基于PI-RADS v2 应用DTI-FA 参数诊断外周带前列腺癌

2019-05-06陈志强姬广海赵莹莹

中国医学计算机成像杂志 2019年1期

陈志强姬广海郑义赵莹莹李鹏蔡磊

既往研究显示无症状或前列腺癌（prostate cancer，PCa）早期患者其5 年生存率可达100%，故早诊早治PCa 对延长患者的寿命意义重大[1]。MR 是公认的诊断PCa 最好的影像学检查法[2]。扩散张量成像（DTI）是在DWI 基础上发展起来的一种新技术，主要参数：表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）和各向异性分数（fractional anisotropy，FA）[3]，ADC 参数与DWI 相仿，近年来研究已达共识，而对FA 参数的研究有较大争议。本研究借鉴第2 版前列腺影像报告与数据系统（prostate imaging reporting and data system version 2，PI-RADS v2）[4]的DWI 评分标准，尝试对FA 值进行评分，探讨基于PI-RADS v2 的DTI 评分法对外周带PCa 的诊断效能。

方法

1.研究对象

收集2014 年7 月-2016 年2 月于宁夏医科大学总医院行常规MRI、DWI 及DTI 检查，后经病理学证实的外周带PCa 患者30 例，平均年龄（68.5±8.9）岁，48 例良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia，BPH）和/或慢性前列腺炎（chronic prostatitis，CP）患者，平均年龄（67.6±9.2）岁。纳入标准：恶性组：①临床疑似PCa 患者，PSA渐进增高和/或直肠指诊有硬结节；②MR 检查前所有患者均未行穿刺活检及接受任何治疗；③MR影像学资料全面，包括常规T2WI 序列，功能序列DWI、DTI 及DCE-MRI；④患者MRI 检查所获图像均符合诊断要求；⑤有病理结果，且与穿刺活检间隔时间≤1 个月。良性组：符合上述第③、④条，病理结果明确BPH 和/或CP 的患者。排除标准：上述纳入标准任一条不符者。本研究经本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

2.仪器与方法

采用GE Signa Excite HD 3.0T MR 仪，心脏相控线圈，仰卧位。常规扫描序列包括精囊腺和前列腺范围的轴位、冠状位、矢状位压脂快速自旋回波（FSE）T2WI（TR 4500 ms，TE 115 ms；TR 3300ms，TE 115ms；TR 3300ms，TE 115 ms，FOV 36cm，矩阵288×224，层厚3mm，层间距0）扫描以及盆腔大范围扫描。DWI 采用轴位单次激发EPI（echo plane image，EPI）序列，TR 3500ms，TE 90ms，视野（FOV） 36cm，矩阵128×128，层厚3mm，层间距0，b 值为0、800mm2/s，取层面选择、相位编码及频率3 个方向，单次扫描时间64s；DTI 扫描采用单次激发SE-EPI 横断面成像，参数：TR 8000ms；TE 75.7ms；FOV 36cm，层厚3.0mm，层距0；扩散敏感梯度方向数为25 个方向；1 次采集；b 值取0、1000mm2/s，成像时间为7min20s；采用高压注射器经手背静脉团注20ml Gd-DTPA（0.5 mmol/L），流速3ml/s，跟注20ml 生理盐水。DCE-MRI 扫描采用轴位肝脏快速容积采集技术，TR 80ms，TE 4ms，时间分辨率6s，FOV 40cm×36cm，矩阵272×160，层厚3mm，层间距0。扫描与注射同时触发，单期耗时约3.34s，连续扫描55 期，获得660 层图像。

3. 影像学分析

将数据传至ADW4.3 工作站，经Functool 2 软件自动后处理获得ADC、FA 图，将轴位T2WI 脂肪抑制序列作解剖定位图。由2 名MR 医师在不知晓病理结果的情况下分析常规T2WI、ADC 图、FA 图及DCE-MRI 上病灶的位置、信号特点，意见不同时经协商达成一致。 T2WI、DWI 评分标准及DCEMRI 分类标准参照PI-RADS v2。DTI 评分标准：把DTI 图像及所重建的FA 图参照DWI 评分分成五个等级（5 分制）进行评价，1 分，FA 图像无异常；2 分，FA 图像模糊高信号灶；3 分，FA 图像轻/中度高信号灶，高b 值DTI 图像呈等/轻度高信号；4分，FA 图像明显高信号，高b 值DTI 图像呈显著高信号，最大径＜1.5 cm；5 分，FA 图像呈显著高信号，高b 值DTI 图像呈明显高信号，最大径≥1.5 cm，或明显向前列腺外延伸或侵犯。DTI 评分1 ～3 分者诊断为非PCa，4 ～5 分者诊断为PCa。

参照PI-RADS v2，总体评分标准：1 分，癌存在的可能性非常低；2 分，癌存在的可能性低；3 分，癌存在的可能性中等；4 分，癌存在的可能性高；5分，癌存在的可能性非常高。将PI-RADS v2 评分1 ～3 分者诊断为PI-RADS v2 阴性，4 ～5 分者诊断为PI-RADS v2 阳性。进行总体评价时，外周带评分标准中主导序列为DWI/DTI，T2WI 评分完全依从于DWI/DTI，当且仅当DWI/DTI评分为3分时，若DCE-MRI为阳性，PI-RADS v2评分升级为4分；若DCE-MRI 为阴性，PI-RADS v2 评分为3 分，见表1。

4.统计学方法

采用MedCalc15.8 统计软件进行分析。采用诊断性试验的方法，建立T2WI、DWI、DTI、DCEMRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的ROC 曲线，比较各种技术方案鉴别PCa 区及非癌区的效能。

结果

1.不同MR 技术方案评分与病理对照

30 例外周带PCa 病例中，25 例为单侧癌，5 例为双侧癌，其中Gleason 评分2 ～6 分9 例，7 分12 例，8 ～10 分9 例；48 例良性病例中，外周带于T2WI不同程度信号减低，14 例表现为单侧炎症，34 例为双侧炎症，13 例伴有BPH，见图1、2。不同MR 技术方案评分结果及病理对照见表2。

2.诊断效能分析

T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI、DWI+DCEMRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的AUC 及95 %置信区间，见表3，基于PI-RADS v2，DWI 联合DCE-MRI 对外周带PCa 的诊断效能最高，其次为单独应用DWI 技术，再次为DTI+DCE-MRI 技术方案。

T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCEMRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的ROC 曲线（图3）及诊断效能（表4）。基于PI-RADS v2，DWI+DCE-MRI 敏感度最高（90.0%），其次为DTI+DCE-MRI（83.3%），而单独应用DTI 对外周带PCa 的特异度最高（89.6%），单独应用DWI 或DTI 准确率最高，均为84.6%。图3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCEMRI 诊断。

讨论

1. DTI 诊断PCa 的现状

图1 男，75 岁，左侧外周带PCa。压脂T2WI 图示右侧外周带低信号结节，形态欠规则（A）； DWI 图呈明显高信号（B）；ADC 图示病灶呈明显低信号（C）；DTI 图呈高信号（D）；E、F 示病灶局灶性早期强化，SI-T 曲线（紫色）呈“ 流出型”。

图2 男，63 岁，双侧外周带慢性前列腺炎（CP）。压脂T2WI 图示外周带信号弥漫性减低（A）；DWI 图呈稍高信号（B）；ADC 图示病灶呈等信号（C）；DTI 图呈等信号（D）；E、F 示外周带弥漫性强化，SI-T 曲线呈“ 流入型”。

图3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的ROC 曲线。

表1 外周带病灶总体评分原则

表2 不同MR 技术方案评分结果与病理对照（例）

表3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的AUC 及95%CI

表4 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的效能

DTI 是DWI 技术的发展，主要参数：ADC 和FA 值[5]。ADC 参数与常规DWI 相同，近年来的研究已达共识。通过测定ADC 值，可定量、定性评估PCa 及疗效[6-7]。而对FA 参数研究尚存分歧，多数学者认为可能与样本差异、成像设备、癌灶的病理特点等因素有关。Katahira 等[8]探讨DTI 参数对201例PCa 病人的检出率，与术后病理检查结果对照，当b 值取2000mm2/s 时，DTI 诊断PCa 的敏感性、特异性、ROC 曲线下面积分别为73%、89%、0.842，而本研究（78 例）DTI 诊断PCa 的敏感性（76.7%）、特异性（89.6%）及AUC（0.845）较之稍高，二者研究观点一致。早期基于1.5T MR 系统的研究，直肠内线圈比盆腔相控阵线圈有更高的信噪比，但易产生磁敏感伪影；3.0T MR 较1.5T MR 的信噪比提高2 倍，研究表明：3.0T MR 应用腹部多通道相控阵线圈可同样获得良好的影像质量[9]。对于DTI 诊断PCa 效能，国内、外学者尚存分歧，夏国金等[10]和Gibbs 等[11]认为ADC 较FA 值对诊断PCa 有更高效能，然两者联合的效能未进一步增加；Yoon 等[12]研究表明FA 较ADC 值对PCa 的诊断效能更高，而本研究表明单独应用DWI 较DTI 对外周带PCa 的诊断效能更高（0.867:0.845），与夏国金等[10]和Gibbs等[11]研究结果相似。

2.传统DTI+DCE-MRI 量化参数诊断外周带PCa

国内外针对多种MRI 技术联合对前列腺疾病的相关研究报道越来越多。通过建立DTI 量化参数FA值、ADC 值与DCE-MRI 量化参数Ktrans、kep的logistic 回归模型，Kozlowski 等[13]运用Philips Achieva 3.0T MR 扫描仪对比分析DTI、DCEMRI、DTI+DCE-MRI 对PCa 的诊断价值，结果显示DTI+DCE-MRI 可获得对PCa 最高的诊断敏感度（100%），且DTI+DCE-MRI 的ROC 曲线下面积（0.96）高于单独应用其中任意一种检查方法，表明DTI 与DCE-MRI 的结合可以显著提高PCa 诊断的准确性；国内学者Chunmei 等[14]采用ROC 的AUC对33 例PCa 或BPH 的DTI、DCE-MRI 影像学资料与病理结果对照，发现DTI+DCE-MRI 对PCa 的AUC 为0.93，明显高于单独使用DTI（0.86）或DCE-MRI（0.84）。本组结果DTI+DCE-MRI 诊断PCa 的AUC 为0.851，略低于文献结果，亦证实这一结论。

3.基于PI-RADS v2 的DTI+DCE-MRI 诊断外周带PCa

PI-RADS v2 中参数包括T2WI、DWI 及DCE-MRI 3 种序列，对于外周带病灶以DWI 及ADC 图为主进行评分，本研究依据 PI-RADS v2中DWI 评分标准，将DTI 及FA 图按照5 分制评分，结果显示DTI 诊断PCa 的AUC 较DWI 低（0.845＜0.867），同样的参照PI-RADS v2 外周带病灶主要评分序列，DWI+DCE-MRI 诊断PCa 的AUC 较DTI+DCE-MRI 高（0.884＞0.851）。

DTI 是基于DWI 的新技术，主要评价参数ADC值与常规DWI 基本相同，研究已达共识，而对FA值的研究尚未达成共识。本研究尝试参照PI-RADS v2 中的DWI 评分，探讨DTI 评分评价外周带病灶，结果显示其诊断效能较PI-RADS v2 评分稍低，分析原因主要在以下几点：①前列腺同一癌灶分化级别不同，致FA 参数量化结果多变；②DTI 技术在盆腔器官的检查，因呼吸运动伪影和磁场不均匀性等的影响，信噪比偏低，导致图像不清晰，对评分影响较大。值得注意的是，本研究恶性组中有2例评分较DWI低，导致敏感度降低，良性组中1 例评分较DWI 低，导致特异度增加。