3.0 T磁共振弥散加权成像高b值对前列腺癌检出率和肿瘤侵袭性评估的应用价值

王丽霞，齐志明，张 敬，班旭霞

(1.河北北方学院附属第一医院影像科，河北 张家口 075000;2.河北北方学院附属第一医院肿瘤内科，河北 张家口 075000;3.河北北方学院附属第一医院门诊西药房，河北 张家口 075000)



3.0 T磁共振弥散加权成像高b值对前列腺癌检出率和肿瘤侵袭性评估的应用价值

王丽霞1，齐志明1，张 敬2，班旭霞3

(1.河北北方学院附属第一医院影像科，河北 张家口 075000;2.河北北方学院附属第一医院肿瘤内科，河北 张家口 075000;3.河北北方学院附属第一医院门诊西药房，河北 张家口 075000)

目的 探讨3.0 T磁共振弥散加权成像高b值对前列腺癌检出率和鉴别肿瘤侵袭性的临床应用价值。方法 50例前列腺癌患者行3.0T磁共振弥散加权成像检查，评估疾病能见度评分及肿瘤和正常组织信号强度比，测量前列腺癌和正常组织ADC值。结果 b值为0,2 000 s/mm2明显高于b值为0,1 000 s/mm2平均疾病能见度评分和信号强度(P<0.001)；中高危前列腺癌b值为0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2的ADC值明显低于低危前列腺癌(P<0.001)；b值为0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2与评分相关性分别为r=20.602、P<0.001和r=20.645、P<0.001。结论 3.0T弥散加权成像检查前列腺癌选择b值0,2 000 s/mm2明显优于b值为0,1 000 s/mm2。

前列腺癌；弥散加权成像；磁共振成像；b值；ADC值

前列腺癌是男性常见病和多发病，2012年有文献报道美国有240 000名男性诊断为前列腺癌[1]，在我国每年也呈递增趋势，尤其老年男性患者，发病率和死亡率明显增高。目前，磁共振成像是前列腺癌最为重要的检查手段，T2WI结合各种磁共振功能成像可明显提高前列腺癌检出率，尤其弥散加权成像，对比度分辨率高，能够早期发现较小病灶，同时能够通过ADC图对病灶进行定量分析。多个参数可影响ADC图质量，其中最为重要是b值，高b值导致良性组织分子强烈弥散和更加抑制信号强度，因此可增加良、恶性组织对比度。然而高b值也减少了信噪比、增加了磁敏感伪影和图像扭曲。仅少量文献报道可利用高b值DWI对前列腺癌进行诊断[2]，b=2 000 s/mm2图像质量明显优于b=1 000 s/mm2。本研究探讨了高b值DWI对前列腺癌检出率和肿瘤侵袭性评估的临床价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2014-09—2015-06月河北北方学院附属第一医院收治的经病理学检查确诊的57例前列腺癌患者，均行3.0T磁共振扫描。所有患者在MR检查前3个月均行经直肠超声引导活组织检查，7例患者被排除在本次研究之外，其中2例MR影像资料不完全，3例癌肿小于1mm，共计50例患者纳入本次研究。年龄53～85岁，平均70岁；PSA水平2.35～648 ng·mL-1，平均11.96 ng·mL-1；MRI检查与病理学检查间隔时间为1～67 d，平均20 d。行MRI检查期间无患者进行任何治疗，17例患者在MRI检查4个月后行根治性前列腺癌切除术。由高年资泌尿科专家在直肠超声引导下行前列腺活检，共获得12例样本(8例位于外周叶，4例位于移行区)。活检位置包括外周叶(右基底部、右中间部、右顶部、外侧部；左基底部、左中间部、左顶部、左侧部)和移行区(腹侧和背侧)。所有患者知情并同意，签署知情同意书，本院伦理学委员会同意本次研究。

1.2 方法

1.2.1 MRI检查 肌注东莨菪碱抑制胃肠蠕动，行3.0T磁共振扫描(西门子)，应用16通道盆腔相阵线圈采集信号。扫描前列腺序列包括轴位快速自旋回波(fast spin-echo，FSE)T1WI，轴位和冠状位FSE T1WI、平面回波(EPI)DWI、T1WI动态增强扫描，序列扫描技术参数见表1。DWI应用三个垂直方向的弥散梯度磁场采集获得，b值为0 s/mm2。设置两种不同b值(0,1 000 s/mm2和 0,2 000 s/mm2)获得DWI，所有其他DWI参数保持不变。计算每层每个体素ADC获得ADC图，计算每对b值获得ADC值：0,1 000 s/mm2或0,2 000 s/mm2。图像采集时间为3 min 12 s，增强扫描应用三维梯度回波序列和压脂技术T1WI扫描，对比剂为钆喷酸注射液(0.1 mmol·kg-1)，稀释于40 mL生理盐水，前臂静脉高压注射，流速3 mL·s-1，采集时间3 min。

表1 各序列扫描参数

1.2.2 病理组织学检查 17例患者行病理学检查，前列腺癌样本从顶部到基底部垂直于尿道逐层切片，间隔4～6 mm，常规苏木精染色。由经验丰富病理医师评估所有病理切片，画出癌肿位置并进行Gleason评分。根据前列腺活检位置，MR图像上分10区：外周叶(右基底部、中间部、外侧部和顶部；右基底部、中间部、外侧部和顶部)及移行区(腹侧和背侧)。通过T2WI特点识别外周叶和移行区解剖特点。

1.2.3 影像分析 应用PACS系统分析影像检查结果，前列腺MRI图由经验丰富放射医师和病理医师分别评估前列腺癌灶(癌灶至少在一个序列能够显示，包括T2WI、DWI、T1WI增强扫描图像)，大于5 mm，同时位置与病理结果匹配。MRI图像达到以下标准可诊断为前列腺癌：T2WI图像上表现为外周叶均匀一致低信号肿块，为局限性圆形低信号；移行区均匀一致低信号，边界不清，无包膜，有或无扁状形态和侵袭前纤维肌性间质；DWI上癌灶表现为局限性高信号，ADC上癌灶表现为局限性低信号；增强扫描后癌肿轻-中度持续性强化。在观察DWI和增强扫描图像时，参考T2WI图像，以便明确癌灶解剖位置。行前列腺Gleason评分应为同一个病理医师，以避免观察者差异。应用DWI评估前列腺癌，由两名从事腹部放射诊断高年资医师对b值0,1 000 s/mm2、0,2 000 s/mm2的DWI和ADC图像定性分析，评估DWI和ADC图一致性。为减少观察者偏倚，两位放射医师采用双盲法评估(0,1 000 s/mm2和 0,2 000 s/mm2)获得DWI图像，两位患者阅片间隔时间最少为3周。放射医师应用疾病能见度评估记录MR观察病灶评分：在DWI图上，1分为正常前列腺组织(癌肿呈等信号)；2分为癌肿轻微高信号(可疑异常高信号)；3分为中度高信号；4分为明显高信号。在ADC图上，1分为正常前列腺组织(癌肿呈等信号)；2分为癌肿轻微低信号(可疑异常低信号)；3分为中度低信号；4分为明显低信号。同时定性分析b值为0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2的DWI图和ADC图,测量癌肿和正常前列腺组织ADC值。在DWI图上计算信号强度比：即肿瘤信号强度/正常前列腺信号强度比值(肿瘤SI/良性前列腺组织SI)。将感兴趣区放置在ADC图上，进行ADC值测量，两名放射医师在同一感兴趣区内进行信号强度和ADC值测量。每种感兴趣区设置为圆形或椭圆形，测量癌肿信号强度和ADC值，应将感兴趣区最大可能放置在癌肿区；测量周围良性前列腺信号强度和ADC值，感兴趣区应放置在接近癌肿周围良性前列腺组织。在设置感性兴趣时应避免尿道、前列腺周围静脉丛及周围神经血管束，以免引起测量误差。

1.3 统计学方法

2 结 果

2.1 直肠超声检查及病理检查结果

经直肠超声检查33例患者及前列腺癌根治术后行病理学检查17例患者，共检出69个癌肿，其中外周叶48个(70%)，移行区20个(28%)，癌肿同时位于外周叶和移行区1个。外周叶癌肿：基底部8个，中间部24个，顶部16个。Gleason评分平均7分(范围5～9分)，69个前列腺癌肿Gleason分级类型：3+2级1个(1.5%);3+3级12个(17%);3+4级12个(17%);4+3级18个(26%);4+4级17个(25%);4+5级8个(12%);5+4级1个(1.5%)。

2.2 DWI、ADC图像分析

DWI图中能见度评分和信号强度比b值为0,2 000 s/mm2(3.20±0.98/2.26±1.24)时明显高于b值为0,1 000 s/mm2(1.98±0.83/1.36±0.54)(P<0.001)。ADC图中能见度评分b值为0,2 000 s/mm2(3.19±0.96)与b值为0,1 000 s/mm2(3.26± 0.93)的基本相似(P=0.132)(图1、表2)。

图1 右侧外周叶前列腺癌。

b=0,1000s/mm2b=0,2000s/mm2P值疾病能见度评分DWI2.26±1.24*3.20±0.980.001ADC3.26±0.933.19±0.960.124信号强度比DWI1.36±0.54*1.98±0.830.001

注：与b=0,2 000 s/mm2条件相比*P<0.01

2.3 前列腺癌区和良性前列腺组织ADC值比较

前列腺癌中b值为0,1000 s/mm2和0,2000 s/mm2的平均ADC值明显低于良性前列腺组织ADC值(P<0.001)。前列腺癌和良性前列腺组织中b值为0,2 000 s/mm2的平均ADC值明显低于b值为0,1 000 s/mm2的平均ADC值(P<0.001)(图2)。

2.4 中-高危前列腺癌ADC值与低危前列腺癌ADC值比较

中-高危Gleason评分前列腺癌b值0,1 000 s/mm2和0，2 000 s/mm2ADC值明显高于低危Gleason评分前列腺癌(P<0.001)，然而中-高危和低危癌肿ADC值部分重叠(图3)。中-高危癌肿和低危癌肿ADC值差异明显，b值为0,1 000 s/mm2(截断值为1.16×10-3)敏感性为77%、特异性为77%；b值0,2 000 s/mm2(截断值为0.92×10-3)敏感性为82%、特异性为77%。虽然两组敏感性差异无统计学意义(P=0.250)，但b值为0,2 000 s/mm2ADC值测量中-高危前列腺癌敏感性较高。

图2 前列腺癌区和良性前列腺组织ADC值比较 图3 中-高危前列腺癌ADC值与低危前列腺癌ADC值比较

2.5 癌肿区ADC值与肿瘤侵袭性相关性分析

b值为0,1 000 s/mm2和0,2 000 s/mm2时癌肿区ADC值与肿瘤Gleason评分有明显相关性(r=-0.602、P<0.001，r=-0.645、P<0.001)，组间相关系数差异无统计学意义(P=0.149)，但检测癌肿侵袭性时，b值为0,2 000 s/mm2的ADC值优于b值为0,1 000 s/mm2的ADC值(图4)。

A b值0,1 000 s/mm2B b值0,2 000 s/mm2

图4 癌肿区ADC值与肿瘤侵袭性相关性

3 讨 论

前列腺癌患者经过定量和定性分析显示，DWI b值为0,2 000 s/mm2检出率明显高于0,1 000 s/mm2。前列腺癌病变在DWI图上表现为高信号，而在ADC图表现为低信号，所以b值为0,2 000 s/mm2DWI 有利于前列腺癌病灶检出。在b值为0,2 000 s/mm2DWI能够抑制周围正常前列腺组织信号，凸显前列腺癌组织信号，从而提高了前列腺癌的检出率，可能因高b值能够增加弥散加权效应和减少T2穿透效应[3]，此外，3-T MR系统能够克服高b值引起的信号强度比降低。本研究与Rosenkrantz等[4]报道DWI能够敏感检测到前列腺癌病灶的结果相似，他指出高b值DWI有利于提高对前列腺癌诊断率。同时，本研究表明b值为0,1 000 s/mm2和b值为0,2 000 s/mm2的ADC图对前列腺癌检出率差异无显著性。

ADC图反映T2WI和弥散加权叠加图像，ADC图和DWI图具有互补作用，可提高对前列腺癌检出率。b值为0,1 000 s/mm2或0,2 000 s/mm2癌肿区ADC值均明显低于正常前列腺组织ADC值。此外，研究结果显示两种b值ADC值重叠较小，表明不论应用哪种b值，ADC检查前列腺癌结果基本相同，同时，研究显示正常前列腺组织和癌肿组织ADC值重叠部分难以区分[5]。良性前列腺组织如移行区前列腺增生(显著间质增生)和外周叶慢性前列腺增生常显示ADC值降低，b值为0,1 000 s/mm2的DWI图像外周叶ADC截断值为1.67×10-3s/mm2，敏感性和特异性分别为94%、91%；移行区ADC值为1.61×10-3s/mm2，敏感性和特异性分别为90%、84%，表明在高场强磁共振ADC值有利于检测前列腺癌。3.0T磁共振应用高b值有利于正常前列腺组织和癌组织鉴别[6]。

当前评估前列腺癌侵袭性金标准为活组织检查Gleason评分，应用ADC值评估前列腺癌是一种非创伤检查手段，有报道应用1.5T或3.0T磁共振前列腺癌Gleason评分与ADC值呈显著负相关[7]。应用1.5T磁共振b值为0,500～800 s/mm2，前列腺癌Gleason评分与ADC值相关系数为20.240～20.376。在3.0T磁共振系统中b值为0,1 000 s/mm2，Gleason 评分与ADC值相关系数为20.602；b值为0,2 000 s/mm2，Gleason 评分与ADC值相关系数为20.645。研究显示3.0T磁共振应用高b值ADC值与Gleason评分均有显著相关性。Kitajima等[8]应用3.0T磁共振b值为0,2 000 s/mm2中Gleason评分与ADC值相关系数为20.323～20.341，与本研究结果不同，可能由于部分患者每个肿瘤Gleason评分不同有关。ADC值对Gleason评分为6分(低危)、7分(中危)、8分(高危)检出率分别为18.5%,43%、38.5%。本研究显示高b值能够得到Gleason评分与ADC值高相关性，因ADC值和Gleason评分均有重叠，用ADC值预测Gleason评分具有困难。

当前研究显示ADC值能够区分低危前列腺癌和中高危前列腺癌，b值为0,1000 s/mm2，ADC截断值为1.16×10-3mm2/s相关敏感性和特异性分别为77%、77%；b值为0,2 000 s/mm2，ADC截断值为0.92×10-3mm2/s相关敏感性和特异性分别为82%、77%，表明高b值能够良好检查到中高危前列腺癌。研究也报道ADC值能够区分低危癌(Gleason评分≤6)和中高癌(Gleason评分≥7)[9]，因此，可应用ADC值作为前列腺癌诊断指标。

本研究有一定局限性：①研究样本相对较少；②MR检查结果为66%(33/50)，没有和逐层切片病理结果进行比较，这样有可能低估Gleason评分结果；③b值为0,1 000 s/mm2和b值为0,2 000 s/mm2应用回波时间(TE)时间一样，重要的是b值为0,1 000 s/mm2降低信号强度比可能降低图像分别率；④需进行前列腺癌侵袭性Gleason评分与ADC值相关性研究。

3.0T磁共振弥散加权成像中，应用高b值(0,2 000 s/mm2)能够良好检查到前列腺癌和评估肿瘤侵袭性，同时能区分低危和中高危前列腺癌。

[1]Ohgiya Y,Suyama J,Seino N,et al.Diagnostic accuracy of ultra-high-b-value 3.0-T diffusion-weighted MR imaging for detection of prostate cancer[J].Clin Imaging,2012,36:526-531.

[2]Hoeks C M,Barentsz J O,Hambrock T,et al.Prostate cancer:Multiparametric MR imaging for detection,localization,and staging[J].Radiology,2011,261:46-66.

[3]Tamada T,Sone T,Jo Y,et al.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging and its role in prostate cancer[J] .NMR Biomed,2014,27:25-38.

[4]Rosenkrantz A B,Hindman N,Lim RP,et al.Diffusion-weighted imaging of the prostate:Comparison of b1 000 and b2000 image sets for index lesion detection[J].J Magn Reson Imaging,2013,38:694-700.

[5]Thoeny H C,Forstner R,De Keyzer F.Genitourinary applications of diffusion-weighted MR imaging in the pelvis[J].Radiology,2012,263:326-342.

[6]Metens T,Miranda D, Absil J,et al.What is the optimal b value in diffusion-weighted MR imaging to depict prostate cancer at 3T?[J].Eur Radiol,2012,22:703-709.

[7]Oto A,Yang C,Kayhan A,et al.Diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MRI of prostate cancer:Correlation of quantitative MR parameters with Gleason score and tumor angiogenesis[J].Am J Roentgenol,2011,197:1382-1390.

[8]Kitajima K,Takahashi S,Ueno Y,et al. Clinical utility of apparent diffusion coefficient values obtained using high b value when diagnosing prostate cancer using 3 tesla MRI:Comparison between ultra-high b value(2 000 s/mm2)and standard high b value(1 000 s/mm2).[J].J Magn Reson Imaging,2012,36:198-205.

[9]Tho¨rmer G,Otto J,Reiss-Zimmermann M,et al.Diagnostic value of ADC in patients with prostate cancer:Influence of the choice of b values[J].Eur Radiol,2012,22:1820-1828.

[责任编辑：李蓟龙 英文编辑：刘彦哲]

Application of Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging with High b Value at 3.0T to Detectable Rate and Aggressiveness Evaluation of Prostate Cancer

WANG Li-xia1,QI Zhi-ming1,ZHANG Jing2,BAN Xu-xia3

(1.Radiation Department,First Affiliated Hospital of Hebei North University,Zhangjiakou,Hebei 075000,China;2.Clinic Pharmacy,First Affiliated Hospital of Hebei North University,Zhangjiakou,Hebei 075000,China)

Objective To investigate tumor conspicuity and the discrimination potential for tumor aggressiveness by diffusion-weighted magnetic resonance imaging(DW-MRI)with high b value at 3.0T.Methods A total of 50 patients with prostate cancer underwent DW on a 3.0T MRI.Lesion conspicuity score(LCS)and tumor-normal signal intensity ratio(TNR)were assessed,and apparent diffusion coefficient of the tumor regions and normal regions was measured.Results Mean LCS and TNR at 0,2000 s/mm2was significantly higher than those at 0,1000 s/mm2(P<0.001).ADC at both 0,1000 and 0,2000 s/mm2was found to distinguish intermediate or high risk cancer with Gleason score≥7 from low risk cancer with Gleason score≦6(P<0.001).Furthermore,ADC of tumor regions correlated with Gleason score at both 0,1000 s/mm2(r=20.602,P<0.001)and 0,2000 s/mm2(r=20.645,P<0.001).Conclusions For tumor conspicuity and characterization of prostate cancer on DW-MRI of 3.0T MRI,b=0,2000 s/mm2is more useful than b=0,1000 s/mm2.

prostate cancer;diffusion-weighted imaging;magnetic resonance imaging;b value;ADC value

张家口市科学技术研究发展与指导计划项目(No.1521022D)

王丽霞(1971-)，女，河北张家口人，主管技师。

R 445.2;R 737.25

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2016.10.004

来稿日期：2015-07-08