磁共振動態增強TIC曲線及Ktrans值在前列腺癌診斷中的對比

黃云海， 郭永梅， 徐宏剛， 徐向東， 楊文俊， 江新青

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磁共振動態增強TIC曲線及Ktrans值在前列腺癌診斷中的對比

黃云海， 郭永梅， 徐宏剛， 徐向東， 楊文俊， 江新青

目的：對比研究磁共振動態增強TIC曲線及Ktrans值在前列腺癌診斷中的應用價值。方法：搜集本院行前列腺DCE-MRI以及穿刺病理活檢的前列腺癌(PCa)及良性前列腺增生(BPH)各36例；DCE-MRI原始數據經TISSUE 4D軟件進行圖像后處理，繪制病灶感興趣區(ROI)及對側對照ROI，繪制時間信號曲線(TIC)并進行PI-RADS評分，測量定量參數Ktrans值，并進行統計學分析。結果：PCa組：病灶與對照ROI的PI-RADS評分均值分別為3.47、2.36，差異有顯著統計學意義(P=0.000)，病灶與對照ROI的Ktrans值分別為(0.270±0.151)/min、(0.216±0.116)/min，差異有統計學意義(P=0.028)。BPH組：可疑病灶與對照ROI的PI-RADS評分均值分別為2.22、1.94，差異無統計學意義(P=0.069)、病灶與對照ROI的Ktrans值分別為(0.199±0.110)/min、(0.183±0.099)/min，差異無統計學意義(P=0.415)。以PI-RADS評分及Ktrans值診斷PCa的ROC曲線下面積分別為0.854、0.632。結論：DCE-MRI對前列腺癌的診斷提供了重要信息，其中TIC曲線的PI-RADS評分以及定量參數Ktrans值對診斷PCa有重要價值，前者診斷效能高于后者，診斷實踐中宜綜合應用。

磁共振成像； 動態增強； TIC曲線； Ktrans； 前列腺腫瘤

磁共振成像是目前診斷前列腺癌(prostate carcinoma,PCa)的公認最佳成像方法。其中動態增強磁共振(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)相比起常規序列可提供更多病變信息，包括形態學特征、反映組織灌注的時間-信號曲線(time-intensity curve，TIC)以及通過藥代動力學模型計算所得的定量參數，其對前列腺癌診斷的優勢逐漸被廣泛認可。歐洲放射學會基于前列腺多參數MRI制定的前列腺影像報告評分系統(PI-RADS)，其中包括了DCE-MRI中TIC曲線的評分標準。但目前前列腺DCE-MRI定量參數的可靠性還在摸索和探討之中。本研究擬對前列腺癌患者以及一組對照的良性前列腺增生患者，對比以TIC曲線及轉運常數Ktrans的診斷效能，以求積累經驗并指導DCE-MRI在前列腺癌診斷的實踐應用。

材料與方法

1.研究對象

回顧性分析2013年7月-2015年11月因前列腺相關臨床癥狀或體檢懷疑PCa而行前列腺DCE-MRI檢查的病例。搜集符合下列標準且病理確認的前列腺癌(PCa)36例及良性前列腺增生(BPH)36例。

入選標準：①DCE-MRI檢查前無前列腺活檢史；②有包括DCE-MRI在內的完整MRI檢查資料，圖像中可見疑似病灶；③DCE-MRI檢查后2周內在本院進行前列腺穿刺活檢，且病理學結果可與MRI可疑病變對應。患者年齡58～87歲，平均(64.2±7.3)歲。各受檢者在DCE-MRI前均簽署知情同意書。

2.MR掃描方法

前列腺常規MRI及DCE-MRI：采用德國西門子VERIO 3.0T超導型MR成像儀，相控陣體線圈。常規序列包括T2WI軸面及矢狀面(視野230～240 mm、層厚4 mm，TR 4500～5000 ms，TE 85～93 ms)，T1WI軸面(視野230 mm、層厚4 mm，TR 700 ms，TE 11 ms)、DWI軸面等；DCE-MRI序列包括：T1-mapping(VIBE序列，雙翻轉角2°、15°，視野260 mm，矩陣138×192，層厚3.6 mm，TR 5.0 ms，TE 1.7 ms)；注射對比劑后連續35期動態掃描(VIBE序列，翻轉角15°，視野及層厚同前，TR 4.2 ms，TE 1.7 ms，掃描時間共約5 min 30 s)，動態增強時間分辨率為9.4 s。對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA，商品名：馬根維顯，濃度0.5 mmol/mL)，劑量為0.2 mmol/kg，以高壓注射器經肘靜脈注射，速率3 mL/s，再以等量生理鹽水助推。

3.病灶定位與ROI分析

DCE-MRI原始數據導入西門子Leonardo工作站的TISSUE-4D軟件處理，由1位具有10年前列腺MRI診斷經驗的影像醫師進行分析。首先將導入的多期圖像進行運動校正、圖像匹配。PCa組資料根據病理結果提示部位，在橫軸面T2WI及動態增強系列圖像找到對應病灶，劃定病灶感興趣區(region of interest,ROI)，記為A1，并在同一層面以正中線為對稱軸在前列腺對側劃定對照ROI，記為A0。BPH組則以T2WI及動態增強系列圖像，選取與正常前列腺組織差異最大的區域劃定ROI，記為B1，并同樣在對側劃定對照ROI，記為B0。劃定時注意避開囊變、出血區域。繪制各ROI對應的信號-時間曲線(TIC曲線)，TIC曲線分為3型：Ⅰ型為流入型曲線，表示持續漸進性強化；Ⅱ型為平臺型，為早期快速強化后維持在較高的平臺水平；Ⅲ型為流出型，為早期快速強化后又較快減弱。

根據PI-RADS系統對各ROI進行評分：3型曲線分別對應1、2、3分，而表現Ⅱ型或Ⅲ型曲線的局灶性病變或不對稱病變均額外加1分。；再采用Tofts雙室藥代動力學模型進行定量分析，在Ktrans偽彩圖上測量ROI的Ktrans值。

4.穿刺病理活檢

采用經直腸超聲引導下前列腺4區12針法穿刺活檢，1～6針依次對應前列腺右半外側上、中、下部及內側上、中下部；7～12針分別對應前列腺左半外側上、中、下部及內側上、中、下部。活檢組織病理類型經石蠟切片組織學檢查確認。

5.統計學方法

采用SPSS 21.0統計軟件。采用配對樣本Wilcoxon非參數檢驗分別比較兩組病灶ROI與對照ROI的TIC曲線評分之間差異；再采用配對樣本t檢驗分別比較兩組病灶ROI與對照ROI的Ktrans值之間差異。檢驗水準α=0.05。并進行受試者工作特征曲線(ROC)分析。

結　果

1.穿刺病理結果

36例PCa中9例為一針陽性，27例為相鄰兩針或以上陽性。病理Gleason評分4～8分。36例BPH中穿刺12針組織均未見癌。

2.DCE-MRI表現

72例病例前列腺均有不同程度的體積增大；依據平掃異常信號及動態增強早期強化的可疑病灶，病變最大層面長徑8～38 mm，其中位于外周帶的21例，位于中央帶的3例，同時累及外周帶及中央帶的12例。DCE-MRI數據導入4D-TISSUE軟件，經運動校正及配準后根據劃定可疑病灶ROI以及對側對照ROI(圖1a、2a、3a)，繪制TIC曲線及運算生成Ktrans偽彩圖(圖3)。TIC曲線類型及PI-RADS評分見表1、2。定量參數Ktrans見表3。

表1　PCa組病灶ROI與對照ROI的TIC曲線類型及評分

注：*PI-RADS評分配對樣本非參數Wilcoxon檢驗(Z值=-5.028，P值=0.000)。

表2　 BPH組病灶ROI與對照ROI的TIC曲線類型及評分

注：*PI-RADS評分配對樣本非參數Wilcoxon檢驗(Z值=-1.821，P值=0.069)。

表3　兩組各ROI的Ktrans值

注：*Ktrans配對樣本t檢驗。

以兩組共144個ROI的TIC曲線的PI-RADS評分以及Ktrans值為檢驗變量，繪制診斷PCa的ROC曲線(圖4)，其曲線下面積分別為0.854、0.632。若以PI-RADS 4分為界值診斷PCa，特異度為0.95，敏感度為0.36；若以Ktrans值0.318為界值診斷PCa，特異度為0.86，敏感度為0.44。

討　論

前列腺癌在老年男性惡性腫瘤中是發病率最高的惡性腫瘤之一[1]，臨床上診斷主要依靠直腸指檢、血清PSA以及影像學證據。結合常規MRI與DCE-MRI、DWI、MRS等功能成像方法的多參數MRI(mp-MRI)在前列腺癌的影像學檢查中顯示出越來越重要的作用[2]。DCE-MRI作為mp-MRI中一種重要檢查方法，應用已較廣泛，2012年被納入歐洲放射學會前列腺影像評分系統(PI-RADS)中[3]，也在我國前列腺影像診斷共識中沿用[4]。DCE-MRI不僅可從形態學上顯示腫瘤病灶的強化特點、邊界和內部成分，還可通過時間-信號強度變化的關系半定量分析病灶的血流灌注特點；隨著掃描方法的改進、血流動力學模型及灌注定量分析的研究深入，目前DCE-MRI還可測量腫瘤微血管的生理解剖結構和分析其滲透性特點，對病灶的定性診斷、惡性程度分級以及治療療效評估等有重要價值。一次DCE-MRI檢查即可同時獲得增強圖像、半定量參數和定量參數，如能合理地綜合利用這些信息，將對前列腺癌診斷帶來更大的幫助。

1.TIC曲線及PI-RADS評分

半定量DCE-MRI主要通過觀察和測量病變區域的時間-信號強度曲線(TIC)，分析曲線特點，觀察病灶中對比劑流入的快慢和多少，在腫瘤定性或分級中具有一定價值[5]。Rouriere等[6]研究PCa與BPH的DCE-MRI掃描，認為TIC曲線可較好地區別前列腺良惡性病變，任靜等[7]研究前列腺DCE-MRI半定量指標，認為PCa的達峰時間較BPH早，強化程度及強化率均比BPH高。這些指標基本可在TIC曲線上較直觀地反映，因而歐洲放射學會在2012年將PI-RADS體系中DCE-MRI部分直接定義為增強曲線的類型[3]，分為3型。本研究按PI-RADS指南提出的TIC曲線分型方法，結果顯示接近2/3的BPH病例表現為Ⅰ型曲線，超過一半的PCa表現為Ⅲ型曲線，而有部分PCa和BPH均表現為Ⅱ型曲線。以本組資料分析，若以4分作為界值，診斷PCa的特異度頗高(0.95)。換言之，將表現為Ⅲ型TIC曲線的局灶性或非對稱性病灶診斷為PCa，有較高準確率。

2.定量參數Ktrans

DCE-MRI定量參數通過特定的藥代動力學模型對增強數據進行處理，得出關于組織血流灌注和血管通透性的參數，目前最常用的藥代動力學模型為Tofts等提出的血流雙室動力學模型[8]，主要參數包括Ktrans、Kep、Ve等。其中Ktrans值表示血管內對比劑分子滲透到血管外細胞外間隙的速率；Kep值表示細胞外間隙的對比劑回流到血管內的速率；Ve值表示細胞外間隙對比劑容積與血管內對比劑容積的比值。多數惡性腫瘤內有大量分化不成熟的腫瘤新生血管，管壁通透性高，低分子對比劑易于通過管壁進入EES。研究表明前列腺癌具有高的Ktrans值[9，10]， Panebianco等[11]的研究顯示DCE-MRI定量參數檢測前列腺癌的敏感度為76.5%，特異度89.5%，陽性預測值84.5%，陰性預測值83.7%。而Kep值、Ve值的差異無統計學意義尚存在較多分歧，需進一步研究。本研究著重于應用價值，因此選用較有顯著意義的參數Ktrans。兩組病例中PCa組病灶ROI的Ktrans值高于對側非病灶ROI，差異有統計學意義；而BPH組中兩側ROI的差異無統計學意義。結果與多數文獻研究結果相符，證實了以Ktrans值判斷病灶良惡性的可重復性。ROC分析中Ktrans值的診斷效能低于PI-RADS評分，且在界值選擇上以偏重惡性腫瘤特異度而選擇較高的界值時，診斷敏感度變得很低。

3.DCE-MRI對PCa的診斷思路及流程

DCE-MRI檢查數據既包含了形態學信息又包含了半定量及定量信息。從掃描直接獲得的動態增強多期圖像，結合常規T2WI圖像進行瀏覽，一般情況下較容易找到T2W信號異常且早期明顯強化的可疑病灶；多期圖像經工作站進行運動校正、圖像配準處理后，在可疑病灶處繪制ROI，可獲得病灶動態增強TIC曲線，以曲線類型進行PI-RADS評分，初步良惡性判斷；再對ROI分析獲得定量參數，進一步利用定量參數值診斷病變性質。本研究顯示該診斷流程較全面利用了DCE-MRI提供的信息，TIC曲線PI-RADS評分對前列腺癌與前列腺增生的鑒別診斷能力較Ktrans值更好，且操作相對簡單。但PI-RADS評分所受的主觀因素較多，因此實踐中宜綜合兩種方法，可先觀察TIC曲線進行PI-RADS評分，再測量Ktrans值作進一步輔助判斷，可發揮較好的臨床實用價值。

4.研究不足之處

DCE-MRI檢查結果所受影響因素較多，如掃描設備、掃描參數、對比劑種類及用法用量、患者個體差異、呼吸運動干擾、病灶病理類型與分級、感興趣區選取、藥代動力學模型等等，不同研究之間可能存在較多差異，本研究盡可能地減小上述因素的差異，但樣本量較小，部分結果意義尚需更大樣本進行分析。本研究著眼于DCE-MRI的作用，而實際臨床應用mp-MRI診斷前列腺癌尚須密切結合常規序列、DWI或MRS等綜合分析，不宜孤立進行。本研究兩組病例未包括前列腺其他病變，而其他少見病變的DCE-MRI表現可能與前二者存在重疊，尚須進一步搜集與觀察研究。

綜上，DCE-MRI作為mp-MRI的重要組成方法之一，對前列腺癌的診斷提供了重要信息，在診斷過程中綜合腫瘤形態學、TIC曲線評分以及定量Ktrans值進行分析，有利于最大程度發揮診斷效能。

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Comparative study of time-intensity curve and Ktransvalue of dynamic contrast-enhanced MRI in the diagnosis of prostate cancer

HUANG Yun-hai,GUO Yong-mei,XU Hong-gang,et al.

Radiology Department,Guangzhou First People's Hospital,Guangzhou Medical University,Guangdong 510180,China

Objective:To investigate the value of time-intensity curve (TIC) and Ktransderived from dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in the diagnosis of prostate cancer.Methods:36 patients with prostate cancer (PCa) and 36 patients with benign prostatic hyperplasia (BPH) were collected in our study.DCE-MRI and puncture biopsy of the prostate were performed for each case.Lesion ROI and contralateral ROI (as the control) were defined in TISSUE-4D software;and PI-RADS scores of TIC and Ktransvalues were measured and statistically analyzed.Results:In PCa group,the mean PI-RADS score of the lesion and the control ROI were 3.47 and 2.36,respectively.The difference was statistically significant (P=0.000).The Ktransvalues of the lesions and control ROI were (0.270±0.151)/min,(0.216±0.116)/min,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.028).In BPH group,mean PI-RADS score of the lesion and the control ROI were 2.22 and 1.94,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.069).The Ktransvalues of the lesions and the control ROI were (0.199±0.110)/min and (0.183±0.099)/min,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.415).The area under the receiver-operating-characteristic (ROC) of PI-RADS score and Ktransvalue were 0.854 and 0.632,respectively.Conclusions:DCE-MRI can provide important information for the diagnosis of prostate cancer.Both PI-RADS score of the TIC and Ktransvalues are valuable for the diagnosis,and the former has better diagnostic performance than the latter.Comprehensive analysis should be applied in the clinical practice during DCE-MRI.

Magnetic resonance imaging; Dynamic contrast-enhanced; Time-Intensity Curve; Ktrans; Prostatic neoplasms

510180廣州，廣州醫科大學附屬廣州市第一人民醫院放射科

黃云海(1979-)，男，廣東廣州人，博士，主要從事腹部影像學診斷工作。

黃云海，E-mail：easy79@qq.com

R445.2; R737.25

A

1000-0313(2016)06-0511-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.06.008

2015-11-09

2016-01-11)