多參數(shù)磁共振定性及定量評估前列腺癌包膜外侵犯的價(jià)值

顏秀芳，陳基明，黃后寶，萬 強(qiáng)，朱浩雨，劉厚軍，梅光寶

(1.皖南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院 放射影像科,安徽 蕪湖 241000；2.皖南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 弋磯山醫(yī)院 a.醫(yī)學(xué)影像中心;b泌尿外科，安徽 蕪湖 241001)

前列腺癌根治術(shù)是治療局限性前列腺癌首選治療方法，而準(zhǔn)確地局部分期與治療方案的制定、手術(shù)方法的選擇和預(yù)后密切相關(guān)，手術(shù)切緣的確定及患者雙側(cè)神經(jīng)血管叢能否保留直接影響術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)和患者生活質(zhì)量的改善[1]。因此，術(shù)前了解前列腺癌患者包膜外侵犯(extracapsular extension，ECE) 是否存在、侵犯部位及其程度至關(guān)重要。MRI是公認(rèn)的前列腺癌最佳檢查方法，多參數(shù)磁共振成像(multi-parametric MRI,mpMRI)是歐洲泌尿生殖放射學(xué)會和中華放射雜志前列腺疾病診療工作組診療指南推薦的掃描方案[2]，對評估前列腺癌局部分期具有重要作用[3]。國外有研究報(bào)告mpMRI對前列腺癌ECE的價(jià)值[4-5]，國內(nèi)甚少，聯(lián)合應(yīng)用DWI及DCE-MRI定量參數(shù)評估前列腺癌ECE的報(bào)告更是鮮見。MRI形態(tài)學(xué)特征定性診斷前列腺癌ECE最常用，能改善臨床預(yù)測前列腺癌ECE的準(zhǔn)確性[6]，但僅依據(jù)形態(tài)學(xué)特征診斷前列腺癌ECE準(zhǔn)確性和特異度不高[7]。DWI及DCE-MRI定量參數(shù)能在一定程度上反映前列腺癌的增殖狀況和血流灌注、血管通透性等生物學(xué)特征。本研究采用單因素和多因素Logistic回歸分析各定性、定量參數(shù)并建模，分析定性及定量動態(tài)mpMRI對前列腺癌ECE的診斷效能，以為臨床治療提供更客觀、準(zhǔn)確的參考。

1 資料和方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2016年6月～2020年2月弋磯山醫(yī)院59例行前列腺癌根除術(shù)，經(jīng)病理證實(shí)且有明確分期的患者資料，年齡57～83(70.03±9.01)歲，血清PSA(26.6±8.9)ng/mL，主要臨床癥狀有膀胱刺激癥狀、排尿困難及尿潴留等。術(shù)前2周內(nèi)均進(jìn)行mpMRI檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①曾做過穿刺檢查、放化療或內(nèi)分泌治療；②圖像質(zhì)量不符合診斷要求。

1.2 儀器與方法 應(yīng)用美國GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀，腹部相控陣線圈。常規(guī)掃描軸位、矢狀和冠狀面，掃描序列及參數(shù)如下，軸位高分辨率FSE-T2WI：TR、TE為3 200、86 ms，層厚、層間距為3、0.3 mm，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣384×256[7]；軸位DWI：采用單次激發(fā)平面回波成像SE-EPI序列，TR、TE為5 200、80 ms，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，矩陣130×96，NEX 6次，b值0、1 500 s/mm2[7]； 動態(tài)對比增強(qiáng)(DCE)采用三維容積內(nèi)插快速擾相GRE (LAVA) T1WI序列行軸位掃描，掃描參數(shù)：TR、TE、TI為3.15、1.38、5.0 ms，層厚及間距為2.0、0.0 mm，NEX 1，矩陣256×256，F(xiàn)OV 36 cm×36 cm[7]；注射對比劑前先進(jìn)行3°、6°、9°、12°、15°翻轉(zhuǎn)角掃描，得到T1mapping參數(shù)；再進(jìn)行12°翻轉(zhuǎn)角動態(tài)增強(qiáng)掃描，雙筒高壓注射器靜脈團(tuán)注對比劑Gd-DTPA，注射流速2.5 mL/s，劑量0.1 mmol/kg。連續(xù)掃描35時(shí)相，一次采集時(shí)間約10 s，共采集350 s[7]。

1.3 圖像分析 2名放射科醫(yī)師(5年和15年以上工作經(jīng)驗(yàn))根據(jù)第2版前列腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)[8]分別盲法閱片，協(xié)商達(dá)成一致意見。在MRI冠狀位掃描上將前列腺分成6個(gè)區(qū)域(以中央溝為界兩側(cè)底、體、尖部)，評估每個(gè)區(qū)域前列腺癌是否有ECE、侵犯部位和范圍等。前列腺癌ECE診斷標(biāo)準(zhǔn)[9]：T2WI上出現(xiàn)可測量包膜外腫塊，包膜不規(guī)則、隆起或中斷，神經(jīng)血管束的不對稱增粗，直腸前列腺角消失或有膀胱頸的侵犯；DWI上高信號腫瘤出現(xiàn)在不對稱的神經(jīng)血管束、周圍脂肪組織或包膜外；DCE-MRI上包膜外出現(xiàn)不對稱、隆起的強(qiáng)化灶。

將DWI原始圖像傳輸至GE后處理工作站Functool軟件得到病灶的ADC偽彩圖，參照軸位fsT2WI圖像，2名醫(yī)師手動劃定ROI測量ADC值。將所有DCE圖像導(dǎo)入GE 的OK軟件，選取雙室Extended Tofts模型，以髂內(nèi)動脈作為動脈輸入函數(shù)(arterial input function，AIF)，在病灶強(qiáng)化最明顯的層面手動勾畫ROI，獲得Ktrans、Kep及Ve偽彩圖，復(fù)制ROI到偽彩圖得到相應(yīng)參數(shù)值。以上參數(shù)均測量腫瘤最大面積及上下層面，測量3次，取其平均值；放置ROI時(shí)應(yīng)盡量避開腫瘤出血、液化和壞死區(qū)。

1.4 病理分析 將獲得的病理標(biāo)本經(jīng)福爾馬林固定后，以3～4 mm間隔垂直于前列腺尿道逐層切割。所有病理組織經(jīng)石蠟包埋、4 μm切片后行HE染色。由1名病理診斷醫(yī)師(工作15年以上)對腫瘤的部位和大小、有否包膜外侵犯、侵犯的位置及范圍、是否侵犯神經(jīng)血管束及精囊等進(jìn)行評估診斷。包膜外侵犯的組織病理學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)：癌細(xì)胞超出前列腺包膜邊緣，并且延伸至周圍脂肪組織。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行。采用χ2檢驗(yàn)及兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較有無前列腺癌ECE各定性和定量參數(shù)值的差異；各參數(shù)和模型的診斷效能采用繪制ROC曲線評估。采用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合度。采用Kappa一致性檢驗(yàn)及組內(nèi)相關(guān)性系數(shù)(intra-class correction coefficients，ICC)評估2名醫(yī)師診斷ECE及定量參數(shù)值測量的一致性(≥0.75為一致性高)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 手術(shù)病理診斷前列腺癌ECE 納入的59例患者共59個(gè)病灶，包括前列腺外周帶48個(gè)病灶、移行帶11個(gè)病灶。有ECE(圖1H)共25例25個(gè)病灶(外周帶22個(gè)，移行帶3個(gè))，無ECE共34例34個(gè)病灶(外周帶26個(gè)，移行帶8個(gè))。

2.2 MRI定性診斷前列腺癌ECE 2名醫(yī)師診斷前列腺癌有無ECE的一致性較好(Kappa=0.794)。有ECE：T2WI診斷32例，高估15例；DWI診斷32例，高估16例；DCE診斷37例，高估20例。無ECE：T2WI診斷27例,低估8例；DWI診斷27例，低估9例；DCE診斷22例，低估8例。定性參數(shù)診斷前列腺癌ECE均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(表1、圖1A～C)。

表1 MRI定性資料診斷前列腺癌ECE效能

男性患者，70歲。A～G.有ECE的前列腺癌患者橫軸位FSE-T2WI、DWI、DCE圖、ADC、Ktrans、Kep及Ve偽彩圖。T2WI病灶為稍低信號，DWI和DCE為高信號，腫瘤的ADC值、Ktrans、Kep和 Ve分別為0.695×10-3 mm2 /s、0.556/min、1.481/min、0.626；H.組織病理學(xué)證實(shí)為前列腺癌ECE。

2.3 MRI定量參數(shù)及模型診斷前列腺癌ECE效能 2名醫(yī)師測量定量參數(shù)的一致性較好，ICC為0.897(95%CI:0.79～0.951)。有ECE組ADC值較低(P<0.05)，Ktrans、Kep值較高(P<0.05)(表2、圖1D～G)。定量參數(shù)ADC、Ktrans、Kep診斷前列腺癌ECE的AUC值分別為0.864、0.866、0.768(表3、圖2)。定量參數(shù)模型y=3.348×Ktrans+4.311×ADC+3.611，診斷前列腺癌ECE的AUC值為0.921(P<0.01)；定量模型經(jīng)Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)，P>0.10(0.72)，說明模型擬合效果較好。

表2 前列腺癌ECE(+)與ECE(-)組間定量參數(shù)比較

圖2 MRI定量及模型診斷前列腺癌ECE的ROC曲線

表3 MRI定量及模型診斷前列腺癌ECE效能

3 討論

3.1 MRI定性診斷前列腺癌ECE 在診斷前列腺癌ECE方面，與PSA、活組織檢查或Gleason評分相比，mpMRI作為一種非侵入性方法已經(jīng)證明具有更好的診斷效能[9]。高分辨T2WI是顯示前列腺解剖結(jié)構(gòu)基本序列，對前列腺癌的診斷、定位和分期十分重要，由于DWI能反映Pca水分子擴(kuò)散特性、DCE能反映其血流灌注及血管特征，DWI和DCE均能夠提高Pca病灶檢出及ECE的靈敏度[10]。目前DWI及DCE診斷前列腺癌ECE的研究，多為T2WI聯(lián)合DWI或T2WI聯(lián)合DCE的應(yīng)用[11]。本研究結(jié)果顯示無論T2WI,還是DWI或DCE單獨(dú)對前列腺癌ECE定性診斷均存在過高或過低評估，這與許多因素有關(guān)，如腫瘤部位、腫瘤類型及分化程度、信號強(qiáng)度、包膜受累范圍及程度等，與各序列成像自身的限度也有關(guān)。雖然高分辨T2WI是顯示前列腺包膜和鄰近結(jié)構(gòu)最重要序列，但包膜局部輕微受累、腫瘤與鄰近組織信號對比不明顯的低分化前列腺癌在T2WI上ECE定性診斷困難；DWI和DCE發(fā)現(xiàn)腫瘤的靈敏度高，但DWI分辨率較低，圖像可有變形和偽影,DCE上乏血供性腫瘤顯示不明顯等都可導(dǎo)致形態(tài)學(xué)上腫瘤包膜受侵的誤判，因此，T2WI、DWI或DCE的診斷效能均不高，多參數(shù)定性模型診斷特異度(85.3%)稍高于Kim等[12]聯(lián)合T2WI、DWI、DCE對前列腺癌ECE診斷的特異度(75.1%)，而靈敏度(88.0%)稍低于Kim等[12]研究的靈敏度(91.9%)，但較Min等[13]T1WI、T2WI、DWI、DCE聯(lián)合診斷前列腺癌ECE的靈敏度(65.0%)高。這可能與樣本量的多少、腫瘤大小、分期及分級等因素不同有關(guān)。

3.2 MRI定量診斷前列腺癌ECE 雖然MRI形態(tài)學(xué)特征定性診斷前列腺癌ECE最常用，但僅依據(jù)形態(tài)學(xué)特征診斷前列腺癌ECE準(zhǔn)確性和特異度不高。MRI定量參數(shù)在前列腺癌診斷[14]及其與Gleason評分關(guān)系的評價(jià)中應(yīng)用較多[15]，但診斷前列腺癌ECE的研究較少。本研究顯示定量參數(shù)Ktrans及Kep診斷前列腺癌ECE效能均較高(AUC值分別為0.866、0.768)，明顯高于定性參數(shù)診斷效能。定量參數(shù)模型的準(zhǔn)確性(92.1%)高于多參數(shù)定性模型，而定性與定量參數(shù)結(jié)合則進(jìn)一步提高診斷率(95.8%)、特異度(88.2%)和靈敏度(80.0%)，與Kim等[12]研究結(jié)果相當(dāng)。定量參數(shù)模型診斷效能的提高與定量參數(shù)可以體現(xiàn)腫瘤的組織成分、侵襲性及血管生成等組織病理特征可能相關(guān)。已有研究[16]顯示ADC值有助于預(yù)測前列腺癌ECE，本研究顯示前列腺癌ECE的ADC值低于無前列腺癌ECE，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義， ADC的AUC值為0.864，與Kim等[16]研究結(jié)果(AUC值0.758)類似。Krishna等[17]利用直方圖分析預(yù)測前列腺癌ECE，結(jié)果顯示平均ADC值差異沒有顯著性，但10%ADC值及ADC熵兩者差異有顯著性，ADC熵能改善前列腺癌ECE診斷的靈敏度，有一定的鑒別能力。

本研究不足：①該項(xiàng)研究為回顧性研究，存在一定的選擇性偏倚。②納入的研究樣本數(shù)較少。③沒有評估前列腺癌的侵襲性與ECE的相關(guān)性。 ④聯(lián)合模型診斷效能優(yōu)于單獨(dú)定性及定量參數(shù)模型，但由于數(shù)據(jù)量較小，經(jīng)Delong檢驗(yàn)兩者AUC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),后期需增加樣本量。

總之，定性參數(shù)及其模型對前列腺癌ECE診斷有一定的效能，定量參數(shù)及其模型明顯提高前列腺癌ECE診斷效能，多參數(shù)MRI形態(tài)特征和功能信息相結(jié)合可進(jìn)一步提高診斷的準(zhǔn)確性。