3.0T磁共振新技术在前列腺癌诊断中的应用原则

潘 峰 郑晓风

北京航天总医院，北京市 100076

随着我国人口老龄化的加剧，前列腺癌的发病率日益增高，临床对前列腺癌的早期诊断、准确分期、侵袭性评估都提出了更高的要求。同时，现代医学影像技术的飞速发展为这一目标的实现提供了良好的技术手段，前列腺特殊的组织结构及稳定的毗邻环境也使得包括扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）、磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）、磁共振动态增强扫描（Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging，DCE－MRI）等一系列3.0T 磁共振（Magnetic Resonance Imaging MRI）先进技术在前列腺癌的诊断、追踪上得以完美应用，为临床制定适宜的治疗方案，提高前列腺癌患者的生存率及生存质量提供可靠的依据［1］。现将当前3.0T磁共振（MRI）技术在前列腺癌诊断中的应用综述如下。

1 常规3.0T磁共振（MRI）扫描技术在前列腺癌诊断中的应用

前列腺癌常规3.0TMRI平扫包括大盆腔及前列腺局部扫描两个部分。大盆腔扫描包括耻骨联合至髂嵴水平的大范围矢状位T2加权、冠状位T1加权、轴位T1及T2加权扫描，以了解前列腺以外的盆腔组织结构的病变情况，目的在于确定前列腺癌的分期。所有序列均可以根据需要增加脂肪抑制。前列腺局部扫描为小视野的前列腺区域高分辨轴位扫描，为保证图像有足够的解剖细节，可以采用三维容积内插快速GRE序列（GE公司设备为LAVA序列，西门子公司设备为VIBE序列，飞利浦公司设备为THRIVE序列），非脂肪抑制序列可以有足够的信噪比，对前列腺肿块的检出必不可少。正常前列腺在MRI常规平扫上表现为T1加权像上呈上大下小的类圆形均匀等信号结构，在T2加权像上前列腺中央带仍呈类圆形均匀等信号结构，周围带环绕中央带的中下部呈均匀高信号结构，中央带与周围带分界清晰，横轴位是显示这一分界的最佳位置，冠状位和矢状位主要用来显示前列腺尖部及前列腺与膀胱、直肠的关系。

前列腺癌因富含细胞成分，在T1或T2加权像上均为较低信号，在T1加权像上肿瘤无论发生在中央带还是周围带都与正常组织背景信号相似，难以分辨，而在T2加权像上发生在外周带的低信号肿瘤组织与高信号的外周带背景会形成鲜明的对比，容易分辨。因此在常规MRI平扫中，外周带前列腺癌容易诊断，中央带的前列腺癌很难诊断［2］。但是，据统计前列腺癌约有超过75%发生在外周带，只有不到25%发生在中央带及移位带，常规MRI平扫诊断前列腺癌仍然有重要的作用。

尽管超过3／4的前列腺癌发生在外周带，但在外周带仍有许多其他病变需要与前列腺癌鉴别，如纤维增生、前列腺炎、穿刺后的改变，放疗或激素治疗后均可以在外周带上表现为低信号灶。因此外周带前列腺癌仍然存在较高的假阳性诊断率。

由此可见，常规MRI平扫既存在中央带与移行带肿瘤无法检出的限制又存在周围带肿瘤假阳性诊断的问题，只有肿瘤分期成为MRI平扫最重要的临床应用。A期：MRI平扫没有发现具体病灶；B期：MRI平扫发现前列腺病灶，但前列腺包膜完整；C期：MRI平扫发现前列腺病灶且前列腺包膜不完整，有周围组织侵犯；D期：MRI平扫发现前列腺病灶并伴有淋巴结转移，和／或骨转移［3］。其中，突破包膜的表现主要有：肿瘤与包膜关系密切，包膜增厚、不规则、局部突出的癌灶进入周围脂肪。周围组织侵犯通常包括神经血管束侵犯、精囊腺侵犯、膀胱及直肠侵犯。征象主要是局部血管束不对称、癌结节与相应组织分界不清、精囊三角消失等。淋巴结转移多数发生在盆腔［4］，沿髂血管旁分布，一般短径大于1cm的淋巴结可诊断淋巴结转移，轴位压脂T2WI显示转移淋巴结效果较好。骨转移的显示特异性较高，主要为T1WI上正常高信号的骨髓内出现不规则边缘清晰的低信号，对应压脂T2WI上病变呈异常高信号。但前列腺癌分期的准确性与诊断者的经验密切相关。

前列腺中央带肿瘤的检出、周围带肿瘤的鉴别以及前列腺癌盆腔分期的准确性都是常规前列腺MRI平扫难以解决的问题，超高场3.0T设备为我们提供了更多的解决方案。

2 磁共振波谱成像（MRS）在前列腺癌诊断中的应用

磁共振波谱（MRS）是目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的磁共振技术，主要利用MR中的化学移位来测定分子组成及空间构型，能提供机体的代谢信息。通过对某组织的目标区域施加特殊设计的射频脉冲，组织内化合物中不同种类原子核的化学环境不同，就会产生不同的共振频率，共振峰的位置就有差别，实际上就是不同原子核的化学位移效应，组织间不同代谢物质的共振峰位置不同，因而得以区别不同的代谢物质，而代谢物质的浓度越高，其峰值下的面积越大，从而为病变的定性诊断提供帮助。与MRI相比，MRS具有以下特点：得到的是代谢产物的信息，而非解剖图像，通常用数值或谱线来表示。MRS对磁场强度及磁场的均匀度都有很高要求，主磁场强度越高各种代谢产物的进动频率差异越大，越能够很好地区分各种代谢产物类型及含量，同时，磁场均匀度越高信噪比越高。MRS的敏感性与所测组织的浓度有关，组织内代谢产物原子核的敏感性与MRS检测的敏感性成正比［5］。MRS时常需要多次平均才能获得足够的信噪比，因此检查时间相对较长。

目前临床上常用的MRS技术是多体素1H质子3D全覆盖波谱成像（3D1H－MRSI），采用精确的体积选择和有效的脂肪抑制。MRS目前显示的前列腺代谢产物主要有枸橼酸盐（Citrate，Cit）、胆碱（Choline，Cho）和肌酸复合物（Creatine，Cr）［6］，在前列腺 MRS谱线上，是分别位于2.6～2.7ppm、3.55ppm、3.05ppm处的窄高波峰，其中cit峰值最高，Cho和Cr常常为复合峰。枸橼酸盐是精液的主要成分，由前列腺上皮细胞分泌并在腺管内浓缩，前列腺良性增生（Benign prostate hypertrophy，BPH）时，腺上皮增生导致Cit分泌增多，前列腺癌时腺上皮细胞破坏导致Cit减少。胆碱与细胞膜的合成及降解有关［7］，BPH和前列腺癌时，细胞膜增殖加快，Cho升高，BPH时Cho升高幅度小，前列腺癌细胞增殖速度明显高于良性增生，所以Cho显著升高。肌酸参与能量代谢，是相对稳定的代谢物质，在正常前列腺组织、BPH及前列腺癌组织内含量差别不大，常常用作参考比值。

因为在谱线图上胆碱与肌酸通常不能分开，所以多将胆碱与肌酸合并计算。目前国际上多使用Cho＋Cre／Cit比值来反映前列腺代谢情况［8］。癌区表现为Cit峰降低，（Cho＋Cre）峰显著升高，（Cho＋Cre）／Cit的均值为（1.94±1.43）；非癌区表现为 Cit峰高，（Cho＋Cre）峰低，（Cho＋Cre）／Cit的均值为（0.93±0.28）。Kurhanewicz等人提出，所有前列腺癌（Cho＋Cre）／Cit值均大于正常前列腺外周带，在外周带正常值基础上升高2倍标准差，即＞0.75为可能为癌，大于正常比值3倍标准差，即＞0.86肯定为癌［9］。同时，肿瘤侵袭性越高，细胞代谢越旺盛，腺体破坏也越明显，（Cho＋Cre）／Cit值也越高。

因为MRS反映的是组织代谢产物的信息，并不受形态的限制，高质量的3D多体素MRS可以覆盖几乎前列腺的全部组织，大大提高了前列腺中央带及移行带肿瘤的检出率，并为肿瘤良恶性的鉴别及恶性肿瘤的侵袭性提供更准确、更有价值的信息。

3 磁共振弥散加权成像（DWI）在前列腺癌诊断中的应用

磁共振扩散加权成像（DWI）的原理主要是基于水分子的自由扩散运动，它能反映活体组织水分子的扩散运动的情况。活体组织中水分子的扩散受多种因素的影响［10］，如组织细胞的密度、细胞内结构、细胞外间隙、组织内大分子蛋白含量等等。病变组织细胞密度、细胞结构及细胞外间隙等的变化将导致组织的扩散系数发生变化，水分子的扩散方向及扩散幅度均有所改变，因此可以通过测定组织的扩散系数来推测病变的性质。恶性病变细胞密度增加，细胞结构紊乱、含水量少，癌细胞的细胞外间隙小，导致水分子扩散的程度下降，用于反映水分子扩散能力的表观扩散系数（ADC值）就会较正常组织下降［11］。

在正常前列腺，外周带的腺泡沿着尿道呈放射状规律分布，腺体和腺管结构丰富，水分子运动自由度较高，ADC值也相应较高。在DWI高b值图像上恶性病变通常信号更亮，良性病变通常更低，但信号的亮暗具有较大的主观性，而用表观扩散系数（ADC值）可能更加客观［12］。b值是DWI中的弥散权重，选取两个以上的b值就可用以计算表观扩散系数（ADC值），用具体数值来估计扩散程度的快慢。ADC值越高，扩散越快，更可能是良性病变，ADC值越低，扩散越慢，更可能是恶性病变。但是，不同厂商提供的磁共振设备会有ADC值的差异，因此用绝对的ADC值来判断良恶性并不准确，在DWI中选择合适的弥散权重（b值）对显示病灶、提高诊断准确率非常重要。b值越高，弥散权重越大，就越接近于真实的扩散水平，肿瘤与正常组织的信号对比就越明显，但同时图像的信噪比降低，解剖结构也随之变的不清晰［13］。怎样平衡信噪比和扩散程度，找到最合适的弥散权重，是很多同道研究的方向，多数研究者认为采用b值为1 000的DWI序列对诊断前列腺癌有较高价值。

4 磁共振动态增强扫描（DCE－MRI）在前列腺癌诊断中的应用

磁共振动态增强（DCE－MRI）是一种无创的反映组织血流动力学的影像方法，有高的时间分辨力，能通过组织强化的时间强度变化来反映组织的血供特点并用于评估组织的微循环状态［14］。研究发现，DCE－MRI能较好的区分前列腺癌及其他病变，分析开始强化时间、强化率、达峰时间、时间强度曲线图类型可以对前列腺癌做出准确诊断［15］。

前列腺磁共振动态增强扫描常用的方法是高压注射器经肘静脉注射钆喷酸葡胺，注射剂量0.2mmol／kg体重，注射速度2.5～3.5ml／s，注药前小FOV前列腺局部快速成像序列扫描一次，注药完毕后立刻开始无间隔多期动态扫描，持续约5min。扫描完成后观察感兴趣区域不同时间点的强化特征，并在工作站做出时间信号强度曲线图，根据强化曲线特征来进行病变的良恶性鉴别。

通常认为前列腺癌的肿瘤新生血管密度明显升高，而且肿瘤血管发育并不完善，基底膜常不连续，容易形成动静脉短路，因而动态增强扫描时，形成快速灌注迅速廓清的强化模式，常常表现为造影剂常从血管内迅速渗入细胞外间隙又迅速汇聚流出［16］。前列腺癌在动态增强扫描中呈现强化开始早，强化程度高，到达强化最高峰值快，强化持续时间短等特点。可通过计算强化开始时间、强化率、达峰时间，并绘制曲线图进行诊断。前列腺癌动态增强扫描曲线通常为速升速降的流出型，达峰时间多在60s内，部分病例表现为速升缓降的平台型［17］。前列腺增生时虽然血供也有所增加，但其血管为发育正常的血管，基底膜完整，所以动态增强扫描时，虽然强化程度也较高，但到达强化峰值时间慢，通常约为240s，而且持续时间长，强化率较前列腺癌明显要低，曲线通常表现为缓升缓降流入型，也有部分表现为速升缓降平台型［18］。

对于正常的前列腺，中央带内血管基底膜完整，动态增强扫描主要表现为渐进式强化，与前列腺增生可部分重叠，通常为延迟期的均匀持续强化，曲线也是缓升缓降的流入型。外周带血管密度相对较低，血管基底膜完整，动态增强扫描时强化程度低，无明显峰值，缓慢持续强化。曲线表现为缓升缓降的流入型。

5 结语

随着3.0T超高场磁共振设备带来的各种先进技术的研究应用，前列腺癌的影像诊断水平有了长足进步，但从大量的研究结果来看，单纯使用某一种技术均存在一定比率假阳性与假阴性诊断，联合应用两种以上的技术手段则诊断正确率明显提高。但基于检查成本及患者耐受情况来考虑，对于每一个患者是否都需要采用所有的四种方法有待商榷。根据患者不同情况制定不同的技术组合方案，既能减少患者检查时间，又能保证诊断的准确性值得笔者认真研究。

综上所述，前列腺常规 MRI、MRS、DWI、DCEMRI对前列腺的解剖结构、组织代谢、细胞水平的水分子运动及组织的血流动力学改变有全面而准确的评估，对前列腺癌的早期诊断、肿瘤侵袭性判断、肿瘤盆腔分期都有着不可替代的重要作用。

［1］顾方六 .现代前列腺病学〔M〕.北京：人民军医出版社，2002.

［2］孙杰，黄旭元.前列腺癌的诊断与治疗进展〔J〕.中华男科学杂志，2003，9（1）：47－49.

［3］王继琛，高玉洁，蒋学祥.前列腺癌的 MRI诊断和分期〔J〕.中华放射学杂志，1996，30：741－744.

［4］杨光华.病理学〔M〕.第5版.北京：人民卫生出版社，2003：80－121.

［5］王霄英，周良平，丁建平.前列腺癌的 MR波谱定量分析与系统穿刺病理对照研究〔J〕.中华放射学杂志，2004，38：268－272.

［6］周良平，王霄英，丁建平.正常前列腺、前列腺癌和良性前列腺增生的MR波谱成像代谢特征并与病理结果对照〔J〕.中华放射学杂志，2005，39：50－53.

［7］Dhingsa R，Qayyun A，Coakley FV，et al.Prostate cancer localization with endorectal MR imaging and MR spectroscopic imaging：effect of clinical date on reader accuracy〔J〕.Radiology，2004，230：215－220.

［8］Hom JJ，Coakley FV，Simko JP，et al.High－grade prostatic intraepithelial neoplasia in patients with prostate cancer：MR and MR spectroscopic imaging features－initial experience〔J〕.Radiology，2007，242：483－489.

［9］Zakian KL，Eberhardt S，Hricak H，et al.Transition zone prostate cancer：metabolic characteristics at1H MR spectroscopic imaging－initial results〔J〕.Radiology，2003，329：241－247.

［10］王希明，白人驹，赵新.扩散加权成像鉴别前列腺癌及良性前列腺增生的价值〔J〕.中华放射学杂志，2006，7：692－693.

［11］Hosseinzadeh K，Schwarz SD.Endorectal diffusion－weighted imaging in prostate cancer to differentiate malignant and benign peripheral zone tissue〔J〕.J Magn Reson Imaging，2004，20：654－661.

［12］Haider MA，Kwast TH，Tanguay J，et al.Combined T2－weighted and diffusion－weighted MRI for localization of prostate cancer〔J〕.AJR，2007，189：323－328.

［13］Sato C，Naganawa S，Nakamura T，et al.Differentiation of noncancerous tissue and cancer lessions by apparent diffusion coefficient values in transition and peripheral zones of the prostate〔J〕.J Magn Reson Imaging，2005，21：258－262.

［14］倪新初，沈均康，陆之安.Gd－DTPA MRI增强对前列腺癌的诊断价值〔J〕.临床放射学杂志，2003，22：486.

［15］Ren J，Huan Y，Wang H，et al.Dynamic contrast－enhanced MR imaging of benign prostatic hyperplasia and prostatic carcinoma：correlation with angiogenesis〔J〕.Clin Radiology，2008，63：153－159.

［16］倪新初，沈钧康，陆之安.前列腺癌与良性前列腺增生症的MR动态增强与血管生成的相关性研究〔J〕.中华放射学杂志，2005，39：54－59.

［17］张兴伟，周康荣，陈祖望.快速序列动态增强MRI对前列腺癌的诊断价值〔J〕.中华放射学杂志，2002，18（7）：598－601.

［18］Hara N，Qkuizumi M，koike H，et al.Dynamic contrast－enhanced magnetic resonance imaging（DCE－MRI）is a useful modality for the precise detecion and staging of early prostate cancer〔J〕.Prostate，2005，62：140－147.