DCE-MRI與DWI定量分析在前列腺癌診斷和分級中的應用

劉俊杰，張嵐

(1.鄭州市第三人民醫院 磁共振科，河南 鄭州 450000；2.河南中醫藥大學第一附屬醫院 磁共振科，河南 鄭州 450000)

前列腺癌是近年來全球男性發病率最高的惡性腫瘤之一，且發病率逐年遞增[1-2]。目前前列腺癌仍以組織病理學診斷為金標準，獲取鏡下標本通常采用超聲引導下前列腺穿刺術，但前列腺穿刺具有一定的風險，且不易早期獲得病變信息[3]。2018年發布的《前列腺癌MRI檢查和診斷共識(第二版)》明確指出磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是診斷前列腺癌的主要影像學手段[4]。但是，常規MRI平掃和增強以定性診斷為主，無法進行定量評估。動態對比增強MRI(dynamic contras-enhanced MRI，DCE-MRI)通過血流動力學模型模擬血管內外對比劑分布情況并獲得定量參數，客觀反映血管微環境的變化[5]。彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)能夠觀察活體組織水分子微觀擴散運動，通過計算表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值可從側面反映腫瘤的代謝情況[6]。如何對前列腺癌進行早期診斷和準確分級對選擇治療方案和臨床預后具有重要意義。本研究探討DCE-MRI與DWI對前列腺癌的診斷和分級價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料納入2017年1月至2019年12月就診于鄭州市第三人民醫院和河南中醫藥大學第一附屬醫院的77例前列腺疾病患者，包括34例前列腺癌患者和43例前列腺增生患者，平均年齡(65.7±4.3)歲。(1)納入標準：①前列腺特異度抗原(prostate-specific antigen，PSA)水平升高(>4.1 μg·L-1)；②MRI掃描前未接受任何穿刺和治療；③MRI檢查后接受穿刺活檢或手術切除獲取病灶組織病理結果；④無MRI掃描禁忌證。(2)排除標準：①MRI圖像質量較差，無法進行常規診斷；②合并其他器官腫瘤。所有患者均簽署本研究知情同意書，本研究已獲醫院醫學倫理委員會批準。

1.2 MRI掃描采用GE Discovery 750 3.0 T MRI和16通道體部線圈進行MRI掃描?；颊哂跈z查前4 h禁止飲水，MRI掃描前排空膀胱和直腸。掃描序列：①矢狀位、冠狀位、橫軸位T2WI FS FSE，采用螺旋槳技術(periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction，PROPELLER)加速，重復時間(repetition time，TR)/回波時間(echo time，TE)=1 300 ms/70 ms，層厚3.0 mm，層間距0.5 mm，視野(field of view，FOV)240×240 mm，矩陣320×320，激勵次數2次；②橫軸位T1WI FSE，TR/TE=850 ms/10 ms，掃描層厚5 mm，層間距1 mm，FOV 400 mm×400 mm，矩陣320×320；③橫軸位DWI：采用平面回波序列(echo planar imaging，EPI)，b值取1 500 s·mm-2，TR/TE=4 000 ms /80 ms, 掃描層厚4 mm，FOV 400 mm×400 mm，矩陣160×120；④橫軸位DCE-MRI：采用肝臟容積加速采集成像(liver acquisition with volume acceleration，LAVA)序列，經靜脈團注對比劑釓噴酸葡胺(廣州康臣藥業有限公司，國藥準字H10950329)，注射劑量0.1 mmol·kg-1，流速2 mL·s-1，TR/TE=10 ms/3 ms，層厚為4 mm，FOV 260×240 mm，矩陣352×352，共計掃描20個期相。

1.3 MRI圖像后處理將DWI原始圖像導入GE AW4.6工作站進行后處理，有5 a MRI診斷經驗的醫生對病灶部位進行感興趣區(region of interest，ROI)勾畫并測量ADC值，測量3次后取平均值。同時，將DCE-MRI原始圖像導入Omni-Kinetic后處理軟件(GE Healthcare)進行血管滲透性定量參數的提取。選取股動脈為動脈輸入函數(artery import function，AIF)，采用Extended Tofts雙血流雙室模型獲取病灶相應層面對比劑容積轉運常數(volume transfer constant of the contrast agent，Ktrans)、反流速率常數(reverse reflux rate constant，Kep)、血管外細胞外間隙容積分數(volume fraction of extravas-cular extracellular space，Ve)、血漿容積分數(volume fraction of plasma，Vp)的偽彩圖，勾畫病灶的ROI，獲得病灶部位各個定量參數，包括Ktrans、Kep、Ve、Vp。

1.4 前列腺癌Gleason評分由病理診斷醫生基于2005版前列腺癌Gleason分級系統[7]采用單盲法對前列腺癌進行Gleason評分及分級：(1)Gleason 1級，Gleason評分為5、6分；(2)Gleason 2級，Gleason評分為3+4分；(3)Gleason 3級，Gleason評分為4+3分；(4)Gleason 4級，Gleason評分為8分；(5)Gleason 5級，Gleason評分為9、10分。

2 結果

2.1 臨床特征信息前列腺癌組年齡為(62±4)歲，前列腺增生組年齡為(63±5)歲，差異無統計學意義(P=0.662)。前列腺癌患者中，Gleason 5分 1例，6分2例，3+4分7例，4+3分11例，8分7例，9分4例，10分2例；分組結果為Gleason 1級3例，2級7例，3級11例，4級7例，5級6例。

2.2 兩組血管滲透性參數和ADC值比較前列腺癌組Ktrans、Kep高于前列腺增生組(P<0.05)，ADC值低于前列腺增生組(P<0.05)，兩組Ve、Vp差異無統計學意義(P>0.05)。見表1、圖1～2。

表1 前列腺癌組與前列腺增生組DCE-MRI血管滲透性參數和ADC值比較

A.對比劑容積轉運常數(Ktrans)圖，前列腺中央區較周圍區偽彩信號升高；B.反流速率常數(Kep)圖，前列腺中央區呈稍高信號；C.血管外細胞外間隙容積分數(Ve)圖，前列腺中央區呈稍高信號；D.血漿容積分數(Vp)圖，前列腺中央區呈稍低信號；E.彌散加權成像(DWI)示前列腺中央區與外周帶分界不清，前列腺右份呈片狀高信號；F.表觀彌散系數(ADC)圖呈低信號。

A.對比劑容積轉運常數(Ktrans)圖；B.反流速率常數(Kep)圖；C.血管外細胞外間隙容積分數(Ve)圖；D.血漿容積分數(Vp)圖；E.散加權成像(DWI)示前列腺中央腺體及外周帶信號彌漫性輕度升高；F.表觀彌散系數(ADC)圖呈稍低信號。

2.3 血管滲透性參數和ADC值的診斷效能Ktrans、Kep、ADC值對前列腺癌與前列腺增生的鑒別診斷價值較高。見表2。

表2 DCE-MRI血管滲透性參數和ADC值 對前列腺癌的診斷效能

2.4 血管滲透性參數和ADC值與前列腺癌Gleason分級的相關性前列腺癌患者Gleason分級與Ktrans呈負相關(r=-0.912，P<0.001)，與Kep、Ve、Vp及ADC值不具有相關性(P>0.05)。見表3。

表3 DCE-MRI血管滲透性參數和ADC值與前列腺癌 Gleason分級的相關性

3 討論

根據2018年前列腺癌MRI檢查和診斷共識，MRI檢查在前列腺癌的早期診斷、定性、分期和分級、侵襲性評估和隨訪中具有重要的臨床價值[5]。然而，前列腺的MRI診斷對于醫生的臨床經驗要求較高，醫生對于影像特征的評估結果具有個體差異化。基于DCE-MRI和ADC值的定量分析可輔助對前列腺癌的初篩、診斷和鑒別診斷[8]。

DCE-MRI可無創評估病變組織、腫瘤等血管生理學變化和腫瘤新生血管情況，通過計算對比劑在組織和血管中的濃度變化量化分析病變區微血管密度、血管通透性及細胞外間隙大小等參數，可作為臨床治療前定量評估指標[9-11]。DWI能夠早期觀察病理生理狀態下水分子的微觀彌散運動變化[12]。

本研究探討了DCE-MRI的血管滲透性定量參數Ktrans、Kep、Ve、Vp與ADC值對前列腺癌的診斷和鑒別診斷價值，研究結果顯示，前列腺癌的Ktrans、Kep高于前列腺增生，前列腺癌ADC值低于前列腺增生，Ktrans、Kep和ADC值對前列腺癌具有較好的診斷效能，該結果與Ma等[13]的研究結論一致。Ktrans為容積轉運常數，腫瘤血管的增生或血管滲透性的升高均可引起Ktrans的升高；Kep即細胞外間隙容積與血管內容積比，Kep=Ktrans/Ve，同樣反映了血管的通透性；ADC值可以直接反映水分子在組織中的擴散程度。前列腺癌病灶新生血管大量增生，且血管通透性升高[14]，從理論上講癌組織的Ktrans、Kep升高，ADC值降低，本研究也證實了該理論的正確。Ve是指對比劑在血管外細胞外所占的體積分數，Vp則反映了血管中的對比劑體積分數。當血管通透性升高，從理論上推測Ve應當升高，Vp應當降低，Ma等[13]的研究結果與此理論一致。但是，本研究結果顯示，前列腺癌與前列腺增生的Ve、Vp差異無統計學意義，這可能與本研究樣本量有一定的關系。本研究中前列腺癌的Gleason分級與Ktrans呈負相關。腫瘤的生長和侵襲性依賴于新生血管的生成，腫瘤的分化程度越高，增殖能力越強，血管滲透性提高，Ktrans值則越高，該結果與陳釔地等[15]的研究結果相近。本研究中Kep、Ve、Vp雖與Gleason分級呈負相關，但差異無統計學意義，與Ma等[13]的研究結論部分相似。本研究中ADC值與Gleason分級呈負相關，但差異無統計學意義，可能是因為不同Gleason分級患者發病率不同，導致納入的不同Gleason分級患者例數不同，后續需要更多的研究進行驗證。

本研究存在以下不足：(1)所有患者的病理結果非同一種方式獲得，包括穿刺活檢和手術切除；(2)對DCE-MRI病灶ROI的勾畫是針對整個病灶，而計算ADC值時是對病灶的最大層面進行勾畫，二者ROI的勾畫方式不同；(3)本研究由于納入樣本量較小，未提取圖像紋理參數進行影像組學分析，在后續研究中將擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，DCE-MRI與DWI定量分析能夠有效鑒別前列腺癌和前列腺增生，Ktrans、Kep和ADC值對前列腺癌具有較高的診斷效能，Ktrans可用于前列腺癌的Gleason分級評估。