3.0 T磁共振彌散加權(quán)成像高b值對前列腺癌檢出率和腫瘤侵襲性評估的應(yīng)用價值

王麗霞，齊志明，張 敬，班旭霞

(1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000;2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，河北 張家口 075000;3.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院門診西藥房，河北 張家口 075000)

?

3.0 T磁共振彌散加權(quán)成像高b值對前列腺癌檢出率和腫瘤侵襲性評估的應(yīng)用價值

王麗霞1，齊志明1，張 敬2，班旭霞3

(1.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000;2.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，河北 張家口 075000;3.河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院門診西藥房，河北 張家口 075000)

目的 探討3.0 T磁共振彌散加權(quán)成像高b值對前列腺癌檢出率和鑒別腫瘤侵襲性的臨床應(yīng)用價值。方法 50例前列腺癌患者行3.0T磁共振彌散加權(quán)成像檢查，評估疾病能見度評分及腫瘤和正常組織信號強度比，測量前列腺癌和正常組織ADC值。結(jié)果 b值為0,2 000 s/mm2明顯高于b值為0,1 000 s/mm2平均疾病能見度評分和信號強度(P<0.001)；中高危前列腺癌b值為0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2的ADC值明顯低于低危前列腺癌(P<0.001)；b值為0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2與評分相關(guān)性分別為r=20.602、P<0.001和r=20.645、P<0.001。結(jié)論 3.0T彌散加權(quán)成像檢查前列腺癌選擇b值0,2 000 s/mm2明顯優(yōu)于b值為0,1 000 s/mm2。

前列腺癌；彌散加權(quán)成像；磁共振成像；b值；ADC值

前列腺癌是男性常見病和多發(fā)病，2012年有文獻報道美國有240 000名男性診斷為前列腺癌[1]，在我國每年也呈遞增趨勢，尤其老年男性患者，發(fā)病率和死亡率明顯增高。目前，磁共振成像是前列腺癌最為重要的檢查手段，T2WI結(jié)合各種磁共振功能成像可明顯提高前列腺癌檢出率，尤其彌散加權(quán)成像，對比度分辨率高，能夠早期發(fā)現(xiàn)較小病灶，同時能夠通過ADC圖對病灶進行定量分析。多個參數(shù)可影響ADC圖質(zhì)量，其中最為重要是b值，高b值導(dǎo)致良性組織分子強烈彌散和更加抑制信號強度，因此可增加良、惡性組織對比度。然而高b值也減少了信噪比、增加了磁敏感偽影和圖像扭曲。僅少量文獻報道可利用高b值DWI對前列腺癌進行診斷[2]，b=2 000 s/mm2圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于b=1 000 s/mm2。本研究探討了高b值DWI對前列腺癌檢出率和腫瘤侵襲性評估的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2014-09—2015-06月河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院收治的經(jīng)病理學(xué)檢查確診的57例前列腺癌患者，均行3.0T磁共振掃描。所有患者在MR檢查前3個月均行經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)活組織檢查，7例患者被排除在本次研究之外，其中2例MR影像資料不完全，3例癌腫小于1mm，共計50例患者納入本次研究。年齡53～85歲，平均70歲；PSA水平2.35～648 ng·mL-1，平均11.96 ng·mL-1；MRI檢查與病理學(xué)檢查間隔時間為1～67 d，平均20 d。行MRI檢查期間無患者進行任何治療，17例患者在MRI檢查4個月后行根治性前列腺癌切除術(shù)。由高年資泌尿科專家在直腸超聲引導(dǎo)下行前列腺活檢，共獲得12例樣本(8例位于外周葉，4例位于移行區(qū))?；顧z位置包括外周葉(右基底部、右中間部、右頂部、外側(cè)部；左基底部、左中間部、左頂部、左側(cè)部)和移行區(qū)(腹側(cè)和背側(cè))。所有患者知情并同意，簽署知情同意書，本院倫理學(xué)委員會同意本次研究。

1.2 方法

1.2.1 MRI檢查 肌注東莨菪堿抑制胃腸蠕動，行3.0T磁共振掃描(西門子)，應(yīng)用16通道盆腔相陣線圈采集信號。掃描前列腺序列包括軸位快速自旋回波(fast spin-echo，F(xiàn)SE)T1WI，軸位和冠狀位FSE T1WI、平面回波(EPI)DWI、T1WI動態(tài)增強掃描，序列掃描技術(shù)參數(shù)見表1。DWI應(yīng)用三個垂直方向的彌散梯度磁場采集獲得，b值為0 s/mm2。設(shè)置兩種不同b值(0,1 000 s/mm2和 0,2 000 s/mm2)獲得DWI，所有其他DWI參數(shù)保持不變。計算每層每個體素ADC獲得ADC圖，計算每對b值獲得ADC值：0,1 000 s/mm2或0,2 000 s/mm2。圖像采集時間為3 min 12 s，增強掃描應(yīng)用三維梯度回波序列和壓脂技術(shù)T1WI掃描，對比劑為釓噴酸注射液(0.1 mmol·kg-1)，稀釋于40 mL生理鹽水，前臂靜脈高壓注射，流速3 mL·s-1，采集時間3 min。

表1 各序列掃描參數(shù)

1.2.2 病理組織學(xué)檢查 17例患者行病理學(xué)檢查，前列腺癌樣本從頂部到基底部垂直于尿道逐層切片，間隔4～6 mm，常規(guī)蘇木精染色。由經(jīng)驗豐富病理醫(yī)師評估所有病理切片，畫出癌腫位置并進行Gleason評分。根據(jù)前列腺活檢位置，MR圖像上分10區(qū)：外周葉(右基底部、中間部、外側(cè)部和頂部；右基底部、中間部、外側(cè)部和頂部)及移行區(qū)(腹側(cè)和背側(cè))。通過T2WI特點識別外周葉和移行區(qū)解剖特點。

1.2.3 影像分析 應(yīng)用PACS系統(tǒng)分析影像檢查結(jié)果，前列腺MRI圖由經(jīng)驗豐富放射醫(yī)師和病理醫(yī)師分別評估前列腺癌灶(癌灶至少在一個序列能夠顯示，包括T2WI、DWI、T1WI增強掃描圖像)，大于5 mm，同時位置與病理結(jié)果匹配。MRI圖像達到以下標(biāo)準可診斷為前列腺癌：T2WI圖像上表現(xiàn)為外周葉均勻一致低信號腫塊，為局限性圓形低信號；移行區(qū)均勻一致低信號，邊界不清，無包膜，有或無扁狀形態(tài)和侵襲前纖維肌性間質(zhì)；DWI上癌灶表現(xiàn)為局限性高信號，ADC上癌灶表現(xiàn)為局限性低信號；增強掃描后癌腫輕-中度持續(xù)性強化。在觀察DWI和增強掃描圖像時，參考T2WI圖像，以便明確癌灶解剖位置。行前列腺Gleason評分應(yīng)為同一個病理醫(yī)師，以避免觀察者差異。應(yīng)用DWI評估前列腺癌，由兩名從事腹部放射診斷高年資醫(yī)師對b值0,1 000 s/mm2、0,2 000 s/mm2的DWI和ADC圖像定性分析，評估DWI和ADC圖一致性。為減少觀察者偏倚，兩位放射醫(yī)師采用雙盲法評估(0,1 000 s/mm2和 0,2 000 s/mm2)獲得DWI圖像，兩位患者閱片間隔時間最少為3周。放射醫(yī)師應(yīng)用疾病能見度評估記錄MR觀察病灶評分：在DWI圖上，1分為正常前列腺組織(癌腫呈等信號)；2分為癌腫輕微高信號(可疑異常高信號)；3分為中度高信號；4分為明顯高信號。在ADC圖上，1分為正常前列腺組織(癌腫呈等信號)；2分為癌腫輕微低信號(可疑異常低信號)；3分為中度低信號；4分為明顯低信號。同時定性分析b值為0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2的DWI圖和ADC圖,測量癌腫和正常前列腺組織ADC值。在DWI圖上計算信號強度比：即腫瘤信號強度/正常前列腺信號強度比值(腫瘤SI/良性前列腺組織SI)。將感興趣區(qū)放置在ADC圖上，進行ADC值測量，兩名放射醫(yī)師在同一感興趣區(qū)內(nèi)進行信號強度和ADC值測量。每種感興趣區(qū)設(shè)置為圓形或橢圓形，測量癌腫信號強度和ADC值，應(yīng)將感興趣區(qū)最大可能放置在癌腫區(qū)；測量周圍良性前列腺信號強度和ADC值，感興趣區(qū)應(yīng)放置在接近癌腫周圍良性前列腺組織。在設(shè)置感性興趣時應(yīng)避免尿道、前列腺周圍靜脈叢及周圍神經(jīng)血管束，以免引起測量誤差。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 直腸超聲檢查及病理檢查結(jié)果

經(jīng)直腸超聲檢查33例患者及前列腺癌根治術(shù)后行病理學(xué)檢查17例患者，共檢出69個癌腫，其中外周葉48個(70%)，移行區(qū)20個(28%)，癌腫同時位于外周葉和移行區(qū)1個。外周葉癌腫：基底部8個，中間部24個，頂部16個。Gleason評分平均7分(范圍5～9分)，69個前列腺癌腫Gleason分級類型：3+2級1個(1.5%);3+3級12個(17%);3+4級12個(17%);4+3級18個(26%);4+4級17個(25%);4+5級8個(12%);5+4級1個(1.5%)。

2.2 DWI、ADC圖像分析

DWI圖中能見度評分和信號強度比b值為0,2 000 s/mm2(3.20±0.98/2.26±1.24)時明顯高于b值為0,1 000 s/mm2(1.98±0.83/1.36±0.54)(P<0.001)。ADC圖中能見度評分b值為0,2 000 s/mm2(3.19±0.96)與b值為0,1 000 s/mm2(3.26± 0.93)的基本相似(P=0.132)(圖1、表2)。

圖1 右側(cè)外周葉前列腺癌。

b=0,1000s/mm2b=0,2000s/mm2P值疾病能見度評分DWI2.26±1.24*3.20±0.980.001ADC3.26±0.933.19±0.960.124信號強度比DWI1.36±0.54*1.98±0.830.001

注：與b=0,2 000 s/mm2條件相比*P<0.01

2.3 前列腺癌區(qū)和良性前列腺組織ADC值比較

前列腺癌中b值為0,1000 s/mm2和0,2000 s/mm2的平均ADC值明顯低于良性前列腺組織ADC值(P<0.001)。前列腺癌和良性前列腺組織中b值為0,2 000 s/mm2的平均ADC值明顯低于b值為0,1 000 s/mm2的平均ADC值(P<0.001)(圖2)。

2.4 中-高危前列腺癌ADC值與低危前列腺癌ADC值比較

中-高危Gleason評分前列腺癌b值0,1 000 s/mm2和0，2 000 s/mm2ADC值明顯高于低危Gleason評分前列腺癌(P<0.001)，然而中-高危和低危癌腫ADC值部分重疊(圖3)。中-高危癌腫和低危癌腫ADC值差異明顯，b值為0,1 000 s/mm2(截斷值為1.16×10-3)敏感性為77%、特異性為77%；b值0,2 000 s/mm2(截斷值為0.92×10-3)敏感性為82%、特異性為77%。雖然兩組敏感性差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.250)，但b值為0,2 000 s/mm2ADC值測量中-高危前列腺癌敏感性較高。

圖2 前列腺癌區(qū)和良性前列腺組織ADC值比較 圖3 中-高危前列腺癌ADC值與低危前列腺癌ADC值比較

2.5 癌腫區(qū)ADC值與腫瘤侵襲性相關(guān)性分析

b值為0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2時癌腫區(qū)ADC值與腫瘤Gleason評分有明顯相關(guān)性(r=-0.602、P<0.001，r=-0.645、P<0.001)，組間相關(guān)系數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.149)，但檢測癌腫侵襲性時，b值為0,2 000 s/mm2的ADC值優(yōu)于b值為0,1 000 s/mm2的ADC值(圖4)。

A b值0,1 000 s/mm2B b值0,2 000 s/mm2

圖4 癌腫區(qū)ADC值與腫瘤侵襲性相關(guān)性

3 討 論

前列腺癌患者經(jīng)過定量和定性分析顯示，DWI b值為0,2 000 s/mm2檢出率明顯高于0,1 000 s/mm2。前列腺癌病變在DWI圖上表現(xiàn)為高信號，而在ADC圖表現(xiàn)為低信號，所以b值為0,2 000 s/mm2DWI 有利于前列腺癌病灶檢出。在b值為0,2 000 s/mm2DWI能夠抑制周圍正常前列腺組織信號，凸顯前列腺癌組織信號，從而提高了前列腺癌的檢出率，可能因高b值能夠增加彌散加權(quán)效應(yīng)和減少T2穿透效應(yīng)[3]，此外，3-T MR系統(tǒng)能夠克服高b值引起的信號強度比降低。本研究與Rosenkrantz等[4]報道DWI能夠敏感檢測到前列腺癌病灶的結(jié)果相似，他指出高b值DWI有利于提高對前列腺癌診斷率。同時，本研究表明b值為0,1 000 s/mm2和b值為0,2 000 s/mm2的ADC圖對前列腺癌檢出率差異無顯著性。

ADC圖反映T2WI和彌散加權(quán)疊加圖像，ADC圖和DWI圖具有互補作用，可提高對前列腺癌檢出率。b值為0,1 000 s/mm2或0,2 000 s/mm2癌腫區(qū)ADC值均明顯低于正常前列腺組織ADC值。此外，研究結(jié)果顯示兩種b值A(chǔ)DC值重疊較小，表明不論應(yīng)用哪種b值，ADC檢查前列腺癌結(jié)果基本相同，同時，研究顯示正常前列腺組織和癌腫組織ADC值重疊部分難以區(qū)分[5]。良性前列腺組織如移行區(qū)前列腺增生(顯著間質(zhì)增生)和外周葉慢性前列腺增生常顯示ADC值降低，b值為0,1 000 s/mm2的DWI圖像外周葉ADC截斷值為1.67×10-3s/mm2，敏感性和特異性分別為94%、91%；移行區(qū)ADC值為1.61×10-3s/mm2，敏感性和特異性分別為90%、84%，表明在高場強磁共振ADC值有利于檢測前列腺癌。3.0T磁共振應(yīng)用高b值有利于正常前列腺組織和癌組織鑒別[6]。

當(dāng)前評估前列腺癌侵襲性金標(biāo)準為活組織檢查Gleason評分，應(yīng)用ADC值評估前列腺癌是一種非創(chuàng)傷檢查手段，有報道應(yīng)用1.5T或3.0T磁共振前列腺癌Gleason評分與ADC值呈顯著負相關(guān)[7]。應(yīng)用1.5T磁共振b值為0,500～800 s/mm2，前列腺癌Gleason評分與ADC值相關(guān)系數(shù)為20.240～20.376。在3.0T磁共振系統(tǒng)中b值為0,1 000 s/mm2，Gleason 評分與ADC值相關(guān)系數(shù)為20.602；b值為0,2 000 s/mm2，Gleason 評分與ADC值相關(guān)系數(shù)為20.645。研究顯示3.0T磁共振應(yīng)用高b值A(chǔ)DC值與Gleason評分均有顯著相關(guān)性。Kitajima等[8]應(yīng)用3.0T磁共振b值為0,2 000 s/mm2中Gleason評分與ADC值相關(guān)系數(shù)為20.323～20.341，與本研究結(jié)果不同，可能由于部分患者每個腫瘤Gleason評分不同有關(guān)。ADC值對Gleason評分為6分(低危)、7分(中危)、8分(高危)檢出率分別為18.5%,43%、38.5%。本研究顯示高b值能夠得到Gleason評分與ADC值高相關(guān)性，因ADC值和Gleason評分均有重疊，用ADC值預(yù)測Gleason評分具有困難。

當(dāng)前研究顯示ADC值能夠區(qū)分低危前列腺癌和中高危前列腺癌，b值為0,1000 s/mm2，ADC截斷值為1.16×10-3mm2/s相關(guān)敏感性和特異性分別為77%、77%；b值為0,2 000 s/mm2，ADC截斷值為0.92×10-3mm2/s相關(guān)敏感性和特異性分別為82%、77%，表明高b值能夠良好檢查到中高危前列腺癌。研究也報道ADC值能夠區(qū)分低危癌(Gleason評分≤6)和中高癌(Gleason評分≥7)[9]，因此，可應(yīng)用ADC值作為前列腺癌診斷指標(biāo)。

本研究有一定局限性：①研究樣本相對較少；②MR檢查結(jié)果為66%(33/50)，沒有和逐層切片病理結(jié)果進行比較，這樣有可能低估Gleason評分結(jié)果；③b值為0,1 000 s/mm2和b值為0,2 000 s/mm2應(yīng)用回波時間(TE)時間一樣，重要的是b值為0,1 000 s/mm2降低信號強度比可能降低圖像分別率；④需進行前列腺癌侵襲性Gleason評分與ADC值相關(guān)性研究。

3.0T磁共振彌散加權(quán)成像中，應(yīng)用高b值(0,2 000 s/mm2)能夠良好檢查到前列腺癌和評估腫瘤侵襲性，同時能區(qū)分低危和中高危前列腺癌。

[1]Ohgiya Y,Suyama J,Seino N,et al.Diagnostic accuracy of ultra-high-b-value 3.0-T diffusion-weighted MR imaging for detection of prostate cancer[J].Clin Imaging,2012,36:526-531.

[2]Hoeks C M,Barentsz J O,Hambrock T,et al.Prostate cancer:Multiparametric MR imaging for detection,localization,and staging[J].Radiology,2011,261:46-66.

[3]Tamada T,Sone T,Jo Y,et al.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging and its role in prostate cancer[J] .NMR Biomed,2014,27:25-38.

[4]Rosenkrantz A B,Hindman N,Lim RP,et al.Diffusion-weighted imaging of the prostate:Comparison of b1 000 and b2000 image sets for index lesion detection[J].J Magn Reson Imaging,2013,38:694-700.

[5]Thoeny H C,Forstner R,De Keyzer F.Genitourinary applications of diffusion-weighted MR imaging in the pelvis[J].Radiology,2012,263:326-342.

[6]Metens T,Miranda D, Absil J,et al.What is the optimal b value in diffusion-weighted MR imaging to depict prostate cancer at 3T?[J].Eur Radiol,2012,22:703-709.

[7]Oto A,Yang C,Kayhan A,et al.Diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MRI of prostate cancer:Correlation of quantitative MR parameters with Gleason score and tumor angiogenesis[J].Am J Roentgenol,2011,197:1382-1390.

[8]Kitajima K,Takahashi S,Ueno Y,et al. Clinical utility of apparent diffusion coefficient values obtained using high b value when diagnosing prostate cancer using 3 tesla MRI:Comparison between ultra-high b value(2 000 s/mm2)and standard high b value(1 000 s/mm2).[J].J Magn Reson Imaging,2012,36:198-205.

[9]Tho¨rmer G,Otto J,Reiss-Zimmermann M,et al.Diagnostic value of ADC in patients with prostate cancer:Influence of the choice of b values[J].Eur Radiol,2012,22:1820-1828.

[責(zé)任編輯：李薊龍 英文編輯：劉彥哲]

Application of Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging with High b Value at 3.0T to Detectable Rate and Aggressiveness Evaluation of Prostate Cancer

WANG Li-xia1,QI Zhi-ming1,ZHANG Jing2,BAN Xu-xia3

(1.Radiation Department,First Affiliated Hospital of Hebei North University,Zhangjiakou,Hebei 075000,China;2.Clinic Pharmacy,First Affiliated Hospital of Hebei North University,Zhangjiakou,Hebei 075000,China)

Objective To investigate tumor conspicuity and the discrimination potential for tumor aggressiveness by diffusion-weighted magnetic resonance imaging(DW-MRI)with high b value at 3.0T.Methods A total of 50 patients with prostate cancer underwent DW on a 3.0T MRI.Lesion conspicuity score(LCS)and tumor-normal signal intensity ratio(TNR)were assessed,and apparent diffusion coefficient of the tumor regions and normal regions was measured.Results Mean LCS and TNR at 0,2000 s/mm2was significantly higher than those at 0,1000 s/mm2(P<0.001).ADC at both 0,1000 and 0,2000 s/mm2was found to distinguish intermediate or high risk cancer with Gleason score≥7 from low risk cancer with Gleason score≦6(P<0.001).Furthermore,ADC of tumor regions correlated with Gleason score at both 0,1000 s/mm2(r=20.602,P<0.001)and 0,2000 s/mm2(r=20.645,P<0.001).Conclusions For tumor conspicuity and characterization of prostate cancer on DW-MRI of 3.0T MRI,b=0,2000 s/mm2is more useful than b=0,1000 s/mm2.

prostate cancer;diffusion-weighted imaging;magnetic resonance imaging;b value;ADC value

張家口市科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展與指導(dǎo)計劃項目(No.1521022D)

王麗霞(1971-)，女，河北張家口人，主管技師。

R 445.2;R 737.25

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2016.10.004

來稿日期：2015-07-08