IVIM-DWI对前列腺癌诊断价值研究*

刘书林，方向军

(南华大学附属第二医院医学影像科，湖南 衡阳 421001)

在社会生活方式改变背景下前列腺癌(PCa)不管在发病率方面，还是在病死率方面均不断攀升[1]。对PCa患者生活质量的改善与寿命的延长，其检出率与诊断准确率的提升均发挥着重要作用。扩散加权成像(DWI)可体现活体组织内单纯水分子扩散受限状况，且具备无创性；所得表观扩散系数(ADC)可定量分析扩散受限状况。通过体素内不相干运动扩散加权成像(IVIM-DWI)检查可无创地对人类机体组织中单纯水分子的客观扩散与假性扩散状况进行有效区分，由此获知组织灌注信息。本研究分析了DWI与IVIM-DWI各参数鉴别诊断PCa的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1资料

1.1.1一般资料 收集2016年1月至2017年1月本院收治的62例就诊原因均为尿急、尿不尽、尿频或血尿患者的临床资料，另收集16例健康志愿者的相关资料，均行磁共振成像(MRI)检查。62例患者年龄47～89岁，其中PCa 27例(PCa组)，前列腺增生(BPH)35例(BPH组)，均具备病理检查资料。采用Gleason评分[2-3]将27例PCa患者分为低危组(<6分，9例)、中危组(6～<7分，13例)和高危组(7～8分，5例)。16例健康志愿者年龄21～43岁，前列腺特异抗原检查无异常(0～4 ng/mL)，外周带(PZ)与中央腺体(CG)均正常，设为PZ组(n=16)与CG组(n=16)。

1.1.2纳入标准 (1)未在MRI检查禁忌范围内；(2)在进行MRI检查后1个月内获得病理检查结果；(3)MRI图像与《前列腺影像报告与数据系统指南》(第2版)，即PI-RADS V2评分诊断条件相符[4]。(3)健康志愿者未见泌尿系相关临床表现，直肠指检及前列腺特异抗原检查无异常，前列腺大小为4 cm(横径)×2 cm(前后径)×3 cm(垂直径)，MRI检查显示各序列信号无明显异常表现。

1.1.3排除标准 (1)未进行MRI检查时已接受相关治疗，包括手术，放、化疗，药物干预等；(2)存在PCa灶融合周边组织现象。

1.2方法

1.2.1检查方法 检查前4～6 h禁食、禁饮，以胃肠道排空，最大限度地降低肠道积气、积液量，必要时于检查前1 d行灌肠处理或服用适量缓泻剂；使膀胱保持适度充盈状态。仪器为Signa HDx 3.0 T磁共振仪(GE公司)，选择8通道体部相控阵线圈。研究对象取仰卧位，扫描范围包括前列腺及双侧精囊腺。主要序列参数：(1)在DWI检查中横断位(b值设定为0、1 500 s/mm2)，应用呼吸触发的单次激发平面回波成像，重复时间、回波时间分别为5 250.0、74.3 ms，视野、矩阵分别为30 cm×30 cm、96×130，层厚、层距分别为4、1 mm，激励次数为8。(2)在IVIM-DWI检查中横断位(b值设定为0、50、100、200、400、600、800、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000 s/mm2)，所选序列为单次激发平面回波成像，重复时间、回波时间分别为4 500.0、107.0 ms，视野、矩阵分别为30 cm×30 cm、96×128，层厚、层距分别为4、1 mm，激励次数依次为1、1、1、2、2、4、6、8、8、10、10、12。

1.2.2检查结果判定 诊断标准源自PI-RADS V2[4]，负责MRI各序列图像阅片工作的是放射科2名经验丰富的主治医师，意见存在分歧时经两人商量后确定最终诊断结果；绘制感兴趣区(ROI)，避开囊变、正常尿道、出血、坏死等；借助ADW4.6后处理工作站完成数据后处理工作，由此得到ADC图、真实扩散系数(D)图、灌注相关扩散系数(D*)图、灌注分数(f)图及相应数值。所有参数值均在上下3个层面开展测量，将均值作为终值。

2 结 果

2.1不同前列腺组织DWI、IVIM-DWI各项指标比较 PCa组患者ADC、D、f值均明显低于PZ、CG、BPH组，D*值均明显高于PZ、CG、BPH组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 不同前列腺组织DWI、IVIM-DWI各项指标比较

2.2DWI、IVIM-DWI各项指标鉴别前列腺良、恶性病变的诊断效能比较 D值鉴别前列腺良、恶性病变的AUC最大。见表2。

表2 DWI、IVIM-DWI各项指标鉴别前列腺良、恶性病变的诊断效能比较

2.3IVIM-DWI各项指标与PCa患者Gleason评分的相关性 低危组患者D值明显高于中、高危组，差异均有统计学意义(P<0.05)；中、高危组患者D值比较，差异无统计学意义(P>0.05)；各组患者D*、f值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3。D值与PCa患者Gleason评分呈明显负相关(r=-0.741，P=0.001)，D*、f值与PCa患者Gleason评分无关(P>0.05)。见表4。

表3 不同Gleason评分患者IVIM-DWI各项指标比较

表4 IVIM-DWI各项指标与PCa患者Gleason评分的相关性

2.4典型病例

2.4.1病例1 BPH患者，66岁。前列腺大小69 mm×51 mm×44 mm。DWI、IVIM-DWI检查结果见图1。

2.4.2病例2 PCa患者，68岁。前列腺大小50 mm×37 mm×39 mm。DWI、IVIM-DWI检查结果见图2。

A.STIR图像，CG和PZ间可观察到低信号假包膜，CG增大，PZ受压，PZ显示高信号，左侧PZ显示出一略高信号结节影，周边显示低信号假包膜；B.DWI图像，PZ无异常高信号表现，CG左份显示不规则条片样略高信号影；C.ADC图，其内未见明确异常信号减低区，相应ROI的ADC值为1.19×10-3mm2/s；D、E、F分别为D图、D*图、f图，相应ROI的值分别为0.558×10-3mm2/s、2.88×10-3mm2/s、0.676。图1 BPH患者DWI、IVIM-DWI检查结果

A.STIR图像，CG左份显示一不规则低信号结节，无清晰界限；B.DWI图像，CG左份显示1个显著高信号结节；C.ADC图，CG左份显示一不规则低信号结节，对应ROI的ADC值为0.747×10-3mm2/s；D、E、F.分别为D图、D*图、f图，对应的ROI值分别为0.346×10-3mm2/s、3.06×10-3mm2/s、0.353。图2 PCa患者DWI、IVIM-DWI检查结果

3 讨 论

目前，MRI已被公认为前列腺影像学检查的最佳手段，尤其是IVIM-DWI等新技术的运用，可在影像学方面为PCa的早期诊断与定量分析提供更加精准的依据。DWI信号高低负向相关于ADC值，即对于扩散慢的组织，DWI显示高信号，ADC则较低，对于扩散快的组织，前者显示低信号，后者则较高。IVIM-DWI拟合公式为S(b)/S(0)=(l-f)exp(-bD)+fexp[-b(D*+D)]。S(b)、S(0)依次表示相应b值组织中水分子信号水平、b值等于0时水分子信号水平。D、D*各自体现的为单纯水分子的客观扩散状况、组织微循环形成的假性扩散；f值体现的为组织微循环灌注在整体扩散效应中的容积占比，范围为0～1。

3.1DWI与IVIM-DWI相关指标在鉴别前列腺组织方面的应用 本研究结果显示，与BPH组比较，PCa组患者D、ADC值均偏低，差异均有统计学意义(P<0.05)。与以往研究结果相符[5-6]。PCa细胞呈高速增殖，细胞密度较大，细胞外间隙大幅下降，同时，正常前列腺细胞被癌细胞破坏，正常细胞分泌功能受影响，导致PCa患者D、ADC值明显降低。本研究同时发现，与BPH组比较，PCa组患者f值偏低，差异有统计学意义(P<0.05)。诸多研究也证实了此结果[7-8]。但国内外一些研究表明，PCa患者f值与BPH患者比较，差异无统计学意义(P>0.05)[9-10]。冷晓明等[11]研究表明，PCa患者f值明显高于BPH患者，差异有统计学意义(P<0.05)，该研究发现，b值影响f值，若前者较低，后者在诊断PCa和BPH方面表现出显著不同；若前者较高，后者在诊断PCa和BPH方面未表现出显著不同。SHINMOTO等[12]采用10个b值，含小b值的量为8个，即b值在200 s/mm2以下者为8个，结果显示，前列腺良、恶性病变患者f值比较，差异无统计学意义(P>0.05)。在IVIM-DWI检查中有6项b值大于或等于800 s/mm2，可见此值在鉴别诊断PCa和BPH方面体现出显著不同。PCa属富血供肿瘤，其可生成血管内皮生长因子，但未发育出成熟的癌组织血管壁，血管壁通透性增加，导致癌组织灌注明显增加，相应f值高于BPH患者。而本研究结果显示，PCa组患者f值低于BPH组。原因可能在于：(1)f值以微循环血流转运速率为主，除可体现微循环血流灌注分数外，还可提供腺体生成与腺管中液体的流动状况[12]；(2)人类机体组织细胞存在复杂的环境特征，各类屏障可能会干扰水分子自由扩散；此外，当b值较高时经典布朗运动则可能对其不再完全适用[5]。通过D*、f值2项指标可掌握组织一定的灌注信息。多数学者提出，D*值存在明显变异性，缺乏良好稳定性，在鉴别诊断前列腺良、恶性病变方面缺乏统计学价值[9-12]。原因可能在于：其除内含组织的客观灌注效应外，同时与前列腺腺体生成与腺管中液体流动等相关。

3.2DWI与IVIM-DWI各项指标对PCa的诊断作用 本研究结果显示，D值相比ADC值具有更高的诊断效能。与部分研究结果相似[13-14]。IVIM-DWI能区分人体单纯水分子的扩散及微循环灌注信息，其D值在体现组织水分子扩散状况方面更具有客观性。

3.3IVIM-DWI各项指标与PCa患者Gleason评分的相关性分析 国外多项研究表明，PCa患者D值与其Gleason评分呈显著负相关[15-16]。本研究也得到相同结果。Gleason评分越高表示肿瘤分化越差，恶性程度越高，癌细胞密度越大，细胞外间隙越窄，癌组织侵袭性越强，对正常腺体分泌功能影响越大，从而水分子扩散受限越明显，D值越小。此结论获得HERMINGHAUS等[17]的认可。本研究结果还显示，低危组患者D值明显高于中、高危组，差异均有统计学意义(P<0.05)。与诸多研究结果相符[10，15，18-19]。但本研究结果显示，中、高危组患者D值比较，差异无统计学意义(P>0.05)。VALERIO等[10]和ZHANG等[15]研究也得到相同结果。原因可能在于：本研究仅涉及较少的高危组病例数，所得结果具有偏倚风险。本研究结果显示，不同Gleason评分患者D*、f值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。与诸多研究结果类似[10，15-16]。原因可能为：(1)在腺管中液体流动、腺体分泌等因素影响下这2项指标均无法客观体现组织灌注信息；(2)本研究仅涉及较少的样本量，Gleason评分以中危组为主，具有偏倚风险；(3)b值的选择对IVIM-DWI指标的效能可能存在一定影响。

3.4本研究尚待完善之处 (1)仅纳入了较少的PCa病例数，Gleason评分较为集中；(2)未分析前列腺炎性病变，尚有待于进一步深入研究。

总之，DWI与IVIM-DWI相关指标(包括ADC、f、D、D*值)在鉴别诊断PCa和BPH方面发挥着一定作用，其中更具诊断价值者为D值。IVIM-DWI检查中D值在PCa恶性程度评估方面具有一定作用。