DCE-MRI半定量參數(shù)及定量參數(shù)在前列腺癌診斷的綜合應(yīng)用研究

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬廣州市第一人民醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510180)

黃云海 郭永梅 徐宏剛徐向東 楊蕊夢 江新青

DCE-MRI半定量參數(shù)及定量參數(shù)在前列腺癌診斷的綜合應(yīng)用研究

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬廣州市第一人民醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510180)

黃云海 郭永梅 徐宏剛徐向東 楊蕊夢 江新青

目的探討動態(tài)增強(qiáng)磁共振(DCEMRI)的半定量與定量參數(shù)在前列腺癌診斷中的應(yīng)用價(jià)值。方法搜集我院行前列腺DCE-MRI及穿刺病理活檢的前列腺癌(PCa)及良性前列腺增生(BPH)各30例；DCE-MRI圖像后處理繪制感興趣區(qū)(ROI)并測量半定量參數(shù)，包括時(shí)間信號曲線(TIC)類型、達(dá)峰時(shí)間(TTP)、強(qiáng)化峰值(SImax)、早期強(qiáng)化率等(SI1'/SImax)，以及定量參數(shù)包括Ktrans、Kep、Ve，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果PCa組與BPH組TIC曲線類型有顯著差異：PCa組中III型曲線超過一半；BPH組中I型曲線占2/3。半定量參數(shù)TTP、SImax、SI1'/SImax在PCa組分別為(115.3±32.1)s、(2.73±0.62) mmol/L、0.79±0.21；在BPH組分別為(271.6±29.2)s、(2.25±0.54)mmol/ L、0.53±0.30。其中TTP、SI1'/SImax差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。定量參數(shù)Ktrans、Kep、Ve在PCa組分別為(0.28±0.19)/ min、(0.42±0.29)/min、0.61±0.28；在BPH組分別為(0.17±0.26)/min、(0.34±0.24)/min、0.55±0.31。其中Ktrans、Kep值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在表現(xiàn)為II型TIC曲線的PCa病例與BPH病例之間比較各定量參數(shù)，其中Ktrans值差異仍有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論DCE-MRI對前列腺癌與良性前列腺增生的鑒別診斷提供了重要信息，以I型曲線診斷BPH及III型曲線診斷PCa均有較高準(zhǔn)確率，結(jié)合定量參數(shù)Ktrans、Kep值，對PCa診斷有進(jìn)一步價(jià)值。

磁共振成像；動態(tài)增強(qiáng)；前列腺腫瘤；前列腺增生

前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)是世界范圍內(nèi)老年男性發(fā)病率最高的惡性腫瘤[1]，動態(tài)增強(qiáng)磁共振(Dynamic Contrast Enhanced MRI，DCE-MRI)對前列腺癌診斷的優(yōu)勢已被認(rèn)可。DCE-MRI可提供腫瘤灌注方面的半定量參數(shù)和定量參數(shù)信息，但部分參數(shù)的可靠性還在摸索和探討之中。本研究擬運(yùn)用前列腺DCE-MRI的半定量參數(shù)及定量參數(shù)回顧性分析兩組病例，以求積累經(jīng)驗(yàn)并指導(dǎo)參數(shù)的選擇和判斷。

1 資料與方法

1.1 研究對象回顧性分析我院2013年7月～2015年6月，臨床癥狀或體檢懷疑PCa而行前列腺DCE-MRI的病例，收集符合下列標(biāo)準(zhǔn)且病理確認(rèn)的PCa及良性前列腺增生(BPH)各30例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)無前列腺活檢史；(2)有完整的常規(guī)MRI及DCE-MRI資料，在圖像中可見單一疑似病灶；(3)DCE-MRI后兩周內(nèi)行前列腺穿刺活檢，且病理結(jié)果可與MRI可疑病變對應(yīng)?；颊吣挲g58～87歲，平均(66.7±7.6)歲。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 MR檢查方法采用SIEMENS VERIO 3.0T MR成像儀，掃描序列包括常規(guī)軸位、矢狀位T2WI、軸位T1WI、DWI等；雙翻轉(zhuǎn)角T1 mapping(VIBE序列，F(xiàn)OV：260mm，矩陣138×192，層厚：3.6mm，TR=5.0ms，TE=1.7ms，翻轉(zhuǎn)角2°、15°采集次數(shù)8次)；注射對比劑后連續(xù)35期動態(tài)增強(qiáng)掃描(VIBE序列，翻轉(zhuǎn)角15°，TR=4.2ms，TE=1.7ms，F(xiàn)OV同前，掃描時(shí)間約5分30秒)。對比劑采用釓噴酸葡胺(Gd-DTPA，濃度0.5mmol/ml)，經(jīng)肘靜脈以速率3ml/s注射，劑量為0.2mmol/Kg。

1.3 病灶定位與圖像分析穿刺活檢采用經(jīng)直腸4區(qū)12針穿刺法。

DCE-MRI數(shù)據(jù)采用LEONARDO工作站4D-TISSUE軟件處理，在軸位T2WI及動態(tài)增強(qiáng)系列圖像找到對應(yīng)病灶，劃定感興趣區(qū)(region of interest, ROI)，注意避開囊變區(qū)域及尿道。生成ROI對應(yīng)的信號-時(shí)間曲線(TIC)及測量半定量指標(biāo)；采用Tofts雙室藥代動力學(xué)模型進(jìn)行定量分析。

半定量參數(shù)包括TIC曲線類型及基于TIC的參數(shù)：(1)TIC類型：I型為流入型；II型為平臺型；III型為流出型。(2)強(qiáng)化峰值(SImax)：增強(qiáng)掃描達(dá)到的最大信號強(qiáng)度；(3)達(dá)峰時(shí)間(time to peak，TTP)：到達(dá)強(qiáng)化峰值所需時(shí)間；(4)早期強(qiáng)化率：1分鐘時(shí)強(qiáng)化值與強(qiáng)化峰值的比值(SI1'/ SImax)。

定量指標(biāo)包括：(1)轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)：對比劑從血管內(nèi)擴(kuò)散到血管外的速度常數(shù)；(2)速率常數(shù)(Kep)：組織間對比劑擴(kuò)散重新回到血管內(nèi)的速度常數(shù)；(3)血管外細(xì)胞外間隙容積比(Ve)：血管外細(xì)胞外間隙對比劑所占容積。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件?？ǚ綑z驗(yàn)評價(jià)不同類型的TIC曲線在PCa和BPH組間差異，并行ROC分析；對各組半定量及定量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，以及兩組獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié) 果

2.1 病理結(jié)果前列腺12針穿刺：30例PCa中8例為一針陽性，22例為相鄰兩針或以上陽性。Gleason評分4分～8分。30例BPH中12針均未見癌。

2.2 DCE-MRI可疑病灶最大層面長徑8～38mm，位于外周帶18例，中央帶3例，同時(shí)累及外周帶及中央帶9例，見圖1-9。

2.2.1 半定量參數(shù)：(1)TIC曲線類型：將曲線類型為檢驗(yàn)變量，繪制診斷PCa的ROC曲線，其曲線下面積為0.873。若以II型及III型曲線診斷PCa，靈敏度為0.967，特異度為0.667，陽性預(yù)測值為0.744，陰性預(yù)測值為0.952；若僅以III型曲線診斷PCa，靈敏度為0.533，特異度為0.933，陽性預(yù)測值為0.889，陰性預(yù)測值為0.667，見表1、圖2、5、8。(2)基于TIC的半定量參數(shù)，見表2。

2.2.2 定量參數(shù)：各定量參數(shù)偽彩圖可較直觀地觀察和比較前列腺各部分參數(shù)值的情況(圖3、6、9)。此外，我們對兩組病例中TIC均為II型的病例(13例PCa及8 例BPH)再行統(tǒng)計(jì)分析，見表3-4。

表1 PCa組與BPH組的DCE-MRI增強(qiáng)曲線

表2 PCa組與BPH組的DCE-MRI半定量參數(shù)

表3 PCa組與BPH組的DCE-MRI定量參數(shù)

表4 表現(xiàn)為II型TIC病例的DCE-MRI定量參數(shù)

3 討 論

DCE-MRI作為多參數(shù)MRI中重要組成部分[2]，已被納入歐洲放射學(xué)會前列腺影像評分系統(tǒng)(PIRADS)中[3]。可通過半定量及定量分析病灶的血流灌注，測量腫瘤微血管的生理解剖結(jié)構(gòu)和分析其滲透性特點(diǎn)，對病灶的定性診斷、惡性程度分級以及治療療效評估等有重要價(jià)值。

圖1-3 PCa病例，1為動態(tài)增強(qiáng)T1WI，示右側(cè)外周帶顯著早期強(qiáng)化結(jié)節(jié)；2為TIC曲線（III型）；3為Ktrans偽彩圖，示結(jié)節(jié)具有較高Ktrans值。圖4-6 BPH病例，4為動態(tài)增強(qiáng)T1WI，示右側(cè)外周帶早期略明顯強(qiáng)化結(jié)節(jié)；5為TIC曲線（I型）；6為Ktrans偽彩圖，示結(jié)節(jié)Ktrans值較低。圖7-9 BPH病例，7為動態(tài)增強(qiáng)T1WI，示右側(cè)外周帶早期明顯強(qiáng)化結(jié)節(jié)；8為TIC曲線（II型）；9為Ktrans偽彩圖，示結(jié)節(jié)Ktrans值稍高。

3.1 半定量參數(shù)與定量參數(shù)半定量參數(shù)主要通過TIC曲線，反映病灶中對比劑流入的快慢和多少，在腫瘤定性或分級中具有一定價(jià)值[4]。Rouriere O等[5]研究PCa與BPH的DCE-MRI掃描，認(rèn)為TIC可較好地區(qū)別前列腺良惡性病變，任靜[6]等研究前列腺DCEMRI的半定量指標(biāo)，認(rèn)為PCa的達(dá)峰時(shí)間較BPH早，強(qiáng)化程度及強(qiáng)化率均比BPH高；這些指標(biāo)基本可在TIC上較直觀地反映，因而在歐洲放射學(xué)會在2012年將PI-RADS體系中DCE-MRI部分直接定義為增強(qiáng)曲線的類型[3]。本研究顯示約2/3的BPH表現(xiàn)為I型TIC，超過一半的PCa表現(xiàn)為III型TIC，而有13例PCa和8例BPH表現(xiàn)為II型TIC。3例位于中央帶的PCa，在常規(guī)序列較易忽略，TIC均表現(xiàn)為III型。分析顯示，以I型TIC診斷良性病變及III型TIC診斷惡性病變均有較高準(zhǔn)確率。而II型TIC部分存在良惡性病變重疊，僅憑曲線類型在部分病例的判斷存在困難。

定量參數(shù)通過特定藥代動力學(xué)模型處理得出關(guān)于組織血流灌注和血管通透性的參數(shù)，目前常用的是Tofts等人提出的血流雙室動力學(xué)模型[7]，主要參數(shù)的包括Ktrans、Kep、Ve等。多數(shù)惡性腫瘤內(nèi)有大量分化不成熟的腫瘤新生血管，管壁通透性高，低分子對比劑易于通過。研究指出，前列腺癌具有高的Ktrans值和Kep值[8]， Panebianco等[9]的研究顯示，DCE-MRI定量參數(shù)檢測前列腺癌的敏感度為76.5%，特異度89.5%，陽性預(yù)測值84.5%，陰性預(yù)測值83.7%。本研究中，PCa組ROI的Ktrans值高于BPH組，差異有顯著性，與多數(shù)文獻(xiàn)結(jié)果相符；PCa組的Kep值、Ve值也高于BPH組，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對半定量分析中表現(xiàn)為II型TIC的13例PCa和8例BPH再作比較，PCa組的Ktrans值仍高于BPH組，差異有顯著性，可見Ktrans值有助于II型TIC病例的鑒別診斷。

3.2 DCE-MRI對PCa的診斷流程動態(tài)增強(qiáng)多期圖像，結(jié)合T2WI，一般較易找到可疑病灶；經(jīng)工作站進(jìn)行運(yùn)動校正、圖像配準(zhǔn)后，繪制ROI，獲得增強(qiáng)TIC，以TIC類型進(jìn)行初步良惡性判斷；再分析定量參數(shù)，進(jìn)一步診斷病變性質(zhì)。本研究顯示，該流程較全面利用了DCE-MRI的信息，在半定量階段已對約2/3的病例作出較準(zhǔn)確的良惡性判斷，對重疊的II 型TIC病例，在定量階段可進(jìn)一步鑒別。

本研究與多數(shù)文獻(xiàn)結(jié)果一致，說明DCE-MRI具有較好的可重復(fù)性和臨床實(shí)用價(jià)值。

3.3 研究不足之處DCE-MRI結(jié)果尤其是定量參數(shù)所受影響因素較多，如掃描設(shè)備、掃描參數(shù)、對比劑種類及用法用量、患者個(gè)體差異、呼吸運(yùn)動、病灶病理類型與分級、ROI選取、藥代動力學(xué)模型等，本研究盡可能地減少上述因素的差異，但樣本量較小。本研究著眼于DCE-MRI，而臨床應(yīng)用mp-MRI診斷PCa須密切結(jié)合常規(guī)序列、DWI或MRS綜合分析[10、11]。

綜上，DCE-MRI作為mp-MRI的重要組成方法之一，對前列腺癌與良性前列腺增生的鑒別診斷提供了重要信息，在診斷過程中按步驟結(jié)合形態(tài)學(xué)、半定量信息、定量信息進(jìn)行綜合分析，方可最大程度發(fā)揮其診斷效能。

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(本文編輯: 唐潤輝)

Study of Comprehensive Application of Semi-quantitative and Quantitative Parameters of DCE-MRI in Diagnosis of Prostate Cancer

HUANG Yun-hai, GUO Yong-mei, XU Hong-gang, et． al．, Department of Radiology, Guangzhou First People's Hospital, Guangzhou Medical University, Guangzhou 510180, Guangdong Province, China

ObjectiveTo study the comprehensive application of semi-quantitative and quantitative parameters of DCE-MRI in diagnosis of prostate cancer．Methods30 cases of prostate cancer (PCa) and 30 cases of benign prostatic hyperplasia(BPH) were studied in our study． DCE-MRI and puncture biopsy of prostate were performed in all cases． Semiquantitive parameters including type of time-intensity curve(TIC),time to peak(TTP), maximum signal intensity(SImax),early enhanced rate(SI1'/SImax), and quantitive parameters including Ktrans, K, and Ve were measured and statistical analyzed．ResultsThere wasepsignificant difference in TIC types between PCa group and BPH group: more than half cases enhanced with type III curve in PCa group; while about 2/3 cases enhanced with type I curve in BPH group． Semi-quantitative parameters: PCa group: TTP (115．3±32．1) s, SImax(2．73±0．62) mmol/L, SI1'/SImax(0．79±0．21)． BPH group: TTP (271．6±29．2) s, SImax(2．25±0．54)mmol/L, SI1'/SImax(0．53±0．30)．Among them, difference of SI1'/SImaxand TTP was statistically significant． Quantitative parameters: PCa group: Ktrans (0．28 + 0．19)/min, K (0．42±0．29)/min, V (0．61±0．28)． BPH group: Ktrans(0．17±0．26)/min,epeK (0．34±0．24)/min, V (0．55±0．31)． Among them, difference of Ktransand K valuesepeepwere statistically significant． In all those cases with Type II curve in two groups, difference of Ktransvalue between groups was still statistically significant．ConclusionDCE-MRI could provide important information for the differential diagnosis of prostate cancer and benign prostatic hyperplasia． Diagnosis of BPH with Type I curve and PCa with Type III have high accuracy． Quantitative parameters Ktrans, K have further information for PCaepdiagnosis．

Magnetic Resonance Imaging; Dynamic Contrast-enhanced; Prostatic Neoplasms; Prostatic Hyperplasia

R445.2；R604

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.03.023

黃云海

2016-02-15