磁共振动态增强TIC曲线及Ktrans值在前列腺癌诊断中的对比

黄云海， 郭永梅， 徐宏刚， 徐向东， 杨文俊， 江新青



磁共振动态增强TIC曲线及Ktrans值在前列腺癌诊断中的对比

黄云海， 郭永梅， 徐宏刚， 徐向东， 杨文俊， 江新青

目的：对比研究磁共振动态增强TIC曲线及Ktrans值在前列腺癌诊断中的应用价值。方法：搜集本院行前列腺DCE-MRI以及穿刺病理活检的前列腺癌(PCa)及良性前列腺增生(BPH)各36例；DCE-MRI原始数据经TISSUE 4D软件进行图像后处理，绘制病灶感兴趣区(ROI)及对侧对照ROI，绘制时间信号曲线(TIC)并进行PI-RADS评分，测量定量参数Ktrans值，并进行统计学分析。结果：PCa组：病灶与对照ROI的PI-RADS评分均值分别为3.47、2.36，差异有显著统计学意义(P=0.000)，病灶与对照ROI的Ktrans值分别为(0.270±0.151)/min、(0.216±0.116)/min，差异有统计学意义(P=0.028)。BPH组：可疑病灶与对照ROI的PI-RADS评分均值分别为2.22、1.94，差异无统计学意义(P=0.069)、病灶与对照ROI的Ktrans值分别为(0.199±0.110)/min、(0.183±0.099)/min，差异无统计学意义(P=0.415)。以PI-RADS评分及Ktrans值诊断PCa的ROC曲线下面积分别为0.854、0.632。结论：DCE-MRI对前列腺癌的诊断提供了重要信息，其中TIC曲线的PI-RADS评分以及定量参数Ktrans值对诊断PCa有重要价值，前者诊断效能高于后者，诊断实践中宜综合应用。

磁共振成像； 动态增强； TIC曲线； Ktrans； 前列腺肿瘤

磁共振成像是目前诊断前列腺癌(prostate carcinoma,PCa)的公认最佳成像方法。其中动态增强磁共振(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)相比起常规序列可提供更多病变信息，包括形态学特征、反映组织灌注的时间-信号曲线(time-intensity curve，TIC)以及通过药代动力学模型计算所得的定量参数，其对前列腺癌诊断的优势逐渐被广泛认可。欧洲放射学会基于前列腺多参数MRI制定的前列腺影像报告评分系统(PI-RADS)，其中包括了DCE-MRI中TIC曲线的评分标准。但目前前列腺DCE-MRI定量参数的可靠性还在摸索和探讨之中。本研究拟对前列腺癌患者以及一组对照的良性前列腺增生患者，对比以TIC曲线及转运常数Ktrans的诊断效能，以求积累经验并指导DCE-MRI在前列腺癌诊断的实践应用。

材料与方法

1.研究对象

回顾性分析2013年7月-2015年11月因前列腺相关临床症状或体检怀疑PCa而行前列腺DCE-MRI检查的病例。搜集符合下列标准且病理确认的前列腺癌(PCa)36例及良性前列腺增生(BPH)36例。

入选标准：①DCE-MRI检查前无前列腺活检史；②有包括DCE-MRI在内的完整MRI检查资料，图像中可见疑似病灶；③DCE-MRI检查后2周内在本院进行前列腺穿刺活检，且病理学结果可与MRI可疑病变对应。患者年龄58～87岁，平均(64.2±7.3)岁。各受检者在DCE-MRI前均签署知情同意书。

2.MR扫描方法

前列腺常规MRI及DCE-MRI：采用德国西门子VERIO 3.0T超导型MR成像仪，相控阵体线圈。常规序列包括T2WI轴面及矢状面(视野230～240 mm、层厚4 mm，TR 4500～5000 ms，TE 85～93 ms)，T1WI轴面(视野230 mm、层厚4 mm，TR 700 ms，TE 11 ms)、DWI轴面等；DCE-MRI序列包括：T1-mapping(VIBE序列，双翻转角2°、15°，视野260 mm，矩阵138×192，层厚3.6 mm，TR 5.0 ms，TE 1.7 ms)；注射对比剂后连续35期动态扫描(VIBE序列，翻转角15°，视野及层厚同前，TR 4.2 ms，TE 1.7 ms，扫描时间共约5 min 30 s)，动态增强时间分辨率为9.4 s。对比剂采用钆喷酸葡胺(Gd-DTPA，商品名：马根维显，浓度0.5 mmol/mL)，剂量为0.2 mmol/kg，以高压注射器经肘静脉注射，速率3 mL/s，再以等量生理盐水助推。

3.病灶定位与ROI分析

DCE-MRI原始数据导入西门子Leonardo工作站的TISSUE-4D软件处理，由1位具有10年前列腺MRI诊断经验的影像医师进行分析。首先将导入的多期图像进行运动校正、图像匹配。PCa组资料根据病理结果提示部位，在横轴面T2WI及动态增强系列图像找到对应病灶，划定病灶感兴趣区(region of interest,ROI)，记为A1，并在同一层面以正中线为对称轴在前列腺对侧划定对照ROI，记为A0。BPH组则以T2WI及动态增强系列图像，选取与正常前列腺组织差异最大的区域划定ROI，记为B1，并同样在对侧划定对照ROI，记为B0。划定时注意避开囊变、出血区域。绘制各ROI对应的信号-时间曲线(TIC曲线)，TIC曲线分为3型：Ⅰ型为流入型曲线，表示持续渐进性强化；Ⅱ型为平台型，为早期快速强化后维持在较高的平台水平；Ⅲ型为流出型，为早期快速强化后又较快减弱。

根据PI-RADS系统对各ROI进行评分：3型曲线分别对应1、2、3分，而表现Ⅱ型或Ⅲ型曲线的局灶性病变或不对称病变均额外加1分。；再采用Tofts双室药代动力学模型进行定量分析，在Ktrans伪彩图上测量ROI的Ktrans值。

4.穿刺病理活检

采用经直肠超声引导下前列腺4区12针法穿刺活检，1～6针依次对应前列腺右半外侧上、中、下部及内侧上、中下部；7～12针分别对应前列腺左半外侧上、中、下部及内侧上、中、下部。活检组织病理类型经石蜡切片组织学检查确认。

5.统计学方法

采用SPSS 21.0统计软件。采用配对样本Wilcoxon非参数检验分别比较两组病灶ROI与对照ROI的TIC曲线评分之间差异；再采用配对样本t检验分别比较两组病灶ROI与对照ROI的Ktrans值之间差异。检验水准α=0.05。并进行受试者工作特征曲线(ROC)分析。

结　果

1.穿刺病理结果

36例PCa中9例为一针阳性，27例为相邻两针或以上阳性。病理Gleason评分4～8分。36例BPH中穿刺12针组织均未见癌。

2.DCE-MRI表现

72例病例前列腺均有不同程度的体积增大；依据平扫异常信号及动态增强早期强化的可疑病灶，病变最大层面长径8～38 mm，其中位于外周带的21例，位于中央带的3例，同时累及外周带及中央带的12例。DCE-MRI数据导入4D-TISSUE软件，经运动校正及配准后根据划定可疑病灶ROI以及对侧对照ROI(图1a、2a、3a)，绘制TIC曲线及运算生成Ktrans伪彩图(图3)。TIC曲线类型及PI-RADS评分见表1、2。定量参数Ktrans见表3。

表1　PCa组病灶ROI与对照ROI的TIC曲线类型及评分

注：*PI-RADS评分配对样本非参数Wilcoxon检验(Z值=-5.028，P值=0.000)。

表2　 BPH组病灶ROI与对照ROI的TIC曲线类型及评分

注：*PI-RADS评分配对样本非参数Wilcoxon检验(Z值=-1.821，P值=0.069)。

表3　两组各ROI的Ktrans值

注：*Ktrans配对样本t检验。

以两组共144个ROI的TIC曲线的PI-RADS评分以及Ktrans值为检验变量，绘制诊断PCa的ROC曲线(图4)，其曲线下面积分别为0.854、0.632。若以PI-RADS 4分为界值诊断PCa，特异度为0.95，敏感度为0.36；若以Ktrans值0.318为界值诊断PCa，特异度为0.86，敏感度为0.44。

讨　论

前列腺癌在老年男性恶性肿瘤中是发病率最高的恶性肿瘤之一[1]，临床上诊断主要依靠直肠指检、血清PSA以及影像学证据。结合常规MRI与DCE-MRI、DWI、MRS等功能成像方法的多参数MRI(mp-MRI)在前列腺癌的影像学检查中显示出越来越重要的作用[2]。DCE-MRI作为mp-MRI中一种重要检查方法，应用已较广泛，2012年被纳入欧洲放射学会前列腺影像评分系统(PI-RADS)中[3]，也在我国前列腺影像诊断共识中沿用[4]。DCE-MRI不仅可从形态学上显示肿瘤病灶的强化特点、边界和内部成分，还可通过时间-信号强度变化的关系半定量分析病灶的血流灌注特点；随着扫描方法的改进、血流动力学模型及灌注定量分析的研究深入，目前DCE-MRI还可测量肿瘤微血管的生理解剖结构和分析其渗透性特点，对病灶的定性诊断、恶性程度分级以及治疗疗效评估等有重要价值。一次DCE-MRI检查即可同时获得增强图像、半定量参数和定量参数，如能合理地综合利用这些信息，将对前列腺癌诊断带来更大的帮助。

1.TIC曲线及PI-RADS评分

半定量DCE-MRI主要通过观察和测量病变区域的时间-信号强度曲线(TIC)，分析曲线特点，观察病灶中对比剂流入的快慢和多少，在肿瘤定性或分级中具有一定价值[5]。Rouriere等[6]研究PCa与BPH的DCE-MRI扫描，认为TIC曲线可较好地区别前列腺良恶性病变，任静等[7]研究前列腺DCE-MRI半定量指标，认为PCa的达峰时间较BPH早，强化程度及强化率均比BPH高。这些指标基本可在TIC曲线上较直观地反映，因而欧洲放射学会在2012年将PI-RADS体系中DCE-MRI部分直接定义为增强曲线的类型[3]，分为3型。本研究按PI-RADS指南提出的TIC曲线分型方法，结果显示接近2/3的BPH病例表现为Ⅰ型曲线，超过一半的PCa表现为Ⅲ型曲线，而有部分PCa和BPH均表现为Ⅱ型曲线。以本组资料分析，若以4分作为界值，诊断PCa的特异度颇高(0.95)。换言之，将表现为Ⅲ型TIC曲线的局灶性或非对称性病灶诊断为PCa，有较高准确率。

2.定量参数Ktrans

DCE-MRI定量参数通过特定的药代动力学模型对增强数据进行处理，得出关于组织血流灌注和血管通透性的参数，目前最常用的药代动力学模型为Tofts等提出的血流双室动力学模型[8]，主要参数包括Ktrans、Kep、Ve等。其中Ktrans值表示血管内对比剂分子渗透到血管外细胞外间隙的速率；Kep值表示细胞外间隙的对比剂回流到血管内的速率；Ve值表示细胞外间隙对比剂容积与血管内对比剂容积的比值。多数恶性肿瘤内有大量分化不成熟的肿瘤新生血管，管壁通透性高，低分子对比剂易于通过管壁进入EES。研究表明前列腺癌具有高的Ktrans值[9，10]， Panebianco等[11]的研究显示DCE-MRI定量参数检测前列腺癌的敏感度为76.5%，特异度89.5%，阳性预测值84.5%，阴性预测值83.7%。而Kep值、Ve值的差异无统计学意义尚存在较多分歧，需进一步研究。本研究着重于应用价值，因此选用较有显著意义的参数Ktrans。两组病例中PCa组病灶ROI的Ktrans值高于对侧非病灶ROI，差异有统计学意义；而BPH组中两侧ROI的差异无统计学意义。结果与多数文献研究结果相符，证实了以Ktrans值判断病灶良恶性的可重复性。ROC分析中Ktrans值的诊断效能低于PI-RADS评分，且在界值选择上以偏重恶性肿瘤特异度而选择较高的界值时，诊断敏感度变得很低。

3.DCE-MRI对PCa的诊断思路及流程

DCE-MRI检查数据既包含了形态学信息又包含了半定量及定量信息。从扫描直接获得的动态增强多期图像，结合常规T2WI图像进行浏览，一般情况下较容易找到T2W信号异常且早期明显强化的可疑病灶；多期图像经工作站进行运动校正、图像配准处理后，在可疑病灶处绘制ROI，可获得病灶动态增强TIC曲线，以曲线类型进行PI-RADS评分，初步良恶性判断；再对ROI分析获得定量参数，进一步利用定量参数值诊断病变性质。本研究显示该诊断流程较全面利用了DCE-MRI提供的信息，TIC曲线PI-RADS评分对前列腺癌与前列腺增生的鉴别诊断能力较Ktrans值更好，且操作相对简单。但PI-RADS评分所受的主观因素较多，因此实践中宜综合两种方法，可先观察TIC曲线进行PI-RADS评分，再测量Ktrans值作进一步辅助判断，可发挥较好的临床实用价值。

4.研究不足之处

DCE-MRI检查结果所受影响因素较多，如扫描设备、扫描参数、对比剂种类及用法用量、患者个体差异、呼吸运动干扰、病灶病理类型与分级、感兴趣区选取、药代动力学模型等等，不同研究之间可能存在较多差异，本研究尽可能地减小上述因素的差异，但样本量较小，部分结果意义尚需更大样本进行分析。本研究着眼于DCE-MRI的作用，而实际临床应用mp-MRI诊断前列腺癌尚须密切结合常规序列、DWI或MRS等综合分析，不宜孤立进行。本研究两组病例未包括前列腺其他病变，而其他少见病变的DCE-MRI表现可能与前二者存在重叠，尚须进一步搜集与观察研究。

综上，DCE-MRI作为mp-MRI的重要组成方法之一，对前列腺癌的诊断提供了重要信息，在诊断过程中综合肿瘤形态学、TIC曲线评分以及定量Ktrans值进行分析，有利于最大程度发挥诊断效能。

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Comparative study of time-intensity curve and Ktransvalue of dynamic contrast-enhanced MRI in the diagnosis of prostate cancer

HUANG Yun-hai,GUO Yong-mei,XU Hong-gang,et al.

Radiology Department,Guangzhou First People's Hospital,Guangzhou Medical University,Guangdong 510180,China

Objective:To investigate the value of time-intensity curve (TIC) and Ktransderived from dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in the diagnosis of prostate cancer.Methods:36 patients with prostate cancer (PCa) and 36 patients with benign prostatic hyperplasia (BPH) were collected in our study.DCE-MRI and puncture biopsy of the prostate were performed for each case.Lesion ROI and contralateral ROI (as the control) were defined in TISSUE-4D software;and PI-RADS scores of TIC and Ktransvalues were measured and statistically analyzed.Results:In PCa group,the mean PI-RADS score of the lesion and the control ROI were 3.47 and 2.36,respectively.The difference was statistically significant (P=0.000).The Ktransvalues of the lesions and control ROI were (0.270±0.151)/min,(0.216±0.116)/min,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.028).In BPH group,mean PI-RADS score of the lesion and the control ROI were 2.22 and 1.94,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.069).The Ktransvalues of the lesions and the control ROI were (0.199±0.110)/min and (0.183±0.099)/min,respectively.The difference was not statistically significant (P=0.415).The area under the receiver-operating-characteristic (ROC) of PI-RADS score and Ktransvalue were 0.854 and 0.632,respectively.Conclusions:DCE-MRI can provide important information for the diagnosis of prostate cancer.Both PI-RADS score of the TIC and Ktransvalues are valuable for the diagnosis,and the former has better diagnostic performance than the latter.Comprehensive analysis should be applied in the clinical practice during DCE-MRI.

Magnetic resonance imaging; Dynamic contrast-enhanced; Time-Intensity Curve; Ktrans; Prostatic neoplasms

510180广州，广州医科大学附属广州市第一人民医院放射科

黄云海(1979-)，男，广东广州人，博士，主要从事腹部影像学诊断工作。

黄云海，E-mail：easy79@qq.com

R445.2; R737.25

A

1000-0313(2016)06-0511-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.06.008

2015-11-09

2016-01-11)