高b值表观扩散系数与动态增强磁共振定量参数对移行带前列腺癌的诊断价值

李新瑜，刘晴晴，李明霞，黄咏文，左伟龙，郝会粉

河南科技大学第一附属医院影像中心，河南 洛阳 471000；*通信作者 李新瑜 lxy_0421@126.com

前列腺癌（prostate cancer，PCa）发病率及死亡率逐年升高，已成为威胁中老年男性生命健康的重要疾病之一[1]。欧洲泌尿生殖放射学会的前列腺成像报告和数据系统（PI-RADS V2.1）[2]建议行多参数磁共振成像（mp-MRI）扫描，其中T2WI和扩散加权成像（DWI）是评估移行带（transitional zone，TZ）病变的主要序列和次要序列，当T2WI和DWI图像质量较好能够进行评分时，动态增强扫描（DCE）对TZ病灶评分未发挥作用。但由于TZ常发生前列腺增生，同时合并前列腺炎、非典型腺瘤样增生等其他非癌性疾病，信号成分混杂，在T2WI上评估TZ病灶常存在很多困难，同时PI-RADS评分主观性较强，有必要寻找客观定量参数帮助诊断TZ PCa。

既往研究报道动态增强磁共振成像（DCE-MRI）定量参数在PCa检测中有一定价值，但是不同研究结果存在差异[3-7]，特别是当按解剖分区（TZ和外周带）分层时，DCE-MRI定量参数对于TZ PCa的诊断价值存在较大争议[8-10]。此外，有研究发现高b值（b=2 000 s/mm2）较常规b值（b=1 000 s/mm2）表观扩散系数（ADC）对于TZ PCa的检出更有帮助[11-12]。因此，本研究拟探讨高b值ADC值和DCE定量参数区分TZ PCa和非癌性前列腺疾病的可行性，帮助临床诊断TZ PCa。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性收集河南科技大学第一附属医院2021年12月—2022年11月行前列腺mp-MRI且行经直肠超声引导下前列腺穿刺活检的52例患者（73个病灶）。纳入标准：①MRI检查前未接受激素治疗、放疗或手术治疗；②进行完整的mp-MRI扫描，包括T2WI、DWI和DCE；③MRI检查后行前列腺穿刺活检并取得病理结果；④根据PI-RADS V2.1评分标准，选择评分≥3的TZ病灶。排除标准：①MRI图像质量差，无法进行分析；②病理结果不确定。根据病理结果分为非癌性前列腺疾病组51个，PCa组22个。本研究通过本院伦理委员会批准（2022-03-B132）。

1.2 MRI图像采集 采用西门子Magnetom Skyra 3.0T MRI仪，骨盆相控阵线圈。扫描序列及参数：轴位T2WI：TR/TE=3 000/80 ms，视野200 mm×200 mm，体素0.6 mm×0.6 mm×3.5 mm，层厚3.5 mm，翻转角160°。矢状位和冠状位T2WI：矢状位：TR/TE=5 000/101 ms，视野200 mm×200 mm，体素0.6 mm×0.6 mm×3.5 mm，层厚3.5 mm，翻转角160°；冠状位：TR/TE=3 000/57 ms，视野380 mm×285 mm，体素1.0 mm×1.0 mm×4.0 mm，层厚4.0 mm，翻转角160°。轴位DWI：b值选择100、2 000 s/mm2，TR/TE=4 580/74 ms，视野200 mm×200 mm，体素1.7 mm×1.7 mm×3.5 mm，层厚3.5 mm，翻转角180°。

为了使最终的药代动力学参数计算结果更准确，在DCE扫描前行T1 mapping扫描，包括2个序列：①用于T1-mapping的B1Map以校正B1场的不均匀性：TR/TE=4 350.00/1.97 ms，视野380 mm×380 mm，体素5.9 mm×5.9 mm×5.0 mm，层厚5.0 mm，翻转角8°；②具有2个翻转角的T1 mapping用于增强前T1值的测量：TR/TE=4.95/1.72 ms，视野260 mm×260mm，体素

1.4 mm×1.4 mm×2.0 mm，层厚2.0 mm；翻转角2°、10°。造影剂选用钆喷酸葡胺，剂量0.2 ml/kg，以2.5 ml/s经肘正中静脉注射。DCE序列共扫描45期，每期采集时间8 s，扫描参数：TR/TE=5.08/1.77 ms，视野260 mm× 260 mm，体素1.4 mm×1.4 mm×3.5 mm，层厚3.5 mm，翻转角15°。

1.3 MRI图像分析 ADC图由扫描后仪器自动计算获得，使用商用软件工作站系统（Syngo Multimodality Workplace，Siemens®）处理DCE-MRI数据。用标准的Tofts模型拟合药物浓度-时间曲线，估算DCE-MRI的药代动力学参数[转移常数（Ktrans）、组织间隙-血浆速率常数（Kep）、细胞外血管外血浆容积分数（Ve）]。

根据T2WI上病变的形态和大小绘制和调整ADC图以及Ktrans、Kep和Ve图的感兴趣区。所有参数均由一名具有10年以上经验的放射科医师采用盲法测量，见图1。

1.4 前列腺穿刺活检 患者均接受超声引导下12针系统穿刺活检，即在左外尖部、左外中央部、左外基底部，左内尖部、左内中央部、左内基底部，右外尖部、右外中央部、右外基底部，右内尖部、右内中央部、右内基底部各穿刺1针，必要时再根据MRI图像对可疑病灶部位多穿刺1～2针，并由操作医师记录穿刺活检部位。标本由病理科医师读片，并对PCa病灶进行Gleason评分。由1名病理科医师和1名放射科医师将穿刺结果与MRI图像进行对照匹配。

1.5 统计学方法 使用SPSS 26.0软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，采用两独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示，采用Mann-Whitney U检验。使用GraphPad Prism 8软件绘制受试者工作特征（ROC）曲线评价差异有统计学意义的参数对TZ PCa的诊断效能。采用二元Logistic回归和ROC曲线分析参数联合诊断效能。利用Delong检验分析比较ROC曲线下面积（AUC）的差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般特征 52例患者年龄50～93岁，平均（71.75±9.93）岁。前列腺特异性抗原水平3.58～100.00 ng/ml，中位数14.53（61.11，10.32）ng/ml。非癌性前列腺疾病组共51个病灶，包括良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）17个、BPH合并前列腺炎12个、BPH合并前列腺上皮内瘤变（prostatic intraepithelial neoplasia，PIN）22个；PCa组共22个病灶，均为腺癌，其中Gleason评分3+3共3个、3+4共3个、4+3共4个、4+4共4个、4+5共2个、5+4共5个、5+5共1个。

2.2 两组ADC值及DCE定量参数比较 TZ PCa组的ADC值低于非癌性前列腺疾病组，差异有统计学意义（P＜0.001）。在DCE-MRI定量参数中，TZ PCa组Kep高于非癌性前列腺疾病组，差异有统计学意义（P=0.009）；两组Ktrans和Ve值差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 TZ PCa组与非癌性前列腺疾病组ADC值和DCE-MRI定量参数比较[M（Q1，Q3）]

2.3 ADC、Kep及两者联合应用对TZ PCa的诊断效能ADC值和Kep及两者联合诊断TZ PCa的AUC分别为0.971、0.693和0.980，单独使用ADC及两者联合使用的诊断效能较高，但两者间AUC差异无统计学意义（Z=1.219，P=0.223），但两者联合使用提高了诊断敏感度。当约登指数最大时，ADC值区分非癌性前列腺疾病和PCa的最佳截断值为0.814 1×10-3mm2/s，Kep最佳截断值为0.624 5/min。见表2和图2。

图2 ADC、Kep和ADC+Kep诊断TZ PCa的ROC曲线

3 讨论

目前mp-MRI已成为术前PCa筛查与诊断的重要工具。PI-RADS V2.1推荐使用mp-MRI（T2WI、DWI和DCE）对前列腺病灶进行评估。但既往研究[13-15]显示PI-RADS评分诊断TZ病变的特异度较低，且DCE对TZ病变的评估价值有限。本研究的主要目的是探讨高b值ADC值、DCE定量参数及两者结合是否能够进一步帮助诊断TZ PCa。

3.1 高b值ADC值对TZ PCa的诊断价值 本研究结果表明，TZ PCa的ADC值明显低于非癌性前列腺疾病，对TZ PCa有很高的诊断效能（AUC=0.971）。Chatterjee等[16]比较TZ不同类型BPH（囊性、腺性或间质性）和PCa的ADC值，发现TZ PCa的ADC值显著低于各种类型的BPH，且ADC鉴别TZ PCa和BPH非常有效；崔亚东等[17]对TZ腺体增生结节、间质增生结节和PCa进行比较，发现TZ PCa ADC值低于腺体增生结节及间质增生结节。上述研究均与本研究结果一致，但其仅对BPH和PCa进行分析，而临床中BPH常合并前列腺炎及PIN等病灶，在MRI图像上完全区分较为困难，因此本研究将其统一纳入非癌性前列腺疾病组，目的主要是区分TZ良、恶性病变，而非单独鉴别BPH和PCa。此外，本研究的ADC值较上述研究低，除MRI设备及扫描参数设置存在差异外，部分原因在于b值的选择。随着b值的增加，测得的ADC值会逐渐减小[11]。目前已有研究表明高b值（2 000 s/mm2）DWI及ADC值诊断PCa的准确度、敏感度、特异度更高[11-12]，因此本研究选择b=2 000s/mm2进行DWI扫描，结果也表明高b值ADC对TZ PCa有良好的诊断效能。PI-RADS V2.1评分系统中DWI对于TZ评分仅起到次要作用，但上述研究表明该指南可能低估了DWI及ADC值在TZ病变评分中的作用，ADC值可以成为诊断TZ PCa的有效定量评价指标。

3.2 DCE定量参数对TZ PCa的诊断价值 本研究结果显示DCE定量参数中仅Kep能够帮助区分非癌性前列腺疾病及PCa，而Ktrans和Ve对于TZ的诊断无帮助。Hauth等[10]通过评估TZ和良性病变Ktrans、Kep和Ve的中位数、平均值以及平均值和中位数的差值，发现Kep、Kep和Ve平均值和中位数的差值是TZ恶性病变的最佳预测指标，本研究同样显示Kep对TZ PCa具有一定的诊断价值。而Elbuluk等[8]和Ziayee等[9]将TZ PCa和BPH/良性病变的DCE定量参数进行比较，发现TZ PCa和BPH/良性病变的Ktrans、Kep、Ve均无显著差异。Oto等[18]将TZ PCa分别与间质增生和腺体增生进行比较，发现TZ PCa的Ktrans值显著高于腺体增生，但是与间质增生无显著差异。罗拥志等[19]比较中央腺体癌和BPH的DCE定量参数，发现Ktrans和Kep对中央腺体癌的鉴别诊断均有价值。以上研究表明DCE定量参数对TZ病变的诊断价值尚无定论，且不仅患者群体及病灶分组不同，扫描仪器、MRI采集方案、造影剂的种类和剂量及DCE定量参数计算方法也尚无统一标准，不同研究得到的DCE定量参数值存在较大差异。快速梯度回波序列T1-mapping可以获得更准确的增强前T1值，从而建立更可靠的药代动力学模型[20]。因此本研究在DCE-MRI方案中加入T1-mapping序列扫描，且设置时间分辨率较低（8 s），与其他研究相比可以实现更标准的定量参数计算。

3.3 ADC值结合DCE定量参数对TZ PCa的诊断价值本研究发现ADC和ADC联合Kep的AUC无显著差异。罗拥志等[19]也评价了ADC和DCE定量参数联合对中央腺体癌的诊断价值，发现联合诊断可以提高诊断敏感度和特异度，但未比较不同参数的AUC，并不能从统计学意义上说明联合诊断能够提供更好的诊断效能。本研究虽发现非癌性前列腺疾病和TZ PCa的Kep值存在差别，但是其与高b值ADC联合并不能进一步提高诊断效能，因此高b值ADC值是TZ PCa诊断的有效定量参数。

3.4 本研究的局限性 ①未将非癌性前列腺疾病分为若干亚组。本研究样本量较小，且收集的患者多为BPH合并前列腺炎或PIN，其中PIN病理结果显示多为局灶性，MRI通常无法识别，因此本研究统一纳入非癌性前列腺疾病组。②对于小的恶性病变穿刺活检可能会出现取样误差，会使这些小的PCa病变错误地归类为非癌性前列腺疾病。③由于不同研究中心的扫描参数未能完全统一，不能得到统一的ADC截断值作为前列腺良、恶性的诊断标准，其可重复性欠佳。将来需要多中心、大样本的前瞻性研究证实本研究结果。总之，高b值ADC值和Kep对TZ PCa均有一定的诊断价值，其中高b值ADC值对TZ PCa具有良好的诊断效能，但两项指标联合应用未能提供更好的诊断效能。