T1、T2 值聯合血清總前列腺特異性抗原對移行帶前列腺癌的診斷價值

劉加成，劉群，管榮平，邢炯

（1.東南大學附屬中大醫院核醫學科，江蘇 南京 210009；2.江南大學附屬醫院醫學影像科，江蘇 無錫 214041）

由于70%～75%的前列腺癌（Prostate cancer，PCa）發生于前列腺外周帶[1]，多數研究主要集中于外周帶前列腺病變的診斷與鑒別診斷，較少針對移行帶前列腺病變。前列腺移行帶常伴有增生、炎癥等改變，信號復雜，與PCa 信號變化范圍常重疊，是MRI 診斷的難點之一。近年來，隨著合成MRI 技術（Synthetic MRI，syMRI）[2-3]的發展，可以一次快速采集和生成多組常規加權序列和定量序列圖像，使得MRI 定量技術在臨床上逐步推廣。MRI 定量技術精確測量組織的T1、T2值等參數，提高了對微小的MR信號變化的分辨，對移行帶PCa 的診斷效能有所提高[4]，但仍不能滿足臨床需求。聯合反映不同特征的多參數是提高移行帶PCa 診斷效能的重要方法，本研究通過比較分析T1、T2值聯合血清總前列腺特異性抗原（Total prostate specific antigen，tPSA）[5-6]診斷移行帶PCa 的效能來探究其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2020 年10 月—2021 年11 月于江南大學附屬醫院招募血清tPSA≥4 ng/mL 并接受MRI 檢查的患者392 例。MRI 圖像符合診斷要求，且經MRI 確認前列腺移行帶病灶或病灶主體位于前列腺移行帶的首診病人159 例。其中133 例（年齡（69.8±7.0）歲）在MRI 檢查后1 周內行超聲引導下前列腺穿刺組織活檢，納入研究。根據病理結果，將納入病人分為PCa 組和非PCa 對照組。所有納入病人均為首次行前列腺穿刺。本研究通過江南大學附屬醫院醫學倫理委員會批準（批號：LS2020045），所有病人均簽署知情同意書。

1.2 MRI 檢查方法

采用GE SIGNA ACTECTURE 3.0T 超導MR掃描儀，線圈為AA 相控陣腹部線圈（16 通道）聯合PA 床板線圈。掃描序 列包括橫斷位T1WI、T2WI、DWI 和冠狀位T2WI 及syMRI 序列，具體參數如下：①橫斷位T1WI FSE，TR 709 ms，TE 11.8 ms，矩陣384×256，視野20 cm×20 cm，層厚3 mm，層間距0 mm，帶寬62.5 kHz，激勵1 次；②橫斷位T2WI FSE，TR 2 440 ms，TE 112 ms，視野20 cm×20 cm，矩陣320×320，層厚3 mm，層間距0 mm，寬50 kHz，激勵2 次；③冠狀位T2WI+脂肪抑制FSE，TR 3 380 ms，TE 86.1 ms，矩陣320×320，視野36 cm×36 cm，層厚4 mm，層間距0 mm，帶寬62.5 kHz，激勵2 次；④橫斷 位EPI DWI，TR 4 500 ms，TE Minimum，矩 陣128×128，視野36 cm×36 cm，層厚3 mm，層間距0 mm，帶寬250 kHz，自動重組b 值分別為0、800 s/mm2、2 000 s/mm2，分別激勵1、2、8 次；⑤syMRI MAGiC序列，軸位掃描，TR 4 500 ms，TE 10 ms/100 ms，矩陣320×256，視野36 cm×36 cm，層厚4 mm，層間距0 mm，帶寬41.67 kHz，激勵2 次。

1.3 圖像分析

1.3.1 PI-RADS 評分的判定

由兩名接受過PI-RADS V2.1[7]訓練的影像科主治醫師（具有>5 年前列腺MRI 診斷經驗）在前列腺穿刺前或病理結果出來前，參照PI-RADS V2.1標準獨立評估，由副主任醫師（具有>15 年前列腺MRI 診斷經驗）閱片審核，評分結果有爭議，討論后給出評分。多發病變，以主病變評分作為最終評分。根據PI-RADS V2.1 移行帶病灶評估：當T2WI 評分為1、2、4 或5 分時，PI-RADS 最終評分分別為1、2、4、5；當T2WI 評分為3分，且DWI 評分為5 分時，則PI-RADS 最終評分為4 分。

1.3.2 T1、T2值的測定

MAGiC 序列掃描的原始圖像在MR 主機上進行后處理，得到重組T1WI、T2WI 和T1mapping 和T2mapping 圖像。結合重組T1WI、T2WI 圖像，在T2mapping 圖像上選取病灶區，在移行帶及累及移行帶病變最大層面勾畫感興趣區（Region of interest，ROI）。注意避開腫瘤壞死、出血及鈣化區。如果有多個病灶，逐個測量T1、T2值。由兩名影像科醫師勾畫取平均值。計算組內相關系數（Intraclass correlation efficient，ICC）評估勾畫ROI 測量的一致性：0～<0.50為一致性差；0.50～<0.75 為一致性一般；0.75～<0.90為一致性良好；0.90～1.0 為一致性非常好。

1.4 病理數據收集

穿刺方法：病人在穿刺前2 d 開始口服抗生素，穿刺前1 d 給予清潔灌腸，行超聲（Voluson 730）引導下經直腸飽和前列腺穿刺術，穿刺采用6 區12 針法，分別在前列腺左、右葉的基底部、中部和尖部的上、中、下3 個層面，每個層面由外、中、內進行穿刺。如見異常回聲區，則在對應部位加穿1～3 針。將取出的組織規整排列并標記送病理科檢查。

1.5 統計學分析

使用R 軟件處理數據。計數資料采用例或百分比進行描述，計量資料采用均數±標準差（）表示。連續數據由Kolmogorov-Smirnov test（K-S test）檢驗數據的正態性，符合正態分布的數據采用t 檢驗比較組間差異，否則采用Wilcoxon 秩和檢驗進行組間比較。分級數據采用Wilcoxon 秩和檢驗。

單一指標診斷效能比較：以病理結果為診斷標準，使用“pROC”工具包[8]繪制血清T1值、T2值、tPSA和PI-RADS 評分診斷移行帶PCa 的受試者工作特征（ROC）曲線，計算ROC 曲線下面積（AUC），并行Delong 檢驗，比較不同指標的診斷效能。根據相應的Youden 指數確定T1值、T2值、tPSA 和PI-RADS評分單一指標診斷PCa 的截斷值，計算各指標診斷效能，并通過χ2檢驗比較不同指標診斷效能的差異。

聯合診斷：通過回歸樹分析T1、T2值聯合tPSA以及PI-RADS 評分聯合tPSA 的診斷效能。采用精確二項檢驗比較兩組聯合診斷的診斷效能。

2 結果

納入的133 例病人中，穿刺病理結果顯示64 例（年齡（70.7±5.8）歲）為移行帶PCa，納入PCa組，69例（年齡（69.3±7.9）歲）為增生結節，納入非PCa 對照組。兩組病例年齡間差異無統計學意義（t=0.25，P=0.8）。

移行帶PCa 和非癌性病灶在MAGiC 重組的T1WI、T2WI 和T1mapping、T2mapping 圖像中表現見圖1，2 所示。兩名放射科醫師測量T1（ICC=0.921）、T2（ICC=0.944）值的一致性非常好（P<0.001）。K-S test 結果顯示兩組病例的T1、T2值和tPSA，至少有1組存在數據分布不服從正態分布（P<0.05），組間比較采用Wilcoxon 秩和檢驗。移行帶PCa 與非PCa 病變的T1值（W=491，P<0.000 000 1）、T2值（W=219，P<0.000 000 1）、tPSA（t=3 304，P<0.000 1）及PIRADS 評分（W=3 229，P<0.000 1）有顯著組間差異（表1）。ROC 分析顯示（圖3），T1值、T2值、tPSA 及PI-RADS 評分診斷前列腺移行帶惡性腫瘤的AUC分別為0.889（95%CI：0.831～0.946）、0.950（95%CI：0.915～0.986）、0.748（95%CI：0.664～0.833）和0.731（95%CI：0.654～0.809）。AUC 比較顯示：T2值診 斷PCa 的效能高于T1值（Z=2.96，P<0.05），T1、T2值診斷PCa 的效能顯著高于tPSA（Z=2.51，P=0.01；Z=4.08，P<0.000 1）和PI-RADS 評分（Z=3.55，P<0.001；Z=5.56，P<0.000 01）。PI-RADS 評分和tPSA 診斷PCa 的效能相當（Z=0.31，P>0.05），AUC 的差異無統計學意義。

表1 T1、T2 值、tPSA 測量值和PI-RADS 評分

根據T1值、T2值、tPSA、PI-RADS 評分診斷移行帶PCa 的Youden 指數，確定截斷值，計算單一指標診斷移行帶PCa 的敏感性與特異性，結果如表2 所示。

聯合診斷分析。以T1、T2值聯合tPSA 以及PIRADS 評分聯合tPSA 分別建立診斷移行帶PCa 的回歸樹，并根據診斷的最低誤差選取節點數，修剪回歸樹。回歸樹分析結果（表2）顯示T1、T2值聯合tPSA 診斷回歸樹節點為：當T2值<80.5 ms 時診斷為PCa，當T2值≥85.5 ms 時診斷為良性病變，當T2值為80.5～<85.5 ms 且tPSA>16.16 ng/mL 時診斷為PCa。T1值與回歸樹節點無關，診斷移行帶PCa 的敏感性、特異性分別為96.9%、94.2%。PI-RADS 評分聯合tPSA，當PI-RADS 評分=5 時診斷為PCa，當PI-RADS 評分=2～4 且tPSA≥18.45 ng/mL 時診斷為PCa。診斷移行帶PCa 的敏感性和特異性分別為70.3%和84.1%。二項精確檢驗示兩組聯合診斷的敏感性（P<0.000 000 1）與特異性（P<0.01）具有顯著性差異，T1、T2值聯合tPSA 優于PI-RADS 評分聯合tPSA。T1、T2值聯合tPSA 與T1≤966.0 ms 或T2≤82.5 ms 作為截斷值單指標診斷移行帶PCa 的敏感性有顯著性差異（P<0.005，P<0.01），但特異性間差異無統計學意義（P>0.05）。

表2 T1 值、T2 值、tPSA、PI-RADS 評分診斷前列腺移行帶惡性腫瘤的診斷效能

3 討論

移行帶PCa 約占PCa 的25%～30%[1]，多參 數MRI 在其診斷中發揮著重要作用。多項薈萃分析顯示T2WI 結合DWI 的雙參數MRI 對移行帶PCa 診斷的效能不低于包含更多參數的MRI[9-11]，PI-RADS評分更是指出T2WI 是移行帶PCa 診斷中的主導因素，DWI 結果僅作為輔助因素[12-13]，僅在特定條件下升級PI-RADS 評分。典型的移行帶PCa 常表現為短T2信號、邊界模糊、缺少包膜等。但由于PCa 患者以中老年人為主，前列腺移行帶常有結節狀上皮細胞增生，并可伴有炎性細胞浸潤、梗死等，MRI 信號復雜，依靠個人經驗判讀T2WI 進行診斷具有較高的挑戰性。既往文獻顯示T2WI 單一指標診斷移行帶PCa 較其它MRI 序列有明顯優勢，但報道的敏感性（22.0%～85.4%）和特異性（50.0%～84.4%）差異較大[14-16]。T2WI 結合以DWI 為主的其它參數診斷移行帶PCa的敏感性可提高至56.5%～92.7%[16-17]，但常是以犧牲一定的特異性為代價[15，17-18]，甚至多參數MRI 的診斷效能與T2WI 比較并沒有統計學差異[17]。針對DWI將PI-RADS 評分為2 分的病灶升級為3 分的研究結果也顯示DWI 升級的PCa 發生率明顯低于非升級的PI-RADS 評分為3 分的病灶[19]。在組織學上，DWI 與T2信號都與組織的細胞密度和局部水的分布有關，從組織學層面上DWI 和T2WI 提供的主要診斷信息重疊，互補性有限[20-22]，但DWI 信號的對比度更為明顯，易于觀察。PI-RADS 指南規范了PCa的影像診斷，提高了診斷的可重復性和可靠性，但并沒有顯著提高診斷的有效性[18，23-24]。同時，PI-RADS評分依靠判讀人員的個人經驗，判讀較為困難，評分標準也存在一定的模糊性[25]。

MRI 定量技術，通過客觀測量克服了目測觀察對MRI 信號變化的較低敏感性，明顯提高了檢測信號變化的精度和敏感性，對MRI 信號的變化有更高的分辨率。較早一項研究顯示T2值鑒別診斷移行帶PCa 和良性增生的AUC 為0.790～0.891[21]。近期一項診斷前列腺各分區病灶的研究顯示，T2值診斷移行帶基質區PCa 的AUC 為0.583～0.798，診斷腺體區PCa 的AUC 高達0.88～1.000，T1值診斷的AUC 稍低于T2值診斷的AUC，但兩者間比較無統計學差異[26]。本研究結果與文獻報道相似，T2值診斷效能最優，T1值診斷效能接近T2值。文獻[21，26-27]和本研究數據顯示，移行帶PCa 與良性病變的T1、T2值有一定的重疊，單一指標并不能滿足臨床對移行帶PCa 診療的需求。MRI 對移行帶PCa 的診斷效能，還有待進一步研究以提高。

聯合多項參數是提高診斷效能的重要方法，本研究以穿刺病理結果為對照，研究兩組PCa 的獨立預測因子，定量MRI 測量參數T1、T2值和血生化指標tPSA 聯合對移行帶PCa 的診斷價值。結果顯示聯合診斷的診斷效能明顯提高，敏感性和特異性分別為95.3%和95.7%。聯合診斷中多參數選擇至關重要，當聯合的各項參數反映病變不同維度特征時，聯合診斷的效能更高。T1、T2值主要和局部組織含水有關[22]。tPSA 主要由前列腺柱狀上皮細胞合成，受前列腺導管系統周圍環境的屏障作用影響，tPSA 在外周血中含量很低，腫瘤等致病因子破壞環境屏障，tPSA 可釋放入血[28]。MR 信號與tPSA 是反映PCa 組織不同特征的獨立預測因子[29]，兩者的結合能較為有效的提高對移行帶PCa 的診斷效能。PI-RADS 系統僅有5 級評分，回歸樹節點間距大，無法精細調整，特異性的提高伴隨著敏感性的降低，因而PIRADS 評分聯合tPSA 診斷PCa 效能的提高有限。

本研究結果顯示聯合診斷回歸樹節點與T1值無關。雖然本研究和其它多項研究[21，26-27]均顯示T1值對PCa 也有較好的診斷效能，但T1、T2值主要和局部組織含水有關[22]，T2值的診斷效能高于T1值，聯合診斷中T2值弱化了T1值的作用。與此類似，在PI-RADS 系統中對前列腺移行帶病灶的評分也沒有納入T1WI。

本研究還存在一些不足之處。由于DWI 圖像分辨率較低和畸變較大，T1mapping 和T2mapping 勾畫的ROI 較難配準測值，并有文獻報道T2值聯合DWI 的診斷效能較T2值的診斷效能無顯著提高[21]，因而聯合診斷中沒有納入彌散的定量參數。本研究收集的病例均采用多點穿刺取樣，與圖像上ROI 的選擇無法保持一致，存在偏差。并且由于樣本量的原因，回歸樹分析中沒有設置獨立的驗證組。另外，本研究所收集的病例均為血清tPSA≥4 ng/mL 的病例，低水平tPSA 患者沒有被納入研究，結果可能存在一定的偏倚。

總之，本研究結果進一步顯示移行帶PCa 的T1、T2值較非癌性病變顯著降低，但依靠T1、T2值鑒別診斷移行帶PCa 與非癌性病變的效能有限。T1、T2值聯合tPSA 能有效提高移行帶PCa 診斷的敏感性和特異性，且在聯合診斷中，T2值和tPSA 起決定作用。