基于PI-RADS v2.1不同参数磁共振成像对前列腺癌诊断效能的比较

钟宇，田芳，邹明宇，张立波，刘文源

（北部战区总医院放射诊断科，沈阳 110016）

前列腺癌是最常见的老年男性生殖系统恶性肿瘤，发病率呈逐年上升趋势［1］。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI） 已成为检测或排除有临床意义前列腺癌的重要成像技术［2-6］。2012年，欧洲泌尿生殖放射学会发布了第1版前列腺影像报告和数据系统 （prostate imaging reporting and data system，PI-RADS v1），与乳腺影像报告和数据系统类似［4］。2015年，PI-RADS v1被美国放射学会采用，并开发了PI-RADS版本2 （PI-RADS v2）［5］。2019年，PI-RADS指导委员会对PI-RADS v2进行若干修改，维持将分数分配给单个序列的框架，更新为PIRADS v2.1［7］。前列腺MRI检查推荐使用3.0 T多参数磁共振成像 （multi-parametric MRI，mp-MRI），包括T2加权成像 （T2 weighted imaging，T2WI）、扩散加权成像 （diffusion weighted imaging，DWI） 和动态对比增强成像 （dynamic contrast enhanced，DCE）。mp-MRI可以反映人体结构及功能信息，多种成像技术联合应用提高了对肿瘤检测、定位、恶性风险分级、随诊及评估复发的准确性，在引导穿刺活检和治疗中起着重要作用［8］。

2019年，欧洲泌尿外科学会年会上荷兰 BARENTSZ教授提出了前列腺癌MRI诊断的最新研究成果——快速双参数磁共振成像 （fast bi-parametric MRI，fast bp-MRI）。双参数磁共振成像 （bi-parametric MRI，bp-MRI） 包括轴位、矢状位和冠状位的T2WI以及轴位DWI表观扩散系数 （apparent diffusion coeffecient，ADC） 序列，fast bp-MRl只包括轴位的T2WI和轴位的DWI ADC序列，扫描时间较传统bp-MRI进一步缩短。与bp-MRI和mp-MRI比较，fast bp-MRI略提高了穿刺率，且有相似的前列腺癌检出率，减少了检查费用，提高了扫描速度［9］，避免了静脉注射和潜在的造影剂相关毒性。本研究探讨3种检查方法 （fast bp-MRI、bp-MRI和mp-MRI） 对前列腺癌的诊断效能，旨在为临床提供更好、更恰当的前列腺癌影像检查方法提供依据。

1 材料与方法

1.1 临床资料

收集2016年1月至2019年12月本院诊治的活检前接受前列腺MRI检查的前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）升高 （PSA＞4 ng/mL） 患者的临床资料，从患者病历档案中提取组织病理学和临床随访数据。纳入标准:（1） 接受系统性经直肠超声 （transrectal ultrasonography，TRUS） 引导前列腺穿刺活检或接受根治性前列腺切除术 （radical prostatectomy，RP） 获得病理结果的患者；（2） MRI影像序列完整，包括T2WI、T1WI、DWI和DCE；（3） 具有组织病理学和临床随访数据。排除标准:MRI检查以前进行过前列腺干预 （TRUS/经直肠切除前列腺/BPH治疗、放射治疗、局灶性治疗或栓塞） 和药物/激素治疗的患者。最终88例患者纳入本研究，其中前列腺癌44例，非前列腺癌 （前列腺增生、前列腺炎、肉芽肿） 44例。

1.2 影像检查方法

MRI检查采用SIEMENS 3.0 T Verio扫描仪，扫描前适度充盈膀胱，仰卧位，以耻骨联合上方2.0 cm为扫描中心，体线圈为射频发射线圈，腹部相控阵线圈为接收线圈。序列包括T2WI矢状面、冠状面、横断面 （抑脂） 和TlWI横断面，DWI和DCE矢状面、冠状面、横断面。T1WI:TR 680 ms，TE 16 ms；T2WI:TR 3 000 ms，TE 89 ms，FOV 20 cm×20 cm，层间距3 mm，层厚1 mm。DWI:采用EPI单次激发序列（TR 4 500 ms，TE 93 mm，FOV 25 cm×21 cm，层厚4 mm），b值设置为 （50、800 s/mm2），ADC自动生成。DCE:采用高压注射器经肘静脉以2.5 mL/s给予Gd-DTPA扫描，TR 3.3 ms，TE 1.6 ms，FOV 20 cm×20 cm，层厚4.0 mm，连续扫描5 min。

1.3 图像分析

在不知晓病理结果的情况下，由2名前列腺MRI影像诊断经验丰富的医生共同阅读图像，以PIRADS v2.1为诊断标准［7］，意见不一致时经协商达成一致。PI-RADS v2.1维持将分数分配给单个序列的框架，在前列腺外周带 （peripheral zone，PZ） 及前列腺移行带 （transitional zone，TZ） 中单独对T2WI、DWI和DCE进行评分，根据前列腺癌风险等级给出整体评分:1分，可能性非常小；2分，可能性较小；3分，可能性不确定；4分，可能性较大；5分，可能性非常大。PZ以DWI为优势序列，TZ以T2WI为优势序列。只有当病灶位于PZ且DWI评分为3分时，DCE作为补充序列加入，阳性会导致总体评分升至4分，阴性则维持3分不变。DCE阳性或阴性对PI-RADS整体评分 （1、2、4、5分） 无影响。将所有患者进行完整的磁共振序列检查，分成fast bp-MRI［T2WI （仅横轴位） +DWI］、bp-MRI （T2WI+DWI）、mp-MRI （T2WI+DWI+DCE） 3种方案分别对图像进行总体评分。

1.4 统计学分析

图1 前列腺癌患者MRI结果Fig.1 MRI findings of prostate cancer patients

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。以病理结果分组，应用独立样本t检验比较3种方案前列腺癌组与非前列腺癌组的PI-RADS v2.1评分。绘制3种检查方案诊断前列腺癌的受试者工作特征 （receiver operating characteristic，ROC） 曲线。通过ROC曲线计算约登指数，取约登指数最大值所对应的PI-RADS v2.1评分为临界值，比较3种检查方案的敏感度、特异度及准确度。P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般结果

结果显示，患者中位年龄70 岁 （54～85岁），中位PSA为19.0 ng/mL （4～385 ng/mL），前列腺癌中发生在PZ28例 （图1A～1D），TZ16例 （图1E～1H）。Gleason评分显示，6分2例，7分7例，8分10例，9分23例，10分2例。

2.2 3种检查方案PI-RADS v2.1评分比较

结果显示，PI-RADS v2.1评分1～2分，fast bp-MRI检查27例 （30.7%），bp-MRI和mp-MRI检查均为35例（39.8%）。如果对≥3分患者进行穿刺，fast bp-MRI中8例 （9.1%） 患者被过度评估，进行了不必要穿刺。见表1。由于mp-MRI局灶性早期增强，3例患者PI-RADS v2.1评分3分“升级”为PI-RADS v2.1评分4分，这些患者活检策略没有改变。前列腺癌组与非前列腺癌组3种检查方案PI-RADS v2.1评分比较差异均有统计学意义 （均P＜ 0.001），见表2。

2.3 3种方案对前列腺癌的诊断效能比较

结果显示，fast bp-MRI、bp-MRI、mp-MRI诊断前列腺癌的ROC曲线曲线下面积分别为0.831、0.903和0.905，bp-MRI与mp-MRI诊断价值较高，见图2。

表1 3种检查方案患者PI-RADS v2.1评分分布比较［n（%）］Tab.1 Comparison of the PI-RADS v2.1 score distribution among the three examination schemes［n（%）］

表2 3种检查方案前列腺癌组与非前列腺癌组PI-RADS v2.1评分比较Tab.2 Comparison of the PI-RADS v2.1 scores between the prostate cancer and non-prostate cancer groups in the three schemes

图2 3种方案对前列腺癌诊断的ROC曲线Fig.2 ROC curve of three protocols in the diagnosis of prostate cancer

3种检查方案PI-RADS v2.1评分临界值均为4分（1～3为良性病变，4～5分为前列腺癌），计算3种方案诊断的敏感度、特异度及准确度，结果显示，mp-MRI敏感度最高，fast bp-MRI与bp-MRI的特异度相同，mp-MRI准确度最高。见表3。

2.4 基于PI-RADS v2.1评分的DCE有效性分析

本研究88例患者中仅有7例 （8.0%） 确定总体评分需要DCE的结果，DCE阳性使PZ整体评分从3分升至4分者3例 （3/7，42.9%），前列腺癌检出率 （真阳性） 2例 （2/3，66.7%），DCE阴性使PZ整体评分3分不变者4例 （4/7，57.1%），未检出前列腺癌 （真阴性） 1例（1/4，25%） ；81例 （92%） 不需要DCE检查，其中TZ评分1、2、3、4、5分者56例 （63.6%），PZ评分1、2、4、5分者25例 （28.4%）。

表3 3种方案对前列腺癌的诊断效能比较 （%）Tab.3 Comparison of the diagnostic efficacy of the three schemes for prostate cancer （%）

3 讨论

3.1 bp-MRI对前列腺癌的诊断价值

fast bp-MRI为单平面bp-MRI，仅有横轴位T2WI，省略了冠状位和矢状位T2WI，大幅度缩短了采集时间，将使MRI检查对幽闭恐惧症患者更容易耐受，并可能减少运动伪影，但也暴露出潜在的缺点，单平面横轴位T2WI更难将病变分配到前列腺带状区域 （PZ或TZ），特别是在良性增生的情况下，可能会变形、移位或导致前列腺不对称，本研究中12例（13.6%） 患者由于单平面错误分配区域，导致最后的PI-RADS v2.1评分改变。还有一部分微小病灶和（或） 形态不规则病灶，单平面读取图像容易遗漏，本研究中3例 （3.4%） 微小病灶遗漏。这也是与bp-MRI比较fast bp-MRI的PI-RADS v2.1 3分不确定性患者增加的缘由。增加诊断的指标污染导致更多不必要活检，因此，2019年更新的PI-RADS v2.1版本中指出T2WI图像应始终在轴向平面和至少1个额外平面［矢状和 （或） 冠状面］上获得［7］。

bp-MRI多平面T2WI成像弥补了fast bp-MRI单平面T2WI成像诊断的不足，提供了更多的影像信息，本研究中bp-MRI的敏感度 （70.5%） 及准确度（83.0%） 较fast bp-MRI均升高，且相对于mp-MRI，bp-MRI不需要静脉造影剂给药，也适用于肾功能受损患者。在临床应用早期认为含钆络合物作为磁共振对比剂非常安全且无肾毒性，但近年有研究［10-11］报道钆剂与肾源性系统纤维化 （nephrogenic systemic fibrosis，NSF） 有关。NSF是一种表现为广泛皮肤和结缔组织纤维化的全身疾病，导致四肢皮肤增厚硬化，关节固定、挛缩。在肾功能异常及有糖尿病、高血压等基础疾病的患者使用钆剂时应密切观察，建议严重肾功能不全患者谨慎选用对比剂［12］。前列腺癌大多发生于老年男性，一般基础疾病较多且复杂，更应注意肾功能的保护。另有研究［13-14］报道钆剂脑内沉积，但临床意义尚不清楚，需要进行长期的前瞻性的研究来观察。有研究［15］指出PSA相关指标 （f/tPSA、PSAD） 与bp-MRI联合诊断有效提高了敏感性、特异性、准确度，达到与mp-MRI相近的诊断效能，这也弥补了bp-MRI在前列腺PZ评分为3分时影像上不能再进一步明确诊断的不足，且bp-MRI评分为3分时活检策略并没有改变，不影响穿刺率。

3.2 mp-MRI对前列腺癌的诊断价值

3.0 T mp-MRI为PI-RADS v2指南推荐的完整扫描序列，包括多平面T2WI、DWI和DCE。当PZ DWI序列PI-RADS评分为3分时，DCE阴性，其评分仍为3分，DCE阳性，其评分将升至4分，增加PZ前列腺癌的可能性。本研究表明mp-MRI与bp-MRI具有相似的诊断效能，mp-MRI的敏感度及准确度略高于bp-MRI，其中PZ评分为1、2、4、5分时在TZ中DCE的有效性不能体现，仅在PZ评分为3时，需要DCE的加入来进一步明确总体评分。本组中仅有7例 （8.0%） 患者确定总体评分需要DCE的结果，其中DCE阳性使PZ整体评分从3分升至4分者3例，其中前列腺癌检出率为66.7% （2/3），DCE阴性使PZ整体评分3分不变者4例，其中25% （1/4） 未检出前列腺癌，约92% （81/88）不需要DCE检查。

虽然DCE的作用有限，它是前列腺癌mp-MRI检查的重要组成部分，弥补了bp-MRI PZ评分为3分时影像上不能进一步诊断的不足，如果在诊断不足和过度诊断之间平衡还是要优先考虑临床不丢失任何重要癌症。目前，PI-RADS委员会建议保留bp-MRI以供选择临床适应证，并就何时首选mp-MRI的使用提出以下建议:（1） 不明原因PSA升高的阴性活检，以及那些正在积极监测评估快速PSA倍增时间或处在改变中的临床/病理状态。（2） 接受过bp-MRI检查但未发现可疑的有临床意义前列腺癌 （clinically significant prostate cancer，CSPC） 且持续怀疑疾病，因此不错过CSPC，随后再成像首选mp-MRI。（3） 进行过前列腺干预 （TRUS/经直肠切除前列腺/BPH治疗、放射治疗、局灶性治疗或栓塞） 和药物/激素治疗 （睾酮、5-α还原酶等），已知改变前列腺形态的患者应在手术干预后的适当时间采用mp-MRI评估，以进行疾病检测和定位。（4） 经过活检的男性具有强烈家族史、已知遗传倾向、尿基因组评分升高且高于CSPC平均风险评分的应行mp-MRI检查。（5） 有髋关节植入或其他考虑的，预期会退化DWI图像质量的应该采用mp-MRI检查［7］。

本研究也存在一定的局限性:（1） 样本量有限，进行回顾性分析时可能存在选择偏倚，影响良恶性鉴别诊断的价值；（2） 前列腺穿刺活检与接受根治性前列腺切除术所获得的病理结果及Gleason评分可能会产生一定的偏差；（3） 影像序列不完整的患者未纳入此研究，可能会一定程度上影响灵敏度、特异度等指标。

综上所述，mp-MRI对前列腺癌诊断效能最高，bp-MRI诊断效能与之相近，可保留bp-MRI检查以供选择不同的临床适应证。