DWI联合DCE-MRI对前列腺肿瘤术前鉴别诊断的效能分析

卢晓冬 杨 明 杨 维 何业银

江苏省泗阳县人民医院影像中心（江苏 223700）

良性前列腺增生症（Benign prostatic hyperplasia，BPH）和前列腺肿瘤（Prostate cancer，PCa）是老年男性较为常见的疾病，近年来前列腺肿瘤发病率呈上升趋势，早期诊断和治疗是影响预后的重要因素[1]。目前临床上诊断PCa的影像学方法主要有经直肠超声检查（Transrectal ultrasonography，TRUS）、电子计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic resonance imaging，MRI）、正电子发射计算机断层显像（Positron Emission Computed Tomography，PET）等。TRUS对前列腺的细微病变难以显示，限制了对早期PCa的诊断；CT的软组织对比分辨率低，对PCa早期诊断无明显优势；PET是肿瘤诊断和分期评估的先进影像学技术，但其价格昂贵，设备普及率低，目前多用于检查有无全身转移的中晚期肿瘤患者。MRI具有较好的软组织分辨率，可对病变组织多角度、多序列、多参数成像，随着影像学技术的发展，弥散加权成像（Diffusion-weighted imaging，DWI）和MRI动态增强扫描（Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）在临床的应用日益深入，增加了诊断恶性肿瘤的准确性[2-4]。本研究对92例前列腺病变患者的MRI影像学资料进行分析，旨在探讨DWI和DCE-MRI对PCa的鉴别诊断价值。

资料与方法

一、一般资料

以2019.1-2020.3在我院接受手术治疗的前列腺病变患者为研究对象。纳入：①经肛门直肠指检发现前列腺结节；②B超检查发现前列腺低回声结节；③实验室检查发现前列腺特异性抗原（Prostate specific antigen，PSA）异常升高。满足以上任一条件即可入选。排除标准：①急性前列腺炎患者；既往有前列腺手术史者；②合并其他恶性肿瘤疾病者；③MRI检查前已接受穿刺活检、激素疗法或放化疗者；④有MRI检查禁忌症者或拒绝行增强检查者；⑤无最终病理结果者。最终纳入有效病例92例，且MRI影像学资料完整，根据术后病理检查结果分为PCa组和BPH组。PCa组患者36例，年龄60～76（68.35±3.53）岁，病程3～17个月，平均（8.85±1.71）月；BPH组患者56例，年龄60～77（69.28±3.47）岁，病程4～18个月，平均（8.19±1.82）月。两组患者年龄、病程比较差异无统计学意义（P＞0.05）。均知情同意，本研究经医学伦理委员会批准（批号：20180402）。

二、检查方法

所有患者术前接受MRI检查，仪器为美国GE 1.5THDXT磁共振扫描仪，8通道腹部相阵控线圈。患者空腹检查，膀胱中度充盈，取仰卧位，横断面对前列腺及精囊腺范围进行扫描，冠状面及矢状面自盆底至腹主动脉分叉水平进行大范围扫描。（1）常规扫描。先进行三维定位像，再行横断面抑脂T2加权（TSE-FST2WI），要求垂直于前列腺外周带后缘长轴，重复时间（Time of Repetition，TR）4300ms，回波时间（Time of Echo，TE）140ms，层厚4mm，层间隔0.1mm，激励次数（Number of signal averaged，NEX）=4，视野（field of view，FOV）=32×32mm。然后行矢状面和冠状面T2WI，横断面T1WI，TR440ms，TE7.8ms，层厚4mm，层间隔0.1mm，NEX=2，FOV=32×32mm。成像序列：快速自旋回波（Fast spin echo，FSE）序列，轴位T1WI、T2WI、抑 脂T2WI，矢状面和冠状面T2WI。参数：T1WI（TR600ms，TE10ms），T2WI（TR4060ms，TE97ms），采集带宽15.6～41.9kHz，矩阵320×256，FOV=320×320mm，层厚4mm，层间隔0.1mm，信号平均次数=4。（2）DWI扫描。以前列腺为中心采取单次激发自旋回波-回波平面成像（Spinecho echo planar imaging，SE-EPI）序列，根据MRI显示的可疑病灶定域采样位置，TE66.8～75ms，TR3000～4000ms，FOV=320×320mm，矩阵320×256，层厚4mm，层间隔0.1mm，NEX=4～6，b值选取1000s/mm2、600s/mm2两个参数。（3）DCE-MRI扫描。运用3D-LAVA技术行前列腺及精囊腺范围内轴位扫描，TR/TE/TI=5.4/2.0/5.0ms，层厚/层间距=4/0mm，FOV=320×320mm，矩阵320×256。经左肘前静脉10s快速注入钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA）0.2mmol/kg，注射前先扫描2个空白时相，注射开始10s后连续扫描24期，扫描一期12s。

三、图像观察和处理

由2位经验丰富的影像学医师采用盲法共同阅片，如意见不同则协商达成一致。将扫描得到的数据传送至工作站，观察病灶的形态、大小、数目、边缘、信号特点、浸润程度、淋巴结转移等情况。分别在DWI、DCE-MRI图像上选取感兴趣区（Region of interest，ROI），大小约30mm×30mm，尽量避免脂肪、空气、囊变、钙化等因素的干扰。采用相关软件对DWI数据进行处理，测量ROC区的表观弥散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC），自动重建ADC图。利用功能软件处理DCE-MRI数据，得到时间-信号（SI-T）曲线，分为三型：Ⅰ型为早期快速强化后仍稳定强化或缓慢强化型，Ⅱ型为早期快速强化后出现平台期，Ⅲ型为早期快速强化后随即下降。选定右侧股动脉获得AIF曲线模型，绘制ROI，获得动态增强的药代动力学参数，包括容积转运常数（Volume transfer constant，Ktrans）、速 率 常 数（Rate constant，Kep）、血管外细胞外间隙体积百分数（Extravascularextracellular volume fraction，Vc）。

四、统计学方法

用SPSS21.0进行数据分析。等级资料以（%）表示，组间比较采取秩和检验；符合正态分布的计量数据以（±s）表示，组间比较采取独立样本t检验；用受试者工作曲线（Receive operating characteristic curve，ROC）分析ADC值和DCE-MRI参数对前列腺肿瘤的诊断效能，记录曲线下面积（Area Under the Curve，AUC）、敏感度、特异度。以P＜0.05有统计学意义。

结 果

一、两组不同b值下ADC值比较

b值取1000s/mm2、600mm2时，PCa组患者ADC值均低于BPH组（P＜0.05），表1。

表1 两组不同b值下ADC值比较（±s，×10-3mm2/s）

表1 两组不同b值下ADC值比较（±s，×10-3mm2/s）

组别 n b=1000s/mm2 b=600s/mm2 PCa组 36 0.925±0.166 1.144±0.251 BPH组 56 1.262±0.192 1.419±0.217 t 8.613 5.569 P＜0.001 ＜0.001

二、不同b值下ADC值的诊断效能比较

b=1000s/mm2时，ADC值诊断前列腺肿瘤的AUC值为0.905，ADC值为1.011×10-3mm2/s时诊断效能最大，敏感度为77.78%，特异度为91.07%；b=600mm2时，ADC值诊断前列腺肿瘤的AUC值为0.805，ADC值为1.301×10-3mm2/s时诊断效能最大，敏感度为77.78%，特异度为75.00%。表2和图1，b值取1000s/mm2时诊断效能大于600s/mm2。

表2 不同b值下ADC值的诊断效能比较

图1 不同b值下ADC值诊断前列腺肿瘤的ROC曲线

三、两组患者SI-T曲线类型比较

PCa组患者以Ⅲ型曲线为主，BPH组患者以Ⅱ型为主，两组曲线类型比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组患者SI-T曲线类型比较[n（%）]

四、两组DCE-MRI参数比较

PCa组患者Ktrans、Kep、Vc水平均高于BPH组（P＜0.05），见表4。

表4 两组DCE-MRI参数比较（±s）

表4 两组DCE-MRI参数比较（±s）

组别 n Ktrans（min-1） Kep（min-1） Vc PCa组 36 0.35±0.07 0.85±0.15 0.31±0.06 BPH组 56 0.27±0.05 0.65±0.12 0.23±0.05 t 6.503 7.045 7.575 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

五、DCE-MRI参数的诊断效能分析

Ktrans诊断前列腺肿瘤的AUC值为0.828，以0.31min-1为临界值时诊断效能最大，敏感度、特异度为69.44%、83.93%；Kep诊断AUC值为0.857，以0.73min-1为临界值时诊断效能最大，敏感度、特异度为83.33%、78.57%；Vc诊断AUC值为0.874，以0.27为临界值时诊断效能最大，敏感度、特异度为77.78%、82.14%。具体见表3和图2。

表5 DCE-MRI参数的诊断效能分析

图2 DCE-MRI参数诊断前列腺肿瘤的ROC曲线

讨 论

前列腺肿瘤多发于中老年男性，近年来其发病率有上升趋势，早期诊断和治疗有利于获得良好预后。MRI检查对PCa有较高的诊断价值，传统的T2WI序列可以很好的显示前列腺解剖结构，对癌症的检出、定位、分期有重要意义[5]。PCa在T2WI序列上表现为低信号，但与背景组织缺乏对比，且前列腺炎、纤维化、出血、钙化等表现均可显示为低信号，因此T2WI序列单独诊断的特异性较低[6]。另外，常规MRI图像的诊断准确性较大的依赖于医师的个人水平及经验，容易导致主观上的偏差，因此临床上需要寻找更客观、准确的影像学技术，以提高对PCa的诊断。

DWI作为一种无创磁共振功能成像技术，可以实现在分子水平上反映病理生理过程，ADC值用来描述组织内水分子弥散强度的高低，通过该参数的测量可以对病变进行定量分析[7]。正常前列腺外周组织富含大量腺体和腺管结构，水分较多，细胞外间隙大也利于水分子自由运动，因此正常外周带的ADC值较高[8]。恶性肿瘤发生时会破坏前列腺的正常结构，细胞排列紊乱、密实，肿瘤细胞结构也发生改变，多种因素影响下水分子弥散受限，ADC值明显降低[9,10]。本研究显示，b值取1000s/mm2、600s/mm2时，PCa组患者ADC值均低于BPH组。分析原因认为，前列腺增生组织的细胞仍保持分泌功能，同时细胞大量增殖，腺体内液体明显增大，水分子运动增强则ADC值偏高。前列腺肿瘤细胞排列紧密且包裹腺体，腺体分泌的液体量减少，影响水分子的弥散运动，因此ADC值偏低。b值是反映扩散梯度和持续时间的参数，影响对水分子弥散运动的敏感性，b值越高则ADC值越低。高b值可降低血流灌注产生的影响，测定的ADC值更接近于真实的扩散系数，可较好的反映组织内水分子的扩散运动，但b值增高会加重伪影，信号衰减加大，图像质量会下降[11]，因此需根据设备和检查部位选择合适的b值。ROC曲线分析结果显示，b值取1000s/mm2时DWI具有更高的诊断效能，AUC值为0.905，敏感度为77.78%，特异度为91.07%。

DCE-MRI可较好的评价病变的血流动力学，对较小的肿瘤也有较高的敏感性，SI-T曲线反映信号强度与时间变化的关系，可直观的连续反映病变组织的强化特点[12,13]。本研究中，PCa组患者以Ⅲ型曲线为主，强化方式以“快进快出”最多，符合典型的恶性肿瘤强化方式；BPH组患者以Ⅱ型为主，增生组织强化较慢且多为持续强化。由于前列腺良恶性疾病的强化方式存在明显差异性，SI-T曲线可作为前列腺肿瘤诊断的重要参考指标之一。DCE-MRI对前列腺疾病的定量分析法需计算药代动力学参数，以反映患者血管通透性。Ktrans指单位时间内对比剂从血浆经毛细血管壁进入组织间隙的剂量，Kep为单位时间内对比剂从组织间隙返回血管内的剂量，Vc指血管外细胞外间隙体积百分数[14,15]。本研究定量分析结果显示，PCa组患者Ktrans、Kep、Vc水平均高于BPH组。分析原因认为，肿瘤组织血管生成速度过快，毛细血管壁不成熟，其内皮细胞间隙较正常细胞间隙大，因此肿瘤血管的通透性增加。ROC曲线分析结果发现，Ktrans诊断AUC值为0.828，敏感度、特异度为69.44%、83.93%；Kep诊断AUC值为0.857，敏感度、特异度为83.33%、78.57%；Vc诊断AUC值为0.874，敏感度、特异度为77.78%、82.14%。上述结果表明DCE-MRI各项定量参数可对前列腺肿瘤做出诊断。

总结，DWI和DCE-MRI对前列腺肿瘤有较高的鉴别诊断价值，可提供丰富的诊断信息，结合ADC值、SIT曲线类型及Ktrans、Kep、Vc等参数做出综合判断，有利于提高诊断准确性。