体素内不规则运动在前列腺癌研究中的应用价值初探

覃涛 王妍

【摘要】：目的：分析体素内不相关运动加权成像（IVIM-DWI）参数在前列腺癌、良性前列腺增生及正常周围带中的不同。方法：回顾性分析已经在组织学上被证明是前列腺癌的18例患者的详细的扩散参数。采用10个b值测量IVIM-DWI参数。利用双指数模型测量分子扩散系数，灌注相关扩散系数和灌注分数。配对t检验评价前列腺癌、良性前列腺增生和外周带内IVIM-DWI参数的统计学差异。结果：外周带中前列腺癌中分子扩散系数、 灌注分数要明显低于前列腺增生和正常前列腺组织；但是，前列腺癌和良性前列腺增生中的灌注分数没有明显不同。前列腺癌、良性前列腺增生和外周带中的灌注相关系数虽然有很大的标准差，但是没有显著差异。结论：前列腺癌和正常外周带中的IVIM-DWI参数有显著统计学差异。

【关键词】：IVIM-DWI；前列腺癌

【中图分类号】R722.12 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）03-0175-01

前列腺癌是威胁全世界男性的第二大常见肿瘤。常规前列腺癌的诊断方法是血清前列腺特异性抗原，直肠指诊和经直肠超声导向下的组织活检，但是肿瘤的发现率依然不让人满意。MRI提供了非常好的软组织解剖学信息，并且对前列腺癌的发现非常敏感。然而，由于其他疾病也可以在T2WI上类似于前列腺癌，如前列腺炎，良性前列腺增生，MRI对前列腺癌的特异度通常不是很理想。

DWI能提高前列腺癌的发现率。前列腺癌尤其是外周带的表观弥散系数（ADC）值通常低于正常前列腺组织。Le Bihan等最早提出的IVIM-DWI，利用低b值在血管床内敏化DWI的水运动。根据IVIM-DWI模型，单纯血管外分子的扩散和毛细血管内血液的微循环（灌注）通过双指数函数是可以被分开的，这样就提供内另外的参数反映组织的内在特性[1]。本研究应用多b值详细分析正常前列腺组织、良性前列腺增生及前列腺癌的灌注参数。双指数模型应用于弥散衰减曲线，计算基于IVIM-DWI模型的分子弥散系数、灌注相关系数、灌注分数。这些参数也许提供了正常前列腺组织和前列腺癌组织内在特征的额外信息。

1材料与方法

1.1病人资料：搜集在2014年9月至2014年12月间的65例怀疑是前列腺癌的患者，PSA>4.0ng/ml，对其进行了MRI检查，包括常规T1WI，T2WI，T2WI-FS，IVIM-DWI扫描。而后在三天内对其在直肠超声引导下进行穿刺活检。其中组织活检明确是前列腺癌患者数18人（年龄范围60-84岁，平均年龄74.1岁）。18人中平均PSA水平13.7ng/ml（范围4.1-300ng/ml）。4例患者放弃治疗，14例患者进行了前列腺癌根治术。

1.2 方法：所有检查都在Siemens MagnetTrim 3.0T上进行，使用8通道相控阵线圈。检查包括冠狀位T2WI-FS，横断位T1WI，T2WI，T2WI-FS，IVIM-DWI，钆双胺动态增强MRI扫描。为了排除肠道内气体和膀胱内过量尿液的干扰，嘱咐患者提前5分钟排气排便。T2WI使用TR/TE=3500/67，层厚3.0mm，层间隔0mm，回波链长度6，矩阵256x256，2次激励次数，翻转角150°。IVIM-DWI图像参数是TR/TE=5100/94，层厚3.6mm，层间距0mm，矩阵102x160，4次激励次数。弥散权重沿三个正交方向基线，b值为0，10，20，30，50，80，100，200，400，1000s/mm2。IVIM-DWI采集时间3：48。结合病理穿刺结果，由两个经验丰富的放射科医师对MR图像进行分析，感兴趣区放在病理结果被证明是前列腺癌、前列腺增生和外周带范围内，从而计算IVIM-DWI参数。获得的数据转入一个电脑，在内部软件上进行数据分析。衰减曲线符合以下双指数模型衰减函数：

S/S0=（1-f）.exp（-bD）+f.exp[-b（D+D*）

注 S：信号强度，b：b值，f是灌注分数，D是分子扩散系数，D*是灌注相关系数。

1.3配对t检验用于前列腺癌、良性前列腺增生和外周带非癌组织中的IVIM-DWI参数值的统计学意义，p<0.05被认为是有统计学意义。

表1 IVIM-DWI参数结果（单位：×10-3mm2/s）

2 结果

从18位患者中成功获得IVIM-DWI数据。表1概括了前列腺癌、良性前列腺增生和正常外周带获得的IVIM-DWI参数值。肿瘤分子扩散系数明显低于良性前列腺增生和正常外周带组织。前列腺癌的灌注分数明显低于正常外周带组织，但与前列腺增生组织相比没有明显降低。良性前列腺增生和前列腺癌的灌注相关弥散系数明显高于外周带组织，没有统计学意义。

灌注相关扩散系数 分子扩散系数 灌注分数正常外周带组织 3.18±0.86 0.93±0.25 0.58±0.13良性前列腺增生 6.38±6.58 0.86±0.23 0.47±0.06前列腺癌 5.35±5.80 0.49±0.14 0.37±0.123 讨论

由于MRI技术创新例如并行采集技术和MRI梯度性能的提高，DWI在身体内的应用已经变得很普遍。在肿瘤学的应用，ADC值已经成为鉴别良恶性疾病一个很有用的工具[2]。

在本次研究中，正常外周带组织、良性前列腺增生、前列腺癌的灌注相关弥散系数没有明显区别，虽然估测的标准差很大。此外，尽管所有案例中双指数模型的卡方值小于单指数模型，但在接近20%的案例中双指数函数没有比单指数函数提供统计学改进适合。这些机构也将部分归咎于低b值下的信号测量错误，尽管我们选择尽可能大的感兴趣区去减少这种错误。另外一个对于高灌注系数变化的原因是双指数模型数据配对错误。通常，双指数配对被认为是很难性能可靠地，DWI信号衰减行为的远期数学建模的提高可能可以提高曲线的拟合度，并且可以更好的理解DWI生物学基础。

我们的研究存在一些局限性。第一，只有14个人进行了前列腺根治术，然而剩下的被认为是前列腺癌的病人，仅仅是靠组织活检术诊断，这不可能完全排除这种可能性，那些依靠MRI和组织活检的被认为是没有癌症的病人也许确实患有癌症。另外，在我们的研究中，选择经过前列腺根治术的前列腺增生的数量太小（n=14）。第二，没有MRI引导下的直肠穿刺，即使是根治术也没有办法完全进行病变的组织的精确定位。第三，本研究中，我们使用了10个b值，但是对于前列腺腺体而言适当的数量和b值的选择仍然未知。

总之，外周带、良性前列腺增生和前列腺癌信号衰减是在b值范围在0-1000s/mm2内的双指数模型。在IVIM参数中，前列腺癌的分子弥散系数和灌注分数明显低于外周带。灌注分数值的减少也许提示前列腺癌中，灌注分数在观察到的ADC值减少起了明显作用，同时减少组织弥散率。在前列腺腺体中，IVIM-DWI也许提供了额外的组织内部信号。

参考文献

[1] 王良，等.前列腺癌MR检查和诊断共识.中华放射学杂志.2014.48（7）；521-534

[2] 曹曙，曹惠霞，胡卫列等.体素内无规则运动核磁成像技术在前列腺癌诊断中的价值.中国男科学杂志2014；28（1）：25-28.