多参数磁共振定性及定量评估前列腺癌包膜外侵犯的价值

颜秀芳，陈基明，黄后宝，万 强，朱浩雨，刘厚军，梅光宝

(1.皖南医学院第二附属医院 放射影像科,安徽 芜湖 241000；2.皖南医学院第一附属医院 弋矶山医院 a.医学影像中心;b泌尿外科，安徽 芜湖 241001)

前列腺癌根治术是治疗局限性前列腺癌首选治疗方法，而准确地局部分期与治疗方案的制定、手术方法的选择和预后密切相关，手术切缘的确定及患者双侧神经血管丛能否保留直接影响术后肿瘤复发和患者生活质量的改善[1]。因此，术前了解前列腺癌患者包膜外侵犯(extracapsular extension，ECE) 是否存在、侵犯部位及其程度至关重要。MRI是公认的前列腺癌最佳检查方法，多参数磁共振成像(multi-parametric MRI,mpMRI)是欧洲泌尿生殖放射学会和中华放射杂志前列腺疾病诊疗工作组诊疗指南推荐的扫描方案[2]，对评估前列腺癌局部分期具有重要作用[3]。国外有研究报告mpMRI对前列腺癌ECE的价值[4-5]，国内甚少，联合应用DWI及DCE-MRI定量参数评估前列腺癌ECE的报告更是鲜见。MRI形态学特征定性诊断前列腺癌ECE最常用，能改善临床预测前列腺癌ECE的准确性[6]，但仅依据形态学特征诊断前列腺癌ECE准确性和特异度不高[7]。DWI及DCE-MRI定量参数能在一定程度上反映前列腺癌的增殖状况和血流灌注、血管通透性等生物学特征。本研究采用单因素和多因素Logistic回归分析各定性、定量参数并建模，分析定性及定量动态mpMRI对前列腺癌ECE的诊断效能，以为临床治疗提供更客观、准确的参考。

1 资料和方法

1.1 临床资料 回顾性分析2016年6月～2020年2月弋矶山医院59例行前列腺癌根除术，经病理证实且有明确分期的患者资料，年龄57～83(70.03±9.01)岁，血清PSA(26.6±8.9)ng/mL，主要临床症状有膀胱刺激症状、排尿困难及尿潴留等。术前2周内均进行mpMRI检查。排除标准：①曾做过穿刺检查、放化疗或内分泌治疗；②图像质量不符合诊断要求。

1.2 仪器与方法 应用美国GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪，腹部相控阵线圈。常规扫描轴位、矢状和冠状面，扫描序列及参数如下，轴位高分辨率FSE-T2WI：TR、TE为3 200、86 ms，层厚、层间距为3、0.3 mm，FOV 24 cm×24 cm，矩阵384×256[7]；轴位DWI：采用单次激发平面回波成像SE-EPI序列，TR、TE为5 200、80 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵130×96，NEX 6次，b值0、1 500 s/mm2[7]； 动态对比增强(DCE)采用三维容积内插快速扰相GRE (LAVA) T1WI序列行轴位扫描，扫描参数：TR、TE、TI为3.15、1.38、5.0 ms，层厚及间距为2.0、0.0 mm，NEX 1，矩阵256×256，FOV 36 cm×36 cm[7]；注射对比剂前先进行3°、6°、9°、12°、15°翻转角扫描，得到T1mapping参数；再进行12°翻转角动态增强扫描，双筒高压注射器静脉团注对比剂Gd-DTPA，注射流速2.5 mL/s，剂量0.1 mmol/kg。连续扫描35时相，一次采集时间约10 s，共采集350 s[7]。

1.3 图像分析 2名放射科医师(5年和15年以上工作经验)根据第2版前列腺影像报告和数据系统[8]分别盲法阅片，协商达成一致意见。在MRI冠状位扫描上将前列腺分成6个区域(以中央沟为界两侧底、体、尖部)，评估每个区域前列腺癌是否有ECE、侵犯部位和范围等。前列腺癌ECE诊断标准[9]：T2WI上出现可测量包膜外肿块，包膜不规则、隆起或中断，神经血管束的不对称增粗，直肠前列腺角消失或有膀胱颈的侵犯；DWI上高信号肿瘤出现在不对称的神经血管束、周围脂肪组织或包膜外；DCE-MRI上包膜外出现不对称、隆起的强化灶。

将DWI原始图像传输至GE后处理工作站Functool软件得到病灶的ADC伪彩图，参照轴位fsT2WI图像，2名医师手动划定ROI测量ADC值。将所有DCE图像导入GE 的OK软件，选取双室Extended Tofts模型，以髂内动脉作为动脉输入函数(arterial input function，AIF)，在病灶强化最明显的层面手动勾画ROI，获得Ktrans、Kep及Ve伪彩图，复制ROI到伪彩图得到相应参数值。以上参数均测量肿瘤最大面积及上下层面，测量3次，取其平均值；放置ROI时应尽量避开肿瘤出血、液化和坏死区。

1.4 病理分析 将获得的病理标本经福尔马林固定后，以3～4 mm间隔垂直于前列腺尿道逐层切割。所有病理组织经石蜡包埋、4 μm切片后行HE染色。由1名病理诊断医师(工作15年以上)对肿瘤的部位和大小、有否包膜外侵犯、侵犯的位置及范围、是否侵犯神经血管束及精囊等进行评估诊断。包膜外侵犯的组织病理学诊断标准：癌细胞超出前列腺包膜边缘，并且延伸至周围脂肪组织。

1.5 统计学分析 统计分析应用SPSS 20.0软件进行。采用χ2检验及两独立样本t检验比较有无前列腺癌ECE各定性和定量参数值的差异；各参数和模型的诊断效能采用绘制ROC曲线评估。采用Hosmer-Lemeshow检验模型的拟合度。采用Kappa一致性检验及组内相关性系数(intra-class correction coefficients，ICC)评估2名医师诊断ECE及定量参数值测量的一致性(≥0.75为一致性高)。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术病理诊断前列腺癌ECE 纳入的59例患者共59个病灶，包括前列腺外周带48个病灶、移行带11个病灶。有ECE(图1H)共25例25个病灶(外周带22个，移行带3个)，无ECE共34例34个病灶(外周带26个，移行带8个)。

2.2 MRI定性诊断前列腺癌ECE 2名医师诊断前列腺癌有无ECE的一致性较好(Kappa=0.794)。有ECE：T2WI诊断32例，高估15例；DWI诊断32例，高估16例；DCE诊断37例，高估20例。无ECE：T2WI诊断27例,低估8例；DWI诊断27例，低估9例；DCE诊断22例，低估8例。定性参数诊断前列腺癌ECE均无统计学意义(P>0.05)(表1、图1A～C)。

表1 MRI定性资料诊断前列腺癌ECE效能

男性患者，70岁。A～G.有ECE的前列腺癌患者横轴位FSE-T2WI、DWI、DCE图、ADC、Ktrans、Kep及Ve伪彩图。T2WI病灶为稍低信号，DWI和DCE为高信号，肿瘤的ADC值、Ktrans、Kep和 Ve分别为0.695×10-3 mm2 /s、0.556/min、1.481/min、0.626；H.组织病理学证实为前列腺癌ECE。

2.3 MRI定量参数及模型诊断前列腺癌ECE效能 2名医师测量定量参数的一致性较好，ICC为0.897(95%CI:0.79～0.951)。有ECE组ADC值较低(P<0.05)，Ktrans、Kep值较高(P<0.05)(表2、图1D～G)。定量参数ADC、Ktrans、Kep诊断前列腺癌ECE的AUC值分别为0.864、0.866、0.768(表3、图2)。定量参数模型y=3.348×Ktrans+4.311×ADC+3.611，诊断前列腺癌ECE的AUC值为0.921(P<0.01)；定量模型经Hosmer-Lemeshow检验，P>0.10(0.72)，说明模型拟合效果较好。

表2 前列腺癌ECE(+)与ECE(-)组间定量参数比较

图2 MRI定量及模型诊断前列腺癌ECE的ROC曲线

表3 MRI定量及模型诊断前列腺癌ECE效能

3 讨论

3.1 MRI定性诊断前列腺癌ECE 在诊断前列腺癌ECE方面，与PSA、活组织检查或Gleason评分相比，mpMRI作为一种非侵入性方法已经证明具有更好的诊断效能[9]。高分辨T2WI是显示前列腺解剖结构基本序列，对前列腺癌的诊断、定位和分期十分重要，由于DWI能反映Pca水分子扩散特性、DCE能反映其血流灌注及血管特征，DWI和DCE均能够提高Pca病灶检出及ECE的灵敏度[10]。目前DWI及DCE诊断前列腺癌ECE的研究，多为T2WI联合DWI或T2WI联合DCE的应用[11]。本研究结果显示无论T2WI,还是DWI或DCE单独对前列腺癌ECE定性诊断均存在过高或过低评估，这与许多因素有关，如肿瘤部位、肿瘤类型及分化程度、信号强度、包膜受累范围及程度等，与各序列成像自身的限度也有关。虽然高分辨T2WI是显示前列腺包膜和邻近结构最重要序列，但包膜局部轻微受累、肿瘤与邻近组织信号对比不明显的低分化前列腺癌在T2WI上ECE定性诊断困难；DWI和DCE发现肿瘤的灵敏度高，但DWI分辨率较低，图像可有变形和伪影,DCE上乏血供性肿瘤显示不明显等都可导致形态学上肿瘤包膜受侵的误判，因此，T2WI、DWI或DCE的诊断效能均不高，多参数定性模型诊断特异度(85.3%)稍高于Kim等[12]联合T2WI、DWI、DCE对前列腺癌ECE诊断的特异度(75.1%)，而灵敏度(88.0%)稍低于Kim等[12]研究的灵敏度(91.9%)，但较Min等[13]T1WI、T2WI、DWI、DCE联合诊断前列腺癌ECE的灵敏度(65.0%)高。这可能与样本量的多少、肿瘤大小、分期及分级等因素不同有关。

3.2 MRI定量诊断前列腺癌ECE 虽然MRI形态学特征定性诊断前列腺癌ECE最常用，但仅依据形态学特征诊断前列腺癌ECE准确性和特异度不高。MRI定量参数在前列腺癌诊断[14]及其与Gleason评分关系的评价中应用较多[15]，但诊断前列腺癌ECE的研究较少。本研究显示定量参数Ktrans及Kep诊断前列腺癌ECE效能均较高(AUC值分别为0.866、0.768)，明显高于定性参数诊断效能。定量参数模型的准确性(92.1%)高于多参数定性模型，而定性与定量参数结合则进一步提高诊断率(95.8%)、特异度(88.2%)和灵敏度(80.0%)，与Kim等[12]研究结果相当。定量参数模型诊断效能的提高与定量参数可以体现肿瘤的组织成分、侵袭性及血管生成等组织病理特征可能相关。已有研究[16]显示ADC值有助于预测前列腺癌ECE，本研究显示前列腺癌ECE的ADC值低于无前列腺癌ECE，差异有统计学意义， ADC的AUC值为0.864，与Kim等[16]研究结果(AUC值0.758)类似。Krishna等[17]利用直方图分析预测前列腺癌ECE，结果显示平均ADC值差异没有显著性，但10%ADC值及ADC熵两者差异有显著性，ADC熵能改善前列腺癌ECE诊断的灵敏度，有一定的鉴别能力。

本研究不足：①该项研究为回顾性研究，存在一定的选择性偏倚。②纳入的研究样本数较少。③没有评估前列腺癌的侵袭性与ECE的相关性。 ④联合模型诊断效能优于单独定性及定量参数模型，但由于数据量较小，经Delong检验两者AUC值差异无统计学意义(P>0.05),后期需增加样本量。

总之，定性参数及其模型对前列腺癌ECE诊断有一定的效能，定量参数及其模型明显提高前列腺癌ECE诊断效能，多参数MRI形态特征和功能信息相结合可进一步提高诊断的准确性。