DCE-MRI定量參數(shù)對早期前列腺癌的應(yīng)用研究

章緒輝，梁文，李欣明，全顯躍

作者單位：

南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院放射科，廣州510280

前列腺癌是男性泌尿生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，近年來在我國的發(fā)病率不斷上升，已成為威脅中老年男性生命健康的重要疾病之一[1]。磁共振成像是無創(chuàng)性診斷早期前列腺癌的首選檢查方法，其中磁共振動態(tài)增強成像(dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging，DCE-MRI)是一種廣泛應(yīng)用于前列腺疾病檢查的MR功能成像技術(shù)，可以彌補常規(guī)T2WI診斷方面的不足，提高前列腺癌的診斷準(zhǔn)確性。隨著DCEMRI技術(shù)的逐漸發(fā)展，對前列腺癌的診斷從最早的定性診斷發(fā)展到半定量、定量診斷。目前，DCE-MRI對前列腺癌的定量診斷已成為研究熱點[2-5]。因此，本研究旨在探討DCE-MRI定量參數(shù)容積轉(zhuǎn)運常數(shù)(volume transfer contrast，Ktrans)、速率常數(shù)(rate contrast，Kep)對早期前列腺癌的應(yīng)用價值，并評價前列腺癌Ktrans、Kep值與微血管密度(microvascular density，MVD)、Gleason評分的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2012年8月至2016年10月期間在南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院行DCE-MRI檢查的前列腺疾病患者85例，年齡52～83歲, 平均(68.7±7.6)歲。患者入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床懷疑前列腺癌，前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)＞4 ng/ml；(2) T2WI上顯示病灶局限在前列腺包膜內(nèi)；(3)經(jīng)臨床、影像及發(fā)射型計算機斷層掃描儀(emission computed tomography，ECT)檢查未發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)、骨骼和其他遠處轉(zhuǎn)移；(4) MRI檢查前均未行前列腺穿刺活檢、放射及內(nèi)分泌治療等；(5)所有患者病理結(jié)果均于MRI檢查后1 w內(nèi)行前列腺穿刺活檢獲得。所有患者檢查前均簽署了知情同意書。

1.2 檢查方法

采用Philips公司Archieve 3.0 T超導(dǎo)性磁共振掃描儀，16通道SENSE XL Torso線圈。掃描序列包括橫軸位、冠狀位壓脂T2WI、橫軸位T1WI和DCE-MRI序列，其中DCE-MRI檢查采用3D快速場回波序列，TR/TE為5.5 ms/1.7 ms，層厚/層間距為6.0 mm/0 mm，矩陣為256×256，視野為230 mm×230 mm，翻轉(zhuǎn)角為15度，時間分辨率為2.9 s，連續(xù)掃描96期。注射對比劑Gd-DTPA前先平掃8期，動態(tài)增強掃描開始同時用高壓注射器經(jīng)靜脈團注對比劑，劑量0.1 mmol/kg，速率2.5 ml/s，隨后以相同速率注射15 ml生理鹽水沖冼。

前列腺穿刺活檢采用15分區(qū)法，即從上下方向?qū)⑶傲邢俜譃榧獠俊⒅胁亢偷撞?部分和左右方向?qū)⑶傲邢俜譃樽笸鈧?cè)、左內(nèi)側(cè)、中央、右內(nèi)側(cè)和右外側(cè)5部分。由泌尿外科穿刺醫(yī)師根據(jù)前列腺大小和臨床需要先常規(guī)系統(tǒng)穿刺15針，必要時對重點懷疑部位行靶向穿刺1～3針，并記錄活檢位置。

1.3 圖像及數(shù)據(jù)分析

DCE-MRI數(shù)據(jù)導(dǎo)入DCE_TOOLR2.4.6軟件分析包，該分析包為Philips公司和美國健康研究院共同研發(fā)的后處理分析軟件，可建立雙室藥物動力學(xué)模型，實現(xiàn)對DCE-MRI數(shù)據(jù)的定量分析，獲得一系列定量參數(shù)，包括Ktrans、Kep，并生成相關(guān)參數(shù)圖。

感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的放置由兩位高年資MRI診斷醫(yī)師共同完成。根據(jù)穿刺活檢結(jié)果及位置，結(jié)合T2WI及動態(tài)增強圖像標(biāo)識病灶相應(yīng)位置，手動勾畫出ROI，并記錄Ktrans、Kep值，盡量保持ROI大小一致，避開外周帶與中央腺體交界處、鈣化、尿道及精囊根部等。每個ROI測量3次，取其平均值。

1.4 免疫組化MVD檢測

前列腺癌標(biāo)本均行免疫組化MVD測定。MVD計數(shù)方法：以棕黃色染色的內(nèi)皮細胞或內(nèi)皮細胞簇作為單個可計數(shù)的微血管。首先在低倍鏡(×40)下觀察全片，找出3個微血管著色最密集的區(qū)域，然后在高倍鏡(×400)下觀察，記錄3個視野中的微血管數(shù)，計算其平均值作為MVD，表示為微血管數(shù)/視野。

表1 前列腺不同分區(qū)的Ktrans、Kep值比較Tab.1 Comparison of Ktrans, Kep value in different regions of the prostate

表2 Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能Tab.2 The value of Ktrans and Kep in the diagnosis of early prostate cancer

表3 前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of Ktrans, Kep and MVD, Gleason score in prostate cancer region

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析。對計量資料先行正態(tài)性檢驗及方差齊性檢驗。前列腺癌區(qū)、中央腺體增生區(qū)及外周帶非癌區(qū)的Ktrans、Kep值組間差異比較采用多個獨立樣本非參數(shù)檢驗(Kruskal-Wallis H檢驗)，組內(nèi)兩兩比較采用兩樣本非參數(shù)檢驗(Mann-Whitney U檢驗)。采用受試者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲線分析Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能。采用Pearson相關(guān)分析前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分的相關(guān)性。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

85例患者中，病理診斷前列腺癌患者49例，其中外周帶癌38例，中央腺體癌11例；Gleason≤6分的19例，Gleason=7分的19例，Gleason≥8分的11例，MVD值為22.67±7.13；前列腺增生36例。共獲得前列腺癌區(qū)樣本49個，中央腺體增生區(qū)樣本70例，外周帶非癌區(qū)樣本70個。

2.2 DCE-MRI定量參數(shù)分析結(jié)果及診斷效能

前列腺癌區(qū)、中央腺體增生區(qū)及外周帶非癌區(qū)的Ktrans、Kep值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表1、圖1。Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能中等，見表2。

2.3 前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分的相關(guān)性分析

前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分呈正相關(guān)性(P＜0.05)，見表3。

圖1 男，72歲，前列腺左側(cè)外周帶癌，Gleason評分為7分。A：T2WI示左側(cè)外周帶見一低信號灶；B、C分別為DCE Ktrans圖、Kep圖，左側(cè)外周帶病灶表現(xiàn)為高灌注，Ktrans=0.39 min-1，Kep=1.53 min-1；D：免疫組化染色(× 400)顯示CD34染色呈棕黃色，微血管呈裂隙狀，表達量較多Fig. 1 Male, 72 years old, prostate carcinoma in the left peripheral zone, Gleason score was 7. A: The axial T2 weighted imaging showed the low signal lesion in the left peripheral zone of prostate; B, C: The Ktrans, Kep chart, the left peripheral zone lesion showed high perfusion, Ktrans=0.39 min-1, Kep=1.53 min-1; D: Immunohistochemical staining (× 400) showed that CD34 staining was brown and yellow, and the microvessels were fissured with more expression.

3 討論

DCE-MRI定量研究是通過獲得動脈輸入函數(shù)，基于藥代動力學(xué)模型(如Tofts模型等)對信號-時間強度曲線進行數(shù)學(xué)分析計算，得出反映腫瘤組織灌注、微血管生理解剖及功能的定量參數(shù)：Ktrans、Kep等，其中Ktrans是指對比劑在微血管中每分鐘從血漿到血管外細胞外間隙的容積轉(zhuǎn)運常數(shù)，Kep是指對比劑在微血管中每分鐘從血管外細胞外間隙到血漿的速率常數(shù)。目前，諸多研究文獻一致認(rèn)為前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值顯著高于外周帶非癌區(qū)[7-8]，本研究結(jié)果顯示前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值顯著高于外周帶非癌區(qū)，提示Ktrans、Kep值能鑒別前列腺癌區(qū)和外周帶非癌區(qū)，和以上文獻結(jié)論相同。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值明顯高于中央腺體增生區(qū)，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義[3-5]，但也有學(xué)者認(rèn)為前列腺癌區(qū)與中央腺體增生區(qū)Ktrans、Kep存在交叉，兩者之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義[6]。本研究結(jié)果顯示前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值雖然高于中央腺體增生區(qū)，但兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示Ktrans、Kep值尚不能鑒別前列腺癌區(qū)和中央腺體增生區(qū)，與上述文獻[3-5]研究結(jié)果不同，分析其原因可能有以下幾個方面：(1)本組病例多為老年男性，中央腺體增生明顯，其內(nèi)血管增多，血管灌注及通透性增高，導(dǎo)致各參數(shù)值增高；而且中央腺體存在間質(zhì)增生、腺體增生和混合增生等，不同類型增生的血管增多、血管灌注及通透性增高程度不同，ROI的選取位置不同，可能導(dǎo)致結(jié)果不同；(2)本研究前列腺癌組Gleason評分大多數(shù)為7分或7分以下，可能導(dǎo)致癌區(qū)各參數(shù)值偏低；(3)不同研究單位所使用的DCE-MRI定量分析軟件不盡相同，可能導(dǎo)致研究結(jié)果存在差異。

利用ROC曲線分析Ktrans、Kep對早期前列腺癌的診斷效能，得出Ktrans值的AUC為0.770，Kep值的AUC為0.796。研究結(jié)果表明，Ktrans、Kep值對早期前列腺癌有中等的診斷表現(xiàn)，和以往文獻研究結(jié)果[9-10]比較，本研究Ktrans、Kep值診斷效能減低，其原因在于本組前列腺癌區(qū)與中央腺體增生區(qū)的Ktrans、Kep值存在交叉，兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

MVD能反映腫瘤血管的發(fā)生情況，Gleason評分能反映前列腺癌的分化程度，因此，MVD和Gleason評分可作為判斷前列腺癌預(yù)后的可靠指標(biāo)[11-12]。腫瘤組織MVD越高，新生微血管越多；腫瘤組織分化越差，細胞代謝和增殖越快，微血管就越多，微血管內(nèi)皮細胞發(fā)育不成熟，細胞間隙較大，且血管基底膜不完整，微血管通透性就越高，導(dǎo)致對比劑滲透越快，預(yù)期Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分存在相關(guān)性。然而，對于前列腺癌Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分有無相關(guān)性，文獻研究結(jié)果并不一致[13-16]。本研究結(jié)果顯示，前列腺癌Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分均有正相關(guān)性，分別與Schlemmer等[13]、溫茹等[14]研究觀點相同，提示前列腺癌Ktrans、Kep值越高，患者預(yù)后越差。

本研究存在不足之處：(1)不是根治術(shù)后大切片的病理標(biāo)本，而是依據(jù)直腸超聲引導(dǎo)前列腺穿刺活檢位置與MR圖像進行對照分析，其符合度會產(chǎn)生偏差。另外，穿刺活檢標(biāo)本與根治術(shù)后大切片的病理Gleason評分有時會不一致，可能導(dǎo)致研究結(jié)果的偏倚。(2)本研究掃描層厚較厚，容易遺漏小的癌灶，可能會影響到研究結(jié)果。

綜上所述，DCE-MRI定量參數(shù)Ktrans、Kep值對早期前列腺癌有中等的診斷效能，可以鑒別癌區(qū)和外周帶非癌區(qū)，尚不能鑒別癌區(qū)和中央腺體增生區(qū)。另外，Ktrans、Kep值可作為早期前列腺癌患者的預(yù)后參考指標(biāo)。