動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI定量參數(shù)直方圖分析在診斷前列腺癌中的應(yīng)用

德州市第二人民醫(yī)院影像中心

(山東 德州 253000)

王曉蕾

前列腺癌(PCa)已成為威脅當(dāng)代男性健康的泌尿生殖系統(tǒng)最常見惡性腫瘤，部分歐美國(guó)家PCa發(fā)病率已超過大腸癌與肺癌，高居男性癌癥發(fā)病率榜首[1]。盡管我國(guó)PCa發(fā)病率相對(duì)較低，但隨著人口老齡化現(xiàn)象加重、男性群體生活習(xí)慣改變及診斷技術(shù)改進(jìn)更迭，PCa確診率近年來呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)[2]。由于PCa與良性前列腺增生(BPH)表觀癥狀類似，但治療方案與預(yù)后迥異，加之作為“金標(biāo)準(zhǔn)”的組織病理學(xué)檢測(cè)為有創(chuàng)性，高齡患者對(duì)其耐受度欠佳且并發(fā)癥嚴(yán)重[3]，故臨床亟需無創(chuàng)性方法用于前列腺癌的早期診斷。

目前臨床針對(duì)前列腺疾病的無創(chuàng)檢查方式主要包括直腸指檢、外周血前列腺特異性抗原(PSA)及以超聲、磁共振成像(MRI)為代表的影像學(xué)技術(shù)，其中直腸指檢受醫(yī)師主觀經(jīng)驗(yàn)影響較大而靈敏度偏低，血清PSA在鑒別BPH、前列腺炎等良性前列腺病變時(shí)也存在特異度不高的情況[4]，因此有必要采用影像學(xué)方法進(jìn)一步診斷。MRI相對(duì)于經(jīng)直腸前列腺超聲檢查分辨率更高，可通過多參數(shù)、多角度充分認(rèn)識(shí)病灶，并以彌散加權(quán)成像(DWI)、磁共振波譜(MRS)及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)(DCE)等形式獲取定量參數(shù)進(jìn)行評(píng)估[5]。以往研究通常采用小樣本興趣區(qū)域結(jié)合閱片者經(jīng)驗(yàn)抽樣計(jì)算均值的方法進(jìn)行MRI定量研究，近年來隨著全容積興趣區(qū)域成像法的廣泛應(yīng)用，可將整個(gè)病灶多層參數(shù)信息進(jìn)行整理，以反映興趣區(qū)域全局?jǐn)?shù)據(jù)特點(diǎn)[6]，此類整體數(shù)據(jù)缺乏正態(tài)性或方差齊性，多以直方圖的形式表示，對(duì)進(jìn)一步了解病灶病變細(xì)節(jié)有積極意義。該方法已就DWI-MRI中表觀彌散系數(shù)(ADC)值，在中央帶PCa與低T2WI信號(hào)BPH鑒別診斷中獲得良好應(yīng)用效果[7]?；诖?，本研究旨在分析PCa與BPH病灶DCE-MRI定量參數(shù)直方圖差異及其鑒別診斷價(jià)值，現(xiàn)將取得成果報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料回顧性分析2016年7月至2018年6月我院收治的96例PCa患者與124例良性前列腺增生(BPH)患者臨床資料，分別納入PCa組與BPH組。PCa組年齡為54～85歲，平均(68.24±9.53)歲；Gleason組織學(xué)病理分級(jí)[9]為2級(jí)11例，3級(jí)30例，4級(jí)37例，5級(jí)18例；排尿困難80例，尿急/尿痛39例，血尿48例。BPH組年齡為51～84歲，平均(66.90±9.68)歲；組織學(xué)類型為萎縮后增生39例，不典型巨細(xì)胞間質(zhì)增生22例，基底細(xì)胞增生32例，硬化性增生17例，篩狀增生14例；排尿困難102例，尿急或尿痛27例，血尿14例。

納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床癥狀、穿刺活檢術(shù)、前列腺電切術(shù)后組織學(xué)病理分別符合PCa或BPH相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)者[8]；年齡≤85歲者；組織學(xué)病理檢測(cè)于DCE-MRI檢查后1個(gè)月內(nèi)完成；單發(fā)病灶且病灶最大直徑≥5mm者。排除標(biāo)準(zhǔn)：診斷出泌尿系感染或泌尿系結(jié)石者；已接受相關(guān)治療措施或DCE-MRI檢查前1周內(nèi)有侵入性檢查史者；影像偽影濃重、清晰度欠佳、定位與病理不匹配、后處理無法勾畫病灶或其他臨床資料不完整者；伴發(fā)高熱、幽閉恐懼癥及體內(nèi)有金屬植入物者；合并肝腎功能異常、過敏反應(yīng)等對(duì)比劑應(yīng)用禁忌癥者。

表1 MRI相關(guān)參數(shù)設(shè)置

表2 兩組Ktrans 直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較(min-1)

表3 兩組Kep直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較(min-1)

表4 兩組Ve直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較(%)

表5 各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目ROC曲線評(píng)估結(jié)果

1.2 成像設(shè)備與掃描方法囑咐患者檢查前排空尿液，采用SIEMENS MAGNETOM AVANTO 1.5 T超導(dǎo)型核磁共振成像系統(tǒng)，以32通道體部相控陣線圈固定于恥骨聯(lián)合，先進(jìn)行平掃，掃描范圍涵蓋前列腺及雙側(cè)精囊腺；平掃完畢后改用THRIVE序列，設(shè)置多個(gè)反轉(zhuǎn)角分別為作T1繪圖映射掃描，選定成像質(zhì)量最佳的10°反轉(zhuǎn)角行DCE-MRI，掃描時(shí)間分辨率設(shè)置為5.8s，總共掃描64個(gè)時(shí)相，給予釓雙胺注射液0.1mmol/kg，進(jìn)行靜脈高壓注射，注射速率為2.5mL/s，隨后以相同速率注射20mL生理鹽水促進(jìn)循環(huán)。MRI平掃及DCE-MRI相關(guān)參數(shù)設(shè)置見表1。

1.3 參數(shù)提取與直方圖統(tǒng)計(jì)掃描所得影像資料傳入后處理工作站SIEMENS MMWP VE4.0中進(jìn)行分析，采用Tissue 4D灌注成像軟件，由科內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師以全容積興趣區(qū)域法逐層勾畫病灶邊緣，注意避開尿道、膀胱、精囊腺、血管神經(jīng)束及液質(zhì)壞死區(qū)域等結(jié)構(gòu)；以藥代動(dòng)力學(xué)理論中血液兩室(TOFTS)模型為基準(zhǔn)，就整個(gè)興趣區(qū)域分別對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)及血管外細(xì)胞間隙體積分?jǐn)?shù)(Ve)3個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，所得數(shù)據(jù)導(dǎo)出后分別以0.01、0.04、0.01為組距的直方圖表示；每個(gè)直方圖頻率分布與離散情況分別以中位數(shù)(M-)、下四分位數(shù)(M25%)、上四分位數(shù)(M75%)、偏度(Skew)、峰度(Kurt)5個(gè)直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行描述，就上述統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行組間比較并探究其對(duì)前列腺疾病良惡性鑒別的診斷效能。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法數(shù)據(jù)資料均錄入統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 20.0中進(jìn)行處理，計(jì)數(shù)資料以百分率的形式表示；計(jì)量資料實(shí)施正態(tài)性檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn)，近似服從正態(tài)分布且方差齊的計(jì)量資料以(±s)的形式表示，組間比較采取獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，其余計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，組間比較采取非參數(shù)Mann-Whitney U秩和檢驗(yàn)；各項(xiàng)目診斷效能以受試者工作特征(ROC)曲線表示，將各項(xiàng)目曲線下面積(AUC)及約登指數(shù)對(duì)應(yīng)臨界值、靈敏度、特異度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)解析；所有檢驗(yàn)過程均以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)，P＜0.05可代表檢驗(yàn)結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組K trans 直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較PCa組Ktrans直方圖、M25%、M75%水平均明顯高于BPH組，而Skew、Kurt水平則均明顯低于BPH組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表2。

2.2 兩組Kep 直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較PCa組Kep直方圖、M25%、M75%水平均明顯高于BPH組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，而兩組Kep直方圖Skew、Kurt水平比較則均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見表3。

2.3兩組Ve直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目比較兩組Ve直方圖、M25%、M75%、Kurt水平比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，而PCa組Ve直方圖Skew水平明顯低于BPH組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表4。

2.4 各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目ROC曲線評(píng)估結(jié)果Ktrans直方圖各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目，Kep直方圖、M25%、M75%及Kep直方圖Skew均對(duì)前列腺疾病良惡性鑒別有較高診斷效能(AUC＞0.5，P＜0.05)，見表5。

3 討 論

全容積掃查興趣區(qū)域最早是應(yīng)用于子宮內(nèi)膜癌DWI-MRI的分析手段，因摒棄二維取點(diǎn)與邊界勾畫的局限性，轉(zhuǎn)而逐層解析興趣區(qū)域三維體積層面的數(shù)據(jù)分布，將偽彩圖整體量化，所得直方圖可有效表征腫瘤細(xì)胞深肌層浸潤(rùn)、腫瘤分級(jí)及淋巴管侵犯的關(guān)系[10]，因此該方案受研究者主觀經(jīng)驗(yàn)影響較小，指標(biāo)說服力更強(qiáng)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，PCa瘤體內(nèi)動(dòng)靜脈分流情況相對(duì)嚴(yán)重，加之腫瘤細(xì)胞密度各向異性增加，瘤體內(nèi)部壓力不同程度升高，各區(qū)域供血不均[11]，因此選取單層面興趣區(qū)域及少量像素點(diǎn)作為研究目標(biāo)欠缺統(tǒng)計(jì)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。直方圖作為典型的多參數(shù)統(tǒng)計(jì)方案，在數(shù)據(jù)離散情況較強(qiáng)時(shí)能良好反映其分布趨勢(shì)與狀態(tài)，是適宜于評(píng)估諸如PCa一類異質(zhì)性較大病灶整體特征的統(tǒng)計(jì)方案。本研究中，兩組Ktrans直方圖數(shù)值與偏斜、陡斜程度均存在顯著性差異，其中PCa組患者Ktrans數(shù)值較高、右偏程度較小，而陡斜程度更大、總體更接近于類正態(tài)分布，這表明PCa瘤體組織血管增生趨勢(shì)相對(duì)BPH病灶更大，中高密度新生血管組織所占比重相對(duì)更多，這與腫瘤組織發(fā)生、進(jìn)展與轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為高度依賴血管輸送營(yíng)養(yǎng)與促進(jìn)代謝的病理理論相符。此外，PCa組Kep直方圖數(shù)值明顯較BPH組更高，而兩組Kep直方圖偏斜、陡斜程度無明顯差異，這表明PCa瘤體組織內(nèi)血管通透性相較于BPH病灶組織血管更大，但兩組Kep直方圖分布特征均為細(xì)微右偏，而陡斜程度均較為緩和，提示小部分血管通透性急劇增大仍是前列腺實(shí)性病變的共有特征，與方俊華等[12]的研究所得結(jié)論相似，故雖然鑒別診斷價(jià)值不高，但可充實(shí)對(duì)前列腺病灶的認(rèn)識(shí)。本研究還發(fā)現(xiàn)兩組Ve直方圖數(shù)值及陡斜程度差異不大，而PCa組右偏程度明顯小于BPH組，這說明PCa與BPH病灶血管外細(xì)胞間隙差異較小，而PCa病灶細(xì)胞間隙更大，故其增生細(xì)胞密度相對(duì)BPH更小。有關(guān)專家認(rèn)為，PCa和BPH病灶組織Ktrans顯著差異早已獲得共識(shí)，但Kep與Ve對(duì)前列腺疾病的鑒別診斷價(jià)值目前仍有待進(jìn)一步確證，且Ve是通過對(duì)比劑滲透情況從側(cè)面反映組織細(xì)胞密度，因此掃描持續(xù)時(shí)間及患者年齡等因素也可對(duì)其造成影響[13]，需進(jìn)一步采取校正措施提高其靈敏度。

PCa與BPH發(fā)生與發(fā)展均伴有微血管密度(MVD)升高，盡管前者升高幅度已證實(shí)顯著大于后者，但二者定量分析方面仍存在交叉數(shù)值，加之病灶血管基底膜連續(xù)性較差而通透性較大，在DCE-MRI影像中均表現(xiàn)為對(duì)比劑快速充盈快速廓清的特點(diǎn)[14]，延遲期強(qiáng)化程度顯著較弱，故單純定性分析進(jìn)行鑒別診斷的效能欠佳。已往研究通常就興趣區(qū)域內(nèi)單個(gè)像素點(diǎn)繪制時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度(SI-T)曲線，并借助于藥代動(dòng)力學(xué)理論，能獲取單點(diǎn)或多點(diǎn)平均的Ktrans、Kep、Ve參數(shù)，對(duì)微血管通透性、灌注效率、細(xì)胞外基質(zhì)改變情況及細(xì)胞遷移率可達(dá)到定量認(rèn)知程度[15]。然而興趣區(qū)域與目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取，通常依賴于研究者的抽樣經(jīng)驗(yàn)，不僅可重復(fù)性差，還會(huì)忽略病灶達(dá)到一定規(guī)模后所產(chǎn)生的異質(zhì)性，應(yīng)用于臨床診斷所得結(jié)論難免有偏倚。本研究結(jié)果顯示，Ktrans直方圖M-各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目，Kep直方圖、M25%、M75%及Kep直方圖Skew均對(duì)前列腺疾病良惡性鑒別有較高診斷效能，提示DCE-MRI定量參數(shù)直方圖能良好反映出PCa與BPH病理改變本質(zhì)差異，部分直方圖統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目對(duì)此表現(xiàn)出良好的鑒別診斷潛質(zhì)。王君鑫等[16]采用類似方法對(duì)PCa患者前列腺的不同病變性質(zhì)區(qū)域進(jìn)行分析，獲得DCEMRI定量參數(shù)直方圖均數(shù)及10%、90%十分位數(shù)進(jìn)行比較，并證實(shí)部分統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目與PCa的Gleason組織學(xué)病理分級(jí)相關(guān)性良好，直接將影像學(xué)與組織學(xué)量化分析聯(lián)系為一個(gè)整體，為本研究后續(xù)深入探索前列腺疾病良惡性鑒別診斷提供新思路。

綜上所述，DCE-MRI定量參數(shù)直方圖部分統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目對(duì)PCa診斷效能較為理想，可用于定量評(píng)估前列腺疾病惡變情況。