T1、T2 值联合血清总前列腺特异性抗原对移行带前列腺癌的诊断价值

刘加成，刘群，管荣平，邢炯

（1.东南大学附属中大医院核医学科，江苏 南京 210009；2.江南大学附属医院医学影像科，江苏 无锡 214041）

由于70%～75%的前列腺癌（Prostate cancer，PCa）发生于前列腺外周带[1]，多数研究主要集中于外周带前列腺病变的诊断与鉴别诊断，较少针对移行带前列腺病变。前列腺移行带常伴有增生、炎症等改变，信号复杂，与PCa 信号变化范围常重叠，是MRI 诊断的难点之一。近年来，随着合成MRI 技术（Synthetic MRI，syMRI）[2-3]的发展，可以一次快速采集和生成多组常规加权序列和定量序列图像，使得MRI 定量技术在临床上逐步推广。MRI 定量技术精确测量组织的T1、T2值等参数，提高了对微小的MR信号变化的分辨，对移行带PCa 的诊断效能有所提高[4]，但仍不能满足临床需求。联合反映不同特征的多参数是提高移行带PCa 诊断效能的重要方法，本研究通过比较分析T1、T2值联合血清总前列腺特异性抗原（Total prostate specific antigen，tPSA）[5-6]诊断移行带PCa 的效能来探究其临床意义。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2020 年10 月—2021 年11 月于江南大学附属医院招募血清tPSA≥4 ng/mL 并接受MRI 检查的患者392 例。MRI 图像符合诊断要求，且经MRI 确认前列腺移行带病灶或病灶主体位于前列腺移行带的首诊病人159 例。其中133 例（年龄（69.8±7.0）岁）在MRI 检查后1 周内行超声引导下前列腺穿刺组织活检，纳入研究。根据病理结果，将纳入病人分为PCa 组和非PCa 对照组。所有纳入病人均为首次行前列腺穿刺。本研究通过江南大学附属医院医学伦理委员会批准（批号：LS2020045），所有病人均签署知情同意书。

1.2 MRI 检查方法

采用GE SIGNA ACTECTURE 3.0T 超导MR扫描仪，线圈为AA 相控阵腹部线圈（16 通道）联合PA 床板线圈。扫描序 列包括横断位T1WI、T2WI、DWI 和冠状位T2WI 及syMRI 序列，具体参数如下：①横断位T1WI FSE，TR 709 ms，TE 11.8 ms，矩阵384×256，视野20 cm×20 cm，层厚3 mm，层间距0 mm，带宽62.5 kHz，激励1 次；②横断位T2WI FSE，TR 2 440 ms，TE 112 ms，视野20 cm×20 cm，矩阵320×320，层厚3 mm，层间距0 mm，宽50 kHz，激励2 次；③冠状位T2WI+脂肪抑制FSE，TR 3 380 ms，TE 86.1 ms，矩阵320×320，视野36 cm×36 cm，层厚4 mm，层间距0 mm，带宽62.5 kHz，激励2 次；④横断 位EPI DWI，TR 4 500 ms，TE Minimum，矩 阵128×128，视野36 cm×36 cm，层厚3 mm，层间距0 mm，带宽250 kHz，自动重组b 值分别为0、800 s/mm2、2 000 s/mm2，分别激励1、2、8 次；⑤syMRI MAGiC序列，轴位扫描，TR 4 500 ms，TE 10 ms/100 ms，矩阵320×256，视野36 cm×36 cm，层厚4 mm，层间距0 mm，带宽41.67 kHz，激励2 次。

1.3 图像分析

1.3.1 PI-RADS 评分的判定

由两名接受过PI-RADS V2.1[7]训练的影像科主治医师（具有>5 年前列腺MRI 诊断经验）在前列腺穿刺前或病理结果出来前，参照PI-RADS V2.1标准独立评估，由副主任医师（具有>15 年前列腺MRI 诊断经验）阅片审核，评分结果有争议，讨论后给出评分。多发病变，以主病变评分作为最终评分。根据PI-RADS V2.1 移行带病灶评估：当T2WI 评分为1、2、4 或5 分时，PI-RADS 最终评分分别为1、2、4、5；当T2WI 评分为3分，且DWI 评分为5 分时，则PI-RADS 最终评分为4 分。

1.3.2 T1、T2值的测定

MAGiC 序列扫描的原始图像在MR 主机上进行后处理，得到重组T1WI、T2WI 和T1mapping 和T2mapping 图像。结合重组T1WI、T2WI 图像，在T2mapping 图像上选取病灶区，在移行带及累及移行带病变最大层面勾画感兴趣区（Region of interest，ROI）。注意避开肿瘤坏死、出血及钙化区。如果有多个病灶，逐个测量T1、T2值。由两名影像科医师勾画取平均值。计算组内相关系数（Intraclass correlation efficient，ICC）评估勾画ROI 测量的一致性：0～<0.50为一致性差；0.50～<0.75 为一致性一般；0.75～<0.90为一致性良好；0.90～1.0 为一致性非常好。

1.4 病理数据收集

穿刺方法：病人在穿刺前2 d 开始口服抗生素，穿刺前1 d 给予清洁灌肠，行超声（Voluson 730）引导下经直肠饱和前列腺穿刺术，穿刺采用6 区12 针法，分别在前列腺左、右叶的基底部、中部和尖部的上、中、下3 个层面，每个层面由外、中、内进行穿刺。如见异常回声区，则在对应部位加穿1～3 针。将取出的组织规整排列并标记送病理科检查。

1.5 统计学分析

使用R 软件处理数据。计数资料采用例或百分比进行描述，计量资料采用均数±标准差（）表示。连续数据由Kolmogorov-Smirnov test（K-S test）检验数据的正态性，符合正态分布的数据采用t 检验比较组间差异，否则采用Wilcoxon 秩和检验进行组间比较。分级数据采用Wilcoxon 秩和检验。

单一指标诊断效能比较：以病理结果为诊断标准，使用“pROC”工具包[8]绘制血清T1值、T2值、tPSA和PI-RADS 评分诊断移行带PCa 的受试者工作特征（ROC）曲线，计算ROC 曲线下面积（AUC），并行Delong 检验，比较不同指标的诊断效能。根据相应的Youden 指数确定T1值、T2值、tPSA 和PI-RADS评分单一指标诊断PCa 的截断值，计算各指标诊断效能，并通过χ2检验比较不同指标诊断效能的差异。

联合诊断：通过回归树分析T1、T2值联合tPSA以及PI-RADS 评分联合tPSA 的诊断效能。采用精确二项检验比较两组联合诊断的诊断效能。

2 结果

纳入的133 例病人中，穿刺病理结果显示64 例（年龄（70.7±5.8）岁）为移行带PCa，纳入PCa组，69例（年龄（69.3±7.9）岁）为增生结节，纳入非PCa 对照组。两组病例年龄间差异无统计学意义（t=0.25，P=0.8）。

移行带PCa 和非癌性病灶在MAGiC 重组的T1WI、T2WI 和T1mapping、T2mapping 图像中表现见图1，2 所示。两名放射科医师测量T1（ICC=0.921）、T2（ICC=0.944）值的一致性非常好（P<0.001）。K-S test 结果显示两组病例的T1、T2值和tPSA，至少有1组存在数据分布不服从正态分布（P<0.05），组间比较采用Wilcoxon 秩和检验。移行带PCa 与非PCa 病变的T1值（W=491，P<0.000 000 1）、T2值（W=219，P<0.000 000 1）、tPSA（t=3 304，P<0.000 1）及PIRADS 评分（W=3 229，P<0.000 1）有显著组间差异（表1）。ROC 分析显示（图3），T1值、T2值、tPSA 及PI-RADS 评分诊断前列腺移行带恶性肿瘤的AUC分别为0.889（95%CI：0.831～0.946）、0.950（95%CI：0.915～0.986）、0.748（95%CI：0.664～0.833）和0.731（95%CI：0.654～0.809）。AUC 比较显示：T2值诊 断PCa 的效能高于T1值（Z=2.96，P<0.05），T1、T2值诊断PCa 的效能显著高于tPSA（Z=2.51，P=0.01；Z=4.08，P<0.000 1）和PI-RADS 评分（Z=3.55，P<0.001；Z=5.56，P<0.000 01）。PI-RADS 评分和tPSA 诊断PCa 的效能相当（Z=0.31，P>0.05），AUC 的差异无统计学意义。

表1 T1、T2 值、tPSA 测量值和PI-RADS 评分

根据T1值、T2值、tPSA、PI-RADS 评分诊断移行带PCa 的Youden 指数，确定截断值，计算单一指标诊断移行带PCa 的敏感性与特异性，结果如表2 所示。

联合诊断分析。以T1、T2值联合tPSA 以及PIRADS 评分联合tPSA 分别建立诊断移行带PCa 的回归树，并根据诊断的最低误差选取节点数，修剪回归树。回归树分析结果（表2）显示T1、T2值联合tPSA 诊断回归树节点为：当T2值<80.5 ms 时诊断为PCa，当T2值≥85.5 ms 时诊断为良性病变，当T2值为80.5～<85.5 ms 且tPSA>16.16 ng/mL 时诊断为PCa。T1值与回归树节点无关，诊断移行带PCa 的敏感性、特异性分别为96.9%、94.2%。PI-RADS 评分联合tPSA，当PI-RADS 评分=5 时诊断为PCa，当PI-RADS 评分=2～4 且tPSA≥18.45 ng/mL 时诊断为PCa。诊断移行带PCa 的敏感性和特异性分别为70.3%和84.1%。二项精确检验示两组联合诊断的敏感性（P<0.000 000 1）与特异性（P<0.01）具有显著性差异，T1、T2值联合tPSA 优于PI-RADS 评分联合tPSA。T1、T2值联合tPSA 与T1≤966.0 ms 或T2≤82.5 ms 作为截断值单指标诊断移行带PCa 的敏感性有显著性差异（P<0.005，P<0.01），但特异性间差异无统计学意义（P>0.05）。

表2 T1 值、T2 值、tPSA、PI-RADS 评分诊断前列腺移行带恶性肿瘤的诊断效能

3 讨论

移行带PCa 约占PCa 的25%～30%[1]，多参 数MRI 在其诊断中发挥着重要作用。多项荟萃分析显示T2WI 结合DWI 的双参数MRI 对移行带PCa 诊断的效能不低于包含更多参数的MRI[9-11]，PI-RADS评分更是指出T2WI 是移行带PCa 诊断中的主导因素，DWI 结果仅作为辅助因素[12-13]，仅在特定条件下升级PI-RADS 评分。典型的移行带PCa 常表现为短T2信号、边界模糊、缺少包膜等。但由于PCa 患者以中老年人为主，前列腺移行带常有结节状上皮细胞增生，并可伴有炎性细胞浸润、梗死等，MRI 信号复杂，依靠个人经验判读T2WI 进行诊断具有较高的挑战性。既往文献显示T2WI 单一指标诊断移行带PCa 较其它MRI 序列有明显优势，但报道的敏感性（22.0%～85.4%）和特异性（50.0%～84.4%）差异较大[14-16]。T2WI 结合以DWI 为主的其它参数诊断移行带PCa的敏感性可提高至56.5%～92.7%[16-17]，但常是以牺牲一定的特异性为代价[15，17-18]，甚至多参数MRI 的诊断效能与T2WI 比较并没有统计学差异[17]。针对DWI将PI-RADS 评分为2 分的病灶升级为3 分的研究结果也显示DWI 升级的PCa 发生率明显低于非升级的PI-RADS 评分为3 分的病灶[19]。在组织学上，DWI 与T2信号都与组织的细胞密度和局部水的分布有关，从组织学层面上DWI 和T2WI 提供的主要诊断信息重叠，互补性有限[20-22]，但DWI 信号的对比度更为明显，易于观察。PI-RADS 指南规范了PCa的影像诊断，提高了诊断的可重复性和可靠性，但并没有显著提高诊断的有效性[18，23-24]。同时，PI-RADS评分依靠判读人员的个人经验，判读较为困难，评分标准也存在一定的模糊性[25]。

MRI 定量技术，通过客观测量克服了目测观察对MRI 信号变化的较低敏感性，明显提高了检测信号变化的精度和敏感性，对MRI 信号的变化有更高的分辨率。较早一项研究显示T2值鉴别诊断移行带PCa 和良性增生的AUC 为0.790～0.891[21]。近期一项诊断前列腺各分区病灶的研究显示，T2值诊断移行带基质区PCa 的AUC 为0.583～0.798，诊断腺体区PCa 的AUC 高达0.88～1.000，T1值诊断的AUC 稍低于T2值诊断的AUC，但两者间比较无统计学差异[26]。本研究结果与文献报道相似，T2值诊断效能最优，T1值诊断效能接近T2值。文献[21，26-27]和本研究数据显示，移行带PCa 与良性病变的T1、T2值有一定的重叠，单一指标并不能满足临床对移行带PCa 诊疗的需求。MRI 对移行带PCa 的诊断效能，还有待进一步研究以提高。

联合多项参数是提高诊断效能的重要方法，本研究以穿刺病理结果为对照，研究两组PCa 的独立预测因子，定量MRI 测量参数T1、T2值和血生化指标tPSA 联合对移行带PCa 的诊断价值。结果显示联合诊断的诊断效能明显提高，敏感性和特异性分别为95.3%和95.7%。联合诊断中多参数选择至关重要，当联合的各项参数反映病变不同维度特征时，联合诊断的效能更高。T1、T2值主要和局部组织含水有关[22]。tPSA 主要由前列腺柱状上皮细胞合成，受前列腺导管系统周围环境的屏障作用影响，tPSA 在外周血中含量很低，肿瘤等致病因子破坏环境屏障，tPSA 可释放入血[28]。MR 信号与tPSA 是反映PCa 组织不同特征的独立预测因子[29]，两者的结合能较为有效的提高对移行带PCa 的诊断效能。PI-RADS 系统仅有5 级评分，回归树节点间距大，无法精细调整，特异性的提高伴随着敏感性的降低，因而PIRADS 评分联合tPSA 诊断PCa 效能的提高有限。

本研究结果显示联合诊断回归树节点与T1值无关。虽然本研究和其它多项研究[21，26-27]均显示T1值对PCa 也有较好的诊断效能，但T1、T2值主要和局部组织含水有关[22]，T2值的诊断效能高于T1值，联合诊断中T2值弱化了T1值的作用。与此类似，在PI-RADS 系统中对前列腺移行带病灶的评分也没有纳入T1WI。

本研究还存在一些不足之处。由于DWI 图像分辨率较低和畸变较大，T1mapping 和T2mapping 勾画的ROI 较难配准测值，并有文献报道T2值联合DWI 的诊断效能较T2值的诊断效能无显著提高[21]，因而联合诊断中没有纳入弥散的定量参数。本研究收集的病例均采用多点穿刺取样，与图像上ROI 的选择无法保持一致，存在偏差。并且由于样本量的原因，回归树分析中没有设置独立的验证组。另外，本研究所收集的病例均为血清tPSA≥4 ng/mL 的病例，低水平tPSA 患者没有被纳入研究，结果可能存在一定的偏倚。

总之，本研究结果进一步显示移行带PCa 的T1、T2值较非癌性病变显著降低，但依靠T1、T2值鉴别诊断移行带PCa 与非癌性病变的效能有限。T1、T2值联合tPSA 能有效提高移行带PCa 诊断的敏感性和特异性，且在联合诊断中，T2值和tPSA 起决定作用。