多參數磁共振成像在前列腺癌中的臨床應用進展

葉琪萌，陳愛華，張婷婷，王夢莉，林倩

（三峽大學人民醫院·宜昌市第一人民醫院放射科，湖北 宜昌 443000）

0 引言

據世界癌癥報告數據顯示，前列腺癌（Prostate cancer,PCa）已成為男性泌尿系統發病率最高的腫瘤性病變，在男性惡性腫瘤發病率排名第六[1]。目前，隨著老齡化人口數量增加、生活方式的改變，使得我國PCa的發病率呈現出逐步遞增的趨勢[2]。由于前列腺癌起病隱匿、潛伏期長,在初診時多數患者已處于中晚期，導致我國前列腺癌患者總體預后遠差于西方發達國家。因此，早篩、早診對于提高患者5年生存率至關重要。

目前臨床上常用的前列腺疾病的檢查手段有：磁共振成像（magnetic rosonance imaging,MRI）、血清前列腺特異性抗原（Prostate-specific antigen,PSA）測定、直腸指檢（Digital rectal examination,DRE），經直腸超聲引導下穿刺活檢(TRUS)。到目前為止，在血清PSA和/或DRE后，進行經TRUS引導下的前列腺活檢一直是前列腺癌的傳統診斷途徑[3]。然而，Mottet等[4]學者的研究表明，對血清PSA水平升高的男性進行12針TRUS引導的活檢，有較高的假陰性率。因此，需要改進前列腺癌的診斷途徑，以減少對臨床顯著癌的漏診和對臨床不顯著癌的過度診斷。

多參數磁共振成像（multi-parametric magnetic rosonance imaging,mpMRI） 是前列腺癌診斷、腫瘤定位和分期最準確的影像學方法，可以提供有關前列腺形態、代謝和細胞變化的信息，以及反映組織血管分布并將其與腫瘤侵襲性相關聯，在初治患者的風險分層、低風險患者的主動監測以及明確治療后的復發監測中發揮著關鍵作用[5]。

本文從mpMRI的基本原理和臨床應用入手，介紹了mpMRI在前列腺癌診斷、引導靶向穿刺、分期及隨訪中的應用現狀，并對該技術在前列腺癌中的應用前景進行了展望。

1 mp-MRI 技術

多參數磁共振成像（mpMRI）包括擴散加權成 像（diffusion weighted imaging，DWI）、動 態 增 強MRI（dynamic contrast-enhanced MRI, DCE-MRI）、磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy,MRS）、擴散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）、擴散峰 度 成 像（diffusion kurtosis imaging, DKI）、MR彈性成像（MR elastograph, MRE）、體素內不相干運動（introvoxel incoherent motion, IVIM）。盡管目前有越來越多的新技術運用于前列腺疾病的研究，但T2WI、DWI和DCE-MRI結合的3.0T MR被認為是檢查前列腺疾病最先進的技術[6,7]。在2015年北美放射學年會上，美國放射學會、歐洲泌尿生殖放射學會和AdMeTech共同發表了第2版前列腺影像報告與數據系統（the prostate imaging reporting and data system，PI-RADS V2），并提出完整的PI-RADS評分需要mpMRI，包括常規序列（T1、T2）以及功能序列（DWI、DCE-MRI）[8]。

1.1 T1WI

T1加權成像主要用于評估區域淋巴結和骨結構，特別是檢測出血方面有獨特的優勢。由于癌性病變和出血都可以在T2WI上表現出低信號區域。然而，只有出血會在T1WI中顯示為具有高信號強度的區域，此序列可用于排除T2WI的假陽性結果[9]。

1.2 T2WI

T2加權成像是前列腺mpMRI的基本序列，它提供了高度清晰的前列腺帶狀結構的解剖圖像，具有極好的軟組織對比度[10]。T2加權成像反映了組織的水分含量，這與細胞密度有關。在正常前列腺中，由于腺體組織含量較高，外周帶在T2WI呈均勻高信號。而前列腺癌細胞密度高，含水量低，因此顯示為低信號。移行區和中央區通常被稱為“中央腺體”，在T2WI上檢測中央腺體區癌性病灶較為困難[11]。此外，前列腺良性疾病（例如出血、萎縮、前列腺增生、鈣化和慢性前列腺炎），它們也可能在T2WI上顯示為低信號強度區域，從而導致假陽性結果。一項薈萃分析報告了單獨使用 T2加權成像對 PCa 定位的總體敏感性和特異性分別為0.57-0.62和0.74-0.78[12]。由于敏感性和特異性不高，T2WI需要與其他功能成像技術（如DWI和DCE成像）相結合，以提高診斷性能。

1.3 DWI

DWI可以反映活體組織內水分子隨機運動程度[13]。它受細胞環境的影響，在正常前列腺組織中，由于組織內的細胞結構完整，細胞外間隙正常，水分子可以自由運動，但在癌性前列腺組織中，由于腺上皮體積增大和細胞密度增高，組織間隙變小，水分子的運動受到強烈抑制，在 DWI 圖上顯示為高信號。b值是DWI的基礎，DWI表示擴散敏化梯度的強度，以秒/平方毫米為單位測量。高b值設置可以抑制良性前列腺組織，并增加正常和異常前列腺組織之間的對比度[14]。最新的PIRADS v2.1建議在b值為1400-2000s/mm2的情況下獲取圖像[15]。然而，高b值條件下，例如當b值為2000s/mm2時，圖像信噪比明顯降低，不利于組織結構的識別,表觀擴散系數(ADC) 圖旨在通過計算至少兩個不同的 b 值來克服這種情況。在圖像上，彌散受限的區域在DWI上表現為高信號，在ADC圖上表現為低信號。PCa組織往往細胞密度較高，導致水分子擴散受阻，在DWI上顯示高信號和ADC圖的低信號[16]。

1.4 DCE-MRI

DCE-MRI是建立在流動效應基礎上的一項MR成像技術，由靜脈注射釓造影劑之前、期間和之后的一系列連續快速T1圖像組成。這種方法可以根據惡性和非惡性前列腺組織攝取和排出造影劑的速度、強度差異，來評估腫瘤血管生成狀況[17]。早期顯著強化是前列腺癌的特征性表現。然而，其他良性疾病(如增生性結節和前列腺炎)可能具有這些特征，因此易出現假陽性結果。據報道，DCEI單獨檢測前列腺癌的敏感性和特異性分別為46%-90%和74%-96%[18]。由于檢查成本及掃描時間增加，DCEI的使用目前仍有爭議，Cosma等[19]人的研究認為，與非增強序列相比，DCEI沒有顯示出顯著的附加診斷價值且特異性較低。但不少研究表明，當T2WI和DWI不明確或受偽影影響時，DCEI變得尤為重要[20]。在最近的一些研究中，DCE-MRI定量測量各病變的容積轉運速率常數(Ktrans)、返流速率常數(Kep)、血管外間隙容積分數(Ve)和血漿容積分數(Vp)，可以間接反映新生血管的數量和血管通透性，進而評估病變的血流動力學和代謝特征[21]。

2 mpMRI在前列腺癌中的臨床應用

2.1 診斷及鑒別診斷

到目前為止，評估mpMRI診斷準確性與金標準TRUS活檢一致性的最著名的多中心試驗是2017年前列腺MRI成像研究(PROMIS)[22]。研究者們發現mpMRI比TRUS活檢具有更高的敏感性和陰性預測值，通過使用mpMRI作為分診試驗，有25%的高危男性可以避免活檢。利用這項研究中描述的模型，mpMRI可以取代活檢，成為一種更準確、侵入性更小的前列腺癌檢測方法，而活檢可以作為治療前的確診手段。

依賴MRI形態學信息對前列腺疾病進行良、惡性鑒別仍存在一定的困難，目前，磁共振在前列腺疾病中的應用已經從定性分析逐漸發展到定量分析。定性分析即在注射對比劑后通過在病灶最顯著部位勾畫感興趣區（ROI），觀察時間－信號強度曲線（ SI-T）類型對疾病進行判斷，前列腺增生（BPH）通常表現為Ⅰ型（緩慢上升型）曲線，PCa通常表現為Ⅲ型（速升速降型）曲線，然而，BPH和PCa都可以表現為Ⅱ型（平臺型）曲線，這會影響診斷結果的準確性[23]。定量研究即在DCE-MRI和DWI的基礎上分別從血管滲透性和活體水分子擴散特點等方面對前列腺病變進行分析，得出Ktrans、Kep、Ve和ADC值。大量研究表明，PCa的Ktrans、Kep、Ve值均明顯高于BPH、而ADC值明顯低于BPH[24]。

Boesen等[25]的研究結果表明，PCa與BPH的ADC值診斷臨界值為0.91×10-3s/mm，即當測得感興趣區ADC值小于0.91×10-3s/mm時，診斷結果更傾向于PCa。因此，ADC值、Ktrans、Kep聯合分析能夠提高對前列腺疾病的診斷準確性。

2.2 經mpMRI引導下靶向穿刺

歐洲泌尿外科協會 (EAU) 推薦使用診斷PCa的金標準是在經直腸超聲引導下進行10到12針系統活檢，適應證為直腸指檢陽性或達到PSA臨界值[26]。然而，僅根據這些適應證進行系統活檢會增加假陰性結果的發生率和臨床不顯著癌的檢出率，導致過度診斷和過度治療。因此，需要事先進行成像評估。相較于其他檢查手段，mpMRI對前列腺癌的診斷特異性和敏感性有了顯著提高，更有利于進行定位和定性診斷。Russo等[27]的研究顯示，mpMRI對前列腺臨床顯著癌的診斷敏感度高達93.3%。經mpMRI引導下靶向活檢是一種新興的技術，它在診斷臨床顯著癌方面提供了必要的改進，并降低了臨床無意義癌的檢出率，為主動監測和局部治療提供了更準確的選擇[28]。此外，mpMRI靶向活檢減少了穿刺針數，30天的并發癥發生率較低，在穿刺過程中顯示穿刺針及病灶精確位置，對于小病灶的漏診率也明顯降低[29]。但經mpMRI引導下靶向穿刺具有一定局限性，由于穿刺操作時間較長、與MR儀器兼容的穿刺設備價格昂貴，這種方法未能在臨床大規模開展[30]。

2.3 預測惡性程度

PCa的治療選擇和預后與T分期密切相關。以往T2WI用于前列腺癌患者的分期，重點是評估是否存在前列腺外侵犯。隨著DWI和DCE-MRI的發展，mpMRI的臨床實用性得到了提高。mpMRI不僅幫助確定病灶是否存在前列腺外受累，也有助于識別異常淋巴結和盆腔骨骼轉移[31]。在過去的十年中，多項研究已經證明了DCE-MRI在前列腺癌的診斷和定位方面的優勢，特別是檢測中高危患者是否存在包膜侵犯[32]。到目前為止，鮮有研究嘗試用DCE-MRI對包膜侵犯進行定量評估。Sertdemir等[33]研究者通過去卷積分析計算出的DCE-MRI定量參數，以區分包膜浸潤（capsular infiltration，CI）、囊外延伸（exctracapsular extension，ECE）和非ECE。該研究表明，血漿流量（plasma flow，PF）增高反映了腫瘤內微血管密度(microvessel density，MVD)的增高，MVD被認為是惡性組織中新生血管生成的標志，MVD與臨床/病理分期、轉移和組織學分級以及治療后某些疾病發生發展相關，也與CI和ECE發生率相關。因此，DCE-MRI定量參數在診斷包膜侵犯中具有不依賴主觀判斷的風險評估潛力。DWI對PCa的定位和局部分期也有額外的優勢，大量研究證明了術前DWI計算的腫瘤ADC值與最終病理的Gleason評分顯著相關，ADC值越低，腫瘤惡性程度越高[34]。總而言之，DCE-MRI與DWI對預測前列腺癌病理分期均具有一定價值，定量參數Ktrans、Kep、Ve和ADC值與前列腺癌病理分期存在相關性，但DCE-MRI對前列腺癌惡性程度評估優于DWI[35]。

2.4 指導手術

保留神經根治性前列腺切除術是目前臨床局限性前列腺癌的治療標準，但對于低到中等風險的前列腺癌患者，局部治療成為了一種越來越受歡迎的治療選擇。局部治療的目標是破壞前列腺癌的特定區域，同時保留周圍的良性組織，最大限度地減少對周圍重要結構的附帶損害，例如：括約肌、膀胱頸和神經血管束，并更好地保留功能，從而降低全腺體治療比率[36]。包膜外侵犯及精囊浸潤的存在對能否進行局部治療有決定性作用，MRI是進行非侵入性預測最準確的方法，mpMRI出現使泌尿科醫生能夠對病灶進行精準定位、估計局部消融體積、確定病灶適當的治療邊界以及微創治療期間的實時監測[37]。此外，mpMRI在局部治療后的隨訪中也很重要，盡管目前相關研究的數量較少，但有研究表明DCE序列為局部治療后隨訪的主要序列[38]。在PCa局部治療被廣泛采用之前，需要進一步研究提供更多證據。

2.5 監測復發

PI-RADv2.1被用于評價原發癌癥，然而目前沒有用于治療后評估的評分系統。血清前列腺特異性抗原水平是監測整個腺體治療后情況的重要工具，然而，局部治療后由于殘留的前列腺實質會繼續產生一些PSA，因此這一指標并不可靠。前列腺的多參數磁共振成像可能在復發性前列腺癌的評估中發揮關鍵作用[39]。由于新血管形成，前列腺癌復發在靜脈期通常表現出快速強化和快速廓清，因此，與單獨的T2WI相比，將T2WI圖像與DCEMRI序列相結合時，整體圖像性能有所提高[40]，Alonzi等[41]認為因Ktrans值主要反映腫瘤微血管生成情況及血管滲透性，因此在進行雄激素剝奪治療后病灶Ktrans值減小提示腫瘤組織內微血管密度減小，研究結果表明，對前列腺癌患者進行雄激素剝奪治療3個月后，68%患者Ktrans 值發生顯著改變，提示DCE-MRI可作為前列腺癌內分泌治療后療效監測的有效方法。此外，Wu等[42]的研究表明，PCa放射治療后ADC值顯著升高，這說明ADC值可以用來評價前列腺癌放化療的療效，因此DWI對治療后隨訪、監測復發病灶具有較高的價值。

3 小結

綜上所述，mpMRI克服了其他影像技術存在的不足，極大地改善了前列腺癌的診斷途徑和治療方法,不僅能在診斷、分期、指導手術中提供可靠信息，同時對治療效果評估及監測復發方面也發揮重要作用，已在多種臨床環境中顯示出重要價值。隨著MR設備的升級及軟件技術的開發，靶向穿刺的臨床應用將會逐步實現。將mpMRI技術與人工智能結合，將是未來的研究熱點。