溫淑蓉

ADC直方圖分析法鑒別中央帶前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的研究

溫淑蓉

目的：探討表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）直方圖分析法鑒別診斷中央帶前列腺癌和T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的效能。方法：回顧性分析29例中央腺體（CG）前列腺癌患者（前列腺癌組）和24例T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)患者（增生結(jié)節(jié)組）的MRI圖像，所有患者行磁共振DWI檢查，b值為0、1000 s／mm2。在MR上確定前列腺癌和增生結(jié)節(jié)病灶，并與病理結(jié)果對(duì)照。計(jì)算并比較兩類病變的平均ADC（ADCmean）值和第10百分位數(shù)ADC值（10%ADC）。用受試者工作特性曲線（ROC）分析10%ADC和ADCmean鑒別CG前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的效能。結(jié)果：共計(jì)32處前列腺癌病灶和28處增生結(jié)節(jié)納入研究，增生結(jié)節(jié)的10%ADC和ADCmean值分別為（0.81±0.14）×10-3、（1.03±0.17）× 10-3mm2／s，前列腺癌10%ADC和ADCmean值為0.64±0.12和0.83±0.15，均明顯低于增生病變（P＜0.05）。10% ADC值鑒別前列腺癌和增生結(jié)節(jié)的ROC曲線下面積（AUC）為0.87，明顯高于ADCmean（0.81）（P＜0.05）。結(jié)論：表觀擴(kuò)散系數(shù)直方圖有助于提高中央帶前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的鑒別診斷。

磁共振成像；前列腺腫瘤；擴(kuò)散加權(quán)成像；直方圖分析

前列腺癌是老年男性泌尿系統(tǒng)最常見的腫瘤，是導(dǎo)致男性死亡的主要原因之一。前列腺癌約30%發(fā)生于中央腺體（central gland，CG）［1］，發(fā)生率低于外周帶，但在常規(guī)MRI上的檢出和鑒別診斷都比較困難。在Akin等［2］的研究中，兩名研究者應(yīng)用T2WI對(duì)CG前列腺癌的檢出率分別分別為56%和63%，而Li等［3］報(bào)道T2WI診斷CG前列腺癌的特異性可達(dá)88%，但敏感度只有44%。診斷CG前列腺癌的主要干擾因素在于，大部分的間質(zhì)增生（stroma hyperplasia，SH）和一小部分腺體增生（glandular hyperplasia，GH）結(jié)節(jié)MRI表現(xiàn)類似前列腺癌，在T2WI信號(hào)上也呈低信號(hào)，尤其是SH，在Oct等［4］的研究中，多數(shù)SH病灶表現(xiàn)為低信號(hào)、邊緣不清、無包膜的占位，與前列腺癌的表現(xiàn)十分相似。

擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）近年也廣泛應(yīng)用于CG前列腺癌的診斷，研究顯示與CG的正常組織相比，前列腺癌的ADC值明顯降低［5］。但Oct等［4］報(bào)道，SH與中央帶前列腺癌的ADC值有較大重疊，使得DWI對(duì)CG前列腺癌的鑒別診斷依舊比較困難。

ADC直方圖分析作為一種新的ADC診斷方法，目前也開始應(yīng)用于腫瘤診斷中，在Xue等［6］的研究中，第5、45百分位ADC值（5%，45%ADC）鑒別高、中分化鱗狀細(xì)胞癌和低分化鱗狀細(xì)胞癌的效能明顯高于平均ADC值。而在對(duì)乳腺癌的研究中，最小ADC值和第25百分位ADC值（25%ADC）鑒別乳腺良惡性病變的受試者操作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC）的曲線下面積（areas under the curve，AUC）明顯高于ADCmean及ADC值中位數(shù)［7］。而另一項(xiàng)研究證明，在前列腺癌和正常外周帶組織的鑒別中，第10百分位ADC值（10%ADC）比平均ADC具有更高的診斷效能［8］。目前未見應(yīng)用ADC直方圖分析來鑒別診斷CG前列腺癌的報(bào)道。因此，本項(xiàng)研究的目的在于確定ADC直方圖分析在鑒別中央帶前列腺癌和T2WI低信號(hào)增生的作用，并與常規(guī)ADC值對(duì)比，根據(jù)Peng等［8］的研究結(jié)果，直方圖分析中取效能最高的10%ADC值為鑒別診斷的參數(shù)。

材料與方法

1.臨床資料

217例患者因血清前列腺特異性抗原（PSA）升高行前列腺M(fèi)RI檢查，其中86例發(fā)現(xiàn)CG低信號(hào)結(jié)節(jié)，并有71例進(jìn)一步行穿刺活檢，其中18例病理證實(shí)為前列腺癌，但未行手術(shù)或手術(shù)無法確定源于外周帶或CG而出組。其余53例患者中，29例提示前列腺癌，經(jīng)進(jìn)一步手術(shù)證實(shí)為CG前列腺癌，其中有3例同時(shí)伴有外周帶腫瘤，納入前列腺癌組，29例前列腺癌組年齡51～71歲，平均61.6歲；PSA7.1～32 ng／m L，平均13.2 ng／m L；中位Gleason評(píng)分，中位評(píng)分7。24例穿刺證實(shí)為良性前列腺增生結(jié)節(jié)的患者納入增生結(jié)節(jié)組，年齡49～67歲，平均56.5歲；PSA 6～16 ng／m L，平均8.1 ng／m L。

2.磁共振檢查

所有檢查均采用GE Signa HDx 3.0T MR儀，8通道相控陣表面線圈。分別行前列腺和精囊腺橫軸面、矢狀面和冠狀面成像。T2WI快速恢復(fù)快速回波脈沖（fast-recovery fast spin echo，F(xiàn)RFSE）序列：TR 5000 ms，TE 87.9 ms，激發(fā)次數(shù)4，層厚5 mm，間距1 mm。T1WI快速擾相梯度回波（fast spoiled gradientecho，F(xiàn)SPGR）序列：TR 150 ms，TE 3 ms，層厚5 mm，間距1 mm），矩陣512×512。DWI單次激發(fā)回波平面回波成像（single-shot echo-planar imaging，SS-EPI）序列，b值0、1000 s／mm2，TR 4000 ms，TE 71.9 ms，視野260 mm×260 mm，激勵(lì)次數(shù)2，矩陣512×512，層厚5 mm，間距1 mm。運(yùn)用并行成像技術(shù)陣列空間敏感性編碼技術(shù)（ASSET），以減少掃描時(shí)間和磁化率偽影。

MRI圖像分析由兩名影像科醫(yī)師（分別有5和15年MR診斷經(jīng)驗(yàn)）在GE AW 4.3工作站上進(jìn)行分析，如有分歧協(xié)商解決。CG在MRI圖像上根據(jù)穿刺位置分為左側(cè)中部、底部，右側(cè)中部、底部，考慮到穿刺的局限性，如病變完全位于CG尿道前方，則不納入研究。兩名醫(yī)師根據(jù)病理結(jié)果，由于前列腺癌與增生結(jié)節(jié)的選擇方法均為在T2WI上對(duì)應(yīng)位置上尋找局灶性或彌漫性信號(hào)區(qū)，確定病變位置后在b=0的DWI圖像的對(duì)應(yīng)位置畫興趣區(qū)，每個(gè)病灶分別測(cè)量3次，盡可能包括整個(gè)病灶，并應(yīng)用functool軟件計(jì)算平均值和10%ADC值，取3次測(cè)量值的平均值為最終結(jié)果。

ADC值計(jì)算方法：ADC=In（S0／S）／b

b為擴(kuò)散敏感系數(shù)，In為自然對(duì)數(shù)，S0為b=0時(shí)的病變信號(hào)強(qiáng)度，S為相應(yīng)b值的病變信號(hào)強(qiáng)度。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均用STATA 10.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同組織的ADC值差異及10%ADC值差異用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較。通過ROC比較兩種參數(shù)鑒別前列腺癌與增生結(jié)節(jié)的效能，比較兩者AUC大小。

結(jié) 果

本研究29例前列腺癌組共納入32處中央帶前列腺癌病灶，直徑5～24 mm，平均10 mm，Gleason評(píng)分6～9；24例增生結(jié)節(jié)組納入28處T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)，直徑5～17 mm，平均9.2 mm。

增生結(jié)節(jié)組的ADCmean值明顯高于前列腺癌組，但兩者間可見明顯的重疊。前列腺癌的10% ADC值也明顯低于增生結(jié)節(jié)（表1，圖1～3）。ADC-mean鑒別前列腺癌與增生結(jié)節(jié)的AUC為0.81，以0.93×10-3mm2／s為界值，敏感度為72.41%，特異度為78.79%。10%ADC值鑒別前列腺癌和增生結(jié)節(jié)的AUC值（0.87）明顯高于ADCmean值（P=0.04），以0.77×10-3mm2／s為界值，敏感度為75.86%，特異度為84.85%（圖4）。

表1 CG前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)2種值的對(duì)比

討 論

本研究結(jié)果表明ADC值直方圖分析可為前列腺癌的診斷提供一種新的方法，10%ADC值較ADC-mean值能更精確地鑒別CG前列腺癌和T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)。

圖1 CG前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)10%ADC與ADCmean值的對(duì)比，顯示前列腺癌10%ADC與ADCmean值均明顯低于增生結(jié)節(jié)。

本研究中，前列腺癌組織的ADCmean值低于增生組織，然而兩者可見明顯重疊，難以精確區(qū)分，敏感度（72.41%）和特異度（78.79%）均有待提高。這與Oct等［4］的研究結(jié)果接近中，該研究中ADC值鑒別SH與中央帶前列腺癌鑒別的AUC值也僅有0.75，鑒別診斷依舊比較困難。

在ADC值直方圖分析中，前列腺癌的10%ADC值也明顯低于增生結(jié)節(jié)，但10%ADC值鑒別二者的診斷效能明顯高于ADCmean。在近期的幾項(xiàng)相關(guān)研究中，Donati等［9］表明相對(duì)于平均及其它百分位的ADC值，10%ADC與Gleason評(píng)分的相關(guān)性更高；而另一項(xiàng)研究證明，在外周帶前列腺癌和正常組織的鑒別中，10%ADC值的效能明顯高于平均ADC值［8］。Donati等［9］認(rèn)為主要原因在于前列腺癌組織學(xué)的不均一性，正常組織與癌組織常混雜分布，而10%ADC與ADCmean值相比，除了可以發(fā)現(xiàn)主要由前列腺癌組織組成的病變，也能更有效地檢測(cè)夾雜于正常前列腺腺體中的前列腺癌組織。

圖2 男，70歲，CG前列腺癌。a）T2WI示前列腺體部CG前部局低信號(hào)區(qū)（箭），邊緣模糊；b）DWI示病灶呈明顯高信號(hào)（箭）；c）ADC圖上病灶A(yù)DCmean值較周圍組織明顯下降，明顯低于正常值，為0.66×10-3mm2／s；d）ADC值的直方圖顯示圖像中的頻數(shù)主要偏向于低ADC值區(qū)域（0.44～0.92）×10-3mm2／s，測(cè)量10%ADC值為0.54×10-3mm2／s。 圖3 男，64歲，CG良性增生。a）T2WI示前列腺體部右側(cè)CG局灶性低信號(hào)區(qū)（箭），邊緣清晰；b）DWI示兩側(cè)CG均呈較高信號(hào)（箭）；c）ADC圖上右側(cè)CG的ADC值較周圍組織明顯下降，為0.93×10-3mm2／s；d）ADC值的直方圖顯示圖像中的頻數(shù)主要集中于中高ADC值區(qū)域（0.44～1.4）×10-3mm2／s，測(cè)量10%ADC值為0.79×10-3mm2／s，ADCmean和10%ADC值明顯高于圖2中CG前列腺癌病灶。

本項(xiàng)研究結(jié)果與以上研究相近，主要原因可能也基于前列腺癌和增生組織的組織學(xué)特性［10-11］。在腫瘤組織中，由于細(xì)胞密度增加，腺泡破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)致密，ADC值減低。而在良性前列腺增生中，基質(zhì)成分增加、腺泡組成減少，也限制了水的擴(kuò)散，導(dǎo)致ADC值下降，甚至接近腫瘤組織的ADC值，同時(shí)T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)中有相當(dāng)部分的SH，ADC值下降更為明顯，在Liu等［12］的研究中，前列腺癌與SH的ADC值有較大重疊，兩者的鑒別診斷有一定困難，而Oct等［4］的研究也支持這一觀點(diǎn)。另外，兩種組織內(nèi)混有大量富含液體的正常前列腺腺體組織，同時(shí)提高了二者的ADC值，這種干擾因素使兩種組織更加難以區(qū)分。在直方圖的分析中，10%ADC值比ADCmean值能更好的顯示細(xì)胞和組織較密集的區(qū)域，意味10%ADC值可以降低一部分正常腺體組織成分的干擾，而突出細(xì)胞和間質(zhì)成分的特點(diǎn)，有利于前列腺癌與增生組織的鑒別。

圖4 10%ADC與ADCmean值鑒別CG前列腺癌與T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的AUC值的對(duì)比。

然而，需要指出的是，雖然ADCmean和10% ADC值鑒別CG前列腺癌與增生組織的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但與ADCmean相比，10%ADC的敏感度僅升高3%，特異度提高6%，表明即使借助直方圖分析ADC值，也未能將正常組織的干擾降到令人滿意的程度，或前列腺癌與SH之間的差異在現(xiàn)有技術(shù)條件下確實(shí)很難精確檢測(cè)，因此，對(duì)CG前列腺癌的DWI診斷有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

本項(xiàng)研究存在一些局限性：首先，研究樣本量小，今后需要更大樣本量的研究驗(yàn)證這一結(jié)果；其次，本研究中病變測(cè)量的ROI主要在T2WI圖像上完成，將不同程度地混有正常前列腺組織，影響測(cè)量的精確性，因此在將來的研究中，需使用高分辨掃描以降低這一影響；第三，本研究增生結(jié)節(jié)組的病理標(biāo)準(zhǔn)為穿刺結(jié)果，無法排除假陰性，同時(shí)也未能根據(jù)病理結(jié)果按不同類型的增生結(jié)節(jié)進(jìn)行研究，將來需要應(yīng)用前列腺的病理整體組織切片進(jìn)行驗(yàn)證。

總之，在對(duì)CG前列腺癌和T2WI低信號(hào)增生結(jié)節(jié)的ADC值直方圖分析中，10%ADC值對(duì)二者的鑒別診斷的準(zhǔn)確性高于常規(guī)應(yīng)用的平均ADC值。因此，ADC值的直方圖分析有助于提高對(duì)CG前列腺癌的診斷效能。

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To distinguish prostate cancer from hyperplasia with hypointensity nodule on T2WI in central zone using apparent diffusion coefficient with histogram analysis

WEN Shu-rong.Department of Radiology，Changshu NO.1 People's Hospital，Jiangsu 215500，China

Objective：To investigate the efficacy of apparent diffusion coefficient（ADC）with histogram analysis to distinguish prostate cancer from hyperplasia with hypointensity nodule in central zone（CZ）on T2WI.Methods：Twenty-nine patients with prostatic cancer foci in CZ，and 24 patients with hyperplasia nodules showing hypointensity on T2WI underwent diffusion weighted imaging（DWI）with b-value as 0 and 1000s／mm2.The cancer and hyperplasia lesions were assessed on MR images and correlated with pathology.The 10th percentile ADC（10th%ADC）value and mean ADC（ADC-mean）value of the two kinds of lesion were calculated and compared.The efficacy of 10th%ADC and ADCmean for the differentiation of cancer from hyperplasia in CZ was compared by receiver operating characteristic（ROC）analysis.Results：Totally 32 cancer foci and 28 hyperplasia nodules were included in this study.The 10th%ADC and ADCmean values were（0.86±0.15）×10-3and（1.03±0.17）×10-3mm2／s respectively in hyperplasia，and（0.64±0.12）×10-3and（0.83± 0.15）×10-3mm2／s respectively in CZ cancer，both of the parameters were significantly lower in CZ cancer compared with that of hyperplasia（P＜0.05）.Area under ROC curve（AUC）of the 10th%ADC of carcinoma was 0.87 which was obviously higher than that of ADCmean（0.79）（P＜0.05）.Conclusion：Histogram analysis of ADC value is helpful to improve the potential of differentiating prostate cancer from hyperplasia nodule in CZ with hypointensity on T2WI.

Magnetic resonance imaging；Prostate neoplasms；Diffusion weighted imaging；Histogram analysis

R445.2；R737.25

A

1000-0313（2016）11-1076-04

10.13609／j.cnki.1000-0313.2016.11.012

2016-01-11）

215500 江蘇，常熟市第一人民醫(yī)院影像科

溫淑蓉（1979-），女，江蘇常熟人，主治醫(yī)師，主要從事乳腺及前列腺疾病的影像診斷工作。