IVIM-MRI主要参数扩散系数及灌注因子与前列腺病理诊断的相关性

宋曼 陈识 周小彪

(厦门大学附属第一医院放射科，福建 厦门 361003)

前列腺癌(PCa)发病率高居男性恶性肿瘤的第二位〔1〕。PCa患者以中老年男性为主，随着我国社会人们生活习惯的改变和老龄化的逐渐加剧，PCa的发生率、死亡率都在逐年增加。随着影像学中核磁共振技术的不断发展和应用，体素内不相干运动(IVIM)成像技术应运而生，其对于血液微循环中血流的灌注特征及水分子的扩散情况有准确的评价，诊断信息更加丰富，对于PCa的诊断中具有非常重要的价值〔2，3〕。真实扩散系数(D)、灌注扩散系数(D*)和灌注因子(f)是IVIM-磁共振成像(MRI)诊断前列腺良恶性肿瘤的主要参数，但其诊断的灵敏度及准确性仍有待探究。本研究分析IVIM-MRI主要参数D及f与前列腺病理诊断的相关性。

1 资料与方法

1.1一般资料 2012年6月至2017年6月厦门大学附属第一医院收治的87例前列腺检查患者。纳入标准：①均在厦门大学附属第一医院行IVIM-MRI和病理穿刺活检证实为前列腺增生或PCa患者；②有排尿困难、夜尿增多和无痛性肉眼血尿等症状；③对本研究知情且签署知情同意书，能够配合完成此次研究。排除标准：①合并其他部位肿瘤患者；②在MRI检查前4 w内进行过前列腺手术或穿刺活检者；③肝肾功能异常者；④既往诊断为PCa并接受放射治疗者。年龄50～83岁，平均(65.6±3.1)岁，所有患者经IVIM-MRI检测后的2 w内经直肠超声引导12针前列腺穿刺活检。病理结果显示，PCa患者43例，年龄52～83岁，平均(63.9±2.7)岁，其中Gleason评分(GS)≤6分15例，7分9例，≥8分19例；良性前列腺增生(BHP)患者44例，年龄50～82岁，平均(66.7±3.4)岁，国际前列腺症状评分(IPSS)〔4〕13～33分，平均(20.8±3.5)分。依据PCa患者GS〔5〕分为低危组(GS<7分，n=15)和中高危组(GS≥7分，n=28)，本研究全过程在厦门大学附属第一医院伦理委员会的监督下进行。

1.2方法

1.2.1穿刺活检和病理诊断 患者均采用宽频直肠探头彩超仪观察患者前列腺内部回声表现、血流分布等情况，频率设置为6.95 MHz，并通过经典12针穿刺法进行穿刺取材20 mm组织，并送样检测。

CD34免疫组化和微血管密度(MVD)计算：采用anti-CD34探针进行染色，采用PV(Power Vison TM two-step histostaining)两步法试剂盒进行染色，棕黄色为阳性。10×20倍显微镜下选取相对集中的5个热点区域分析MVD水平，依照Weidner法〔6〕和image-pro plus6.0软件计算平均值。

1.2.2MRI扫描 患者均采用GE3.0T核磁共振扫描仪(购自美国通用电气公司)。8通道torsal相控阵表面线圈采集相关数据，整个前列腺进行扫描。常规序列包含T2加权成像(T2WI)(轴位、矢状位和冠状位)，在轴位进行VIIM-MRI扫描，具体参数为：

T2WI 序列：扫描视野(FOV)340×340 mm，重复时间(TR)4 500 ms，矩阵128×160，层间隙0.5 mm，层厚4 mm，激发次数(NEX)2次。轴位IVIM-MRI序列：选用15个b值(0，25，50，75，100，150，200，400，600，800，1 000，1 200，1 500，2 000，3 000 s/mm2)，FOV 340×80 mm，矩阵128×160，层间隙0.5 mm，层厚4 mm，带宽250 kHz。

1.2.3数据分析和处理 采用GEAW4.5对IVIM-MRI的图像数据信号衰减情况进行分析，计算D、D*和f值。感兴趣区(ROI)由2名经验丰富的影像科医生共同阅片确定。

1.3统计学分析 采用SPSS19.0软件进行t检验及受试者工作特征(ROC)曲线评价。

2 结 果

2.1PCa患者病理及MRI图 由图1可知，图中带状染色和深棕色环形是组织中微血管和BHP患者相比，PCa患者血管管径显著减小，血管密度增加，血管形态变的不规则。由图2可知，PCa患者病灶区D、f显著升高，D*显著降低。

图1 PCa及BHP患者病理染色(×200)

A PCa患者结节位于外周带1～6点方向；B中IVIM的D值显著降低；C～E分别是IVIM-MRI的参数D、D*和f值的伪彩图；图C、D、E中ROI 1为癌灶区，ROI 2为非癌灶区图2 PCa患者常规MRI及IVIM-MRI相关参数伪彩图

2.2两组定量参数比较 BHP组D显著高于PCa组，D*和f(不含b=800 s/mm2)显著低于PCa组(P<0.001)；两组f(含b=800 s/mm2)比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组定量参数比较

2.3低危组和中高危组患者定量参数比较 相较于中高危组，低危组患者D*、f(含b=800 s/mm2)和f(不含b=800 s/mm2)显著高于中高危组，D值显著低于中高危组(P<0.01，P<0.001)。见表2。

表2 低危组和中高危组患者定量参数比较

2.4BHP组和PCa组MVD比较 BHP组MVD(101.4±12.7)显著低于PCa组(184.5±23.6，t=20.385，P=0.000)。相关性分析发现，BHP组f值与MVD呈显著正相关(r=0.772，P<0.05)，PCa组D*与MVD呈显著正相关(r=0.784，P<0.05)。

2.5D值诊断效能分析 ROC曲线发现，D值的最佳诊断阈值为0.9×10-3mm2/s，特异度为86.0%，敏感度为94.1%。见图3。

图3 D值诊断效能ROC曲线

3 讨 论

MRI是目前对PCa诊断和评估的最为准确的影像学手段。扩散加权成像技术(DWI)在MRI诊断中的应用提高了PCa诊断的准确性，IVIM-MRI就是基于DWI技术基础上的一种新型癌症检测技术，其在PCa的诊断领域获得了极大的关注〔7～9〕。

IVIM-MRI基于体素内不相干运动理论，并运用双指数函数模型对不同b值下的MRI图像进行处理分析，从中获得D和f等〔10〕，能清晰地反映微循环的血流灌注和水分子的布朗运动情况，为PCa的诊断提供了更加丰富的信息。D值体现了前列腺组织内水分子弥散情况，与组织内大分子物质和生物膜的有着显著关系。D值主要反映了微观组织循环灌注的弥散运动情况。f值反映了上述伪弥散运动在整个弥散运动中的比例〔11～13〕。IVIM-MRI的图像信号与b值有着显著关系，而f值与小b值的分布及最高b值的大小有着密切关系。本研究结果可能与PCa患者肿瘤细胞间隙小，排列紧密，水分子扩散受限有关。

本研究结果提示，肿瘤组织的细胞异型性和改变程度能够影响到组织灌注情况，而且在实际的操作过程中可能会有其他因素影响到组织的灌注情况。本研究中D*值升高提示前列腺中以MVD为基础的学流灌注大大增加。f值的减少可能与前列腺癌患者组织异常通透性导致的水分子弥散运动，并对高b值下的IVIM-MRI的图像信号造成影响所致，f值能够反映出MVD血流灌注的改变。张冬等〔14，15〕研究发现，f值与D*相比，敏感度更高，这与本研究的结果相似。高b值下PCa中f值的降低更加显著，这与高b值下前列腺IVIM-MRI信号对于通透性异常导致的水分子弥散增加更加敏感有关。本研究还提示，D值对于PCa的诊断效能显著。PCa细胞中钠、钾泵功能显著减退，导致细胞水肿，也会对水分子的扩散造成影响，具体表现就是D值的显著降低。