基于前列腺影像报告和数据系统评估T2WI联合分段读出弥散加权成像诊断早期前列腺癌的价值

闵祥德，王良，冯朝燕，李亮，蔡杰，邓明，李拔森，可赞，冯定义

华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科，武汉 430030

多参数磁共振是前列腺最佳影像检查方法，磁共振扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)是多参数磁共振的重要组成部分，联合应用T2WI和DWI能够明显提高前列腺癌的诊断效能[1-2]。目前，临床常规使用的弥散加权成像序列是基于单次激发平面回波成像(single-shot echoplanar imaging, SS-EPI)，然而，SS-EPI DWI序列在高场强(如3.0 T)下易引起磁敏感伪影和图像变形，特别是在组织交界处，在一定程度上限值了SS-EPI DWI 的应用。由于前列腺癌多发生于外周带，外周带靠近直肠，直肠内的气体常常会产生严重的磁敏感伪影，同时也伴随前列腺外周带的变形，干扰了前列腺癌的诊断。分段读出平面回波成像(readout-segmented echo-planar imaging，RS-EPI)是一种新成像方法，RS-EPI DWI与SS-EPI DWI相比明显提高了图像质量，更有利于前列腺肿瘤的显示[3-4]。本研究结合前列腺影像报告和数据系统(prostate imaging reporting and data system，PI-RADS)[5]中DWI和T2WI的评分标准，比较T2WI联合RS-EPI和T2WI联合SS-EPI在早期前列腺癌诊断方面的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析2013年8月至2014年6月期间来我院行前列腺MRI检查的患者。纳入标准：(1)经前列腺根治术后病理证实为早期前列腺癌患者(TNM分期＜T2c)。(2)MRI检查序列完整，包括T2WI、SS-EPI及RS-EPI序列。(3)检查前未进行穿刺活检或内分泌、放疗等相关治疗。(4)术前进行了超声引导下经直肠6区12针系统穿刺活检。最终20例患者纳入分析，按照6分区法(即将轴位图像层数除以3，分成基底部、体部和尖部3个部分，再以中央沟为界分为两个部分)将20例前列腺分为120个区。患者年龄为49～79岁，血清PSA为2.44～34.47 ng/ml。

1.2 MRI检查

MRI检查使用Siemens公司3.0 T Skyra 磁共振扫描仪以体线圈为射频发射线圈，以腹部相控阵线圈为接收线圈。扫描前适度充盈膀胱，取仰卧位，扫描中心为耻骨联合上方2.0 cm处。前列腺局部行轴位、矢位和冠位快速自旋回波TSE T2WI、轴位T1WI、轴位SS-EPI DWI、轴位RS-EPI DWI。轴位 TSE T2WI 参数为：TR 6500 ms，TE 104 ms，层厚3 mm，层距0 mm，视野(Field Of View, FOV) 180 mm×180 mm，平均次数(Average) 2次，矩阵384×307。SS-EPI DWI参数为：TR 4500 ms，TE 85 ms，FOV 260 mm×185 mm，矩阵90×90，层厚3 mm，层间距0 mm，回波间隙 0.75ms。RS-EPI DWI参数为：TR 4800 ms，TE 59 ms，层厚 3 mm，层间距 0 mm，FOV 260 mm×185 mm，矩阵 176×176，分段读出次数13，回波间隙0.30 ms。全局自动校准部分平行采集技术(generalized autocalibrating partially parallel acquisition, GRAPPA)均为2，b值(扩散敏感系数)采用0 s/mm2和800 s/mm2。

表1 T2WI和DWI PI-RADS评分标准[5]Tab.1 PI-RADS assessment for T2W and DWI[5]

1.3 图像分析

两名有4年前列腺MRI工作经验的医生采用盲法在图像存储与运输系统(picture archiving and communication system, PACS)系统对20例患者的120个分区进行评分，根据2012年欧洲放射学制定的基于固定标准PI-RADS[5]分级，对每一分区内出现癌的可能性进行评分(表1)，意见不一致双方共同协商达成一致意见。方案1～3的评分间隔是3周。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0和MedCalc Version 11.4.2.0统计软件包。绘制方案1：T2WI；方案2：SS-EPI；方案3：RS-EPI；方案4：T2WI+SS-EPI；方案5：T2WI+RS-EPI 共5种方法诊断早期前列腺癌的受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)，比较5种方法的敏感性、特异性、准确度。通过ROC曲计算约登指数，取约登指数最大值所对应的PI-RADS评分为界值。采用Z检验比较不同方案ROC曲线下面积差异。P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果

20例患者包括6例移行带癌和14例外周带癌，所有患者均在手术前行超声引导下经直肠6区12针穿刺活检(前列腺两侧旁正中和两外侧的底部、中部和尖部各穿刺一针)，将穿刺病理结果对应到前列腺各个分区中，每两针对应一个分区，至少一针病理结果是癌灶，则视该区为癌区。120个分区中58个为癌区(Gleason评分分别为：2+2分1个、2+3分1个、3+3分19个、3+4分12个、4+3分13个、4+4分12个；病灶大小为1.77±0.79)，62个非癌区癌区和非癌区的PI-RADS评分结果见表2。

2.2 诊断效能分析结果(见表3)

方案1～5的曲线下面积分别为0.789、0.790、0.874、0.838、0.881(图1)，由高到低的顺序为T2WI+RS-EPI＞RS-EPI＞T2WI+SS-EPI＞SS-EPI＞T2WI。T2WI联合DWI诊断早期前列腺癌的Az值高于单独运用T2WI(T2WI+RS-EPI vs T2WI，z=3.786，P=0.0002；T2WI+SS-EPI vs T2WI，z=1.988，P=0.0468)。T2WI联合RS-EPI 的Az值高于T2WI联合SS-EPI(z=2.633，P=0.0085)。RSEPI的Az值与T2WI联合SS-EPI相比无统计学意义(z=1.562，P=0.1182)。

表2 5种方案的癌区和非癌区PI-RADS评分Tab.2 PI-RADS scors for each protocol with either cancerous sub-regions or non-cancerous sub-regions

表3 5种方案对早期前列腺癌的诊断效能Tab.3 Diagnostic efficiency of fi ve protocols in diagnosing early prostate cancers

T2WI以4为界值点(以1～3分认为良性病变，4～5分认为恶性病变)，敏感性和特异性分别为55.17%、91.94%。SS-EPI DWI以3为界值点(以1～2分认为良性病变，3～5分认为恶性病变)，敏感性和特异性分别为74.14%、77.42%。RSEPI DWI以3为界值点，敏感性和特异性分别为87.93%、80.65%。T2WI+SS-EPI DWI以5为界值点，敏感性和特异性分别为84.48%、72.58%。T2WI+RS-EPI DWI以6为界值点，敏感性和特异性分别为84.48%、80.65%。

3 讨论

PI-RADS标准旨在使前列腺影像报告标准化、规范化，减少模糊的影像描述和诊断结果[5]。已有不少研究证实采用PI-RADS评分系统检测前列腺癌具有很好的诊断准确性[6-7]。因此本研究采用PI-RADS评分标准比较RS-EPI和SS-EPI在早期前列腺癌中的诊断价值。

图1 5种检查方案对早期前列腺癌诊断的ROC曲线图Fig.1 The ROC carve of five protocols in diagnosing early prostate cancers.

多种良性病变如急、慢性前列腺炎、前列腺基质增生等均可表现为T2低信号灶，与前列腺癌表现类此，因此常规MRI对鉴别前列腺癌和良性病变具有一定的局限性鉴别。DWI反应细胞内外水分子的扩散运动，前列腺癌呈高信号可与非肿瘤组织鉴别[8-9]。临床上将常规T2WI联合DWI技术作为前列腺癌MRI筛查基本检查方案[10-12]。很多研究表明联合T2WI和DWI提升常规T2WI的诊断效能[7,13-14]，本研究结果与文献报道相符，这是因为DWI增加了癌组织与非癌组织的对比，弥补了T2WI诊断敏感性的局限，有利于病变的检出。T2图像稳定，显示解剖结构较好，弥补DWI的不稳定性和空间分辨率的局限。T2WI和DWI相互弥补，提高了磁共振诊断前列腺癌的效能。

RS-EPI是一种新的成像方法，在读出方向上使用数个串联的节段从而使读出梯度脉冲的时间更短，缩短了回波间隙，减少了TE时间，具有图像变形小，磁敏感伪影少，解剖细节显示清楚的特点[3-4,15]。本研究探讨其在早期前列腺癌中的价值，结果表明，RS-EPI和T2WI+RS-EPI的诊断效能高于SS-EPI和T2WI+SS-EPI。RS-EPI和T2WI+SS-EPI诊断早期前列腺癌的ROC曲线下面积差异无统计学意义，然而 RS-EPI的敏感度、特异度、准确度均高于T2 WI +SS-EPI，这可能是因为RSEPI具有极高的空间分辨率，病变定位准确，磁敏感伪影小，图形变形小，癌灶和非癌区对比度高，兼顾了T2WI和DWI图像的优势，从而增加了病灶的检出率(如图2)。对于常规MRI难以定性的前列腺异常信号，SS-EPI因磁敏感伪影产生的异常高信号而使病灶显示不清时，RS-EPI可以为病灶定性诊断提供更多信息，从而提高早期前列腺癌的检出率。因此，RS-EPI是SS-EPI的良好代替方法，T2WI+RS-EPI是一种临床价值较高的早期前列腺癌MRI检查方案。

图2 A：白箭头，T2WI示前列腺左侧中部外周带楔形低信号灶(白箭头)，PI-RADS评分2分；B：白箭头，RS-EPI DWI 病灶呈明显高信号；C：白箭头，SS-EPI DWI 病灶未见明确显示，前列腺后缘近直肠处见较多磁敏感伪影；D：白箭头，ADC图中病灶清晰显示，病灶信号减低，PI-RADS评分为5分；E：白箭头，ADC图中病灶模糊可见，病灶信号降低，伴有前列腺变形，PI-RADS评分为3分；F：术后病理证实为前列腺癌 ( HE× 200)Fig.2 A: White arrow, On T2WI there is a wedge-shaped lower signal in the left peripheral zone; B: white arrow, The PI-RADS score for T2WI was 2.The lesion shows focal markedly hyperintense on RS-EPI DWI;C: white arrow, SS-EPI DWI lesion showed no clear display, trailing edge near the rectum prostate more see magnetic susceptibility artifacts; D: white arrow, together with reduced ADC, The PI-RADS score for RSEPI was 5.On SS-EPI DWI the lesion shows no increase in signal intensity; E: White arrow, shows blurring reduced ADC.The PI-RADS score for SS-EPI was 3; F: This case was confirmed prostate cancer by pathology( HE× 200).

本研究存在的不足之处：样本量不够大，穿刺病理结果不够准确，对结果产生一定影响。将来使用病理大切片，大样本，针对RS-EPI在诊断早期前列腺癌中的应用做进一步的研究分析。

总之，RS-EPI弥补了常规DWI不稳定性和空间分辨率的局限，减少了磁敏感伪影，早期前列腺癌的检测效能更高。

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