動態(tài)對比增強磁共振成像聯(lián)合擴散加權成像對前列腺中央腺體癌的診斷價值

羅擁志，王習

作者單位：湖南省長沙市第三醫(yī)院影像科，長沙 410003

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是男性泌尿生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，隨著PCa發(fā)病率的持續(xù)升高，對PCa進行早期診斷并及時進行干預，是改善PCa患者預后的關鍵[1-2]。MRI作為PCa診斷的最佳手段，可清晰顯示前列腺解剖結構，為臨床PCa的診斷提供參考[3]。研究發(fā)現(xiàn)，PCa的癌灶多位于外周帶，約有25%的癌灶位于中央腺體，外周帶PCa具有典型MRI特征，臨床診斷相對容易；前列腺中央腺體癌(central gland prostate cancer，CGPCa)的MRI特征在形態(tài)及信號上與中央腺體增生(benign prostatic hyperplasia，BPH)存在一定相似性，鑒別診斷難度較大[4-6]。動態(tài)對比增強磁共振成像(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI)可在常規(guī)MRI和雙室血流動力學模型的基礎上通過分析病灶組織的血流動力學特征，有助于惡性腫瘤的診斷及鑒別；此外，擴散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)的應用也極大程度提高了惡性腫瘤的診斷準確性[7-8]。本研究旨在分析DCE-MRI、DWI相關參數(shù)在CGPCa和BPH患者中的不同，以探究DCE-MRI、DWI在CGPCa鑒別診斷中的應用價值，為臨床CGPCa的鑒別診斷提供參考。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017年1月至2020年1月在本院接受治療的113例前列腺疾病患者的臨床資料，其中CGPCa患者51例，BPH患者62例。納入標準：(1)患者均接受常規(guī)MRI、DCE-MRI及DWI掃描，影像學資料完整，圖像清晰；(2)患者年齡為18～80歲，MRI檢查后均接受穿刺活檢或前列腺根治術，獲得病理結果；(3)病變區(qū)域均位于前列腺中央?yún)^(qū)。排除標準：(1)檢查前存在前列腺手術、放療或內分泌治療史；(2)合并其他惡性腫瘤、自身免疫性疾病患者。其中，CGPCa組男性，年齡55～75(66.43±5.27)歲；前列腺特異性抗原(prostate-specific antigen，PSA)水平18～100(65.46±20.83)ng/mL；Gleason評分：＜7分19例，≥7分32例。BPH組男性，年齡60～78(67.26±4.83)歲；PSA水平4～25(14.84±4.96)ng/mL；增生類型：腺體增生型21例，基質增生型26例，混合型15例。本研究經(jīng)過本單位醫(yī)學倫理委員會批準[批準編號：CS 3-(快)-KY-2020EC-023]，免除受試者知情同意。

1.2 檢查方法

采用Philips Achieva 3.0 T TX型磁共振掃描儀，使用6通道體部線圈對患者進行掃描，掃描中心位置為恥骨聯(lián)合上方約2 cm處。所有受檢者均接受常規(guī)MR平掃、DCE-MRI及DWI掃描，具體步驟如下。

常規(guī)MR平掃：掃描序列包括常規(guī)矢狀位、軸位T2WI，軸位T2WI脂肪抑制和軸位T1WI序列，具體掃描參數(shù)為：(1)矢狀位T2WI序列：TR 4765 ms，TE 100 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 240 mm×180 mm，矩陣240×161；(2)軸位T2WI序列：TR 3000 ms，TE 100 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，F(xiàn)OV 260 mm×260 mm，矩陣324×201；(3)軸位T2WI脂肪抑制序列：TR 3886 ms，TE 70 ms，層厚6 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 249 mm×415 mm，矩陣168×215；(4)軸位T1WI序列：TR 529 ms，TE 8 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 249 mm×415 mm，矩陣276×406。

DCE-MRI掃描：采用軸位三維超快速多期動態(tài)序列，掃描參 數(shù) 為：TR 4.3 ms，TE 1.95 ms，層 厚3.6 mm，層 間 距0.72 mm，F(xiàn)OV 280 mm×280 mm，矩陣256×128，共掃描21層。掃描1期作為蒙片后，采用雙筒高壓注射器于肘靜脈注射0.2 mmol/kg對比劑(釓噴酸葡胺注射液，馬根維顯，德國拜耳先靈醫(yī)藥保健股份有限公司)，注射速率為2 mL/s，完成后注射以相同注射速度注射生理鹽水20 mL；注射對比劑同時開始掃描，共掃描35期，單期掃描時間為5.5 s，采集時間共3 min 12 s。

DWI掃描：采用軸位平面回波成像序列，掃描參數(shù)為：TR 4000 ms，TE 87 ms，層 厚3.5 mm，層 間 距0.4 mm，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，矩陣140×140。

1.3 圖像分析

所有圖像由2名高年資的影像學醫(yī)師進行雙盲分析，雙方結論一致為最終結果，意見不統(tǒng)一時，由第3名醫(yī)師進行分析，獲得最終結果。圖像分析具體方法如下。

DCE-MRI圖像處理分析：采用Omnikinetics軟件中的Siemens工作站對DCE-MRI圖像進行處理分析，在對比劑強化區(qū)畫出感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，避開尿道、射精管、精囊根部等位置，繪制時間信號強度曲線(time-signal intensity curve，TIC)；利用雙室藥物代謝動力學模型獲得定量參數(shù)，包括：容量轉移常數(shù)(Ktrans)、血管外細胞外空間容積分數(shù)(Ve)和速率常數(shù)(Kep)[9]。

DWI圖像處理分析：圖像導入Advantage Work-station 4.6工作站，F(xiàn)unctool 2軟件自動處理獲得ADC圖，在ADC圖上繪制ROI，計算ADC值，每例患者隨機選取個ROI，以平均值為最終結果。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。計量資料以±s表示，兩組間比較行獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以n(%)表示，行χ2檢驗；ROC曲線評價DCE-MRI掃描的Ktrans、Kep值，DWI掃描的ADC值在CGPCa鑒別診斷中的診斷價值，計算曲線下面積(area under the curve，AUC)、Younden指數(shù)、最佳閾值、敏感度和特異度；檢驗水準：α=0.05。

2 結果

2.1 CGPCa和BPH患者病灶MRI表現(xiàn)分析

本組51例CGPCa患者中，共檢出56個病灶。所有病灶T1WI表現(xiàn)為等信號，T2WI表現(xiàn)為結節(jié)狀、不規(guī)則低信號或稍低信號，邊界不清；DCE-MRI掃描顯示增強后早期不均勻強化明顯，延遲期呈快進快出性強化；DWI上表現(xiàn)為結節(jié)狀、斑片狀高或稍高信號，邊界不清，部分病灶已侵犯前纖維基質帶或外周帶。典型病例圖見圖1。

本組62例BPH患者中，所有病灶T1WI表現(xiàn)為等信號，T2WI表現(xiàn)為高、低不等混雜信號；DCE-MRI掃描顯示增強后早期病灶稍強化，延遲期呈漸進性強化，強化程度無明顯下降；DWI上表現(xiàn)大小不等的結節(jié)狀高低混雜信號或稍高信號，邊界較清。典型病例圖見圖2。

2.2 兩組患者DCE-MRI定量參數(shù)及ADC值比較

CGPCa組患者的Ktrans和Kep值均明顯大于BPH組患者，ADC值明顯小于BPH組患者(P＜0.05)，兩組患者的Ve值比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05；表1)。

表1 兩組患者動態(tài)增強MRI定量參數(shù)及ADC值比較(±s)

表1 兩組患者動態(tài)增強MRI定量參數(shù)及ADC值比較(±s)

注：Ktrans：容量轉移常數(shù)；Ve：血管外細胞外空間容積分數(shù)；Kep：速率常數(shù)；ADC：表觀擴散系數(shù)。

ADC(×10-3 mm2/s)0.85±0.31 1.37±0.25 9.872＜0.001組別前列腺中央腺體癌組(51例)中央腺體增生組(62例)t值P值Ktrans(min-1)1.36±0.47 0.89±0.22 7.001＜0.001 Ve 0.76±0.21 0.73±0.16 0.861 0.391 Kep(min-1)1.93±0.68 1.23±0.33 7.151＜0.001

2.3 不同病變程度CGPCa患者DCE-MRI定量參數(shù)及ADC值比較

根據(jù)CGPCa患者的Gleason評分將患者分為低危組(Gleason評分＜7分，19例)和中高危組(≥7分，32例)。低危組患者的Ktrans和Kep值均明顯小于中高危組患者，ADC值明顯大于中高危組患者(P＜0.05)，兩組患者的Ve值比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05；表2)。

表2 不同病變程度前列腺中央腺體癌患者動態(tài)增強MRI定量參數(shù)及ADC值比較(±s)

表2 不同病變程度前列腺中央腺體癌患者動態(tài)增強MRI定量參數(shù)及ADC值比較(±s)

注：Ktrans：容量轉移常數(shù)；Ve：血管外細胞外空間容積分數(shù)；Kep：速率常數(shù)；ADC：表觀擴散系數(shù)。

Ktrans Ve Kep組別低危組(19例)中高危組(32例)t值P值(min-1)0.71±0.22 1.74±0.45 9.311＜0.001 0.72±0.19 0.78±0.17 1.166 0.249(min-1)1.39±0.31 2.25±0.46 7.219＜0.001 ADC(×10-3 mm2/s)1.38±0.23 0.54±0.17 14.934＜0.001

2.4 DCE-MRI定量參數(shù)、ADC值及其聯(lián)合檢測在CGPCa鑒別診斷中的價值分析

對DCE-MRI定量參數(shù)Ktrans、Kep和ADC值進一步繪制ROC曲線，分析其在CGPCa與BPH鑒別中的診斷價值(圖3)。Ktrans、Kep、ADC值 和 聯(lián) 合 診 斷 的AUC分 別 為0.732、0.813、0.862和0.901，對CGPCa的鑒別診斷均具有預測價值(P＜0.05)。各指標的最佳閾值、Younden指數(shù)、敏感度和特異度值如表3所示。

圖3 動態(tài)對比增強MRI定量參數(shù)、表觀擴散系數(shù)值及其聯(lián)合檢測在前列腺中央腺體癌鑒別中的診斷價值ROC曲線

表3 動態(tài)增強MRI定量參數(shù)、ADC值及其聯(lián)合檢測在前列腺中央腺體癌組鑒別診斷中的價值分析

3 討論

3.1 DCE-MRI和DWI是診斷CGPCa的有效檢查方法

前列腺中央腺體的疾病除PCa外，還包括BPH，隨著病情的進展，多數(shù)CGPCa都存在不同程度的炎癥、增生及鈣化，與BPH的MRI信號表現(xiàn)存在一定相似性，使用常規(guī)MRI診斷鑒別不同類型的中央腺體疾病難度較大[10-11]。本研究發(fā)現(xiàn)，CGPCa患者的所有病灶T1WI表現(xiàn)為等信號，T2WI表現(xiàn)為結節(jié)狀、不規(guī)則低信號或稍低信號；BPH患者的所有病灶T1WI表現(xiàn)為等信號，T2WI表現(xiàn)為高、低不等混雜信號，與CGPCa在信號上部分重疊，單獨使用常規(guī)MRI無法對CGPCa進行準確診斷。DCE-MRI主要通過評估對比劑在組織及血管中的濃度變化對病灶組織的血流動力學特征進行量化分析，從而對腫瘤的良惡性病變進行鑒別診斷[12]；DWI是建立在MR流動效應基礎上的成像方法，可通過水分子的擴散運動間接反映腫瘤微環(huán)境，在腫瘤惡性程度的判別及病理分型方面，應用價值較高[13]。一項有關DCE-MRI、DWI對CGPCa診斷價值的研究[14]發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI和DWI對于CGPCa具有重要的診斷價值，聯(lián)合血清學檢測可進一步提高CGPCa診斷的敏感度。

3.2 CGPCa患者的DCE-MRI、DWI表現(xiàn)特征

DCE-MRI定量參數(shù)包括Ktrans、Ve和Kep等，是反映組織血管分布、血流灌注情況的主要參數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，CGPCa組患者的Ktrans和Kep值均明顯大于BPH組患者，對腫瘤細胞的代謝研究表明，腫瘤細胞生長過程中，新生血管數(shù)量會顯著增多，影響血管密度，而血管內皮生長因子的過表達、腫瘤細胞的異構性和慢性炎癥的刺激會使血管通透性增加，引起血管滲漏[15-16]。CGPCa作為一種惡性腫瘤，具有豐富的新生血管，其血流灌注水平和血管通透性明顯高于BPH，注入對比劑后，血管外細胞外間隙的對比劑濃度差會影響對比劑的交換速度，從而表現(xiàn)為Ktrans和Kep值較高[17]。本研究中，兩組患者的Ve比較差異無統(tǒng)計學意義，考慮為BPH中增生的組織上皮細胞排列緊密，相對體積較小，使Ve值下降從而與CGPCa的Ve值相當[18]。ADC值是反映病灶組織水分子擴散情況的DWI掃描參數(shù)，本研究中，CGPCa組的ADC值明顯小于BPH組，提示CGPCa患者的微循環(huán)灌注水平明顯高于BPH患者。這可能與CGPCa患者由于腫瘤細胞數(shù)量多、排列緊密且生長活躍，積壓了細胞外空間，使腫瘤組織內水分子運動受限等原因有關，從而使DWI掃描時ADC值偏低[19]。

3.3 不同嚴重程度CGPCa患者的DCE-MRI、DWI表現(xiàn)特征

根據(jù)CGPCa患者的Gleason評分對患者進行病理嚴重程度分級，研究結果顯示，低危組患者的Ktrans和Kep值均明顯小于中高危組患者，ADC值明顯大于中高危組患者，不同嚴重程度患者的Ve值比較差異無統(tǒng)計學意義，提示CGPCa患者的DCE-MRI定量參數(shù)和ADC值與CGPCa的分化程度及危險性存在一定關聯(lián)性。隨著腫瘤分化程度的增加，腫瘤細胞的增殖速度逐漸增大，新生血管數(shù)量不斷增加，使細胞間質液壓和血管壁基底膜不完整性加大，影響血管通透性，導致Ktrans和Kep值增加；而腫瘤細胞的快速增長，使細胞間質減少，進一步影響水分子的擴散，導致ADC值發(fā)生變化[20-21]。溫茹等[22]分析了DCE-MRI和DWI定量參數(shù)與PCa患者Gleason評分的相關性，發(fā)現(xiàn)Ktrans和Kep值與Gleason評分呈正相關，ADC值與Gleason評分呈負相關，認為以上定量參數(shù)均有助于腫瘤分化程度及危險性的分析。因此，臨床可通過DCE-MRI、DWI檢查對CGPCa癌灶的風險性進行評估，從而減少不必要的病理穿刺及手術給患者帶來的生理及心理上的傷害。

3.4 DCE-MRI定量參數(shù)及ADC值對CGPCa的診斷價值

對DCE-MRI定量參數(shù)Ktrans、Kep和ADC值進一步繪制ROC曲線，分析其在CGPCa與BPH鑒別中的診斷價值，研究結果顯示，Ktrans、Kep、ADC值 和 聯(lián) 合 診 斷 的AUC分 別 為0.732、0.813、0.862和0.901，對CGPCa的鑒別診斷均具有預測價值，且聯(lián)合診斷的AUC值、對CGPCa敏感度和特異度最高，提示DCE-MRI定量參數(shù)和ADC值均能較好地反映CGPCa的發(fā)病情況，聯(lián)合診斷可提高診斷效能，在CGPCa的鑒別診斷方面具有更大應用價值。

綜上所述，DCE-MRI與DWI在CGPCa的鑒別診斷中均具有良好的應用價值，DCE-MRI的定量參數(shù)Ktrans、Kep值和ADC值可為臨床CGPCa的鑒別診斷提供影像學參考，且聯(lián)合診斷可進一步提高診斷效能。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。