DWI聯(lián)合MRS對前列腺癌診斷的價值

陸洋，葛尚，朱艷，王亞婷，柏根基

DWI聯(lián)合MRS對前列腺癌診斷的價值

陸洋，葛尚，朱艷，王亞婷，柏根基*

目的 探討聯(lián)合磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)及磁共振波譜分析(MRS)對前列腺癌(PCa)的診斷價值。材料與方法對經(jīng)過病理證實(shí)的24例PCa和30例前列腺增生(BPH)患者進(jìn)行DWI和MRS檢查。測量PCa區(qū)和BPH患者外周帶、中央腺體的ADC值，觀察枸櫞酸鹽(Cit)、膽堿(Cho)、肌酸(Cr)的化學(xué)位移并測量(Cho+Cr)/Cit比值。分別將PCa區(qū)ADC值95%可信區(qū)間上界、(Cho+Cr)/Cit值95%可信區(qū)間上界作為鑒別PCa與BPH的閾值。分析DWI、MRS及DWI聯(lián)合MRS三種檢查方法對PCa診斷的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度。結(jié)果PCa區(qū)、BPH患者外周帶、中央腺體的平均ADC值分別為(0.83±0.12)×10–3mm2/s、(1.82±0.26)×10–3mm2/s、(1.46±0.16)×10–3mm2/s (F=31.1，P＜0.05)，兩兩間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均＜0.05)。PCa區(qū)、BPH患者外周帶、中央腺體的平均(Cho+Cr)/Cit值分別為1.55±0.11、0.53±0.16、0.64±0.13 (F=18.2，P＜0.05)。PCa區(qū)與BPH患者外周帶及中央腺體(Cho+Cr)/Cit差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，BPH患者外周帶與中央腺體(Cho+Cr)/Cit差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。DWI診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分比為79.17%、80%、79.63%。MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分比為87.5%、86.67%、87.03%。DWI聯(lián)合MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分別為91.67%、93.33%、92.59%。結(jié)論DWI聯(lián)合MRS對PCa診斷優(yōu)于單獨(dú)運(yùn)用DWI及MRS。

前列腺腫瘤；彌散磁共振成像；磁共振波譜學(xué)

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是中老年男性常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率在逐年增高[1]。PCa患者晚期常發(fā)生骨轉(zhuǎn)移且病死率較高，因此早期診斷對于治療方案的制定，改善患者預(yù)后具有重要的意義。前列腺的MRI常規(guī)掃描僅能反映病灶的形態(tài)及信號改變，對診斷PCa有一定的局限性。MR擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)可以反映組織中水分子擴(kuò)散特性，MRI波譜分析(magnetic resonance spectroscopy, MRS)可以對組織的代謝物進(jìn)行分析[2]。二者在前列腺疾病的診斷及鑒別診斷中均有重要價值，但目前關(guān)于這兩種方法聯(lián)合運(yùn)用的研究并不多。本研究的目的在于探討DWI聯(lián)合MRS對PCa診斷的價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析本院2013年11月至2015年8月期間54例經(jīng)手術(shù)或穿刺活檢病理證實(shí)的前列腺疾病患者。其中PCa患者24例，平均年齡69.5歲，前列腺特異抗原平均56.2 ng/ml。24例PCa患者高、中、低分化腺癌分別為10、7、5例，黏液腺癌2例。良性前列腺增生(benign prostate hyperplasia, BPH)患者30例，平均年齡64歲，前列腺特異抗原平均為23.4 ng/ml。54例患者接受了MR常規(guī)掃描及DWI、MRS。

1.2 掃描設(shè)備及參數(shù)

采用德國西門子VERIO 3.0 T超導(dǎo)MRI成像儀，使用相控陣柔軟體部線圈。首先采用常規(guī)盆腔平掃，包括T2WI矢狀面、冠狀面、橫斷面(抑脂)和T1WI橫斷面，T1WI：TR 680 ms，TE l6 ms；T2WI：TR 3000 ms，TE 89 ms，F(xiàn)0V 20 cm×20 cm，層間距3 mm，層厚3 mm。DWI橫斷面掃描采用EPI單次激發(fā)序列(TR 4500 ms, TE 93 mm, FOV 25 cm×21 cm，層厚3 mm，層間距3 mm，b值設(shè)置為(0、700 s/mm2)，ADC自動生成。MRS掃描采用3D-CSI序列，參照T2WI、DWI及病理檢測位置確定感興趣區(qū)范圍，掃描參數(shù)：TR 690 ms，TE 120 ms，F(xiàn)0V 22 cm×12 cm，采集時間10 min 20 s。檢查前2 d告知患者無渣飲食，掃描前1 h禁止劇烈運(yùn)動，禁止進(jìn)食并排清宿便，待膀胱適度充盈后進(jìn)行檢查。

1.3 圖像處理

由2名高年資影像診斷醫(yī)師在Siemens syngo工作站上對54例患者的MRI資料進(jìn)行評估。T2WI主要觀察前列腺及鄰近器官的形態(tài)、信號以及掃描范圍內(nèi)有無盆腔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及骨轉(zhuǎn)移等。測量表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)值，參照T2WI、DWI及病理檢測位置，對PCa區(qū)ADC值進(jìn)行測量。在病灶最大層面手工描繪感興趣區(qū)，感興趣區(qū)均位于病灶中心且未超過病灶邊緣，同時避開尿道、鈣化、囊變壞死灶等，每個病灶測三次ADC值并取平均值。同樣方法測量BPH患者外周帶和中央腺體的ADC平均值。參照T2WI選取感興趣，對PCa區(qū)枸櫞酸鹽(Cit)、膽堿(Cho)、肌酸(Cre)波峰進(jìn)行三次測量，并取平均值作為癌區(qū)(Cho+Cre)/Cit的比值。同樣方法測量BPH患者外周帶和中央腺體的(Cho+Cre)/Cit平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，對不同區(qū)域ADC值及(Cho+Cre)/Cit比值進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。方差齊性用F檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DWI及ADC值

DWI可見PCa灶表現(xiàn)為高或稍高信號，其中20例癌灶位于外周帶、4例癌灶位于移行帶，癌灶A(yù)DC值較低。PCa區(qū)、BPH中央腺體、BPH外周帶ADC值兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05；表1)。PCa區(qū)ADC值的95%可信區(qū)間為(0.59-1.07)×10–3mm2/s，以95%可信區(qū)間上界1.07×10–3mm2/s作為鑒別PCa與BPH的閾值。

2.2 MRS

PCa區(qū)MRS均表現(xiàn)不同程度的Cho峰增高，Cit峰降低。20例癌灶Cho峰顯著升高，Cit峰顯著降低。4例癌灶Cho峰未見明顯升高，Cit峰降低。BPH大部分體素Cit峰最高，Cho峰低于Cit峰，有6例Cho峰為主峰。PCa區(qū)(Cho+Cre)/Cit值明顯高于正常外周帶。PCa區(qū)與BPH中央腺體、外周帶(Cho+Cr)/Cit值比較，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；中央腺體與外周帶比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.52；表2)。PCa區(qū)(Cho+Cr)/Cit值的95%可信區(qū)間為1.33-1.77，以95%可信區(qū)間上界1.77作為區(qū)分PCa與BPH的閾值。

2.3 DWI聯(lián)合MRS

30例BPH患者中有6例增生結(jié)節(jié)的ADC值＜1.07×10–3mm2/s，24例PCa患者中有5例癌區(qū)的ADC值＞1.07×10–3mm2/s。BPH患者中有4例部分體素(Cho+Cre)/Cit＞1.77，PCa患者中有3例癌區(qū)(Cho+Cre)/Cit＜1.77。5例PCa區(qū)ADC值為陰性的病例中，有2例該區(qū)域的MRS體素(Cho+Cre)/ Cit＞1.77(圖1)。3例PCa區(qū)MRS體素(Cho+Cre)/ Cit值＜1.77病例中，有1例在T2WI表現(xiàn)為外周帶低信號影，但在DWI信號不高，ADC值稍高。在6例BPH結(jié)節(jié)ADC值＞1.07×10–3mm2/s的病例中，4例在相應(yīng)區(qū)域(Cho+Cre)/Cit值＜1.77(圖2)。在4例BPH [(Cho+Cre)/Cit]值＞1.77的體素區(qū)域，有2例DWI呈低信號，ADC值較高。

表1 三組ADC值方差分析Tab. 1 The value of ADC variance analysis of the 3 group

表2 三組(Cho+Cr)/Cit值方差分析Tab. 2 The value of (Cho+Cr)/Ci variance analysis of the 3 group

3 討論

3.1 常規(guī)MRI檢查

MR常規(guī)掃描T1WI可以排除病理穿刺殘留出血對檢查的影響，T2WI可以顯示前列腺及周邊組織解剖結(jié)構(gòu)，對PCa的檢出、定位及評估PCa的包膜外浸潤具有很大幫助。PCa在T2WI上表現(xiàn)為低信號，前列腺炎、前列腺纖維化、內(nèi)分泌治療后腺體均也表現(xiàn)為低信號，因此T2WI特異度較低[3]。本研究24例PCa中，20例在T2WI表現(xiàn)為外周帶低信號影，4例表現(xiàn)為中央腺體內(nèi)低信號結(jié)節(jié)。16例位于包膜內(nèi)，8例侵及包膜。

3.2 DWI對PCa的診斷價值

DWI對分子運(yùn)動敏感，可以無創(chuàng)反映活體組織擴(kuò)散能力[4]。ADC值的大小可以反映組織細(xì)胞中水分子擴(kuò)散狀態(tài)，ADC值較低表示細(xì)胞密集，水分子擴(kuò)散受阻；ADC較高表示細(xì)胞密度降低，分子擴(kuò)散相對自由。目前國內(nèi)外學(xué)者對于DWI的重要參數(shù)b值的選取尚未達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)。b值越大，擴(kuò)散權(quán)重也越大，所以高b值較低b值更有意義。但是b值越高，圖像信號衰減也更加明顯，信噪比減低。除此之外，b值與ADC值還存在負(fù)相關(guān)，b值越小ADC值也就越大，b值越大ADC值越小，因此選用較高b值的可以獲得較為真實(shí)的ADC值。本研究在大多數(shù)學(xué)者所接受的500～1 000 s/mm2范圍內(nèi)綜合考慮信噪比及敏感度后，b值選取700 s/mm2，當(dāng)b值為0時，前列腺外周帶呈均勻高信號，隨著b值的升高，外周帶信號逐漸降低。DWI上PCa區(qū)表現(xiàn)為高信號影，其中4例癌灶位于中央帶，ADC上表現(xiàn)為低信號。本研究發(fā)現(xiàn)PCa區(qū)ADC值較低、BPH患者外周帶及中央腺體ADC值較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=31.1, P＜0.05)，兩兩組間比較差異也均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均＜0.05)。這與王嘯等[5]的研究結(jié)果一致，但由于個體不同、機(jī)器型號差異、參數(shù)的設(shè)置、感興趣區(qū)的選取及手工測量的誤差，使得研究數(shù)值存在差異。本組中DWI診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分比為79.17%、80%、79.63%，與劉會佳等[6]的研究相一致。BPH組織上皮細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞及腺體組織增生活躍，組織內(nèi)水分增多、擴(kuò)散運(yùn)動增強(qiáng)，因此ADC值較高。由于前列腺外周帶與中央腺體的組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)及形態(tài)、間質(zhì)不同，因此水分子的擴(kuò)散也不同，ADC值存在差異。PCa區(qū)腫瘤細(xì)胞過度增值，排列緊密，水分子擴(kuò)散受限，表現(xiàn)為ADC值降低。DWI掃描時間短，患者耐受性好，對外周帶PCa診斷準(zhǔn)確度較高。但是DWI易受磁敏感偽影、直腸內(nèi)氣體及腸蠕動偽影干擾。

3.3 MRS對PCa的診斷價值

MRS是惟一可以無創(chuàng)檢測活體組織代謝物的檢查方法。許多病變在MRI檢查的形態(tài)、信號發(fā)生改變前，其內(nèi)的物質(zhì)代謝早已發(fā)生異常，因此MRS檢查有助于疾病的早期診斷。前列腺M(fèi)RS檢查的指標(biāo)有Cit、Cho、Cre。(Cho+Cre)/Cit是公認(rèn)的評價外周帶PCa代謝的測量值[7]。Cit是精液的主要成分，前列腺組織有分泌和濃縮Cit的能力，正常前列腺外周帶具有較多腺體，Cit水平顯著高于中央腺體。而PCa區(qū)組織分泌和濃縮Cit的能力減少或喪失，因此Cit含量較低。組織內(nèi)Cho含量與細(xì)胞膜的合成與降解有關(guān)。PCa組織細(xì)胞生長速度快，細(xì)胞膜合成與破壞水平明顯增高，因此Cho高于正常前列腺組織。Cre的濃度在PCa與正常前列腺組織中的含量無明顯差異。本研究中，PCa區(qū)、BPH患者外周帶及中央腺體Cho+Cre)/Cit值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，BPH外周帶及中央腺體差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。這與其他學(xué)者的研究結(jié)果相一致[8-9]。MRS掃描時間較長、操作較為繁瑣，患者的配合要求高。當(dāng)病灶位于前列腺外周帶時，信號易受到周圍脂肪、靜脈叢等的干擾，如果病灶較小，測得的(Cho+Cre)/Cit值會出現(xiàn)偏差，因此MRS結(jié)果的穩(wěn)定性與病灶的大小、位置分布有關(guān)。本研究MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分比為87.5%、86.67%、87.03%，與趙陽等[10]的研究基本一致。

圖1 為同一患者，男，56歲，前列腺癌患者。A：為T2WI，箭頭所示右側(cè)外周帶及左側(cè)精囊片狀低信號影；B：為ADC，病灶A(yù)DC值為0.72×10–3mm2/s；C：為MRS圖，(Cho+Cre)/Cit值為10.2 圖2 為同一患者，男，63歲，確診為前列腺增生。A：為T2WI，箭頭所示中央腺體右側(cè)小片狀低信號影；B：為ADC值為1.2×10–3mm2/s；C：為MRS，測量Cho、Cre、Cit，(Cho+Cre)/Cit值為0.46Fig. 1 A—C is the same patient, male, 56 years old PCa patient. A is T2WI, the low signal lesion on the right side of the peripheral band and seminal vesicle is shown by the arrow. B is the ADC map, the value of the lesion is 0.72×10–3mm2/s. C is the MRS map, the value of (Cho+Cre)/Cit is 10.2. Fig. 2 A—B is the same patient, male, 63 years old BPH patient. A is T2WI, The low signal lesion on the right side of the central band is shown by the arrow. B is the ADC map, the value of the lesion is 1.2× 10–3mm2/s. C is the MRS map, the value of (Cho+Cre)/Cit is 0.46.

3.4 DWI聯(lián)合MRS對PCa的診斷價值

DWI及MRS在PCa的診斷中具有很強(qiáng)的互補(bǔ)作用，可以充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。DWI掃描時間短，患者配合要求少，空間分辨率相對較高，可以準(zhǔn)確顯示常規(guī)檢查難以發(fā)現(xiàn)的小病灶。MRS受偽影干擾較小，對于ADC降低不顯著的病灶，MRS可以提供代謝物信息以進(jìn)一步對病灶進(jìn)行診斷。將DWI所測得的組織結(jié)構(gòu)信息和MRS所測得的代謝信息相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高檢查的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度。本研究DWI聯(lián)合MRS診斷PCa的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度分別為91.67%、93.33%、92.59%，分別較單獨(dú)運(yùn)用DWI 及MRS要高，這表明DWI聯(lián)合MRS對PCa具有更高的診斷價值。這與其他學(xué)者的研究結(jié)果相一致[11-13]。也有學(xué)者認(rèn)為影像診斷PCa最好的定性方法是多參數(shù)檢查即聯(lián)合應(yīng)用常規(guī)MR平掃、DWI、MRS、動態(tài)對比增強(qiáng)，并綜合分析結(jié)果[14-15]。但是各項(xiàng)檢查方法目前缺少統(tǒng)一的掃描序列及診斷標(biāo)準(zhǔn)。本研究僅為初步研究，病例數(shù)較少，尚需大宗的病例進(jìn)行研究以取得最佳掃描參數(shù)、診斷界值和較為穩(wěn)定可靠的結(jié)論。

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The value of diagnosis for prostate cancer by combining DWI with MRS

LU Yang, GE Shang, ZHU Yan, WANG Ya-ting, BO Gen-ji*
Department of Medical Imaging, the First Pople's Hospital of Huaian, Affiliated to Nanjing Medical University, Huaian 223300, China

*Correspondence to: Bo GJ, E-mail: hybgj0451@163.com

Received 21 Feb 2016, Accepted 26 Mar 2016

Objective:To investigate the value of diagnosis for prostate cancer (PCa) by combining diffusion weighted imaging (DWl) with magnetic resonance spectroscopy (MRS).Materials and Methods:Twenty-four cases of PCa and 30 cases of benign prostate hyperplasia (BPH) proved by pathology were examined by DWI and MRS. Apparent diffusion coefficient (ADC) values of cancerous regions and peripheral zone and central glands in BPH were measured. The chemical shift of citrate (Cit), choline (Cho), creatine (Cr) spectra, and the ratio of (Cho+Cr)/Cit were observed in MRS. The upper bound of 95 confidence interval of PCa ADC and (Cho+Cr)/Cit was set as the threshold value. The sensitivity, specificity and accuracy of DWI, MRS and DWI+MRS in the diagnosis of PCa were analyzed.Results:The ADC value of cancerous, peripheral zone and central glands in BPH were (0.83±0.12)×10–3mm2/s, (1.82±0.26)×10–3mm2/s, (1.46±0.16)×10–3mm2/s (F=31.1, P＜0.05). The (Cho+Cr)/Cit value of cancerousperipheral zone and central glands in BPH were 1.55±0.11, 0.53±0.16, 0.64±0.13 (F=18.2, P＜0.05). There were significant difference between cancerous and peripheral zone, central glands of BPH in the value of (Cho+Cr)/Cit respectively (P＜0.05). There was no significant difference between peripheral zone and central glands of BPH in the value of (Cho+Cr)/Cit (P＞0.05).The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of DWI were 79.17%, 80%, 79.63%, respectively. The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of MRS were 87.5%, 86.67%, 87.03%, respectively. The diagnostic sensitivity, specificity and accuracy of DWI+MRS were 91.67%, 93.33%, 92.59%,respectively. Conclusions: The combined application with DWI and MRS was better than DWl or MRS alone in the diagnosis for prostate cancer.

Prostatic neoplasms; Diffusion magnetic resonance imaging; Magnetic resonance spectroscopy

南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院影像科，淮安 223300

柏根基，E-mail: hybgj0451@163.com

2016-02-21

接受日期：2016-03-26

R445.2；R737.25

A

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