擴散加權成像在前列腺癌診斷中的應用進展

高　飛，趙希鵬

(1.青海大學研究生院，青海 西寧　810001;2.青海大學附屬醫院影像中心，青海 西寧　810001)

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擴散加權成像在前列腺癌診斷中的應用進展

高飛1，趙希鵬2

(1.青海大學研究生院，青海 西寧810001;2.青海大學附屬醫院影像中心，青海 西寧810001)

前列腺癌(prostatic carcinoma，PCa)是老年男性常見致死腫瘤之一。磁共振成像被公認為前列腺癌早期診斷及臨床評價、分級最好的影像學方法，多種磁共振新技術，如體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)、擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)及擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)已應用于前列腺癌診斷及評價的研究。本文就以上新技術在前列腺癌定性及定量分析中的應用進展進行綜述。

前列腺癌；擴散加權；擴散峰度成像；體素內不相干運動成像；擴散張量成像

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擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術已經成為前列腺癌患者診斷及評價的重要組成部分。傳統擴散加權成像重要的評價指標：表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC) 值可以用于前列腺良惡性疾病的鑒別，并評價前列腺癌(prostatic carcinoma，PCa)周圍侵犯、淋巴結及骨轉移的情況[1]，部分學者指出ADC值與前列腺癌Gleason評分及前列腺特異性抗原(prostate-specific antigen，PSA)呈負相關[2]。但傳統擴散加權診斷前列腺癌的特異性較差，ADC值在前列腺癌、前列腺炎及前列腺增生的診斷中存在大幅重疊。因此，多種擴散加權新技術現已應用于前列腺癌的診斷中，以提高前列腺癌診斷的準確率。

1　前列腺擴散加權中b值的選擇

b值是反映擴散效應強度的主要因素之一，較高的b值代表較強的擴散效應。國內外學者對磁共振的前列腺診斷中最佳b值的選擇還沒有達成共識。ADC值在確定病灶的性質及定位時高度依賴于b值的選擇[3]，更高的b值可以增大正常組織及腫瘤之間的對比度，但同時也降低了信噪比，常用的b值范圍在500～1 000 s/mm2，近年來國內外研究趨向于應用更高的b值。Rosenkrantz等[4]研究指出b值為2 000 s/mm2時相對于1 000 s/mm2時診斷外周帶PCa敏感性有顯著提高，并可以消除“T2穿透效應”的影響。然而Koo等[5]對PCa患者行3.0T DWI多b值掃描并對生成的ADC圖進行評估，結果顯示當b=1 000 s/mm2時，診斷PCa的敏感度最高，高b值(2 000 s/mm2)下的擴散成像并未對PCa的鑒別診斷提供更大的價值。

2　體素內不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)在前列腺癌中的應用

ADC值可大致量化評估組織的擴散程度，能從組織細胞學水平反映病理生理的微觀變化。但由于ADC值反映的擴散系數同時包括真性水分子擴散和毛細血管網中血流微循環灌注，而后者可導致影像上出現假性擴散信號，然而雙指數模型的IVIM可精確描述擴散加權中組織信號衰減與b值間的關系，分別獲取反映組織擴散和微循環毛細血管灌注效應的參數。根據IVIM理論公式：Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)]，S代表體素內信號的強度；D代表體素內真性水分子擴散，稱為真性擴散系數；D*代表體素內微循環灌注，稱為假性擴散系數；f即灌注分數，代表體素內微循環灌注效應占總體擴散效應的容積率。根據上述公式，由于D*值顯著大于D值，常高于D值數十個數量級，因此應用低b值(一般指b<200 s/mm2)時測得的信號主要反映灌注效應；高b值時測得的信號主要體現組織的水分子擴散信號。

D?pfert等[6]在13例患者經穿刺活檢證實為前列腺癌之前，對其用磁共振IVIM-DWI進行評估，并選取了4個b值(0、50、500和800 s/mm2)，前列腺癌組織的ADC值、D值及f值比正常前列腺組織明顯減低。另一項研究選擇26例前列腺癌患者，選取10～1 000 s/mm2之間的10個b值，運用單指數模型和雙指數模型分別來獲得符合擴散衰減的曲線[7]。結果發現在81%的病例中，雙指數模型比單指數模型可以提供更好的數據。雙指數模型IVIM計算得到D值、f值及D*值，不僅可以反映前列腺癌與正常前列腺組織的差異，還可以明確反映前列腺中央帶、外周帶及前列腺良性增生組織的差異。

3　擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)在前列腺癌中的應用

DKI理論基礎是人體細胞、組織結構及形態的復雜性，導致活體水分子的擴散運動實際上呈非高斯分布狀態，即較正態分布有更高的峰值和更長的尾巴。DKI的計算公式：S=S0·exp(-bD+b2·D2·K/6)]，其中K指平均峰度，顯示興趣區內組織結構的復雜程度，D值顯示經非高斯分布矯正后的擴散系數。

DKI是另一種試圖更準確地對前列腺癌的彌散受限進行特征化分析的多指數成像技術。初步結果表明在前列腺癌中，從DKI中獲得的參數比常規DWI獲得值可能更有價值。Quentin等[8]對包括健康志愿者和PSA升高的31例患者進行DKI，選取0～1 000 s/mm2的4個b值及20個梯度空間方向進行圖像采集，發現用DKI比常規單指數DWI具有更好的彌散加權信號。在前列腺腫瘤中平均峰度及軸向峰度明顯高于正常前列腺外周帶或中央帶組織。Rosenkrantz等[9]對47例前列腺癌患者進行3.0T磁共振彌散加權成像，采用b值為2 000 s/mm2，發現DKI中代表非高斯彌散運動的參數K在前列腺癌組織中明顯高于非腫瘤組織，同時發現K值在Gleason評分>6與≤6的前列腺癌比較中存在明顯差異。相對于ADC值和D值，K值在區分外周帶前列腺癌與前列腺增生中的敏感性更高，而特異度相同。K值在區分高低級別前列腺癌時敏感度顯著高于ADC值與D值，但特異度有所減低。

4　擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在前列腺癌中的應用

前列腺DTI聯合其他序列用于PCa診斷的文獻較少。Li等[10]運用DTI聯合動態增強磁共振成像(DCE-MRI)對33例患者在穿刺確診為外周帶前列腺癌或前列腺增生前進行信息采集，發現前列腺癌與前列腺良性增生的ADC值、各向異性指數(fractional anisotropy,FA)、容積轉運常數(ktrans)值和強化率(kep)存在明顯差異。鞏濤等[11]根據Gleason評分(以7為界)將前列腺癌患者分為高、中、低3級，結果證實DTI的ADC值及FA值存在明顯差異；纖維跟蹤(fiber tracking,FT)圖上局部腫瘤區域纖維束走行紊亂，局部中斷甚至消失，以上改變均支持惡性腫瘤。

5　結　　論

初步結果表明，IVIM、DKI及DTI在前列腺癌的發現、腫瘤的侵襲性及最終病理結果的預測中可能比常規的磁共振擴散加權成像有更高的價值。然而，IVIM、DKI及DTI對不同前列腺癌的分級及前列腺良惡性病變的量化值有部分重疊。這些新技術聯用其他多參數序列可增加診斷價值，但它們仍處在早期發展及發現中，需進一步研究來確認其對前列腺癌評估的作用。

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2015-11-03)

趙希鵬，Qyfyct0087@sina.com

R737.25

A

10.11851/j.issn.1673-1557.2016.04.003