前列腺癌MRS与病理切片的对照研究

李辛子，赵 阳，韩 悦，程紫珺

（天津医科大学第二医院放射科，天津300211）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）以其突出的成像优势被公认为较好的前列腺癌（prostate cancer，Pca）影像学检查方法。磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是以磁共振化学位移成像为基础新兴发展起来的一种无创性影像检查方法，MRS检查可以分析前列腺内部物质代谢改变的功能性这一特点一定程度上弥补了MRI诊断中的不足[1]，故Pca的MRS研究尤其是1H-MRS成为国内外相关研究中的重点与热点[2-3]。然而目前随着研究的深入,由于MRS对软硬件要求高，后处理过程复杂，氢质子信号稳定性较差以及Pca MRS相关研究中作为金标准的病理结果获取方法不统一等因素，关于1H-MRS对Pca诊断的可靠性问题在学术界存在一定争议[3-4]。本研究针对上述问题，采用国际上公认的1H-MRS诊断Pca标准[1-3]——CC/C[（Cho+Cre）/Cit]值＞0.86[5]，通过将MRS各体素与按其大小制作的术后病理切片所获结果进行逐一对照比较分析的研究方法，对1H-MRS诊断Pca的可靠性进行验证。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集我院2009年7月—2010年5月经穿刺病理确诊为Pca并拟行Pca根治性切除术的患者5例，年龄55～81岁，平均年龄71岁。所有患者均完成常规MRI及MRS检查并于检查后7 d内行根治性切除术。

1.2 研究方法

1.2.1 磁共振扫描方案 全部扫描工作均采用GE Signa 1.5T超导型磁共振机完成。先行常规MRI扫描前列腺轴位T2WI、T1WI及矢、冠状位脂肪抑制T2WI（层厚 5 mm，层间距 0.5 mm，视野 28～42 cm，激励次数4次）。以ATDORSO为接受线圈行T2WI扫描（视野 13～16 cm，TR/TE 3500/85 ms，ETL 19，层厚5 mm，层间距0 mm，激励次数 4次，矩阵320×256），获得图像为1H-MRS扫描提供定位像及MRS后处理叠加图。随后以Endoatd（直肠内线圈）为接受线圈采用PROSE序列行前列腺3D1H-MRS检查（视野 13～17 cm，TR/TE 1000/130 ms，层厚5 mm，层数 5～16，激励次数 1 次，矩阵 16×8×12）。采用直肠内线圈扫描时加扫冠状位及矢状位小视野影像用于切片制备时兴趣层的选取（图1）。病理切片的制备以每例患者的1H-MRS图像中前列腺最大横径层面作为前列腺的兴趣层对组织进行切取。

图1 以前列腺最大横径层为兴趣层的1H-MRS兴趣区划分及其CC/C值Fig 1 The1H-MRS voxels and their CC/C value of the largest layer of prostate

1.2.2 前列腺标本病理切片制备及病理诊断 标本固定后，对应MRI小视野T2WI影像确定标本取材的解剖位置（前列腺尖部及尿道、双侧精囊为标志点），比对1H-MRS图像中前列腺最大横径层面切取前列腺组织一层（5 mm）并以MRS体素大小为参照将其等分为标本块并对应标号（图2）。将标本块制成蜡块后逐一采用切片机将蜡块制成切片并在每一蜡块制成切片中随机选取2～3片切片，由病理医师采用双盲法综合对比每个蜡块3层切片结果后出具病理报告。

图2 前列腺最大横径层作兴趣层并按1H-MRS体素将Pca根治术后标本切块后以其顺序标号固定Fig 2 Cutting the largest layer of prostate into slices and fixing according to the voxels’numbers

1.2.31H-MRS诊断与分析 所得全部数据经GE ADW4.2工作站Functool软件后处理完成，数据采集要求体素内主要代谢物波谱信噪比＞5并且无水脂信号污染。软件自动计算出胆碱（Cho）、肌酐（Cre）、枸橼酸盐（Cit）及 CC/C 等数值，诊断医师依据CC/C＞0.86的诊断标准计算有癌体素与无癌体素个数，并与各体素对应病理切片结果对应分析，计算出MRS诊断正确的有癌区域及无癌区体素个数。

1.3 统计学分析 采用SPSS11.5进行统计学分析，检验水准α=0.05，计算本研究数据于CC/C＞0.86标准下的准确率、敏感度及特异度。

2 结果

2.1 据现行CC/C＞0.86标准下Pca的1H-MRS诊断结果1H-MRS扫描前列腺最大横径层面图像内包含15～35个体素，共获得MRS体素95个，其中5个体素由于其前列腺组织占所在体素的比例＜30%而被排除，最终共获得有效体素90个，根据CC/C值＞0.86的诊断标准，5例Pca患者MRS诊断有癌体素65个，无癌体素25个。

2.2 根治术后标本切片的病理诊断结果 全部Pca患者TNM分期结果：T1cN0M01例，T2bN0M02例，T2cN0M02例，均无淋巴结转移。最终共获得病理结果90个，诊断为有癌区70个，占全部诊断结果的77.8%；诊断为无癌区20个，占全部诊断结果的22.2%。

2.3 CC/C值＞0.86标准下MRS对前列腺癌诊断结果与对应病理结果对比分析 依据CC/C值＞0.86，结合结果2.1与2.2，1H-MRS诊断与病理对照诊断一致区域共73个，其中有癌区59个，无癌区14个，计算得到CC/C＞0.86标准下1H-MRS诊断前列腺癌的准确率=81.1%、敏感度=84.3%、特异度=70.0%（表 1）。

表1 CC/C>0.86标准下MRS诊断Pca的结果与病理结果对照Tab 1 The result of1H-MRS in Pca diagnoses as the CC/C value greater than 0.86 compared with pathology

3 讨论

早期Pca由于临床症状不明显而难以发现[6]。CT影像中由于癌灶与正常前列腺组织的密度缺乏显著对比，对Pca的诊断较为困难，MRI检查的T2WI图像能够良好地反应前列腺解剖形态并且清晰地显示出病灶的异常信号，一直是较为公认的Pca首选影像学检查方法。但是由于Pca病变呈多灶性分布的特点[7]使得常规MRI对一些体积较小的病灶检出困难[4]，文献报道MRI诊断Pca的敏感度及特异度仅为78%和55%[8]。由于1H-MRS具有反应Pca组织内部代谢变化的能力，故对Pca的早期诊断具有重要意义，这无疑是磁共振成像技术的一次飞跃，1H-MRS的引入使常规MRI联合1H-MRS将Pca诊断的敏感度及特异度提高[8]。近年来MRS作为无创性检查的新兴技术手段，一直是Pca磁共振影像诊断研究的热点，然而随着1H-MRS研究的深入，各研究报道MRS诊断Pca的可靠性的数值波动较大，特异度和敏感度分别为53%～86%及73%～84%[9-10]，部分学者对其诊断Pca的可靠性产生一定质疑。这些质疑点主要集中在，1H-MRS的扫描时间长，信号稳定性及可重复性偏低，对主磁场强度、信噪比及磁场均匀性的要求较高等多种限制[10-12]。本研究针对上述Pca的1H-MRS检查存在的问题，采用Pca根治术后逐层切片的病理结果作为诊断的金标准，将MRS体素和按其大小制备的病理切片一一对照的研究方法，对1H-MRS诊断结果进行了科学的验证，较为客观地反映了1H-MRS诊断Pca的可靠性。研究采用患者的1H-MRS图像横径最大的前列腺中心层面作为病理标本切取的对照兴趣层，层厚5 mm，在标本切取过程中以尿道、双侧精囊为标志点，以前列腺尖部为基准，与影像诊断医师确定的1H-MRS图像对照，特别是将标本块按体素区域划分，确保病理切片与1H-MRS间具有较为精确的一一对应关系。

本研究最终获得病理结果90个，有癌区70个，无癌区20个。以国际现行的CC/C值大于0.86作为MRS诊断Pca的标准，1H-MRS诊断为有癌区65个，无癌区25个，1H-MRS与病理结果一致的区域共73个（有癌区59个，无癌区14个），1H-MRS诊断结果与病理结果不一致区域共17个，计算得出CC/C值大于0.86标准下1H-MRS诊断Pca的准确率、特异度及敏感度分别为81.1%、70.0%以及84.3%。由于本研究方法实现了MRS兴趣层诸体素与同区病理结果的精确对照，降低了MRS信息与病理结果间存在的差异，从而使最终的对照研究结果更为准确、客观，与Pucar[9]和Mueller[10]的研究结果相比，所得特异度及敏感度位于较高水平，表明采用1H-MRS进行Pca的诊断仍然具有较高的可靠性，在Pca影像学诊断工作中是一种有效的诊断手段，特别是MRI与MRS联合应用可以在反应前列腺解剖信息的同时显示代谢信息，因此将1H-MRS应用于Pca检查可能对Pca常规MRI检查起到十分重要的补充作用。

本研究中，MRS诊断结果与病理切片诊断结果不同的区域共17个，其中病理诊断无癌区而MRS诊断有癌区6个，病理诊断有癌区而MRS诊断无癌区11个，结合当前国内外研究针对1H-MRS存在的质疑，考虑导致本研究MRS结果存在误差的主要原因如下：（1）Pca患者可同时伴有前列腺炎症或前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH），Swanson等[4]研究认为炎症等情况的存在可能对MRS信息解读产生干扰；另外BPH的代谢变异较大，并且与Pca的CC/C阈值间有一定重叠，因此本研究中无Pca但存在BPH或炎症的体素其CC/C值可能偏高，笔者认为这可能与假阳性结果有关。（2）Pca呈小病灶多区域分布，体积较小的病灶可能由于在体素中所占比例较小而使整个体素CC/C值在正常范围内；并且Pca肿瘤异质性明显，肿瘤分化程度及病理类型的不同会造成MRS中有癌体素CC/C值产生一定差异，使CC/C数值减小[4，14]，上述原因可能导致本研究出现假阴性结果。（3）硬件技术上的问题也是造成1H-MRS存在误差的原因之一，MRS扫描对采集体素及主磁场强度等硬件要求较高，例如本研究采用1.5T场强的磁共振扫描仪，场强相对较低，另外氢质子产生的波谱信号稳定性较差，可重复性欠佳，也给研究结果造成了一定误差。总之，虽然上述问题可能使1H-MRS研究结果产生差异，而本研究结果却证实了虽然存在上述问题，但是1H-MRS的准确率、敏感度及特异度仍处于较高水平，对Pca的诊断较为可靠。虽然本研究病例数略少，但采用MRS体素与病理切片结果一对一精确对照、比较的方法，获得结果的准确性相对较高。

MRS为无创定性诊断Pca提供了新的可能，但在其应用及研究中也出现了一些有待解决的各种问题。本研究采用MRS体素与病理切片结果一一对照的研究方法，所得结论在一定程度上解释了1H-MRS对Pca诊断的疑虑，明确了1H-MRS对Pca诊断的可靠性。相信随着磁共振软、硬件的不断完善与发展，MRS相关研究将更为深入，结果愈发准确，最终实现MRS无创定性诊断Pca的美好前景。

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