃描注射對比劑之前先平掃兩個周期T1mapping，用于T1值的計算。

4.圖像及數據分析

所有動態增強MRI數據的處理均在Siemens syngoMultiModality工作站上完成，采用Tissue 4D處理軟件。畫定興趣區時首先通過根治術后大體標本切片和經直腸超聲引導下前列腺十二針穿刺病理結果來明確腫瘤組織與非腫瘤組織。觀察腫瘤的位置、形態、大小及邊界，畫定興趣區后通過軟件對腫瘤與非腫瘤組織的Ktrans、速率常數Kep、血管外細胞外容積分數Ve值進行自動分析，最后對數據進行收集整理。ROI的選擇應位于前列腺包膜內，盡量避開尿道、鈣化灶等區域，每個病灶的ROI測量2～3次取平均值。

5.統計學分析

采用 SAS 9.2統計學軟件進行統計學分析，使用成組t檢驗比較前列腺腫瘤組織與非腫瘤組織Ktrans、Kep、Ve的差異，應用 ROC 曲線評價Ktrans、Kep、Ve對前列腺癌的診斷效能。采用直線相關性檢驗評價Ktrans、Kep、Ve與病理Gleason評分系統的相關性。評估腫瘤組織與非腫瘤組織兩組組間差異時，先進行方差齊性檢驗，若方差齊則采用單因素方差分析，若方差不齊則采用非參數檢驗中的Kruskal Wallis檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

結果

本研究共采集84份可用組織樣本，包括56份前列腺腫瘤和28份前列腺非腫瘤組織樣本。前列腺癌結節在T2WI上表現為低信號結節，增強掃描表現為快速強化，快速退出，強化曲線呈“速升速降”型，而對側增生前列腺組織呈“緩慢升高”型(圖1)。

1.前列腺癌DCE-MRI定量分析結果

DCE-MRI定量分析結果顯示，前列腺腫瘤組Ktrans值為(0.24±0.09)min-1，非腫瘤組Ktrans值為(0.10±0.03)min-1，兩組之間差異有統計學意義(P<0.001)。前列腺腫瘤組Kep值為(0.70±0.29)min-1，非腫瘤組Kep值為(0.30±0.12)min-1，兩組之間差異有統計學意義(P<0.001)。前列腺腫瘤組Ve值為0.40±0.16，非腫瘤組Ve值為0.40±0.14，兩組之間差異無統計學意義(P>0.05，表1)。

χ2檢驗顯示，(Ktrans-Kep) 與Ktrans比較，診斷效能差異無統計學意義(P>0.05);Kep與Ktrans比較、(Ktrans-Kep)與Kep比較，診斷效能差異均有統計學意義(P<0.05)，Ktrans、(Ktrans-Kep)診斷效能均優于Kep(表2)。

圖1 患者，60歲，前列腺癌患者，Gleason評分為7分。a) T2WI橫軸面示左側葉不規則形低信號影(箭)，邊界欠清；b) T2WI冠狀面示左側葉不規則低信號影(箭)；c) 術后標本切面，前列腺左側葉可見明顯的癌灶組織；d) T1灌注圖示左側葉病灶呈高灌注；e) 正常組織T1灌注圖，表現為低灌注；f) 時間-信號曲線圖示癌灶曲線呈速升速降型(紅色)，正常組織呈緩慢上升型(綠色)。

表2 診斷效能比較

ROC曲線分析結果顯示，Ktrans、Kep值在診斷前列腺癌的曲線下面積分別為0.9927、0.9177，P<0.001；Ktrans診斷前列腺癌敏感度和特異度分別為92.9%和71.4%。Ve值在診斷前列腺癌的曲線下面積為0.5217，P>0.05。Ktrans與Kep在前列腺癌診斷中具有重要價值，且Ktrans明顯優于Kep，Ve在在前列腺癌診斷中無明顯價值(圖2)。

圖2 Ktrans、Kep值ROC曲線分析圖。

2.前列腺癌Ktrans、Kep、Ve值與病理Gleason評分系統相關性分析

統計學分析顯示前列腺癌組織Ktrans、Kep、Ve值與 Gleason評分無相關性，差異無統計學意義(P>0.05，表3)。

表3 Ktrans、Kep、Ve值與Gleason評分直線相關分析結果

注：Ktrans、Kep、Ve與Gleason評分不存在直線相關關系。

討論

腫瘤組織在DCE-MRI中主要表現為血管密度增加及血流灌注增強，這是許多癌組織包括前列腺癌的常見表現。前列腺癌組織具有較高的微血管密度，微血管密度增加在良性前列腺增生及前列腺高級別上皮內瘤變中也常見，前列腺癌與良性前列腺增生存在一定重疊[5]。微血管密度與組織學分級有關，可以作為患者生存率及治療后預后評估指標。動態增強掃描量化分析可以分為定量分析和半定量分析兩種方法[5]。DCE-MRI定量分析是通過Tofts-Kermode模型擴展的雙室模型進行數學計算[6，7]，得出一系列參數如容積轉運常數(Ktrans)、速率常數(Kep)、血管外細胞外容積分數(Ve)，這些定量參數用來評價腫瘤血管的生理學特性，有助于建立客觀的標準用于前列腺癌的診斷和評估治療效果[8，9]，三者之間的關系：Kep=Ktrans/Ve。半定量分析主要通過時間-信號強度曲線進行分析，計算比較簡單容易。時間-信號強度曲線反映了病變血流灌注情況，根據文獻報道[4]，曲線可分為四型：Ⅰ速升速降型，興趣區早期信號強度快速上升，到達一定值后信號強度迅速下降；Ⅱ速升緩降型，興趣區內早期信號強度快速上升，到達一定值后緩慢下降；Ⅲ平臺型，興趣區早期信號強度增加明顯，到達一定值后停止增加或者明顯變緩，呈平臺表現；Ⅳ緩慢升高型，整個動態觀測時間內興趣區信號強度持續性增強。前列腺癌常見的強化方式為速升速降型及速升慢降型，平臺型常見于前列腺增生，緩慢上升型常見于正常前列腺組織及前列腺良性病變。根據文獻報道，DCE-MRI能夠鑒別低級別腫瘤與高級別腫瘤，在防止低級別腫瘤的過度治療中起著非常重要的作用[10，11]。因此DCE-MRI在鑒別低級別腫瘤與高級別腫瘤中具有較高的臨床應用價值。

在過去的10年中，DCE-MRI定量分析在前列腺磁共振成像中的應用越來越廣泛，通過評價腫瘤新生血管滲透性，DCE-MRI有望成為用于前列腺癌診斷和分期的工具。DCE-MRI藥代動力學模型定量分析的主要參數有Ktrans、Kep及Ve。定量參數與血管通透性、灌注和血管容積基本生理特性相關，并且可以應用藥代動力學模型從DCE-MRI數據中得出。Ktrans代表單位時間內對比劑從血液進入到組織間隙的轉運容積，大小取決于血流量、毛細血管滲透性及表面積；Kep代表單位時間內對比劑從組織間隙進入血管的量；Ve代表單位體積組織血管外細胞外間隙體積，取值在0～1之間。

在本研究中，通過DCE-MRI定量分析發現Ktrans、Kep值在腫瘤組織明顯高于前列腺正常組織。DCE-MRI是基于血液中的對比劑滲透到周圍組織間隙，以往研究也表明，Ktrans、Kep值異常升高被認為與微血管密度和滲漏增加有關[12]。在前列腺癌中，血管生成速度過快，導致內皮細胞間隙較正常血管內皮細胞間隙增大，與正常血管比較具有較大的滲透性。DCE-MRI可以反映前列腺不同性質組織的毛細血管生成及其通透性情況，進而用來預測腫瘤臨床病理分期、治療效果和腫瘤復發[13-18]。Chen等[19]報道，通過DCE-MRI定量分析發現Ktrans、Kep值在腫瘤組織明顯高于前列腺中央葉及外周帶；Ve值在中央葉最高，在癌組織、中央葉及外中帶無明顯差異，本文研究結果與其相似。

目前只有少部分研究是關于DCE-MRI與Gleason評分相關性的，并且這些研究沒有得出一致的結論[13，18]。本研究中Ktrans、Kep值與腫瘤組織Gleason評分無明顯相關性，這與之前的一些研究結果相似[12，19-20]。Gleason評分是評估前列腺癌侵襲性的病理學標準，并被認為是評價患者預后最有意義的指標[20]，其作為反映前列腺癌組織生長形態、結構特征與生物學行為相關性的分級系統，在臨床工作中是前列腺癌患者制定治療方案和預后的重要指標之一。Gleason評分分為5級，1級為組織結構分化最好，預后最好，級別隨著組織結構分化及預后變差而升高，5級組織結構分化最差，預后最差。Gleason評分=主要結構分級+次要結構分級。主要結構類型為癌區最常見類型，次要結構類型為癌區第二常見類型且占標本的5%以上[21]，而只有1種Gleason結構類型的前列腺癌，一般將其主要結構類型分級與次要結構類型視為一致，前列腺癌主要結構與次要結構分級相加，即為這一標本的Gleason評分[22，23]，范圍為2～10分，Gleason評分越高說明腫瘤侵襲性越大，復發的可能性越大[24]。本研究中Ktrans值與Gleason評分無明顯相關性，其可能原因為：①本研究病例數較少，樣本量不足；②數據測量時可能摻雜人為主觀因素；③本研究組內患者評分普遍較高，Gleason評分最低值為6分，分值比較集中；④由于前列腺癌組織的多樣性，不同病灶間評分會不同，這與根治術后標本的Gleason評分常常不完全一致，而且本研究忽略了Gleason評分同樣分值主要、次要組織結構的前后關系的影響，因為主次關系不同，腫瘤侵襲性也不同。目前關于前列腺癌動態增強掃描定量分析參數的研究方法尚不成熟，不同研究中心所采用的軟件及藥代動力學模型不同，而且處理方法和結果也不完全相同，其可行性和準確性有待通過大量研究進一步證實[25]。

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下期要目

超低劑量CTA研究專題

臀部少見疾病的影像學表現

DCE-MRI評價腫瘤血管生成的實驗研究

低劑量CT掃描結合迭代算法重建行顳骨成像

肺真菌臨床影像學分析

原發性胸腺淋巴瘤的CT診斷與鑒別

3.0T MRI評價擴張型心肌病患者左心結構及功能的關系

DWI監測不同劑量單次照射兔VX2肝癌的療效

1H-MRS評價無水乙醇消融治療兔軟組織VX2腫瘤療效

迭代重建法與濾過反投影法在冠狀動脈CTA檢查中的價值

螺旋CT三維重建技術在腹壁疝中的應用

MRI聯合4D CEMRA診斷四肢遠端長骨轉移瘤

3.0Tdynamiccontrast-enhancedMRIinclinicaldiagnosisofprostatecancer

JING Guo-dong，WANG Jian，CHEN Lu-guang，et al.

Department of Radiology，Changhai Hospital，Second Military Medical University，Shanghai 200433，P.R.China

Objective:To assess the diagnostic value of dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in prostate cancer with the quantitative analysis of prostate cancer by DCE-MRI.MethodsForty-six patients with prostate diseases，aged between 43 and 81,including 35 patients with prostate cancer and 11 with prostate hyperplasia were selected.All the patients were conducted with conventional MRI and DCE-MRI scan.The variations of the value of Ktrans，Kep，and Vebetween the prostate cancer and normal tissues were measured and compared.And under the ROC curve analysis，we calculated the sensitivity and specificity of Ktrans,Kepand Vein the diagnosis of prostate cancer，as well as the correlation between Ktrans，Kep，Veand the Gleason score in prostate cancer.ResultsThe values of both Ktransand Kepwere significantly different between the prostate cancer and normal tissues，while Vewas not.The areas of Ktrans、Kepunder the ROC curve were the largest,and the sensitivity and specificity of both parameters were 94.6%、92.9% vs 85.7%、71.4% ,yet,Vewas clinically useless in the diagnosis of prostate cancer.Meanwhile,Ktrans，Kepand Vevalues were not relevant with Gleason score.ConclusionDCE-MRI quantitative analysis plays a significant role in the diagnosis of prostate cancer，and may help in differential diagnosis of prostate tumors.

Prostate neoplasms；Prostatic hyperplasia；Magnetic resonance imaging; Diagnosis,differential

200433 上海，第二軍醫大學長海醫院放射科(景國東、汪劍、陳錄廣、王莉、陸建平)，泌尿外科(楊波)

景國東(1984-)，男，山東人，碩士研究生，主要從事腹部影像診斷工作。

王莉，E-mail：wangli_changhai@163.com；陸建平，E-mail：cjr.lujianping@vip.163.com

長海醫院“1255”學科建設計劃資助項目(CH125520803)

R737.25; R445.2

A

1000-0313(2014)05-0482-05

2014-03-26

2014-04-16)