3.0T彌散加權(quán)成像對前列腺包膜外擴散的應(yīng)用價值

河北北方學院附屬第一醫(yī)院影像科(河北 張家口 075000)

王麗霞 高晉軍 齊志民

劉 菲 史新樂 班旭霞

吳 朋 郎曉燕

3.0T彌散加權(quán)成像對前列腺包膜外擴散的應(yīng)用價值

河北北方學院附屬第一醫(yī)院影像科(河北 張家口 075000)

王麗霞 高晉軍 齊志民

劉 菲 史新樂 班旭霞

吳 朋 郎曉燕

目的回顧性分析T2WI結(jié)合DWI預測評估前列腺癌患者包膜外擴散，同時比較有或無包膜外擴散前列腺癌ADC值。方法76例前列腺癌患者在前列腺切除術(shù)前執(zhí)行3.0T磁共振檢查。由2名經(jīng)驗豐富放射醫(yī)師分析T2WI和T2WI結(jié)合DWI圖像，評估外周葉包膜外擴散情況，對有或無包膜外擴散進行ADC值，比較2患者結(jié)果。結(jié)果共研究456區(qū)，其中74個區(qū)有包膜外擴散情況，T2WI和T2WI結(jié)合DWI特異性和敏感性分別為94.5%、91.7%，優(yōu)于T2EWI單獨檢查(分別為87.2%、81.2%)，p＜0.001。采用ROC分析顯示T2WI結(jié)合DWI曲線下面積(Az=0.900)明顯大于T2WI曲線下面積(Az=0.828)，p＜0.001。包膜外擴散ADC值明顯低于無包膜外擴散ADC值(p＜0.001)。結(jié)論T2WI結(jié)合DWI圖像能夠提高預測前列腺癌患者包膜外擴散情況，同時ADC值在評估有或無包膜外擴散具有重要意義。

前列腺癌；彌散加權(quán)成像；磁共振成像

前列腺癌切除術(shù)是治療局限性前列腺癌標準治療方法，能夠極好控制病情進展，但是術(shù)后常出現(xiàn)性功能障礙并發(fā)癥[1]。隨著手術(shù)外科技術(shù)不斷改進，保護雙側(cè)神經(jīng)血管束對于治療局限性前列腺癌是有效的治療方法，同時能夠改善術(shù)后性能力[2]。研究顯示保護雙側(cè)神經(jīng)血管束比保護單側(cè)神經(jīng)血管束更能提高性能力[3]。然而保護神經(jīng)血管束可能腫瘤細胞未切干凈，導致復發(fā)率增高或治療失敗。因此術(shù)前評估前列腺癌包膜外擴散程度是非常重要，然而MRI顯示包膜外擴散敏感性和特異性分別為13～95%、49～97%，但常規(guī)MRI不能夠顯示周圍結(jié)果變化[4]。

彌散加權(quán)成像是種新型功能序列，他主要反應(yīng)水分子彌散能力[5]。已成為臨床應(yīng)用常規(guī)序列，因為采集時間短，無需注射對比劑。隨著DWI信噪比技術(shù)不斷提高，空間分辨率也不斷改善，尤其3.0T磁共振。3.0T彌散加權(quán)成像能夠提高檢測腫瘤、分期、定向活檢和術(shù)后隨訪，對治療反應(yīng)評估。隨DWI空間分辨率提高，但仍然存在圖像失真和假象，在應(yīng)用直腸內(nèi)線圈，這缺陷可能加大。研究報道,DWI對前列腺癌包膜外擴散不能夠提供更多有用價值，但、另外單獨應(yīng)用T2WI對病灶檢查率較低[6,7]。然而認為DWI結(jié)合T2WI對提高對前列腺癌檢出，同時也能夠提高對包膜外擴散預測能力。本研究通過DWI結(jié)合T2WI評估前列腺癌包膜外擴散程度，同時進一步與無包膜外擴散進行ADC值比較。

1 材料與方法

1.1 臨床資料本次研究獲得本單位機構(gòu)批準，所有患者同意進行實驗并填寫同意書，收集河北北方學院2010.1～2014.4間7前列腺癌患者，使用3.0T相陣線圈進行前列腺MRI檢查。研究前評估MRI和病人臨床資料決定病人是否進入以下入選標準：手術(shù)樣本病理發(fā)現(xiàn)包膜外擴散；應(yīng)用直相陣圈進行T2WI和DWI檢查；手術(shù)前無激素和放射性治療；共32例符合入選標準，其中1例因DWI圖像嚴重扭曲被排除本實驗。在同一研究時間內(nèi)69例未見包膜外擴散，通過逐層病理切片觀察，其中45例患者入選為對照組，其余因MRI圖像扭曲或失真被排除。入選標準如下：手術(shù)樣本病理發(fā)現(xiàn)未見包膜外擴散；同樣應(yīng)用直相陣圈進行3.0TMRI的T2WI和DWI檢查；手術(shù)前無激素和放射性治療。共76例前例腺患者進入本研究，年齡為47～77歲，平均年齡為67歲。MRI檢查到手術(shù)間隔時間為1～125天，平均37天。

1.2 方法

1.2.1 磁共振掃描技術(shù)：所有患者均行3.0T超導型磁共振掃描儀(Intera Achieva 3 T, Philips Healthcare型號)，采用頭部6心臟編碼線圈。應(yīng)用3.0TMRI掃描儀和6通道相陣線圈獲得所有圖像。進行常規(guī)磁共振檢查，包括DWI序列。在掃描前注射20mg山莨菪堿以抑制腸蠕動，避免干擾圖像質(zhì)量。采用自旋回波T2WI進行3個位置(軸位、失狀位和冠狀位)圖像信息，掃描參數(shù)為：TR/TE，3800-4700/80-100；層厚3mm；層間距，1mm；相陣，512×304或568×341；有效視野FOV，18-20cm；采集次數(shù)3；敏感編碼因子2；每個平面采集時間為，3min48s。軸位自旋回波T1WI序列，T層厚，3mm；有效視野24cm；相陣512×304；采集時間3min20s，用于顯示出血情況和評估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和骨轉(zhuǎn)移情況。周圍DWI(spin echo-echo plane image，SE-EPI)序列參數(shù)：TR/ TE 4400-4800/63-75；層厚3mm；層間距1mm；相陣112×112-110；有效視野20cm；敏感編碼因子2；采集次數(shù)4；采集時間1min40s。彌散編碼梯度b值0和1000s/mm2，彌散敏感梯度施加方向數(shù)為15個。manufacturer軟件自動構(gòu)建ADC圖(Apparent diffusion coefficient，ADC)。

表1 病人一般特點

表2 T2WI和T2WI結(jié)合DWI對預測包膜外擴散結(jié)果

1.2.2 圖像和組織病理學分析：所有MR圖像應(yīng)用PACS系統(tǒng)(PathSpeed, GE Healthcare)獲得有2名經(jīng)驗豐富泌尿生殖系統(tǒng)放射專家(分別從事7和9年MRI診斷工作)，在未知臨床表現(xiàn)、手術(shù)和病理結(jié)果分別分析MRI圖像，對于不一致結(jié)果，最后討論會上達成一致。分別應(yīng)用T2WI和T2WI結(jié)合DWI分析前列腺癌情況。

對于預測包膜外擴散情況，將前列腺左右兩葉分為6個區(qū)，分別基地區(qū)、中間區(qū)和外周區(qū)。T2WI診斷包膜外擴散標準至少滿足如下情況之一：神經(jīng)血管束不對稱、精囊角消失、沿前列腺輪廓膨出、前列腺包膜不規(guī)則、前列腺周圍脂肪出現(xiàn)腫瘤信號或腫瘤向包膜外擴散。DWI診斷標準亦至少滿足如下情況之一：ADC圖低信號和DWI圖高信號神經(jīng)血管束不對稱、ADC圖前列腺周圍脂肪出現(xiàn)低信號和DWI圖前列腺周圍脂肪出現(xiàn)高信號、或ADC圖腫瘤向包膜外擴散為低信號和在DWI圖高信號。應(yīng)用1-5分記錄包膜外擴散可能性：1：肯定不存在；2：可能不存在；3：可能存在；4：很可能存在肯定存在；5：肯定存在。應(yīng)用T2WI和T2WI結(jié)合DWI評估每個患者前列腺6個分區(qū)。2次讀片時間間隔大約4周。

1個月后完成定量分析，腫瘤ADC值在用感性興趣區(qū)ADC圖上進行標準化測量，比較兩組結(jié)果有或無包膜外擴散。當進行感性興趣測量時，避免雙側(cè)神經(jīng)血管束和尿道，以減少ADC值測量誤差。對同一位置ADC值測量，進行2次，最有取平均值。每個ROI平均大小為28mm2(范圍10.5～220 mm2)。在定量分析時減少ADC圖和病理結(jié)果錯配，在ADC圖選擇區(qū)要小于病理組織學觀察的區(qū)域。對于直徑小于5mm癌腫，不進行ADC測量。

1.2.3 組織病理學分析：所有前列腺癌患者僅病理組織學確診，所有樣本用墨水標記，用10%福爾馬林緩沖液固定一整夜。橫斷逐層切片平面垂直于前列腺尿道部，間隔3mm，切片置放在載玻片上，由經(jīng)驗豐富病理醫(yī)師在不知MRI結(jié)果情況下觀察切片。觀察者記錄腫瘤大小(最大橫斷直徑≥5mm)、位置、包膜外擴散出現(xiàn)位置和Gleason評分。ECE病理組織學為癌細胞超出前列腺包膜邊緣，累及前列腺周圍脂肪組織[14]。

1.3 統(tǒng)計學處理應(yīng)用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析。比較2種方法對預測包膜外擴散通過準確性、敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值。3-5分為存在包膜外擴散，McNemar檢驗比較T2WI和T2WI結(jié)合DWI的敏感性和特異性。應(yīng)用廣泛估計方程比較整體準確性。采用操作者接受特性曲線分析(ROC)分析在T2WI和T2WI結(jié)合DWI檢出包膜外擴散的檢出率，然后用曲線下面積(Az)值評估兩種方法的診斷性能。X2檢驗比較兩種方法Az的統(tǒng)計學差異。采用獨立t檢驗比較前列腺癌無或有包膜外擴散兩組ADC值、腫瘤大小、腫瘤體積及前列腺特異性抗原(PSA)水平，應(yīng)用Mann-Whitney U檢驗比較兩組。P＜0.05有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1病人一般特點見表1。平均PSA水平為9.19ng/mL，包膜外擴散組平均PSA水平(15.3ng/mL)明顯高于無包膜外擴散組平均PSA水平(4.98ng/mL)，p＜0.001。

2.2 病理組織學表現(xiàn)76例患者行前列腺癌切除術(shù)后共發(fā)現(xiàn)137個病灶。119個癌灶最大橫斷直徑至少在5mm，包括包膜外擴散組37個病灶和無包膜外擴散組82個病灶。平均腫瘤大小為1.9cm(范圍0.5～5.5cm)，包膜外擴散組直徑(3.0cm)明顯大于無包膜外擴散組(1.4cm)，p＜0.001。腫瘤平均體積為5.36 mL(范圍0.03～47.69mL)，包膜外擴散組體積(13.88mL)明顯大于無包膜外擴散組(1.52mL)，p＜0.001。平均評分為6.7分(范圍6～9)，包膜外擴散組評分(7.2)明顯高于無包膜外擴散組(6.5)，p＜0.001。

2.3 定性分析共研究456區(qū)，31例患者74(16%)區(qū)出現(xiàn)包膜外擴散。表2顯示T2WI和T2WI結(jié)合DWI對預測包膜外擴散診斷結(jié)果，見表2。

T2WI結(jié)合DWI對預測包膜外擴散診斷結(jié)果特異性和準確性分別為94.5%和91.7%,明顯優(yōu)于T2WI(分別為87.2%、81.2%)，p＜0.001，見圖1-5。

T2WI結(jié)合DWI對預測包膜外擴散診斷結(jié)果敏感性高于T2WI，無統(tǒng)計學意義(p=1.0)。經(jīng)ROC分析，T2WI結(jié)合DWI對預測包膜外擴散Az值為，高于T2WI(Az=0.828)，p＜0.001，見圖6。

2.4 定量分析所有患者腫瘤平均ADC值為0.883±0.18×10–3mm2/s。包膜外擴散組ADC值(0.729±0.15×10–3mm2/s)明顯低于無包膜外擴散組ADC值(0.985±0.23×10–3mm2/s)，p＜0.001，見圖7。

3 討 論

雖然高分辨率T2WI圖像已經(jīng)應(yīng)用于前列腺癌分期，因能夠顯示清晰解剖圖像但T2WI對前列腺癌敏感性和特異性具有一定局限性。最近先進MRI技術(shù)能夠準確預測前列腺癌包膜外擴散情況和腫瘤位置。尤其是DWI技術(shù)，是一種功能MRI序列，已經(jīng)成為檢查前列腺的常規(guī)序列。先前較多研究DWI能夠敏感檢出腫瘤，特別是3.0T磁共振應(yīng)用，不能夠準確預測前列腺癌包膜外擴散，因圖像扭曲和失真[8]。然而3.0T DWI能夠發(fā)現(xiàn)T2WI不能夠發(fā)現(xiàn)的癌腫和分期。Kim等[9]歲68例患者研究報道T2WI結(jié)合DWIN能夠有效預測前列腺癌位置，T2WI結(jié)合DWI總體敏感性和特異性分別為84%、86%，而單獨應(yīng)用T2WI敏感性和特異性分別為66%、63%。Soylu等[10]研究顯示應(yīng)用DWI比T2WI更能提高前列腺癌侵襲精囊腺的特異性和陽性預測值。因此，筆者認為T2WI結(jié)合DWI能夠提高預測前列腺癌包膜外擴散的診斷準確性。

圖1-2 右外周葉和雙側(cè)移行帶前列腺癌(Gleason評分為4+3; PSA為15.01 ng/mL)。圖1 軸位T2WI顯示外周葉和雙側(cè)移行帶低信號軟組織腫塊，邊界不清楚，包膜不規(guī)則，可能包膜外擴散。圖2 ADC圖顯示低信號影，進一步明確腫瘤位置和包膜外擴散。圖3-5 左外周葉前列腺癌(Gleason評分為；3+3； PSA為5.2 ng/mL)。圖3 軸位T2WI顯示左外周葉低信號軟組織腫塊，輪廓不規(guī)則，可能向包膜外擴散；圖4 軸位ADC圖顯示未見腫瘤信號影；圖5 雙側(cè)外周葉內(nèi)可見點狀低信號影，為活檢出血點，未診斷包膜外擴散。圖6 ROC顯示T2WI的Az=0.828（虛線），T2WI結(jié)合DWI的Az=0.900（實線）。圖7 包膜外擴散ADC值最低，與其他兩組進行比較。P＜0.05。

本研究結(jié)果顯示T2WI結(jié)合DWI比T2WI在預測包膜外擴散具有更高特異性(94.5%)和準確性(91.7%)，經(jīng)ROC分析T2WI結(jié)合DWI Az值(0.900)明顯大于T2WI值A(chǔ)z值(0.828)，這個結(jié)果表明3.0T DWI序列能夠彌補T2WI缺陷，提高局限性前列腺癌包膜外擴散診斷準確性。對于侵襲性前列腺癌，Gleason等級評分系統(tǒng)是一種主要預測指標，用于預測前列腺癌術(shù)前和術(shù)后結(jié)果[11]。

最近研究顯示位于外周葉前列腺癌測量ADC值與Gleason評分呈負相關(guān)[12]。另外，ADC值有助于明確侵襲腫瘤發(fā)展危險診斷。因此，ADC值可能與有或無包膜外擴散具有相關(guān)性，因Gleason評分是預測侵襲性腫瘤重要指標。在本文研究中，包膜外擴散組ADC值比無包膜外擴散組ADC值明顯降低。結(jié)果表明腫瘤ADC值可能是預測包膜外擴散影像生物標記物，此外需要大量研究進一步去證明這一結(jié)果。臨床應(yīng)用多種方法預測前列腺癌包膜外擴散，包括血清PSA水平，Gleason評分，臨床分期等術(shù)前指標應(yīng)用，另外，直腸內(nèi)MRI也可能預測包膜外擴散[13]。根據(jù)本研究結(jié)果，T2WI結(jié)合DWI能夠成為預測包膜外擴散的檢查方法。

研究局限性，首先，本研究應(yīng)用于樣本量較小，可能導致實驗偏倚，同時也沒有對放射科醫(yī)師間進行研究，只是研究T2WI和T2WI結(jié)合DWI間研究。另外，評估MRI圖像和病理切片之間相關(guān)性非常困難。最后，直腸內(nèi)線圈沒有研究，因影響DWI圖像質(zhì)量。

總之，本研究結(jié)果表明3.0T T2WI結(jié)合DWI圖像能夠提高預測前列腺癌患者包膜外擴散情況，同時ADC值在評估有或無包膜外擴散具有重要意義。

1. Sanda MG, Dunn RL, Michalski J, et al. Quality of life and satisfaction with outcome among prostate cancer survivors[J]. N Engl J Med, 2008, 358:1250-1261.

2. Ficarra V, Novara G, Ahlering TE, et al. Systematic review and meta-analysis of studies reporting potency rates after robot-assisted radical prostatectomy[J].Eur Urol, 2012, 62:418-430.

3. Swindle P, Eastham JA, Ohori M, et al. Do margins matter? The prognostic significance of positive surgical margins in radical prostatectomy specimens[J]. J Urol, 2008, 179:S47-S51.

4. Hricak H, Choyke PL, Eberhardt SC, et al. Imaging prostate cancer: a multidisciplinary perspective[J]. Radiology, 2007, 243:28-53.

5. Kim CK, Park BK, Lee HM. Prediction of locally recurrent prostate cancer after radiation therapy:incremental value of 3T diffusion-weighted MRI[J]. J Magn Reson Imaging, 2009, 29:391-397.

6. Barentsz JO, Richenberg J, Clements R, et al.ESUR prostate MR guidelines 2012[J]. Eur Radiol, 2012, 22:746-757.

7. 趙新湘,袁曙光,張琳琳,郝金鋼,楊菲菲,段麗芬. MRI聯(lián)合3DMRSI在前列腺癌的應(yīng)用研究[J]. 中國CT和MRI雜志,2007,04:39-41.

8. Kim CK, Park BK, Kim B. Diffusion-weighted MRI at 3 T for the evaluation of prostate cancer[J].AJR, 2010, 194:1461-1469.

9. Kim CK, Park BK, Lee HM, Kwon GY. Value of diffusion-weighted imaging for the prediction of prostate cancer location at 3T using a phased-array coil: preliminary results[J]. Invest Radiol, 2007, 42:842-847.

10.Soylu FN, Peng Y, Jiang Y, et al. Seminal vesicle invasion in prostate cancer: evaluation by using multiparametric endorectal MR imaging. Radiology, 2013, 267:797-806.

11.Epstein JI. What’s new in prostate cancer disease assessment in 2006[J] Curr Opin Urol, 2006, 16:146-151.

12.Hambrock T, Hoeks C, Hulsbergenvan de Kaa C,et al. Prospective assessment of prostate cancer aggressiveness using 3-T diffusion-weighted magnetic resonance imaging-guided biopsies versus a systematic 10-core transrectal ultrasound prostate biopsy cohort.[J] Eur Uro, 2012, 61:177-184.

13.Wang L, Mullerad M, Chen HN, et al. Prostate cancer: incremental value of endorectal MR imaging findings for prediction of extracapsular extension[J].Radiology, 2004, 232:133-139.

14.陳敏,王文超,楊正漢,李颯英,趙偉峰,蔡葵,周誠,鐘晨陽.前列腺癌的MRI分期與病理對照[J].中國CT和MRI雜志,2004,02:32-35.

(本文編輯: 劉龍平)

Application of Diffusion-Weighted Imaging at 3.0T for Extracapsular Extension in Patients With Prostate Cancer

ObjectiveTo retrospectively investigate combine diffusion-weighted imaging (DWI) and T2-weighted imaging for the prediction of extracapsular extension (ECE) in patients with prostate cancer, as well as to compare apparent diffusion coefficients (ADCs) between patients with and without ECE．MethodsSeventy-six patients underwent 3T magnetic resonance imaging (MRI) before prostatectomy． Two experienced radiologists analyzed T2-weighted images alone and in combination with DWI in consensus and rated the likelihood of ECE． Tumor ADC values were measured, and the results were compared between patients with and without ECE．ResultsOf the 456 sectors studied, 74 (16%) were positive for ECE in 31 patients． the specificity and accuracy of combined T2-weighted imaging and DWI were 94．5% and 91．7%, respectively, superior to T2-weighted imaging alone (87．2% and 81．2%, respectively) (p＜0．001)． On receiver operating characteristic analysis, the area under the curve (Az) of combined T2-weighted imaging and DWI (Az=0．900) was significantly greater than that of T2-weighted imaging alone (Az=0．828) (p＜0．001)． The mean tumor ADC values were significantly lower in patients with ECE than patients without ECE (p＜0．001)．ConclusionDWI in addition to T2-weighted imaging improves the ability to predict ECE in patients with prostate cancer．Furthermore, tumor ADC values in patients with and without ECE are significance．

Prostate Cancer; Diffusion-weighted Imaging; Magnatic Resonance Imaging

R737.25；R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.02.21

王麗霞

2015-01-05