葉錦棠，蔡文超，王岳，王霄英

·前列腺MRI專題·

體素內(nèi)不相干運動擴(kuò)散加權(quán)成像對前列腺癌的診斷價值

葉錦棠，蔡文超，王岳，王霄英

目的探討多b值擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)序列在前列腺癌診斷中的應(yīng)用價值。方法經(jīng)超聲引導(dǎo)下行前列腺穿刺活檢病理證實為前列腺癌的7例患者及非前列腺癌的4例患者納入本組研究，所有患者均行多b值DWI序列(b值分別為0、188、375、563和750 s/mm2)掃描。應(yīng)用雙指數(shù)模型(體素不相干運動模型)進(jìn)行分析，計算并比較分析前列腺癌區(qū)和非癌區(qū)的相對純擴(kuò)散值D和灌注分?jǐn)?shù)f的差異。結(jié)果癌區(qū)的D值和f值分別為(0.77±0.20)×10-3mm2/s和(8.66±3.07)%，非癌區(qū)的D值和f值分別為(1.53±0.48)×10-3mm2/s和(2.27±1.16)%。癌區(qū)的D值低于非癌區(qū)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)；癌區(qū)的f值高于非癌區(qū)，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論多b值DWI序列可獲取前列腺組織真實水分子擴(kuò)散運動及微灌注相關(guān)信息，可為前列腺癌的診斷提供重要信息。

前列腺腫瘤；磁共振成像；擴(kuò)散加權(quán)成像；診斷，鑒別

前列腺癌的療效和預(yù)后主要取決于早期診斷。在結(jié)合常規(guī)T2WI圖像的情況下，動態(tài)增強掃描、擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和波譜成像等技術(shù)都能提供額外的影像信息，提高前列腺癌的診斷符合率。近年來，磁共振體素內(nèi)不相干運動成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)逐漸被應(yīng)用于臨床研究中。磁共振IVIM無需注射對比劑，能夠無創(chuàng)地檢測并提取活體組織的擴(kuò)散和灌注信息，揭示疾病的病理生理學(xué)改變，從而為疾病的診斷提供更多依據(jù)。本研究應(yīng)用IVIM觀察前列腺外周帶癌與非癌組織的擴(kuò)散和灌注情況，旨在探討IVIM在前列腺癌診斷中的應(yīng)用價值。

材料與方法

1.研究對象

本研究通過本院醫(yī)學(xué)倫理委員會審核，每例入組患者簽署知情同意書。選取2012年4月-10月在本院進(jìn)行前列腺MRI檢查，并經(jīng)超聲引導(dǎo)下穿刺活檢獲得病理結(jié)果的患者11例，其中前列腺癌患者7例(年齡65～80歲，平均74歲)，非前列腺癌患者4例(年齡47～83歲，平均61歲)，兩組間年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義。前列腺癌患者血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)范圍為5.80～100.00 ng/mL，中位PSA值為15.60 ng/mL；非前列腺癌患者PSA值范圍為1.99～17.00 ng/mL，中位PSA值為5.71 ng/mL。

2.掃描方法

采用Philips Archiva 3.0T TX MR掃描儀進(jìn)行常規(guī)MR和IVIM成像掃描。MRI檢查以體線圈作為射頻發(fā)射線圈，以心臟32通道相控陣線圈作為接收線圈。前列腺局部行橫軸面和冠狀面抑脂快速自旋回波FSE T2WI掃描，TR 2925 ms，TE 90 ms，回波鏈14，層厚4 mm，層間距1 mm，視野240 mm×240 mm，信號平均次數(shù)3，體素大小1.0 mm×1.0 mm。

IVIM成像以體線圈為射頻發(fā)射和接收線圈。使用單激發(fā)EPI序列，多通道射頻模式，采樣因子=0.726，采用精確頻率反轉(zhuǎn)恢復(fù)(spectral presaturation attenuated inversion rcovery，SPAIR)抑脂序列，反轉(zhuǎn)時間60 ms，頻率失相位為200 Hz，TR 4114 ms，TE 75 ms，視野160 mm×180 mm×66 mm，體素1.25 mm×1.26 mm×3.00 mm(RL×AP×SI)，信號平均次數(shù)4，Sense加速因子(RL×AP)=2×2，b值=0、188、375、563和750 s/mm2，掃描時間為5 min 18 s。

3.數(shù)據(jù)測量

將得到的多b值原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入后處理軟件，應(yīng)用雙指數(shù)模型(IVIM模型)進(jìn)行后處理，得到純擴(kuò)散值D(去除灌注的影響)及灌注分?jǐn)?shù)f(灌注因素對總擴(kuò)散的影響百分比)。結(jié)合常規(guī)MRI圖像及前列腺穿刺活檢病理結(jié)果，分別在前列腺外周帶癌區(qū)及非癌區(qū)設(shè)置興趣區(qū)。癌區(qū)和非癌區(qū)的確定采用六分區(qū)法。所謂六分區(qū)，是參照前列腺系統(tǒng)穿刺的分區(qū)定位標(biāo)準(zhǔn)，將軸面圖像層數(shù)除以3，分為基底、體和尖部三部分，如不能被3整除則舍棄基底部靠近精囊及外周帶較少的層面；再以中央溝為界分為左右兩部分，這樣外周帶就被分為六個區(qū)域；將其與穿刺活檢位置相對應(yīng)，如在該區(qū)域穿刺發(fā)現(xiàn)癌組織，此區(qū)將被定義為癌區(qū)，反之則為非癌區(qū)。ROI為圓形，包括約40個體素，要求其完全位于前列腺外周帶內(nèi)，不包括前列腺中央腺體、周圍脂肪和氣體，并避開尿道(圖1～3)。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，采用獨立樣本t檢驗分別比較前列腺外周帶癌區(qū)和非癌區(qū)的D值和f值。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

根據(jù)六分區(qū)法11例患者可得到66個分區(qū)，結(jié)合前列腺穿刺活檢病理結(jié)果其中癌區(qū)25個，非癌區(qū)41個(圖1～3)。

圖1 前列腺腫瘤患者。a) T2WI示前列腺右側(cè)外周帶癌區(qū)呈低信號(箭)，左側(cè)外周帶為非癌區(qū)；b) DWI圖(b值=800s/mm2)示癌區(qū)病變呈高信號(箭)，非癌區(qū)未見異常信號。圖2 前列腺D值偽彩圖顯示癌區(qū)(箭)D值低于非癌區(qū)。圖3 前列腺f值偽彩圖顯示癌區(qū)(箭)f值高于非癌區(qū)。

癌區(qū)及非癌區(qū)D值和f值的均值方差不齊(F=20.17，P=0.000；F=12.09，P=0.001)，對D值及f值進(jìn)行校正t檢驗，癌區(qū)的D值低于非癌區(qū)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t'=9.00，P=0.00)；癌區(qū)的f值高于非癌區(qū)，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t'=1.958，P=0.056，表1)。

表1 前列腺外周帶癌區(qū)與非癌區(qū)的D值和f值

討論

前列腺疾病是老年男性常見的疾病之一，而前列腺炎和前列腺癌兩者間臨床癥狀、實驗室檢查和常規(guī)影像學(xué)檢查表現(xiàn)有很多相似之處[1]，臨床上往往需要進(jìn)行超聲引導(dǎo)下穿刺活檢才能最終確診，但穿刺屬于有創(chuàng)性檢查，會造成疼痛、出血等并發(fā)癥而使很多患者不易接受。

擴(kuò)散加權(quán)成像可以反映組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散情況，表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值對正常前列腺、前列腺炎癥和前列腺癌的鑒別診斷有一定價值[2-4]。前列腺癌組織內(nèi)癌細(xì)胞增殖，局部細(xì)胞密度增高，伴癌細(xì)胞的核漿比例增大，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限，ADC值降低，且惡性程度越高的區(qū)域ADC值越低。與此同時，組織病理學(xué)和動態(tài)增強MR掃描等表明，前列腺癌組織血供豐富，其內(nèi)的微血管密度、血流量及血管通透性等血流灌注指標(biāo)均明顯高于非癌組織[5-8]。常規(guī)DWI用2個b值成像，得到的是分子擴(kuò)散及微血管灌注的綜合信息[9]，測量所得的ADC值也是分子擴(kuò)散運動和微循環(huán)灌注共同作用的結(jié)果，為了減少微灌注對擴(kuò)散系數(shù)的影響，MRI檢查中常采用高b值(>800 s/mm2)DWI進(jìn)行掃描，但與此同時犧牲了信噪比，圖像質(zhì)量較差。

為了同時兼顧圖像信噪比和減少微灌注影響，考慮采用多b值來解決這些問題。隨著MR硬件設(shè)備的發(fā)展，高場強及高切換率梯度系統(tǒng)為多b值DWI成像提供了可能。IVIM擴(kuò)散成像需要采用多b值擴(kuò)散成像序列(3個或3個以上b值組合)，同時利用雙指數(shù)模型進(jìn)行后處理，提取D值和f值。Pang等[10]及Dopfert等[11]在前列腺癌的研究上作出了嘗試，認(rèn)為該方法是可行的。本研究通過采用5個b值組合的DWI，對癌區(qū)和非癌區(qū)的D值進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)癌區(qū)的D值較非癌區(qū)顯著降低，這與以往的研究結(jié)果是一致的[4,10]。本研究中癌區(qū)的f值較非癌區(qū)升高，但差異無統(tǒng)計學(xué)差異?？紤]到f值體現(xiàn)的是灌注因素對總擴(kuò)散的影響百分比，而灌注因素在低b值情況下能更好地體現(xiàn)，本文選取的b值都較高(188、375、563、750 s/mm2)，對灌注因素的體現(xiàn)可能會有一定影響，從而影響了癌區(qū)和非癌區(qū)f值的測量，需要在進(jìn)一步的研究中選取更多的低b值來行驗證。

本研究具有一定的局限性，樣本量較小，可能會產(chǎn)生偏倚。非癌組織包括正常癌組織、前列腺增生和前列腺炎等，并沒有細(xì)分，沒有相對應(yīng)的組織學(xué)指標(biāo)作為D值和f值的病理對照，也是本研究的不足，需要在后續(xù)研究中進(jìn)一步完善。

綜上所述，IVIM成像可以同時無創(chuàng)性觀察前列腺組織分子擴(kuò)散及微灌注情況，可為前列腺非癌組織和癌組織的鑒別診斷提供重要信息。

[1]Bai F,Zhang ZJ,David R,et al.Abnormal integrity of association fiber tracts in amnestic mild cognitive impairment[J].J Neurol Sci,2009,278(1-2):102-106.

[2]李飛宇，王霄英，許玉峰，等.不同年齡段正常成人前列腺外周帶ADC值的初步研究[J].實用放射學(xué)雜志，2006，22(12)：1496-1499.

[3]郭雪梅，王霄英，吳冰，等.前列腺外周帶癌的ADC值與其病理分級和臨床分期的相關(guān)性[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2009，25(4)：674-677.

[4]葉錦棠，王霄英，劉婧，等.擴(kuò)散加權(quán)成像對前列腺外周帶炎癥和腫瘤T2低信號的鑒別作用[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2011，27(3)：581-585.

[5]Louvar E，Littrup PJ，Goldstein A，et al.Correlation of color Doppler flow in the prostate with tissue microvascularity[J].Cancer,1998,83(1):135-140.

[6]Ferrer FA，Miller LJ,Andrawis RI，et al.Vascular endothelial growth factor (VEGF) expression in human prostate cancer:in situ and invitro expression of VEGF by human prostate cancer cells[J].J Urol，1997，157(6):2329-2333.

[7]Franiel T，Ludemann L，Rudolph B，et al.Prostate MR imaging:tissue characterization with pharmacokinetic volume and blood flow parameters and correlation with histologic parameters[J].Radiology，2009，252(1):101-108.

[8]Langer DL，vander Kwast TH，Evans AJ，et al.Prostate tissue composition and MR measurements:investigating the relationships between ADC，T2，K(trans),v(e),and corresponding histologic features[J].Radiology，2010，255(2):485-494.

[9]Le Bihan D.Intravoxel incoherent motion perfusion MR imaging:a wake-up call[J].Radiology，2008，249(3):748-752.

[10]Pang Y，Turkbey B，Bernardo M，et al.Intravoxel incoherent motion MR imaging for prostate cancer: an evaluation of perfusion fraction and diffusion coefficient derived from different b-value combinations[J].Magn Reson Med，2013，69(2):553-562.

[11]Dopfert J，Lemke A，Weidner A，et al.Investigation of prostate cancer using diffusion-weighted intravoxel incoherent motion imaging[J].Magn Reson Imaging，2011，29(8):1053-1058.

Preliminarystudyofintravoxelincoherentmotiondiffusion-weightedimagingofprostatecancer

YE Jin-tang，CAI Wen-chao，WANG Yue，et al.

Department of Radiology，Peking University First Hospital，Beijing 100034，P.R.China

【Abstrast】Objective：To determine the role of multi b-value DWI in the evaluation of prostate cancer (PCa).Methods：Seven patients with PCa and four patients without PCa according to the results of biopsy were recruited in the study.All of them underwent the multi b-value DWI (b=0，188，375，563，750s/mm2) examination on a 3.0T MR scanner.Quantitative analysis was conducted by using an intravoxel incoherent motion (IVIM) bi-exponential model.Then the pure diffusion coefficient (D) and perfusion fraction (f) in the cancerous and noncancerous areas were calculated and compared (independent t-test) between the two groups.Results：The D and f values in the cancerous areas were (0.77±0.20)×10-3mm2/s and (8.66±3.07)%,whereas the D and f values in the noncancerous areas were (1.53±0.48)×10-3mm2/s and (2.27±1.16)%.The D values in the cancerous areas were significantly lower than those of the noncancerous areas (P<0.01).The f values in the cancerous areas were higher than those of noncancerous areas but there was no statistical difference between the two groups.Conclusion：Multi b-value DWI can reflect the true water diffusion motion and microcirculation perfusion in the prostate.It may be a feasible tool in the diagnosis of prostate cancer.

Prostate neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Diagnosis,differential

100034 北京，北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

葉錦棠(1979-)，男，廣東東莞人，副主任醫(yī)師，主要從事MR診斷工作。

王霄英，E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

R737.25; R445.2

A

1000-0313(2014)05-0474-03

2014-03-25

2014-04-16)