DCE-MRI定量參數聯合ADC值和血清PSA對前列腺中央區腺體癌的診斷價值

陳釔地， 龍莉玲， 鄧可妹， 藍巧清， 溫祖光

前列腺癌是男性生殖系統最常見的惡性腫瘤，對老年男性造成嚴重的健康威脅[1]，隨著我國人口老齡化的增加，前列腺癌的發病率呈增高趨勢[2]。MRI由于其良好的組織分辨率和空間分辨率已經成為前列腺疾病最佳的影像學檢查方法，近年來有研究表明磁共振動態增強掃描(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)大大提高了前列腺癌的診斷敏感度及特異度[3]，但前列腺中央區腺體癌(prostate central gland cancer，CGPCa)，特別是病灶未突破包膜時與中央區良性前列腺增生癥(benign prostate hyperplasia，BPH)鑒別診斷仍然存在困難[4]。本文旨在探討DCE-MRI的各定量參數聯合ADC值及血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)對前列腺中央區腺體癌的診斷價值。

材料與方法

1.病例資料

搜集我院2016年1月-2017年5月前列腺中央區病變患者。病例納入標準：①MRI檢查前未行前列腺穿刺活檢或內科治療；②行前列腺DCE-MRI檢查，圖像質量滿足診斷要求，前列腺中央區見可疑病灶；③MRI檢查后2周內在本院行前列腺穿刺活檢取得病理標本，進行病理分析及免疫組織化學檢測；④臨床和實驗室檢查資料完整。排除標準：MRI圖像質量不佳，不能用于診斷者。共128例患者納入本研究，均為男性，年齡46～91歲，平均(67±9)歲。本研究經本院倫理委員會批準通過。

2.檢查方法

MRI檢查采用德國Siemens Magnetom Trio Tim 3.0 T MR掃描儀，相控陣體線圈，常規序列包括T2WI軸面 (視野240 mm×240 mm，層厚4 mm，層間距2.0 mm，TR 4500 ms，TE 85 ms)、T1WI軸面(視野240 mm×240 mm，層厚4 mm，層間距2.0 mm，TR 700 ms，TE 11 ms)、DWI軸面(b值=0、1000 s/mm2，TR 5800 ms，TE 86 ms，視野240 mm×240 mm，矩陣192，層厚4.0 mm，層間距2.0 mm，激勵次數3次)。DCE-MRI采用容積內插體部檢查(volume interpolated body examination，VIBE)序列行軸面掃描，掃描參數：TR 5.0 ms，TE 1.7 ms，翻轉角15°，視野260 mm×260 mm，矩陣138×192，層厚2.0 mm，層間距0 mm，激勵次數1次，第一期相當于T1-mapping序列；注射對比劑后連續進行了35期的動態增強掃描，總掃描時間大約需要5分鐘30秒，對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA，濃度0.5 mmol/mL，劑量0.2 mmol/kg)，以高壓注射器經肘靜脈注射，流率3 mL/s，對比劑注射結束后再推注等量生理鹽水。

3.圖像后處理

將DCE-MRI掃描數據傳至Siemens Leonardo工作站，運用Siemens公司動態對比增強定量分析軟件(Siemens Sygno Tissue 4D)進行后處理，動態增強的定量參數計算運用Tofts-Kermode模型。在DCE圖像上手動勾畫出包括全部前列腺的感興趣區(regions of interests，ROI)，軟件自動生成ROI內的DCE-MRI各項定量參數偽彩圖。在可疑病變即偽彩圖的紅色區域放置面積為10～30 mm2的ROI，ROI選取方法：①完全位于前列腺各分區內，避開外周帶與中央腺體交界處、前列腺與直腸相鄰處；②避開尿道、射精管、精阜、精囊根部；③避開出血、囊變及鈣化灶。DCE-MRI測得的定量參數包括容量轉移常數(transfer rate constant，Ktrans)、速率常數(rate constant，Kep)、血管外細胞外間隙容積比(EES volume fraction，Ve)。DWI掃描完成后自動生成ADC圖，在ADC圖上用同樣的方法放置ROI，測得相應的ADC值。圖像分析由具有豐富前列腺診斷經驗的兩位醫師獨立完成，結果不一致時通過協商達成一致。

4.組織穿刺病理活檢及實驗室檢查

采用經直腸超聲引導下前列腺6區13針穿刺活檢法，活檢組織經石蠟包埋切片并行HE染色和免疫組織化學檢測，診斷為前列腺癌的病變由病理科醫師進行Gleason評分。

采用放射免疫法測定總前列腺特異性抗原(total prostate specific antigen，tPSA)和游離前列腺特異性抗原(free prostate specific antigen，fPSA)，測定PSA與MRI檢查的時間間隔小于2周。

5.統計學分析

表1 CGPCa與BPH兩組患者的各指標比較結果

表2 DCE-MRI各定量參數及ADC值、PSA對CGPCa的診斷效能

注：“定量參數”代表Ktrans和Kep聯合診斷效能；“PSA聯合定量參數”代表tPSA、fPSA和定量參數的聯合診斷效能；“-”表示沒有數據。

結 果

1.病理結果

128例前列腺中央區病變患者中，中央區腺體癌72例(56.25%，圖1)，平均年齡68.21歲(范圍46～91歲)，Gleason評分范圍為4～9分，中位數為7分；中央區良性前列腺增生癥56例(43.75%)，其中3例并發輕度不典型增生，2例并發中度不典型增生，1例并發高級別上皮內瘤變。

2.兩組定量參數、ADC值及血清PSA比較結果

CGPCa與BPH兩組患者的Ktrans、Kep、ADC值、tPSA、fPSA差異均有統計學意義(P值均<0.001)，而年齡和Ve值差異無統計學意義(P值分別為0.312和0.615，表1)。

3.診斷效能

以病理結果為金標準，繪制Ktrans、Kep及兩者聯合的ROC曲線(圖2)，同時繪制ADC值、tPSA、fPSA的ROC曲線。Ktrans、Kep的診斷閾值分別為1.12 min-1和1.43 min-1，診斷敏感度分別為65.28%、76.39%，特異度分別為85.71%、76.39%，曲線下面積(area under curve，AUC)分別為0.809、0.803；Ktrans和Kep值聯合診斷的敏感度和特異度分別為75.28%、89.29，AUC為0.822(表2)；ADC值的診斷閾值為1.054×10-3mm2/s，診斷敏感度為89.0%，特異度為98.0%，AUC為0.944(圖3)；tPSA、fPSA的診斷閾值分別為19.49 ng/mL和2.1 ng/mL，診斷敏感度分別為79.17%、77.78%，特異度分別為94.64%、78.57%， AUC分別為0.876、0.803，兩者聯合診斷的敏感度和特異度分別為79.17%、94.64，AUC為0.885(圖4)；Ve值無診斷效能，不能作為鑒別診斷的指標(P=0.958)。

討 論

1.DCE-MRI定量參數對CGPCa的診斷價值

定量DCE-MRI動態監測對比劑在體內的吸收、代謝等過程，從而獲得定量的血流動力學參數，反映組織血管分布、密度及血流灌注等生理信息[5]。對比劑進入腫瘤組織并在血管內外擴散的過程受組織的血流、微血管通透性和微血管表面積的影響[6]，本研究的定量分析采用的是Tofts模型[7]，該模型中Ktrans表示單位時間內單位體積組織中從血液進入血管外細胞外間隙(extravascular extracellular space，EES)的對比劑量，它由血流量、毛細血管滲透性及表面積決定；Kep表示單位時間內由EES進入血管的對比劑量；Ve代表單位體積的組織內EES體積所占的百分比。CGPCa與BPH的鑒別存在困難，特別是病灶比較局限時MRI常規掃描信號特點缺乏特異性，有研究發現前列腺癌區的Ktrans、Kep及Ve值均高于非癌區[8]，而且隨著腫瘤惡性程度的增高，Ktrans、Kep值均相應增高[9]。本研究結果表明定量參數對于CGPCa的診斷也具有重要價值，與BPH相比，CGPCa病變區域的Ktrans、Kep值明顯升高，本組病例Ktrans的診斷閾值為1.12 min-1，診斷敏感度和特異度分別為65.28%、85.71%，AUC為0.809；Kep的診斷閾值為1.43 min-1，診斷敏感度和特異度分別為76.39%、76.39%，AUC為0.803；單獨采用這兩個定量參數具有較高的診斷效能，而Ktrans、Kep值聯合診斷的敏感度、特異度及診斷效能會進一步提高，聯合診斷的敏感度、特異度分別為75.28%、89.29，AUC為0.822。本組病例CGPCa的Gleason評分與Ktrans、Kep值均呈中度正相關(r值分別為0.558、0.424，P<0.01)，與Ve值無相關性(r值為0.095，P>0.05)，提示Ktrans和Kep值均隨著腫瘤分化程度的減低、Gleason評分的增高而呈上升趨勢，兩者在術前無創性評價前列腺癌的分級和預后中有良好的應用前景，而且在指導穿刺活檢(紅色熱結節區域)的應用方面，可能會提高陽性率。

圖1 前列腺中央區腺體癌患者，男，47歲。a) T1WI示病灶呈等信號(箭)； b) T2WI示左側中央區結節狀稍高信號(箭)； c) DWI(b值為1000 s/mm2)圖像示左側中央區病變呈彌散受限高信號(箭)； d) ADC圖示病變區域呈低信號(箭)，ADC值為0.69×10-3mm2/s； e) 動態增強后處理圖像，測得病變(箭)對應紅色熱結節的Ktrans、Kep值分別為1.47 min-1、3.14 min-1，Ve值為0.481； f) 病理圖示中-低分化腺體癌，Gleason評分為7分(×100，HE)。

圖2 Ktrans、Kep值及兩者聯合對CGPCa診斷效能的ROC曲線。Ktrans、Kep值均有較高的診斷效能，兩者聯合能進一步提高診斷敏感度及特異度。 圖3 ADC值對CGPCa診斷效能的ROC曲線。ADC值的診斷效能較高，診斷敏感度為91.67%，特異度為91.67%，AUC為0.944。 圖4 血清PSA及PSA聯合定量參數對CGPCa診斷效能的ROC曲線。tPSA和fPSA單獨診斷時診斷效能均低于PSA聯合定量參數，聯合診斷能提高診斷敏感度。

2.ADC值對CGPCa的診斷價值

DWI是觀察活體內水分子微觀擴散運動的一種成像方法，ADC是成像體素內所有不規則運動的綜合，通過ADC值的定量分析，可以對病變性質進行推測，惡性腫瘤增殖速度快，細胞密實，細胞間隙小，從而導致水分子活動受限，ADC值降低[10]。本研究發現CGPCa的ADC值明顯低于BPH，本組病例ADC值的診斷閾值為1.054×103mm2/s，診斷敏感度為91.67%，特異度為91.67%，AUC為0.944，說明ADC值對于中央區腺體癌具有較高的診斷價值。本組病例CGPCa的Gleason評分與ADC值呈低度負相關(r=-3.11，P<0.05)，說明隨著腫瘤分化程度的減低，ADC值呈降低趨勢。

3.血清PSA對CGPCa的診斷價值

血清PSA是前列腺癌診斷、治療及隨訪過程中最重要的生物學標記物，但是除了前列腺癌之外引起血清PSA升高的原因較多，如前列腺炎或前列腺增生癥的部分患者血清PSA也可以升高[11]。本組CGPCa患者中有9例(12.5%)血清tPSA≤10.0 ng/mL，而BPH患者中有23例(41.1%)血清tPSA>10.0 ng/mL，說明單憑血清PSA診斷效能較低，tPSA診斷閾值為19.49 ng/mL時特異度較高(94.64%)，但敏感度相對較低(79.17%)，本研究發現血清tPSA聯合DCE-MRI定量參數可明顯提高診斷敏感度(86.11%)和診斷效能(AUC為0.893)。

綜上所述，Ktrans、Kep及ADC值對于CGPCa有重要的診斷價值，血清PSA升高具有較高的診斷特異度，而血清tPSA聯合定量參數則可以明顯提高診斷敏感度及診斷效能。本研究存在樣本量較少等不足，有待擴大樣本量并進一步探討DCE-MRI各定量參數在不同病變中的參考值范圍，使其在前列腺病變的診斷、治療和隨訪過程中具有更好的應用前景。

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