河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院影像科(河北 張家口 075000)

王麗霞 高晉軍 齊志民

劉 菲 史新樂 班旭霞

吳 朋 郎曉燕

3.0T彌散加權(quán)成像對(duì)前列腺包膜外擴(kuò)散的應(yīng)用價(jià)值

河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院影像科(河北 張家口 075000)

王麗霞 高晉軍 齊志民

劉 菲 史新樂 班旭霞

吳 朋 郎曉燕

目的回顧性分析T2WI結(jié)合DWI預(yù)測(cè)評(píng)估前列腺癌患者包膜外擴(kuò)散，同時(shí)比較有或無包膜外擴(kuò)散前列腺癌ADC值。方法76例前列腺癌患者在前列腺切除術(shù)前執(zhí)行3.0T磁共振檢查。由2名經(jīng)驗(yàn)豐富放射醫(yī)師分析T2WI和T2WI結(jié)合DWI圖像，評(píng)估外周葉包膜外擴(kuò)散情況，對(duì)有或無包膜外擴(kuò)散進(jìn)行ADC值，比較2患者結(jié)果。結(jié)果共研究456區(qū)，其中74個(gè)區(qū)有包膜外擴(kuò)散情況，T2WI和T2WI結(jié)合DWI特異性和敏感性分別為94.5%、91.7%，優(yōu)于T2EWI單獨(dú)檢查(分別為87.2%、81.2%)，p＜0.001。采用ROC分析顯示T2WI結(jié)合DWI曲線下面積(Az=0.900)明顯大于T2WI曲線下面積(Az=0.828)，p＜0.001。包膜外擴(kuò)散ADC值明顯低于無包膜外擴(kuò)散ADC值(p＜0.001)。結(jié)論T2WI結(jié)合DWI圖像能夠提高預(yù)測(cè)前列腺癌患者包膜外擴(kuò)散情況，同時(shí)ADC值在評(píng)估有或無包膜外擴(kuò)散具有重要意義。

前列腺癌；彌散加權(quán)成像；磁共振成像

前列腺癌切除術(shù)是治療局限性前列腺癌標(biāo)準(zhǔn)治療方法，能夠極好控制病情進(jìn)展，但是術(shù)后常出現(xiàn)性功能障礙并發(fā)癥[1]。隨著手術(shù)外科技術(shù)不斷改進(jìn)，保護(hù)雙側(cè)神經(jīng)血管束對(duì)于治療局限性前列腺癌是有效的治療方法，同時(shí)能夠改善術(shù)后性能力[2]。研究顯示保護(hù)雙側(cè)神經(jīng)血管束比保護(hù)單側(cè)神經(jīng)血管束更能提高性能力[3]。然而保護(hù)神經(jīng)血管束可能腫瘤細(xì)胞未切干凈，導(dǎo)致復(fù)發(fā)率增高或治療失敗。因此術(shù)前評(píng)估前列腺癌包膜外擴(kuò)散程度是非常重要，然而MRI顯示包膜外擴(kuò)散敏感性和特異性分別為13～95%、49～97%，但常規(guī)MRI不能夠顯示周圍結(jié)果變化[4]。

彌散加權(quán)成像是種新型功能序列，他主要反應(yīng)水分子彌散能力[5]。已成為臨床應(yīng)用常規(guī)序列，因?yàn)椴杉瘯r(shí)間短，無需注射對(duì)比劑。隨著DWI信噪比技術(shù)不斷提高，空間分辨率也不斷改善，尤其3.0T磁共振。3.0T彌散加權(quán)成像能夠提高檢測(cè)腫瘤、分期、定向活檢和術(shù)后隨訪，對(duì)治療反應(yīng)評(píng)估。隨DWI空間分辨率提高，但仍然存在圖像失真和假象，在應(yīng)用直腸內(nèi)線圈，這缺陷可能加大。研究報(bào)道,DWI對(duì)前列腺癌包膜外擴(kuò)散不能夠提供更多有用價(jià)值，但、另外單獨(dú)應(yīng)用T2WI對(duì)病灶檢查率較低[6,7]。然而認(rèn)為DWI結(jié)合T2WI對(duì)提高對(duì)前列腺癌檢出，同時(shí)也能夠提高對(duì)包膜外擴(kuò)散預(yù)測(cè)能力。本研究通過DWI結(jié)合T2WI評(píng)估前列腺癌包膜外擴(kuò)散程度，同時(shí)進(jìn)一步與無包膜外擴(kuò)散進(jìn)行ADC值比較。

1 材料與方法

1.1 臨床資料本次研究獲得本單位機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，所有患者同意進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并填寫同意書，收集河北北方學(xué)院2010.1～2014.4間7前列腺癌患者，使用3.0T相陣線圈進(jìn)行前列腺M(fèi)RI檢查。研究前評(píng)估MRI和病人臨床資料決定病人是否進(jìn)入以下入選標(biāo)準(zhǔn)：手術(shù)樣本病理發(fā)現(xiàn)包膜外擴(kuò)散；應(yīng)用直相陣圈進(jìn)行T2WI和DWI檢查；手術(shù)前無激素和放射性治療；共32例符合入選標(biāo)準(zhǔn)，其中1例因DWI圖像嚴(yán)重扭曲被排除本實(shí)驗(yàn)。在同一研究時(shí)間內(nèi)69例未見包膜外擴(kuò)散，通過逐層病理切片觀察，其中45例患者入選為對(duì)照組，其余因MRI圖像扭曲或失真被排除。入選標(biāo)準(zhǔn)如下：手術(shù)樣本病理發(fā)現(xiàn)未見包膜外擴(kuò)散；同樣應(yīng)用直相陣圈進(jìn)行3.0TMRI的T2WI和DWI檢查；手術(shù)前無激素和放射性治療。共76例前例腺患者進(jìn)入本研究，年齡為47～77歲，平均年齡為67歲。MRI檢查到手術(shù)間隔時(shí)間為1～125天，平均37天。

1.2 方法

1.2.1 磁共振掃描技術(shù)：所有患者均行3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀(Intera Achieva 3 T, Philips Healthcare型號(hào))，采用頭部6心臟編碼線圈。應(yīng)用3.0TMRI掃描儀和6通道相陣線圈獲得所有圖像。進(jìn)行常規(guī)磁共振檢查，包括DWI序列。在掃描前注射20mg山莨菪堿以抑制腸蠕動(dòng)，避免干擾圖像質(zhì)量。采用自旋回波T2WI進(jìn)行3個(gè)位置(軸位、失狀位和冠狀位)圖像信息，掃描參數(shù)為：TR/TE，3800-4700/80-100；層厚3mm；層間距，1mm；相陣，512×304或568×341；有效視野FOV，18-20cm；采集次數(shù)3；敏感編碼因子2；每個(gè)平面采集時(shí)間為，3min48s。軸位自旋回波T1WI序列，T層厚，3mm；有效視野24cm；相陣512×304；采集時(shí)間3min20s，用于顯示出血情況和評(píng)估淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和骨轉(zhuǎn)移情況。周圍DWI(spin echo-echo plane image，SE-EPI)序列參數(shù)：TR/ TE 4400-4800/63-75；層厚3mm；層間距1mm；相陣112×112-110；有效視野20cm；敏感編碼因子2；采集次數(shù)4；采集時(shí)間1min40s。彌散編碼梯度b值0和1000s/mm2，彌散敏感梯度施加方向數(shù)為15個(gè)。manufacturer軟件自動(dòng)構(gòu)建ADC圖(Apparent diffusion coefficient，ADC)。

表1 病人一般特點(diǎn)

表2 T2WI和T2WI結(jié)合DWI對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散結(jié)果

1.2.2 圖像和組織病理學(xué)分析：所有MR圖像應(yīng)用PACS系統(tǒng)(PathSpeed, GE Healthcare)獲得有2名經(jīng)驗(yàn)豐富泌尿生殖系統(tǒng)放射專家(分別從事7和9年MRI診斷工作)，在未知臨床表現(xiàn)、手術(shù)和病理結(jié)果分別分析MRI圖像，對(duì)于不一致結(jié)果，最后討論會(huì)上達(dá)成一致。分別應(yīng)用T2WI和T2WI結(jié)合DWI分析前列腺癌情況。

對(duì)于預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散情況，將前列腺左右兩葉分為6個(gè)區(qū)，分別基地區(qū)、中間區(qū)和外周區(qū)。T2WI診斷包膜外擴(kuò)散標(biāo)準(zhǔn)至少滿足如下情況之一：神經(jīng)血管束不對(duì)稱、精囊角消失、沿前列腺輪廓膨出、前列腺包膜不規(guī)則、前列腺周圍脂肪出現(xiàn)腫瘤信號(hào)或腫瘤向包膜外擴(kuò)散。DWI診斷標(biāo)準(zhǔn)亦至少滿足如下情況之一：ADC圖低信號(hào)和DWI圖高信號(hào)神經(jīng)血管束不對(duì)稱、ADC圖前列腺周圍脂肪出現(xiàn)低信號(hào)和DWI圖前列腺周圍脂肪出現(xiàn)高信號(hào)、或ADC圖腫瘤向包膜外擴(kuò)散為低信號(hào)和在DWI圖高信號(hào)。應(yīng)用1-5分記錄包膜外擴(kuò)散可能性：1：肯定不存在；2：可能不存在；3：可能存在；4：很可能存在肯定存在；5：肯定存在。應(yīng)用T2WI和T2WI結(jié)合DWI評(píng)估每個(gè)患者前列腺6個(gè)分區(qū)。2次讀片時(shí)間間隔大約4周。

1個(gè)月后完成定量分析，腫瘤ADC值在用感性興趣區(qū)ADC圖上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量，比較兩組結(jié)果有或無包膜外擴(kuò)散。當(dāng)進(jìn)行感性興趣測(cè)量時(shí)，避免雙側(cè)神經(jīng)血管束和尿道，以減少ADC值測(cè)量誤差。對(duì)同一位置ADC值測(cè)量，進(jìn)行2次，最有取平均值。每個(gè)ROI平均大小為28mm2(范圍10.5～220 mm2)。在定量分析時(shí)減少ADC圖和病理結(jié)果錯(cuò)配，在ADC圖選擇區(qū)要小于病理組織學(xué)觀察的區(qū)域。對(duì)于直徑小于5mm癌腫，不進(jìn)行ADC測(cè)量。

1.2.3 組織病理學(xué)分析：所有前列腺癌患者僅病理組織學(xué)確診，所有樣本用墨水標(biāo)記，用10%福爾馬林緩沖液固定一整夜。橫斷逐層切片平面垂直于前列腺尿道部，間隔3mm，切片置放在載玻片上，由經(jīng)驗(yàn)豐富病理醫(yī)師在不知MRI結(jié)果情況下觀察切片。觀察者記錄腫瘤大小(最大橫斷直徑≥5mm)、位置、包膜外擴(kuò)散出現(xiàn)位置和Gleason評(píng)分。ECE病理組織學(xué)為癌細(xì)胞超出前列腺包膜邊緣，累及前列腺周圍脂肪組織[14]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。比較2種方法對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散通過準(zhǔn)確性、敏感性、特異性、陽性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值。3-5分為存在包膜外擴(kuò)散，McNemar檢驗(yàn)比較T2WI和T2WI結(jié)合DWI的敏感性和特異性。應(yīng)用廣泛估計(jì)方程比較整體準(zhǔn)確性。采用操作者接受特性曲線分析(ROC)分析在T2WI和T2WI結(jié)合DWI檢出包膜外擴(kuò)散的檢出率，然后用曲線下面積(Az)值評(píng)估兩種方法的診斷性能。X2檢驗(yàn)比較兩種方法Az的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。采用獨(dú)立t檢驗(yàn)比較前列腺癌無或有包膜外擴(kuò)散兩組ADC值、腫瘤大小、腫瘤體積及前列腺特異性抗原(PSA)水平，應(yīng)用Mann-Whitney U檢驗(yàn)比較兩組。P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1病人一般特點(diǎn)見表1。平均PSA水平為9.19ng/mL，包膜外擴(kuò)散組平均PSA水平(15.3ng/mL)明顯高于無包膜外擴(kuò)散組平均PSA水平(4.98ng/mL)，p＜0.001。

2.2 病理組織學(xué)表現(xiàn)76例患者行前列腺癌切除術(shù)后共發(fā)現(xiàn)137個(gè)病灶。119個(gè)癌灶最大橫斷直徑至少在5mm，包括包膜外擴(kuò)散組37個(gè)病灶和無包膜外擴(kuò)散組82個(gè)病灶。平均腫瘤大小為1.9cm(范圍0.5～5.5cm)，包膜外擴(kuò)散組直徑(3.0cm)明顯大于無包膜外擴(kuò)散組(1.4cm)，p＜0.001。腫瘤平均體積為5.36 mL(范圍0.03～47.69mL)，包膜外擴(kuò)散組體積(13.88mL)明顯大于無包膜外擴(kuò)散組(1.52mL)，p＜0.001。平均評(píng)分為6.7分(范圍6～9)，包膜外擴(kuò)散組評(píng)分(7.2)明顯高于無包膜外擴(kuò)散組(6.5)，p＜0.001。

2.3 定性分析共研究456區(qū)，31例患者74(16%)區(qū)出現(xiàn)包膜外擴(kuò)散。表2顯示T2WI和T2WI結(jié)合DWI對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散診斷結(jié)果，見表2。

T2WI結(jié)合DWI對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散診斷結(jié)果特異性和準(zhǔn)確性分別為94.5%和91.7%,明顯優(yōu)于T2WI(分別為87.2%、81.2%)，p＜0.001，見圖1-5。

T2WI結(jié)合DWI對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散診斷結(jié)果敏感性高于T2WI，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p=1.0)。經(jīng)ROC分析，T2WI結(jié)合DWI對(duì)預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散Az值為，高于T2WI(Az=0.828)，p＜0.001，見圖6。

2.4 定量分析所有患者腫瘤平均ADC值為0.883±0.18×10–3mm2/s。包膜外擴(kuò)散組ADC值(0.729±0.15×10–3mm2/s)明顯低于無包膜外擴(kuò)散組ADC值(0.985±0.23×10–3mm2/s)，p＜0.001，見圖7。

3 討 論

雖然高分辨率T2WI圖像已經(jīng)應(yīng)用于前列腺癌分期，因能夠顯示清晰解剖圖像但T2WI對(duì)前列腺癌敏感性和特異性具有一定局限性。最近先進(jìn)MRI技術(shù)能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)前列腺癌包膜外擴(kuò)散情況和腫瘤位置。尤其是DWI技術(shù)，是一種功能MRI序列，已經(jīng)成為檢查前列腺的常規(guī)序列。先前較多研究DWI能夠敏感檢出腫瘤，特別是3.0T磁共振應(yīng)用，不能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)前列腺癌包膜外擴(kuò)散，因圖像扭曲和失真[8]。然而3.0T DWI能夠發(fā)現(xiàn)T2WI不能夠發(fā)現(xiàn)的癌腫和分期。Kim等[9]歲68例患者研究報(bào)道T2WI結(jié)合DWIN能夠有效預(yù)測(cè)前列腺癌位置，T2WI結(jié)合DWI總體敏感性和特異性分別為84%、86%，而單獨(dú)應(yīng)用T2WI敏感性和特異性分別為66%、63%。Soylu等[10]研究顯示應(yīng)用DWI比T2WI更能提高前列腺癌侵襲精囊腺的特異性和陽性預(yù)測(cè)值。因此，筆者認(rèn)為T2WI結(jié)合DWI能夠提高預(yù)測(cè)前列腺癌包膜外擴(kuò)散的診斷準(zhǔn)確性。

圖1-2 右外周葉和雙側(cè)移行帶前列腺癌(Gleason評(píng)分為4+3; PSA為15.01 ng/mL)。圖1 軸位T2WI顯示外周葉和雙側(cè)移行帶低信號(hào)軟組織腫塊，邊界不清楚，包膜不規(guī)則，可能包膜外擴(kuò)散。圖2 ADC圖顯示低信號(hào)影，進(jìn)一步明確腫瘤位置和包膜外擴(kuò)散。圖3-5 左外周葉前列腺癌(Gleason評(píng)分為；3+3； PSA為5.2 ng/mL)。圖3 軸位T2WI顯示左外周葉低信號(hào)軟組織腫塊，輪廓不規(guī)則，可能向包膜外擴(kuò)散；圖4 軸位ADC圖顯示未見腫瘤信號(hào)影；圖5 雙側(cè)外周葉內(nèi)可見點(diǎn)狀低信號(hào)影，為活檢出血點(diǎn)，未診斷包膜外擴(kuò)散。圖6 ROC顯示T2WI的Az=0.828（虛線），T2WI結(jié)合DWI的Az=0.900（實(shí)線）。圖7 包膜外擴(kuò)散ADC值最低，與其他兩組進(jìn)行比較。P＜0.05。

本研究結(jié)果顯示T2WI結(jié)合DWI比T2WI在預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散具有更高特異性(94.5%)和準(zhǔn)確性(91.7%)，經(jīng)ROC分析T2WI結(jié)合DWI Az值(0.900)明顯大于T2WI值A(chǔ)z值(0.828)，這個(gè)結(jié)果表明3.0T DWI序列能夠彌補(bǔ)T2WI缺陷，提高局限性前列腺癌包膜外擴(kuò)散診斷準(zhǔn)確性。對(duì)于侵襲性前列腺癌，Gleason等級(jí)評(píng)分系統(tǒng)是一種主要預(yù)測(cè)指標(biāo)，用于預(yù)測(cè)前列腺癌術(shù)前和術(shù)后結(jié)果[11]。

最近研究顯示位于外周葉前列腺癌測(cè)量ADC值與Gleason評(píng)分呈負(fù)相關(guān)[12]。另外，ADC值有助于明確侵襲腫瘤發(fā)展危險(xiǎn)診斷。因此，ADC值可能與有或無包膜外擴(kuò)散具有相關(guān)性，因Gleason評(píng)分是預(yù)測(cè)侵襲性腫瘤重要指標(biāo)。在本文研究中，包膜外擴(kuò)散組ADC值比無包膜外擴(kuò)散組ADC值明顯降低。結(jié)果表明腫瘤ADC值可能是預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散影像生物標(biāo)記物，此外需要大量研究進(jìn)一步去證明這一結(jié)果。臨床應(yīng)用多種方法預(yù)測(cè)前列腺癌包膜外擴(kuò)散，包括血清PSA水平，Gleason評(píng)分，臨床分期等術(shù)前指標(biāo)應(yīng)用，另外，直腸內(nèi)MRI也可能預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散[13]。根據(jù)本研究結(jié)果，T2WI結(jié)合DWI能夠成為預(yù)測(cè)包膜外擴(kuò)散的檢查方法。

研究局限性，首先，本研究應(yīng)用于樣本量較小，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)偏倚，同時(shí)也沒有對(duì)放射科醫(yī)師間進(jìn)行研究，只是研究T2WI和T2WI結(jié)合DWI間研究。另外，評(píng)估MRI圖像和病理切片之間相關(guān)性非常困難。最后，直腸內(nèi)線圈沒有研究，因影響DWI圖像質(zhì)量。

總之，本研究結(jié)果表明3.0T T2WI結(jié)合DWI圖像能夠提高預(yù)測(cè)前列腺癌患者包膜外擴(kuò)散情況，同時(shí)ADC值在評(píng)估有或無包膜外擴(kuò)散具有重要意義。

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(本文編輯: 劉龍平)

Application of Diffusion-Weighted Imaging at 3.0T for Extracapsular Extension in Patients With Prostate Cancer

ObjectiveTo retrospectively investigate combine diffusion-weighted imaging (DWI) and T2-weighted imaging for the prediction of extracapsular extension (ECE) in patients with prostate cancer, as well as to compare apparent diffusion coefficients (ADCs) between patients with and without ECE．MethodsSeventy-six patients underwent 3T magnetic resonance imaging (MRI) before prostatectomy． Two experienced radiologists analyzed T2-weighted images alone and in combination with DWI in consensus and rated the likelihood of ECE． Tumor ADC values were measured, and the results were compared between patients with and without ECE．ResultsOf the 456 sectors studied, 74 (16%) were positive for ECE in 31 patients． the specificity and accuracy of combined T2-weighted imaging and DWI were 94．5% and 91．7%, respectively, superior to T2-weighted imaging alone (87．2% and 81．2%, respectively) (p＜0．001)． On receiver operating characteristic analysis, the area under the curve (Az) of combined T2-weighted imaging and DWI (Az=0．900) was significantly greater than that of T2-weighted imaging alone (Az=0．828) (p＜0．001)． The mean tumor ADC values were significantly lower in patients with ECE than patients without ECE (p＜0．001)．ConclusionDWI in addition to T2-weighted imaging improves the ability to predict ECE in patients with prostate cancer．Furthermore, tumor ADC values in patients with and without ECE are significance．

Prostate Cancer; Diffusion-weighted Imaging; Magnatic Resonance Imaging

R737.25；R445.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.02.21

王麗霞

2015-01-05