IVIM-DWI對前列腺癌診斷價值研究*

劉書林，方向軍

(南華大學附屬第二醫院醫學影像科，湖南 衡陽 421001)

在社會生活方式改變背景下前列腺癌(PCa)不管在發病率方面，還是在病死率方面均不斷攀升[1]。對PCa患者生活質量的改善與壽命的延長，其檢出率與診斷準確率的提升均發揮著重要作用。擴散加權成像(DWI)可體現活體組織內單純水分子擴散受限狀況，且具備無創性；所得表觀擴散系數(ADC)可定量分析擴散受限狀況。通過體素內不相干運動擴散加權成像(IVIM-DWI)檢查可無創地對人類機體組織中單純水分子的客觀擴散與假性擴散狀況進行有效區分，由此獲知組織灌注信息。本研究分析了DWI與IVIM-DWI各參數鑒別診斷PCa的價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1資料

1.1.1一般資料 收集2016年1月至2017年1月本院收治的62例就診原因均為尿急、尿不盡、尿頻或血尿患者的臨床資料，另收集16例健康志愿者的相關資料，均行磁共振成像(MRI)檢查。62例患者年齡47～89歲，其中PCa 27例(PCa組)，前列腺增生(BPH)35例(BPH組)，均具備病理檢查資料。采用Gleason評分[2-3]將27例PCa患者分為低危組(<6分，9例)、中危組(6～<7分，13例)和高危組(7～8分，5例)。16例健康志愿者年齡21～43歲，前列腺特異抗原檢查無異常(0～4 ng/mL)，外周帶(PZ)與中央腺體(CG)均正常，設為PZ組(n=16)與CG組(n=16)。

1.1.2納入標準 (1)未在MRI檢查禁忌范圍內；(2)在進行MRI檢查后1個月內獲得病理檢查結果；(3)MRI圖像與《前列腺影像報告與數據系統指南》(第2版)，即PI-RADS V2評分診斷條件相符[4]。(3)健康志愿者未見泌尿系相關臨床表現，直腸指檢及前列腺特異抗原檢查無異常，前列腺大小為4 cm(橫徑)×2 cm(前后徑)×3 cm(垂直徑)，MRI檢查顯示各序列信號無明顯異常表現。

1.1.3排除標準 (1)未進行MRI檢查時已接受相關治療，包括手術，放、化療，藥物干預等；(2)存在PCa灶融合周邊組織現象。

1.2方法

1.2.1檢查方法 檢查前4～6 h禁食、禁飲，以胃腸道排空，最大限度地降低腸道積氣、積液量，必要時于檢查前1 d行灌腸處理或服用適量緩瀉劑；使膀胱保持適度充盈狀態。儀器為Signa HDx 3.0 T磁共振儀(GE公司)，選擇8通道體部相控陣線圈。研究對象取仰臥位，掃描范圍包括前列腺及雙側精囊腺。主要序列參數：(1)在DWI檢查中橫斷位(b值設定為0、1 500 s/mm2)，應用呼吸觸發的單次激發平面回波成像，重復時間、回波時間分別為5 250.0、74.3 ms，視野、矩陣分別為30 cm×30 cm、96×130，層厚、層距分別為4、1 mm，激勵次數為8。(2)在IVIM-DWI檢查中橫斷位(b值設定為0、50、100、200、400、600、800、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000 s/mm2)，所選序列為單次激發平面回波成像，重復時間、回波時間分別為4 500.0、107.0 ms，視野、矩陣分別為30 cm×30 cm、96×128，層厚、層距分別為4、1 mm，激勵次數依次為1、1、1、2、2、4、6、8、8、10、10、12。

1.2.2檢查結果判定 診斷標準源自PI-RADS V2[4]，負責MRI各序列圖像閱片工作的是放射科2名經驗豐富的主治醫師，意見存在分歧時經兩人商量后確定最終診斷結果；繪制感興趣區(ROI)，避開囊變、正常尿道、出血、壞死等；借助ADW4.6后處理工作站完成數據后處理工作，由此得到ADC圖、真實擴散系數(D)圖、灌注相關擴散系數(D*)圖、灌注分數(f)圖及相應數值。所有參數值均在上下3個層面開展測量，將均值作為終值。

2 結 果

2.1不同前列腺組織DWI、IVIM-DWI各項指標比較 PCa組患者ADC、D、f值均明顯低于PZ、CG、BPH組，D*值均明顯高于PZ、CG、BPH組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 不同前列腺組織DWI、IVIM-DWI各項指標比較

2.2DWI、IVIM-DWI各項指標鑒別前列腺良、惡性病變的診斷效能比較 D值鑒別前列腺良、惡性病變的AUC最大。見表2。

表2 DWI、IVIM-DWI各項指標鑒別前列腺良、惡性病變的診斷效能比較

2.3IVIM-DWI各項指標與PCa患者Gleason評分的相關性 低危組患者D值明顯高于中、高危組，差異均有統計學意義(P<0.05)；中、高危組患者D值比較，差異無統計學意義(P>0.05)；各組患者D*、f值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。見表3。D值與PCa患者Gleason評分呈明顯負相關(r=-0.741，P=0.001)，D*、f值與PCa患者Gleason評分無關(P>0.05)。見表4。

表3 不同Gleason評分患者IVIM-DWI各項指標比較

表4 IVIM-DWI各項指標與PCa患者Gleason評分的相關性

2.4典型病例

2.4.1病例1 BPH患者，66歲。前列腺大小69 mm×51 mm×44 mm。DWI、IVIM-DWI檢查結果見圖1。

2.4.2病例2 PCa患者，68歲。前列腺大小50 mm×37 mm×39 mm。DWI、IVIM-DWI檢查結果見圖2。

A.STIR圖像，CG和PZ間可觀察到低信號假包膜，CG增大，PZ受壓，PZ顯示高信號，左側PZ顯示出一略高信號結節影，周邊顯示低信號假包膜；B.DWI圖像，PZ無異常高信號表現，CG左份顯示不規則條片樣略高信號影；C.ADC圖，其內未見明確異常信號減低區，相應ROI的ADC值為1.19×10-3mm2/s；D、E、F分別為D圖、D*圖、f圖，相應ROI的值分別為0.558×10-3mm2/s、2.88×10-3mm2/s、0.676。圖1 BPH患者DWI、IVIM-DWI檢查結果

A.STIR圖像，CG左份顯示一不規則低信號結節，無清晰界限；B.DWI圖像，CG左份顯示1個顯著高信號結節；C.ADC圖，CG左份顯示一不規則低信號結節，對應ROI的ADC值為0.747×10-3mm2/s；D、E、F.分別為D圖、D*圖、f圖，對應的ROI值分別為0.346×10-3mm2/s、3.06×10-3mm2/s、0.353。圖2 PCa患者DWI、IVIM-DWI檢查結果

3 討 論

目前，MRI已被公認為前列腺影像學檢查的最佳手段，尤其是IVIM-DWI等新技術的運用，可在影像學方面為PCa的早期診斷與定量分析提供更加精準的依據。DWI信號高低負向相關于ADC值，即對于擴散慢的組織，DWI顯示高信號，ADC則較低，對于擴散快的組織，前者顯示低信號，后者則較高。IVIM-DWI擬合公式為S(b)/S(0)=(l-f)exp(-bD)+fexp[-b(D*+D)]。S(b)、S(0)依次表示相應b值組織中水分子信號水平、b值等于0時水分子信號水平。D、D*各自體現的為單純水分子的客觀擴散狀況、組織微循環形成的假性擴散；f值體現的為組織微循環灌注在整體擴散效應中的容積占比，范圍為0～1。

3.1DWI與IVIM-DWI相關指標在鑒別前列腺組織方面的應用 本研究結果顯示，與BPH組比較，PCa組患者D、ADC值均偏低，差異均有統計學意義(P<0.05)。與以往研究結果相符[5-6]。PCa細胞呈高速增殖，細胞密度較大，細胞外間隙大幅下降，同時，正常前列腺細胞被癌細胞破壞，正常細胞分泌功能受影響，導致PCa患者D、ADC值明顯降低。本研究同時發現，與BPH組比較，PCa組患者f值偏低，差異有統計學意義(P<0.05)。諸多研究也證實了此結果[7-8]。但國內外一些研究表明，PCa患者f值與BPH患者比較，差異無統計學意義(P>0.05)[9-10]。冷曉明等[11]研究表明，PCa患者f值明顯高于BPH患者，差異有統計學意義(P<0.05)，該研究發現，b值影響f值，若前者較低，后者在診斷PCa和BPH方面表現出顯著不同；若前者較高，后者在診斷PCa和BPH方面未表現出顯著不同。SHINMOTO等[12]采用10個b值，含小b值的量為8個，即b值在200 s/mm2以下者為8個，結果顯示，前列腺良、惡性病變患者f值比較，差異無統計學意義(P>0.05)。在IVIM-DWI檢查中有6項b值大于或等于800 s/mm2，可見此值在鑒別診斷PCa和BPH方面體現出顯著不同。PCa屬富血供腫瘤，其可生成血管內皮生長因子，但未發育出成熟的癌組織血管壁，血管壁通透性增加，導致癌組織灌注明顯增加，相應f值高于BPH患者。而本研究結果顯示，PCa組患者f值低于BPH組。原因可能在于：(1)f值以微循環血流轉運速率為主，除可體現微循環血流灌注分數外，還可提供腺體生成與腺管中液體的流動狀況[12]；(2)人類機體組織細胞存在復雜的環境特征，各類屏障可能會干擾水分子自由擴散；此外，當b值較高時經典布朗運動則可能對其不再完全適用[5]。通過D*、f值2項指標可掌握組織一定的灌注信息。多數學者提出，D*值存在明顯變異性，缺乏良好穩定性，在鑒別診斷前列腺良、惡性病變方面缺乏統計學價值[9-12]。原因可能在于：其除內含組織的客觀灌注效應外，同時與前列腺腺體生成與腺管中液體流動等相關。

3.2DWI與IVIM-DWI各項指標對PCa的診斷作用 本研究結果顯示，D值相比ADC值具有更高的診斷效能。與部分研究結果相似[13-14]。IVIM-DWI能區分人體單純水分子的擴散及微循環灌注信息，其D值在體現組織水分子擴散狀況方面更具有客觀性。

3.3IVIM-DWI各項指標與PCa患者Gleason評分的相關性分析 國外多項研究表明，PCa患者D值與其Gleason評分呈顯著負相關[15-16]。本研究也得到相同結果。Gleason評分越高表示腫瘤分化越差，惡性程度越高，癌細胞密度越大，細胞外間隙越窄，癌組織侵襲性越強，對正常腺體分泌功能影響越大，從而水分子擴散受限越明顯，D值越小。此結論獲得HERMINGHAUS等[17]的認可。本研究結果還顯示，低危組患者D值明顯高于中、高危組，差異均有統計學意義(P<0.05)。與諸多研究結果相符[10，15，18-19]。但本研究結果顯示，中、高危組患者D值比較，差異無統計學意義(P>0.05)。VALERIO等[10]和ZHANG等[15]研究也得到相同結果。原因可能在于：本研究僅涉及較少的高危組病例數，所得結果具有偏倚風險。本研究結果顯示，不同Gleason評分患者D*、f值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。與諸多研究結果類似[10，15-16]。原因可能為：(1)在腺管中液體流動、腺體分泌等因素影響下這2項指標均無法客觀體現組織灌注信息；(2)本研究僅涉及較少的樣本量，Gleason評分以中危組為主，具有偏倚風險；(3)b值的選擇對IVIM-DWI指標的效能可能存在一定影響。

3.4本研究尚待完善之處 (1)僅納入了較少的PCa病例數，Gleason評分較為集中；(2)未分析前列腺炎性病變，尚有待于進一步深入研究。

總之，DWI與IVIM-DWI相關指標(包括ADC、f、D、D*值)在鑒別診斷PCa和BPH方面發揮著一定作用，其中更具診斷價值者為D值。IVIM-DWI檢查中D值在PCa惡性程度評估方面具有一定作用。