多参数磁共振成像技术早期诊断前列腺癌研究进展

李 勇综述，娄明武审校

(遵义医学院附属深圳市龙岗中心医院影像科，广东 深圳 518116)

多参数磁共振成像技术早期诊断前列腺癌研究进展

李 勇综述，娄明武*审校

(遵义医学院附属深圳市龙岗中心医院影像科，广东 深圳 518116)

前列腺癌现严重危害我国老年男性健康，其确诊时往往已处于中晚期，失去了手术根治的机会，故早期诊断至关重要。近年来，多参数MRI一系列功能序列的应用明显提高了对前列腺癌的早期诊断及鉴别诊断效能。本文就多参数MRI功能序列在前列腺癌诊断中的研究现状做一综述。

磁共振成像；灌注加权成像；磁共振波谱；扩散加权成像；前列腺肿瘤

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是西方老年男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤，是仅次于肺癌的致死原因[1]。我国拥有世界最低的PCa发病率与最高的PCa病死率，分别为1.6/(100 000人·年)与63%[2]。但随着我国饮食结构的西方化及社会的老龄化，其发病率正显著增高。PCa早期无明显症状，大多数患者确诊时病情已处于中晚期，失去了手术根治的机会。PCa广泛转移后的5年生存率仅为49%，而在无症状或症状初期诊断的PCa其5年生存率可高达100%[3]，故早期诊断PCa对提高患者的生活质量及延长寿命有重要意义。

临床早期检测PCa的影像学方法主要有超声、CT、MRI等。超声及CT均缺乏特异性，MRI有较强的软组织分辨力，其常规序列中的T2WI能清晰显示并区分前列腺的外周带及中央腺体。PCa的主要MRI表现为前列腺外周带短T2信号，但良性前列腺增生、炎症、出血、放化疗等均可出现此表现。目前多参数MRI(multi-parameter MRI, MP-MRI)被普遍认为是检测PCa的最佳影像学方法[4]。MP-MRI是指常规序列与功能序列相结合的扫描方式，功能序列包括评估细胞增殖的DWI、评价血管生成的MR灌注成像(perfusion weighted image, PWI)、分析细胞代谢的MRS等。

1 功能成像序列

1.1PWI PWI可反映组织的血流灌注、微血管分布及血液动力学改变，主要包括使用外源性示踪剂的对比剂首过灌注成像，如动态对比增强(dynamic contrast enhanced, DCE)MRI，及使用内源性示踪剂的动脉血质子自旋标记技术，如MRI动脉自旋标记(arterial spin labeling, ASL)技术等。

1.1.1DCE DCE是在注射对比剂的同时进行扫描，通过获取对比剂在组织间隙与毛细血管网之间的分布情况动态反映病变组织的微血管分布。DCE定量分析是通过引入药物代谢动力模型及处理T1WI信号强度，最终得出定量参数。Tofts模型是最常用的药物代谢动力模型，其灌注参数有转运常数(transfer rate constant, Ktrans)、血管外细胞外间隙体积百分比(extravascular extracellular space volume fraction, Ve)、速率常数(rate constant, Kep)，其中Kep=Ktrans/Ve。现普遍认为[5]，PCa组织的Ktrans、Kep均高于正常前列腺组织，值得注意的是中央腺体正常组织的Ktrans、Kep亦高于外周带正常组织。何为等[6]认为，前列腺肿瘤组织的Ktrans、Kep与中央腺体正常组织存在交叉。景国东等[7]的研究表明，在所有灌注参数中Ktrans的诊断效能最高；而王世威等[8]认为，Ktrans在鉴别中央腺体PCa与良性前列腺增生方面具有很高的价值。但学者们对于Ve持不同的观点。李春媚等[9]认为PCa组织、中央腺体正常组织的Ve均高于正常外周带，而Langer等[10]则认为Ve在PCa组织、中央腺体及正常外周带间的差异均无明显统计学意义。

DCE可用于评估包膜是否受侵。王红燕[11]对100例疑似PCa的患者进行分析后发现，DCE可显著改善常规MRI无法识别较小包膜穿透的弊端，能清晰体现PCa患者的血供，充分显示肿瘤的位置与范围、包膜及精囊的侵犯情况，为临床治疗提供可靠依据。Gleason分级是采用最多的PCa组织学分级方法，是决定治疗方案及评估预后的重要参考指标。Li等[12]经研究后认为，PCa组织的Ktrans与Gleason评分呈正相关，有助于对PCa恶性程度及预后的评估。但Rosenkrantz等[13-14]等学者均认为，所有灌注参数与Gleason评分均无明显相关性。

1.1.2ASL ASL是利用动脉内的氢质子作为内源性对比剂，并对其进行标记的无创灌注成像技术，无需注射对比剂。目前研究[15-16]认为，PCa组织的血流灌注(prostate blood flow, PBF)明显高于正常前列腺。

总之，PWI的优势在于精确定位病灶、诊断敏感度较高及可清晰显示肿瘤细胞对包膜、精囊腺的侵犯情况；但DCE特异度不高且增加了肾源性系统性纤维化的风险，较DCE更易被患者接受的ASL图像信噪比不足、参数单一。

1.2MRS MRS可用于无损测定体内某一特定组织区域化学成分，提供组织代谢及生化改变的相关信息。前列腺的MRS检查可使用直肠内线圈(endorectal coil, ERC)与体线圈，ERC的图像精度及信噪比虽较高，但舒适度差，患者不易耐受，无形增加了运动伪影。而体线圈在高场强下能大幅提升图像质量与信噪比，与ERC效能接近[17]。

MRS诊断PCa最常选用的量化指标为(胆碱+肌酸/枸盐酸盐)比值，即(Cho+Cr)/Cit，其对PCa的最佳诊断阈值在国内外尚无统一标准。目前国外的研究[18]仍认为正常及增生的前列腺组织(Cho+Cr)/Cit<0.75，PCa组织的比值>0.86，而介于两者之间的比值为可疑癌。国内王翠艳等[19]认为，将阈值界定为0.99时，诊断PCa的特异度、敏感度及准确度最高，故此阈值目前国内应用较多，值得注意的是，某些情况下前列腺炎的(Cho+Cr)/Cit可与PCa部分重叠。徐正道等[20]提出，尽管两者的谱线表现相似，但PCa谱线的Cho峰升高幅度更高，而前列腺炎的Cho峰变化幅度较小。前列腺体积尤其是肿瘤部分经内分泌治疗后可缩小，同时部分正常外周带组织T2WI信号减低，使得肿瘤与正常组织难以鉴别。MRS可通过代谢物的变化清晰显示二者，虽然二者的代谢物含量均表现为降低，但PCa组织的Cit下降的更早、幅度更大。

MRS对评估PCa的侵袭性也具有一定的价值。有研究[21]表明，(Cho+Cr)/Cit与Gleason评分呈正相关。Casciani等[22]研究发现，多数低分化PCa患者的Cit明显降低或缺失，而高分化PCa患者的Cit基本正常。卢慧敏[23]等采用Cit/(Cho+Cr)算法进行分析，证实了Cit/(Cho+Cr)与Gleason评分呈负相关。此法回避了因部分患者Cit下降幅度过大导致(Cho+Cre)/Cit比值趋于无穷大的缺陷，使MRS对肿瘤侵袭性的评估更为准确。

总之，MRS的优势在于诊断特异度及准确率较高，可为临床评估PCa的侵袭程度提供重要参考依据，但扫描时间长、对患者的配合程度、磁场的均匀性及病灶周边组织的饱和的要求较高等局限性使其临床普及较为困难。

1.3DWI DWI图像可反映组织内水分子弥散运动情况，其对组织细胞水肿具有很高敏感性，故对病灶的精确定位具有重要价值。DWI中扩散效应的强弱是通过b值来反映的，其选择对应用ADC值确定病灶的性质至关重要。美国放射学会(American College of Radiology, ACR)及欧洲泌尿生殖放射学会(European Society of Urogenital Radiology, ESUR)均指出使用高于1 400 s/mm2的b值进行扫描时，能更好地突出PCa与正常组织间DWI的信号差异[24]。阳青松等[25]以病理结果为参考标准探讨DWI诊断PCa的最佳b值，认为b=1 500 s/mm2时T2残留效应较少，能较好地反映出组织内水分子的扩散形态。Styles等[26]则认为3T场强下，b值取1 100～1 200 s/mm2的ADC值对前列腺癌的诊断最佳。但Koo等[27]认为高b值下的DWI对PCa的诊断价值并无显著提升，b值取1 000 s/mm2时诊断敏感度最高。由于PCa组织细胞水分子扩散明显受限，ADC值较正常前列腺组织明显降低，但其最佳诊断阈值在国内外仍尚未统一，还有待进一步研究，但部分PCa组织的ADC值可与良性前列腺增生组织重叠。Bonekamp等[28]认为部分PCa组织的ADC值还可与正常前列腺移行带重叠，同时中央腺体的ADC值与年龄呈正相关，故在年轻人群中，ADC值的敏感度较差。同样，ADC值也可评估PCa的侵袭性，能很好地反映肿瘤的进展情况。目前的研究[29]普遍认为ADC值与Gleason评分呈负相关。如今DWI用于主动监测已成为一种新的诊疗手段，能有效避免因过度治疗产生的不良反应，尤其适用于肿瘤体积在0.5 cm3以下且Gleason评分为高分化腺癌的患者。Kim等[30]采用ROC曲线对287例患者的ADC值进行分析后认为，在界定中或低分化腺癌方面，ADC值取0.830×10-3mm2/s时诊断效能最高。然而，如何选取适于主动监测的患者仍需进一步探讨。

体素内非相关运动扩散加权成像(intravoxel incoherent motion, IVIM-DWI)是通过双指数模型分别获取组织内单纯水分子运动及血液灌注的方法，其参数包括纯水分子扩散系数D值、水分子伪扩散系数D*、灌注分数f，现普遍认为[31-33]PCa组织的D值显著低于前列腺增生及正常前列腺，对PCa有诊断及鉴别诊断价值，但D*及f值、与Gleason评分的相关性在国内外结果不一、尚无定论。

总之，DWI的优势在于扫描时间短、受众面广、敏感度及特异度均较高、病变组织与正常组织间的具有较高的对比度等，但仍不可忽略其较高的假阳性率，以及磁敏感伪影重、图像信噪比差等问题，通常诊断须与T2WI相结合。相较于ASL，同样无需对比剂且参数较多的IVIM-DWI可同时反映组织的灌注情况及水分子运动，故可用于无法耐受对比剂的患者。尽管IVIM-DWI对PCa有着优良的诊断能力，但Merisaari 等[34]仍认为基于单指数模型的DWI诊断PCa的临床价值更高。

2 多种功能序列联合应用

尽管各功能成像序列优势众多，但仍存在各自的局限性，而多种功能序列的联合应用能起到相互弥补的作用，进一步提高诊断PCa的参考价值。研究[35]显示，T2WI、MRS及DCE等多种序列的联合应用可显著提高对PCa的诊断效能，尤其是DWI。张志平等[36]在3.0T场强下研究发现，T2WI联合DWI诊断PCa的特异度、敏感度最高可达99.3%，由此可见，常规MRI+DWI在高场强下更有利于PCa的检出。Valerio等[37]的研究显示，T2WI及DWI进一步联合IVIM-DWI后，其诊断敏感度、特异度、准确度可分别高达100%、96%、98%。彭涛等[38]研究表明，MRS较DCE的敏感度及特异度更高，但DCE受影响的因素较MRS少，两者具有互补作用。另有学者[39]认为，DWI与MRS同样有很强的互补作用，二者联合后诊断PCa的敏感度、特异度、准确度可达91.67%、93.33%、92.59%。而Abd-Alazeez等[40]认为在检测PCa方面，DCE与DWI联合与常规序列联合DWI相比无显著差异。笔者认为，因DWI及IVIM-DWI扫描时间短、患者易耐受、肿瘤与正常组织间对比度高，MRS无需对比剂即可评估PCa组织的代谢信息，故在临床应用时可优先考虑T2WI+DWI+IVIM+MRS方案，其次为T2WI+DWI+MRS，若仍鉴别困难，可再行PWI辅助诊断。

3 小结与展望

综上所述，MP-MRI使影像学在PCa的早期定位、鉴别、病理分期及侵袭性的评估方面更加完善[41]，PWI、MRS、DWI等功能序列与常规序列的合理利用可提高PCa的诊断效能，具有广阔的应用前景。随着进一步的研究和新技术的应用，MP-MRI将会在PCa的早期诊断及鉴别诊断、治疗疗效及预后的评估中发挥更为重要的作用，有望使更多的患者从中受益，增加治愈机会、降低病死率及改善生活质量等。

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Research progresses of multi-parameter MRI in early diagnosis of prostate cancer

LIYong，LOUMingwu*

(DepartmentofRadiology,ShenzhenLonggangDistrictCentralHospitalAffiliatedtoZunyiMedicalUniversity,Shenzhen518116,China)

Prostate cancer has become a disease that severely impair health of elderly men in China. Patients missed the opportunity of radical surgery, because definite diagnosis always made in the middle and late period. In recent years, a series of functional sequences of multi-parameter MRI have improved the efficiency in early diagnosis and differential diagnosis of the prostate cancer. The research status of functional sequences of multi-parameter MRI in early diagnosis of prostate cancer was reviewed in this article.

Magnetic resonance imaging; Perfusion weighted imaging; Magnetic resonance spectrospcopy; Diffusion weighted imaging; Prostate neoplasms

李勇(1990—)，男(布依族)，贵州凯里人，在读硕士。研究方向：前列腺癌的MRI诊断。E-mail： m13726230126@163.com

娄明武，遵义医学院附属深圳市龙岗中心医院影像科，518116。E-mail： mingwulou@sina.com

2016-08-31

2016-12-21

综述

10.13929/j.1003-3289.201608142

R445.2; R737.25

A

1003-3289(2017)02-0307-05