ADC直方图分析法鉴别中央带前列腺癌与T2WI低信号增生结节的研究

温淑蓉

ADC直方图分析法鉴别中央带前列腺癌与T2WI低信号增生结节的研究

温淑蓉

目的：探讨表观扩散系数（ADC）直方图分析法鉴别诊断中央带前列腺癌和T2WI低信号增生结节的效能。方法：回顾性分析29例中央腺体（CG）前列腺癌患者（前列腺癌组）和24例T2WI低信号增生结节患者（增生结节组）的MRI图像，所有患者行磁共振DWI检查，b值为0、1000 s／mm2。在MR上确定前列腺癌和增生结节病灶，并与病理结果对照。计算并比较两类病变的平均ADC（ADCmean）值和第10百分位数ADC值（10%ADC）。用受试者工作特性曲线（ROC）分析10%ADC和ADCmean鉴别CG前列腺癌与T2WI低信号增生结节的效能。结果：共计32处前列腺癌病灶和28处增生结节纳入研究，增生结节的10%ADC和ADCmean值分别为（0.81±0.14）×10-3、（1.03±0.17）× 10-3mm2／s，前列腺癌10%ADC和ADCmean值为0.64±0.12和0.83±0.15，均明显低于增生病变（P＜0.05）。10% ADC值鉴别前列腺癌和增生结节的ROC曲线下面积（AUC）为0.87，明显高于ADCmean（0.81）（P＜0.05）。结论：表观扩散系数直方图有助于提高中央带前列腺癌与T2WI低信号增生结节的鉴别诊断。

磁共振成像；前列腺肿瘤；扩散加权成像；直方图分析

前列腺癌是老年男性泌尿系统最常见的肿瘤，是导致男性死亡的主要原因之一。前列腺癌约30%发生于中央腺体（central gland，CG）［1］，发生率低于外周带，但在常规MRI上的检出和鉴别诊断都比较困难。在Akin等［2］的研究中，两名研究者应用T2WI对CG前列腺癌的检出率分别分别为56%和63%，而Li等［3］报道T2WI诊断CG前列腺癌的特异性可达88%，但敏感度只有44%。诊断CG前列腺癌的主要干扰因素在于，大部分的间质增生（stroma hyperplasia，SH）和一小部分腺体增生（glandular hyperplasia，GH）结节MRI表现类似前列腺癌，在T2WI信号上也呈低信号，尤其是SH，在Oct等［4］的研究中，多数SH病灶表现为低信号、边缘不清、无包膜的占位，与前列腺癌的表现十分相似。

扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）近年也广泛应用于CG前列腺癌的诊断，研究显示与CG的正常组织相比，前列腺癌的ADC值明显降低［5］。但Oct等［4］报道，SH与中央带前列腺癌的ADC值有较大重叠，使得DWI对CG前列腺癌的鉴别诊断依旧比较困难。

ADC直方图分析作为一种新的ADC诊断方法，目前也开始应用于肿瘤诊断中，在Xue等［6］的研究中，第5、45百分位ADC值（5%，45%ADC）鉴别高、中分化鳞状细胞癌和低分化鳞状细胞癌的效能明显高于平均ADC值。而在对乳腺癌的研究中，最小ADC值和第25百分位ADC值（25%ADC）鉴别乳腺良恶性病变的受试者操作特征曲线（receiver operating characteristic，ROC）的曲线下面积（areas under the curve，AUC）明显高于ADCmean及ADC值中位数［7］。而另一项研究证明，在前列腺癌和正常外周带组织的鉴别中，第10百分位ADC值（10%ADC）比平均ADC具有更高的诊断效能［8］。目前未见应用ADC直方图分析来鉴别诊断CG前列腺癌的报道。因此，本项研究的目的在于确定ADC直方图分析在鉴别中央带前列腺癌和T2WI低信号增生的作用，并与常规ADC值对比，根据Peng等［8］的研究结果，直方图分析中取效能最高的10%ADC值为鉴别诊断的参数。

材料与方法

1.临床资料

217例患者因血清前列腺特异性抗原（PSA）升高行前列腺MRI检查，其中86例发现CG低信号结节，并有71例进一步行穿刺活检，其中18例病理证实为前列腺癌，但未行手术或手术无法确定源于外周带或CG而出组。其余53例患者中，29例提示前列腺癌，经进一步手术证实为CG前列腺癌，其中有3例同时伴有外周带肿瘤，纳入前列腺癌组，29例前列腺癌组年龄51～71岁，平均61.6岁；PSA7.1～32 ng／m L，平均13.2 ng／m L；中位Gleason评分，中位评分7。24例穿刺证实为良性前列腺增生结节的患者纳入增生结节组，年龄49～67岁，平均56.5岁；PSA 6～16 ng／m L，平均8.1 ng／m L。

2.磁共振检查

所有检查均采用GE Signa HDx 3.0T MR仪，8通道相控阵表面线圈。分别行前列腺和精囊腺横轴面、矢状面和冠状面成像。T2WI快速恢复快速回波脉冲（fast-recovery fast spin echo，FRFSE）序列：TR 5000 ms，TE 87.9 ms，激发次数4，层厚5 mm，间距1 mm。T1WI快速扰相梯度回波（fast spoiled gradientecho，FSPGR）序列：TR 150 ms，TE 3 ms，层厚5 mm，间距1 mm），矩阵512×512。DWI单次激发回波平面回波成像（single-shot echo-planar imaging，SS-EPI）序列，b值0、1000 s／mm2，TR 4000 ms，TE 71.9 ms，视野260 mm×260 mm，激励次数2，矩阵512×512，层厚5 mm，间距1 mm。运用并行成像技术阵列空间敏感性编码技术（ASSET），以减少扫描时间和磁化率伪影。

MRI图像分析由两名影像科医师（分别有5和15年MR诊断经验）在GE AW 4.3工作站上进行分析，如有分歧协商解决。CG在MRI图像上根据穿刺位置分为左侧中部、底部，右侧中部、底部，考虑到穿刺的局限性，如病变完全位于CG尿道前方，则不纳入研究。两名医师根据病理结果，由于前列腺癌与增生结节的选择方法均为在T2WI上对应位置上寻找局灶性或弥漫性信号区，确定病变位置后在b=0的DWI图像的对应位置画兴趣区，每个病灶分别测量3次，尽可能包括整个病灶，并应用functool软件计算平均值和10%ADC值，取3次测量值的平均值为最终结果。

ADC值计算方法：ADC=In（S0／S）／b

b为扩散敏感系数，In为自然对数，S0为b=0时的病变信号强度，S为相应b值的病变信号强度。

3.统计学分析

所有数据均用STATA 10.0软件进行统计分析，不同组织的ADC值差异及10%ADC值差异用两独立样本t检验比较。通过ROC比较两种参数鉴别前列腺癌与增生结节的效能，比较两者AUC大小。

结 果

本研究29例前列腺癌组共纳入32处中央带前列腺癌病灶，直径5～24 mm，平均10 mm，Gleason评分6～9；24例增生结节组纳入28处T2WI低信号增生结节，直径5～17 mm，平均9.2 mm。

增生结节组的ADCmean值明显高于前列腺癌组，但两者间可见明显的重叠。前列腺癌的10% ADC值也明显低于增生结节（表1，图1～3）。ADC-mean鉴别前列腺癌与增生结节的AUC为0.81，以0.93×10-3mm2／s为界值，敏感度为72.41%，特异度为78.79%。10%ADC值鉴别前列腺癌和增生结节的AUC值（0.87）明显高于ADCmean值（P=0.04），以0.77×10-3mm2／s为界值，敏感度为75.86%，特异度为84.85%（图4）。

表1 CG前列腺癌与T2WI低信号增生结节2种值的对比

讨 论

本研究结果表明ADC值直方图分析可为前列腺癌的诊断提供一种新的方法，10%ADC值较ADC-mean值能更精确地鉴别CG前列腺癌和T2WI低信号增生结节。

图1 CG前列腺癌与T2WI低信号增生结节10%ADC与ADCmean值的对比，显示前列腺癌10%ADC与ADCmean值均明显低于增生结节。

本研究中，前列腺癌组织的ADCmean值低于增生组织，然而两者可见明显重叠，难以精确区分，敏感度（72.41%）和特异度（78.79%）均有待提高。这与Oct等［4］的研究结果接近中，该研究中ADC值鉴别SH与中央带前列腺癌鉴别的AUC值也仅有0.75，鉴别诊断依旧比较困难。

在ADC值直方图分析中，前列腺癌的10%ADC值也明显低于增生结节，但10%ADC值鉴别二者的诊断效能明显高于ADCmean。在近期的几项相关研究中，Donati等［9］表明相对于平均及其它百分位的ADC值，10%ADC与Gleason评分的相关性更高；而另一项研究证明，在外周带前列腺癌和正常组织的鉴别中，10%ADC值的效能明显高于平均ADC值［8］。Donati等［9］认为主要原因在于前列腺癌组织学的不均一性，正常组织与癌组织常混杂分布，而10%ADC与ADCmean值相比，除了可以发现主要由前列腺癌组织组成的病变，也能更有效地检测夹杂于正常前列腺腺体中的前列腺癌组织。

图2 男，70岁，CG前列腺癌。a）T2WI示前列腺体部CG前部局低信号区（箭），边缘模糊；b）DWI示病灶呈明显高信号（箭）；c）ADC图上病灶ADCmean值较周围组织明显下降，明显低于正常值，为0.66×10-3mm2／s；d）ADC值的直方图显示图像中的频数主要偏向于低ADC值区域（0.44～0.92）×10-3mm2／s，测量10%ADC值为0.54×10-3mm2／s。 图3 男，64岁，CG良性增生。a）T2WI示前列腺体部右侧CG局灶性低信号区（箭），边缘清晰；b）DWI示两侧CG均呈较高信号（箭）；c）ADC图上右侧CG的ADC值较周围组织明显下降，为0.93×10-3mm2／s；d）ADC值的直方图显示图像中的频数主要集中于中高ADC值区域（0.44～1.4）×10-3mm2／s，测量10%ADC值为0.79×10-3mm2／s，ADCmean和10%ADC值明显高于图2中CG前列腺癌病灶。

本项研究结果与以上研究相近，主要原因可能也基于前列腺癌和增生组织的组织学特性［10-11］。在肿瘤组织中，由于细胞密度增加，腺泡破坏，导致结构致密，ADC值减低。而在良性前列腺增生中，基质成分增加、腺泡组成减少，也限制了水的扩散，导致ADC值下降，甚至接近肿瘤组织的ADC值，同时T2WI低信号增生结节中有相当部分的SH，ADC值下降更为明显，在Liu等［12］的研究中，前列腺癌与SH的ADC值有较大重叠，两者的鉴别诊断有一定困难，而Oct等［4］的研究也支持这一观点。另外，两种组织内混有大量富含液体的正常前列腺腺体组织，同时提高了二者的ADC值，这种干扰因素使两种组织更加难以区分。在直方图的分析中，10%ADC值比ADCmean值能更好的显示细胞和组织较密集的区域，意味10%ADC值可以降低一部分正常腺体组织成分的干扰，而突出细胞和间质成分的特点，有利于前列腺癌与增生组织的鉴别。

图4 10%ADC与ADCmean值鉴别CG前列腺癌与T2WI低信号增生结节的AUC值的对比。

然而，需要指出的是，虽然ADCmean和10% ADC值鉴别CG前列腺癌与增生组织的差异有统计学意义，但与ADCmean相比，10%ADC的敏感度仅升高3%，特异度提高6%，表明即使借助直方图分析ADC值，也未能将正常组织的干扰降到令人满意的程度，或前列腺癌与SH之间的差异在现有技术条件下确实很难精确检测，因此，对CG前列腺癌的DWI诊断有待进一步研究和改进。

本项研究存在一些局限性：首先，研究样本量小，今后需要更大样本量的研究验证这一结果；其次，本研究中病变测量的ROI主要在T2WI图像上完成，将不同程度地混有正常前列腺组织，影响测量的精确性，因此在将来的研究中，需使用高分辨扫描以降低这一影响；第三，本研究增生结节组的病理标准为穿刺结果，无法排除假阴性，同时也未能根据病理结果按不同类型的增生结节进行研究，将来需要应用前列腺的病理整体组织切片进行验证。

总之，在对CG前列腺癌和T2WI低信号增生结节的ADC值直方图分析中，10%ADC值对二者的鉴别诊断的准确性高于常规应用的平均ADC值。因此，ADC值的直方图分析有助于提高对CG前列腺癌的诊断效能。

［1］ Mcneal JE，Redwine EA，Freiha FS，et al.Zonal distribution of prostatic adenocarcinoma.Correlation with histologic pattern and direction of spread［J］.Am J Surg Pathol，1988，12（12）：897-906.

［2］ Akin O，Sala E，Moskowitz CS，et al.Transition zone prostate cancers：features，detection，localization，and staging at endorectal MR imaging［J］.Radiology，2006，239（3）：784-792.

［3］ Li H，Sugimura K，Kaji Y，et al.Conventional MRI capabilities in the diagnosis of prostate cancer in the transition zone［J］.AJR，2006，186（3）：729-742.

［4］ Oto A，Kayhan A，Jiang Y，et al.Prostate cancer：differentiation of central gland cancer from benign prostatic hyperplasia by using diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MR imaging［J］.Radiology，2010，257（3）：715-723.

［5］ Tamada T，Sone T，Jo Y，et al.Apparent diffusion coefficient values in peripheral and transition zones of the prostate：comparison between normal and malignant prostatic tissues and correlation with histologic grade［J］.J Magn Reson Imaging，2008，28（3）：720-726.

［6］ Xue H，Ren C，Yang J，et al.Histogram analysis of apparent diffusion coefficient for the assessment of local aggressiveness of cervical cancer［J］.Arch Gynecol Obstet，2014，290（2）：341-348.

［7］ Suo S，Zhang K，Cao M，et al.Characterization of breast masses as benign or malignant at 3.0T MRI with whole-lesion histogram analysis of the apparent diffusion coefficient［J］.J Magn Reson Imaging，2016，43（4）：894-902.

［8］ Peng Y，Jiang Y，Yang C，et al.Quantitative analysis of multiparametric prostate MR images：differentiation between prostate cancer and normal tissue and correlation with Gleason score——a computer-aided diagnosis development study［J］.Radiology，2013，267（3）：787-796.

［9］ Donati OF，Mazaheri Y，Afaq A，et al.Prostate cancer aggressiveness：assessment with whole-lesion histogram analysis of the apparent diffusion coefficient［J］.Radiology，2014，271（1）：143-152.

［10］ Borren A，Moman MR，Groenendaal G，et al.Why prostate tumour delineation based on apparent diffusion coefficient is challenging：an exploration of the tissue microanatomy［J］.Acta Oncol，2013，52（8）：1629-1636.

［11］ Chagas MA，Babinski MA，Costa WS，et al.Stromal and acinar components of the transition zone in normal and hyperplastic human prostate［J］.BJU Int，2002，89（7）：699-702.

［12］ Liu X，Zhou L，Peng W，et al.Differentiation of central gland prostate cancer from benign prostatic hyperplasia using monoexponential and biexponential diffusion-weighted imaging［J］. Magn Reson Imaging，2013，31（8）：1318-1324.

To distinguish prostate cancer from hyperplasia with hypointensity nodule on T2WI in central zone using apparent diffusion coefficient with histogram analysis

WEN Shu-rong.Department of Radiology，Changshu NO.1 People's Hospital，Jiangsu 215500，China

Objective：To investigate the efficacy of apparent diffusion coefficient（ADC）with histogram analysis to distinguish prostate cancer from hyperplasia with hypointensity nodule in central zone（CZ）on T2WI.Methods：Twenty-nine patients with prostatic cancer foci in CZ，and 24 patients with hyperplasia nodules showing hypointensity on T2WI underwent diffusion weighted imaging（DWI）with b-value as 0 and 1000s／mm2.The cancer and hyperplasia lesions were assessed on MR images and correlated with pathology.The 10th percentile ADC（10th%ADC）value and mean ADC（ADC-mean）value of the two kinds of lesion were calculated and compared.The efficacy of 10th%ADC and ADCmean for the differentiation of cancer from hyperplasia in CZ was compared by receiver operating characteristic（ROC）analysis.Results：Totally 32 cancer foci and 28 hyperplasia nodules were included in this study.The 10th%ADC and ADCmean values were（0.86±0.15）×10-3and（1.03±0.17）×10-3mm2／s respectively in hyperplasia，and（0.64±0.12）×10-3and（0.83± 0.15）×10-3mm2／s respectively in CZ cancer，both of the parameters were significantly lower in CZ cancer compared with that of hyperplasia（P＜0.05）.Area under ROC curve（AUC）of the 10th%ADC of carcinoma was 0.87 which was obviously higher than that of ADCmean（0.79）（P＜0.05）.Conclusion：Histogram analysis of ADC value is helpful to improve the potential of differentiating prostate cancer from hyperplasia nodule in CZ with hypointensity on T2WI.

Magnetic resonance imaging；Prostate neoplasms；Diffusion weighted imaging；Histogram analysis

R445.2；R737.25

A

1000-0313（2016）11-1076-04

10.13609／j.cnki.1000-0313.2016.11.012

2016-01-11）

215500 江苏，常熟市第一人民医院影像科

温淑蓉（1979-），女，江苏常熟人，主治医师，主要从事乳腺及前列腺疾病的影像诊断工作。