前列腺癌磁共振波谱与扩散加权成像诊断效能的Meta分析

刘佳琦LIU Jiaqi

姜 建1JIANG Jian

洪顺达1HONG Shunda

周福庆1ZHOU Fuqing

顾丽丽2GU Lili

曾献军1ZENG Xianjun

前列腺癌磁共振波谱与扩散加权成像诊断效能的Meta分析

刘佳琦1LIU Jiaqi

姜 建1JIANG Jian

洪顺达1HONG Shunda

周福庆1ZHOU Fuqing

顾丽丽2GU Lili

曾献军1ZENG Xianjun

作者单位
1. 南昌大学第一附属医院影像科 江西南昌330006
2. 南昌大学第一附属医院疼痛科 江西南昌330006

目的 探讨磁共振波谱成像（MRS）与扩散加权成像（DWI）对我国人群前列腺癌的诊断价值。资料与方法 运用Review Manager 5.2和Meta-Disc软件对近10年有关我国人群使用MRS及DWI检查对前列腺癌的诊断价值的文献进行Meta分析，计算MRS及DWI的敏感度、特异度、诊断比值比和受试者工作特性曲线下面积，按QUADAS法评价纳入研究的质量。结果 符合纳入标准的文献共计10篇，Meta分析中异质性检验敏感度、特异度均不存在异质性，可以进行合并，合并结果显示，DWI、MRS的受试者工作特性曲线下面积分别为0.8979、0.9302，敏感度分别为0.83、0.87，特异度分别为0.84、0.86，诊断比值比分别为22.71、41.31。结论MRS对前列腺癌的诊断价值及诊断敏感度、特异度均较DWI高，当前列腺癌在DWI上表现不典型或诊断不明确时，可参考MRS检查结果。本文用定量系统评价的方法研究DWI及MRS对前列腺癌的诊断价值，为采用影像学方法诊断前列腺癌提供循证医学证据。

前列腺肿瘤；磁共振成像；磁共振波谱学；扩散加权成像；Meta分析

随着人口老龄化的加剧，前列腺癌的发病率呈逐年上升趋势[1]，是危害我国男性健康的严重疾病。近年，多项研究综合运用不同MR技术诊断前列腺癌[2-5]以提高诊断率。磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）在无创的基础上研究活体组织的生化代谢，以判断局部组织是否发生癌变。扩散加权成像（DWI）通过基于差异表征组织水分子扩散[6]特性判断前列腺组织的结构改变，从而诊断疾病，两者在前列腺疾病的诊断及鉴别诊断中均有重要价值，但关于两者诊断效能比较的研究较少，而且结果有较大争议。目前国外诊断前列腺癌主要依靠DWI及增强扫描分析，MRS已不被列入常规扫描序列中[7]，而国内多数文献研究结果仍认为MRS的诊断效能较DWI高。本Meta分析拟综合评价及定量分析MRS及DWI对我国居民前列腺癌的诊断价值，为影像学检查诊断前列腺癌提供循证医学证据。

1 资料与方法

1.1 检索策略 中文数据库以“磁共振扩散加权成像”或“DWI”“磁共振波谱成像”或“MRS”“影像学”“前列腺癌”或“前列腺疾病”“敏感度”“特异度”等为检索词。检索中国生物医学文献数据库、万方、中国知网（CNKI）等数据库；英文数据库以“DWI” “MRS”“magnetic resonance spectroscopy”“MR spectroscopy”“diffusion weighted imaging”“DWI imaging”“specificity”“sensitivity”“prostate cancer”为检索式，检索PubMed、Embase、Springer，并辅以文献追溯、手工检索等方法，收集2006—2017年公开发表的关于MRS与DWI检查对我国居民前列腺癌诊断价值的文献（因DWI是近10年来扩展应用到全身，故本文收集到2006—2017年的数据）。

1.2 文献筛选 纳入标准：①公开发表的DWI、MRS诊断前列腺癌研究，对象为我国人群；②有前列腺穿刺活检或术后病理作为诊断“金标准”；③可以从检索文献中直接或间接提取出DWI或MRS诊断前列腺癌的真阳性率、真阴性率、假阳性率、假阴性率等数据。排除标准：①缺少疾病谱人群且对比人群中仅正常人存在；②样本含量较小（总样本＜20）、发表时间较早、重复发表或发表文献质量较低的文献，以及还有其他诊断方法干预的诊断研究；③研究对象为非我国居民，综述类研究及动物实验等基础研究；④做出影像诊断前已知患前列腺癌，采用回顾性分析的研究。

1.3 质量评价 文献筛选由2名评价员独立选择并进行质量评价，如有分歧则协商完成。

1.4 数据提取方法 提取纳入研究的作者、发表时间、检查仪器，以及诊断性试验中所包含的各种体现诊断效果的数据，包括敏感度、特异度、阳性似然比、阴性似然比、诊断比值比（diagnostic odds ratio，DOR）、综合受试者工作特性（summary receiver operating characteristic，SROC）曲线下面积等。文献中均涉及MRS及DWI对前列腺癌的诊断，本文仅对DWI及MRS的诊断价值分别进行评价，暂不对DWI联合MRS的诊断价值进行评价，可作为以后的探索方向。

1.5 统计学方法 对提取的基本数据，用Review Manager 5.2软件绘制两种试验方法的SROC比较曲线。用Meta-Disc软件计算敏感度及特异度分析、似然比各自指标，采用Cochran Q检验进行异质性分析，I2评价异质性大小，I2＜25%则异质性较小，25%＜I2＜50%则为中等度异质性，I2＞50%则研究结果间存在高度异质性。若存在异质性，采用随机效应模型并对资料进行异质性检验，若各研究结果无差异则采用固定效应模型。

2 结果

2.1 纳入文献基本特征及质量评价 通过检索策略搜索182篇中、英文文献，阅读文献后获得22篇，依据纳入和排除标准，最后共有10篇文献[8-17]纳入此分析，其中英文文献1篇（国外杂志发表，但为国内收集数据），中文文献9篇，可提取DWI对前列腺癌诊断效能相关数据文献7篇，MRS 7篇，DWI研究病例共398例，MRS研究病例共368例，纳入文献的基本信息见表1、2。

QUADAS-2评价结果显示，由于大部分文献采用回顾性分析的方法， 纳入诊断准确性试验在患者选择、待评价试验、“金标准”、病例流程及进展方面评价均较好，而临床适用性在病例选择、待评价试验、“金标准”方面也较好。见图1。

表1 DWI纳入Meta分析的各项研究基本信息

表2 MRS纳入Meta分析的各项研究基本信息

图1 QUADAS-2纳入文献质量评价结果

2.2 Meta分析结果

2.2.1 DWI对前列腺癌的诊断价值 结果显示，合并敏感度为 0.83（95% CI 0.77～0.88），合并特异度为 0.84（95%CI 0.78～0.89）， 合 并 阴 性 似 然 比 为 0.23（95% CI 0.17～0.32），合并阳性似然比为 4.80（95% CI 3.50～6.57），合并DOR为22.71（95% CI 12.73～40.5），SROC曲线下面积为0.8979，标准误SE（AUC）=0.0188。

异质性检验：合并DOR为22.71，I2=9.8%，表明研究结果异质性较小，因而可选用固定效应模型进行Meta分析，见图2A。

2.2.2 MRS对前列腺癌的诊断价值 结果显示，合并敏感度为 0.87（95% CI 0.79～0.93），合并特异度为 0.86（95%CI 0.79～0.92），合并阴性似然比为 0.16（95% CI 0.10～0.27），合并阳性似然比为 5.77（95% CI 3.61～9.22），合并DOR为41.31（95% CI 18.09～94.31），SROC曲线下面积为0.9302，标准误SE（AUC）=0.0155。

异质性检验：合并DOR为41.31，I2=0.0%，表明研究结果异质性较小，因而可选用固定效应模型进行Meta分析，见图2B。

2.2.3 MRS与DWI SROC曲线比较 结果显示，MRS较DWI诊断前列腺癌的SROC曲线下面积较大，其敏感度及特异度均较高，见图3、4。

图2 DWI及MRS诊断前列腺癌的合并DOR。A为DWI的合并DOR，B为MRS的合并DOR

图3 DWI与MRS诊断前列腺癌的SROC曲线。A为DWI诊断前列腺癌的SROC曲线；B为MRS诊断前列腺癌的SROC曲线

图4 MRS与DWI森林图

3 讨论

本研究系统评价了10篇以病理检查结果为“金标准”的有关DWI与MRS对前列腺癌诊断价值的文献。结果发现，DWI和MRS的SROC曲线下面积分别为0.8979、0.9302，表明MRS诊断价值较高。此外，MRS诊断前列腺癌的敏感度（0.87）和特异度（0.86）较DWI的敏感度（0.83）、特异度（0.84）稍高。本研究的优点是纳入目前国内采用DWI和MRS诊断前列腺癌的所有质量相对较高的研究；利用RevMan软件和Meta-Disc软件严密地计算合并敏感度、合并特异度、阳性似然比、阴性似然比、DOR、SORC曲线，以图表的形式展现出两种诊断方法的诊断效果，并充分发挥两种软件的优势，清晰地显示诊断敏感度和特异度的合并效应量，以及相对全面并定量地对比了两种方式的差异；呈现DWI和MRS诊断前列腺癌各自的诊断效能。

前列腺癌的主要代谢产物为枸橼酸盐、胆碱及肌酸。正常和增生的前列腺组织有分泌和浓缩枸橼酸盐的能力，因而枸橼酸盐的含量较高；肌酸含量较稳定，常作为其他代谢物信号强度的参照物；胆碱可反映细胞膜的更新状态。当前列腺细胞发生癌变时，正常前列腺组织被破坏、取代，使枸橼酸盐峰明显减低，肿瘤细胞增殖和细胞膜转换明显加快以及癌细胞自身细胞膜胆碱含量增加，使胆碱峰增高明显，枸橼酸盐峰和胆碱峰呈倒置峰改变。前列腺波谱能直观显示上述代谢物的变化，进而推断出前列腺癌发生的可能。与其他影像学检查相比，MRS可定量评价前列腺的代谢情况[18]，而与信号对比的强弱无关，提高了前列腺癌的诊断特异度。

然而，MRS的不足之处为：①对于病灶较小的前列腺癌组织，容易受容积效应影响，在设定波谱感兴趣时较易产生偏差；另外，来自于前列腺周围脂肪和精囊腺的信号常使光谱波形发生扭曲。②MRS检查对MR磁场的均匀度要求高，而患者存在个体差异，各代谢产物的信号强度受到影响。③需要较长的采集时间及额外的处理软件，空间解析度较低。④诊断临界值并未统一，对于临界值附近的患者易发生误诊和漏诊。⑤与DWI相比，MRS未显示出与Gleason评分的显著相关性[19]。⑥MRS对细菌性前列腺炎和前列腺癌的鉴别诊断较困难，敏感度不高[20]。

近年来，国内外有较多的研究结果表明DWI尤其是表观扩散系数值鉴别前列腺癌和良性前列腺组织比MRS更有优势[16]。Hoeks等[21]研究认为，DWI序列是所有功能MRI中最简单及实用的；Roy等[7]认为MRS序列并非日常工作流程的必须项目，且不应该将其纳入常规检查。DWI作为近年发展迅速的一项MRI新技术，成像时间短，无需造影剂，并且能够通过无创检测组织水分子扩散特性，间接反映组织细胞构成，在前列腺癌的诊断中具有重要作用。此外，DWI检查不易受移动性伪影干扰，其成像能够在无呼吸触发情况下完成。DWI还能够获取表观扩散系数值，从而消除T2穿透效应的影响，客观测量组织扩散能力，肿瘤组织在表观扩散系数图上多表现为信号减低区。DWI不需要造影剂及特殊硬件设备即能快速获取图像等优点，使其在前列腺癌的诊断、癌外侵犯、癌前治疗定位及预后评判等方面均具有重要作用。但DWI也有空间分辨率低、使用的技术参数缺乏标准化[22]、成像扭曲及敏感性伪像等缺点。

本研究的局限性为：①纳入研究对象的代表性有限，未纳入其他国家的相关研究，也会产生一定程度的偏倚；②纳入文献的质量仍需要考究；③纳入研究的诊断检查仪器类型不一致，可能导致一定的异质性，如1.5T与3.0T不同MR设备等，而且诊断水平与检查仪器的性能、医师的技能经验不同也会产生影响；④本文存在一定的发表偏倚，漏斗图是识别发表性偏倚最常用的方法，Cochrane Handbook中明确指出，对于所有类型的结局指标，漏斗图中仅用于纳入不少于10项研究的Meta分析，由于过少的研究会导致不容易认定是否真的对称性，从而引起检验效能过低，因本文各项分析均仅有7个研究符合标准，从漏斗图中较难看出分布是否对称，故未制作漏斗图。

总之，MRS和DWI诊断前列腺癌均具有较高的敏感度和特异度，两者在前列腺癌的诊断中均有较高的价值，尽管MRS尚有许多不足，但其诊断前列腺癌的高敏感度及特异度仍不能忽视，就此次分析结果而言，MRS对前列腺癌的诊断价值较DWI更佳。此外，本研究仅纳入了国内数据源文献，且仅分析了DWI及MRS两者的诊断效能，以后可收集国外高质量相关研究文献进行对比分析，并且可以继续分析其他检查方法的诊断效能，以找到诊断前列腺癌的最佳方法。

[1] 张卫平, 戴继舫. 前列腺癌PSA筛查: 基于流行病学的证据.公共卫生与预防医学, 2014, 25(6): 74-76.

[2] 赵莲萍, 高鹏, 张文文, 等. 3.0T多参数MRI对前列腺良恶性病变的诊断价值. 中国医学影像学杂志, 2016, 24(10):778-782, 784.

[3] 姬广海, 郑义, 孛茹婷, 等. 多参数MRI对中央腺体前列腺癌的诊断价值. 中国医学影像学杂志, 2016, 24(8): 591-595.

[4] Reinsberg SA, Payne GS, Riches SF, et al. Combined use of diffusion-weighted MRI and 1H MR spectroscopy to increase accuracy in prostate cancer detection. Am J Roentgenol, 2007,188(1): 91-98.

[5] Tanimoto A, Nakashima J, Kohno H, et al. Prostate cancer screening: the clinical value of diffusion-weighted imaging and dynamic MR imaging in combination with T2-weighted imaging. J Magn Reson Imaging, 2007, 25(1): 146-152.

[6] 高飞, 赵希鹏. 扩散加权成像在前列腺癌诊断中的应用进展. 现代临床医学, 2016, 42(4): 249-250.

[7] Roy C, Foudi F, Charton J, et al. Comparative sensitivities of functional MRI sequences in detection of local recurrence of prostate carcinoma after radical prostatectomy or externalbeam radiotherapy. Am J Roentgenol, 2013, 200(4):W361-W368.

[8] Chen M, Dang HD, Wang JY, et al. Prostate cancer detection:comparison of T2-weighted imaging, diffusion-weighted imaging, proton magnetic resonance spectroscopic imaging,and the three techniques combined. Acta Radiol, 2008, 49(5):602-610.

[9] 陈志强, 杨文君, 郭玉林, 等. 磁共振扩散加权成像在前列腺癌诊断和鉴别诊断中的价值. 中华老年医学杂志, 2011,30(3): 216-219.

[10] 高志国, 肖新兰, 尹建华. MRI、MRS联合PSA鉴别前列腺癌和前列腺增生的价值. 临床放射学杂志, 2008, 27(12):1707-1711.

[11] 李鹏, 杨文君, 陈志强, 等. T2WI、DWI和动态增强MRI联合应用对前列腺中央腺体癌诊断的价值. 中华医学杂志,2014, (31): 2448-2451.

[12] 潘云雷, 张辉, 李祖银, 等. 3.0TDCE-MRI与DWI对前列腺癌的诊断价值及与前列腺特异性抗原的相关性. 安徽医科大学学报, 2012, 47(10): 1201-1205.

[13] 陆洋, 葛尚, 朱艳, 等. DWI联合MRS对前列腺癌诊断的价值. 磁共振成像, 2016, 7(5): 327-331.

[14] 牛永超. 磁共振波谱成像对前列腺癌的诊断价值分析. 临床研究, 2016, 24(10): 183-184.

[15] 李飞宇, 王霄英, 肖江喜, 等. 中国男性前列腺癌MRS体素诊断标准. 中国医学影像技术, 2009, 25(5): 833-836.

[16] 彭涛, 伍兵, 肖建明. 磁共振波谱与扩散加权成像技术诊断前列腺癌的比较研究. 四川大学学报(医学版), 2013,44(5): 827-831, 842.

[17] 杨进军, 贾文霄. MRS联合DWI对前列腺癌的诊断价值.中国肿瘤外科杂志, 2011, 3(5): 285-289.

[18] 王霄英, 周良平, 丁建平, 等. 中国正常成年男性前列腺的MRS定量分析. 中国医学影像技术, 2003, 19(5): 576-578.

[19] Yamamura J, Salomon G, Buchert R, et al. MR imaging of prostate cancer: diffusion weighted imaging and (3D)Hydrogen 1(H) MR spectroscopy in comparison with histology. Radiol Res Pract, 2011(3): 616852.

[20] 王芳. MRS对前列腺癌诊断的研究现状. 放射学实践,2013, 28(11): 1181-1183.

[21] Hoeks CM, Barentsz JO, Hambrock T, et al. Prostate cancer:multiparametric MR imaging for detection, localization, and staging. Radiology, 2011, 261(1): 46-66.

[22] Sutedjo J, 陈慧铀, 姜亮, 等. MR扩散加权成像在前列腺癌诊断中的应用进展. 磁共振成像, 2015, 6(7): 554-560.

（本文编辑 张春辉）

Diagnostic Efficiency of Magnetic Resonance Spectroscopy and Diffusion Weighted Imaging for Prostate Cancer: A Meta-analysis

Purpose To investigate the diagnostic value of magnetic resonance spectroscopy (MRS) and diffusion weighted imaging (DWI) in diagnosing prostate cancer among Chinese patients. Materials and Methods A Meta-analysis was performed on papers relating to diagnostic value of MRS and DWI in Chinese patients with prostate cancer for the recently ten years using Review Manager 5.2 and Meta-Disc software.QUADAS was employed to assess the quality of qualified articles based on the calculated sensitivity, specificity, diagnostic odds ratio and area under the receiver operating characteristic (ROC) curve of MRS and DWI. Results Ten relevant literatures were enrolled. Heterogeneity of sensitivity and specificity was excluded in accordance to results of Meta-analysis, and hence the combination was feasible. The combination results indicated that AUC of ROC for DWI and MRS were 0.8979 and 0.9302, respectively;sensitivity was 0.83 and 0.87, respectively; specificity was 0.84 and 0.86, respectively;DOR was 22.71 and 41.31, respectively. Conclusion MRS is higher than DWI in terms of diagnostic value of prostate cancer as well as its sensitivity and specificity. When prostate cancer is untypical in DWI findings or not clear in its diagnosis, MRI results can be further consulted. This paper investigated the value of DWI and MRS in diagnosing prostate cancer through quantitative system evaluation, providing evidence-based medicine reference for using imaging methods to diagnose prostate cancer.

Prostatic neoplasms; Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance spectroscopy; Diffusion-weighted imaging; Meta-analysis

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.09.020

姜 建

Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Nanchang University, Nanchang 330006, China

Address Correspondence to: JIANG Jian E-mail: jij2002cn@126.com

江西省教育厅基金（GJJ160128）。

R737.25；R730.42

2017-05-14

修回日期：2017-07-30

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第9期：711-715

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (9): 711-715