楊創(chuàng)勃，楊祺，黨珊，段海峰，于楠,2，馬光明*，段小藝

1.陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西咸陽 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學，陜西西安 712046；3.西安交通大學第一附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西西安 710061；

隨著我國人口的老齡化，前列腺癌成為危害老年男性健康的常見疾病之一[1]。MRI的軟組織分辨率高，能對前列腺癌進行早期診斷及臨床分期[2-3]，目前認為是無創(chuàng)診斷前列腺癌的最佳方法。擴散加權(quán)成像（DWI）自20世紀90年代后開始應(yīng)用于顱腦以外的檢查部位[4]。前列腺位于盆腔底部，受呼吸運動影響小，掃描時間短，因此比運動器官更適用。然而，常規(guī)單次激發(fā)平面回波成像（single shot echo planar imaging，SS-EPI）序列受圖像質(zhì)量的制約，一般b值選擇 600～800 s/mm2[4]，對前列腺小病灶尤其是中央腺體病灶檢出的敏感性和特異性較低，超高 b值（b>1000 s/mm2）可以明顯提高病灶的檢出率[5-7]，但SS-EPI選擇超高b值圖像質(zhì)量明顯下降，影響病灶檢出的敏感度及特異度，使超高b值的使用受到制約。近年來許多研究者在使用超高b值并提高圖像質(zhì)量的研究中取得了一些成果[5-7]。分段讀出平面回波成像（readout-segmented echo planar imaging，RS-EPI）是近年應(yīng)用的一種新DWI序列，在頭頸及乳腺的檢查中明顯提高了圖像質(zhì)量[8]。但目前超高b值RS-EPI在前列腺癌中應(yīng)用的報道較少，本研究擬初步探討與SS-EPI序列相比，RS-EPI序列應(yīng)用于前列腺癌檢查中對圖像質(zhì)量的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象 本研究經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會通過（批準文號：SZFYIEC-PJ-2016年第[13]號），連續(xù)納入2016年5月—2017年10月臨床疑診前列腺癌的 40例患者，均行前列腺 3.0T MRI常規(guī)序列檢查及SS-EPI、RS-EPI檢查后，采用經(jīng)直腸超聲引導前列腺12點穿刺法或后經(jīng)手術(shù)證實的患者病例資料，納入標準：①臨床資料齊全；②前列腺MRI檢查前臨床無激素、放療等非手術(shù)治療史；③MRI檢查前未進行過前列腺穿刺活檢；④經(jīng)病理確診為前列腺癌。排除標準：①有MRI檢查禁忌證；②不能配合檢查，圖像偽影較大；③經(jīng)病理證實非前列腺癌。本研究最終納入 33例前列腺癌患者，年齡55～81歲，中位年齡68歲。實驗室檢查：前列腺特異性抗原9～410 ng/ml，中位值為76 ng/ml。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 MRI檢查 采用 Siemens Skyra（VE11C）3.0T MR掃描儀行常規(guī)MR RS-EPI和SS-EPI序列檢查。常規(guī) MRI用體部線圈為脈沖發(fā)射線圈，以腹部相控陣線圈為信號接收線圈。掃描前排空大小便，盡量減少直腸內(nèi)容物及氣體的干擾，適度充盈膀胱，患者取仰臥位，掃描中心至恥骨聯(lián)合上方2橫指處。前列腺局部行橫軸面、矢狀面和冠狀面快速自旋回波T2WI掃描。SS-EPI掃描參數(shù)：TR 5100 ms，TE 86 ms，層厚4.0 mm，層間距1.2 mm，視野312 mm×218 mm，b值取0、1000、2000、3000 s/mm2，對應(yīng)的激勵次數(shù)分別為1、2、3、5次，矩陣156×156。T2WI脂肪抑制序列掃描參數(shù)：TR 4300 ms，TE 84 ms，層厚3.0 mm，層間距0.6 mm，視野230 mm×230 mm，平均次數(shù)2，矩陣320×218。RS-EPI掃描參數(shù)：TR 5280 ms，TE1＝80 ms，TE2＝111 ms，視野 320 mm×320 mm，矩陣160×160，層厚4.0 mm，層間距1.2 mm，分段讀出次數(shù)5，回波間隙0.30 ms。b值取0、1000、2000、3000 s/mm2，對應(yīng)的激勵次數(shù)分別為1、2、2、2次。DWI掃描b值分別值0、1000、2000、3000 s/mm2。

1.3 圖像分析

1.3.1 主觀評價 分別由1名副主任醫(yī)師和1名副主任技師在圖像存儲與運輸系統(tǒng)上進行獨立主觀評分，并對各觀察結(jié)果進行Kappa一致性檢驗。最終2人協(xié)商達成一致作為最終結(jié)果進行后續(xù)分析。采用盲法分析33例患者SS-EPI和RS-EPI的超高b值DWI檢查序列圖像（b=1000、2000、3000 s/mm2）。針對DWI不同b值序列病灶顯示的清晰度、解剖變形、圖像銳利度、細節(jié)顯示4個方面按Likert 5分法[9]進行主觀獨立評分，1分為不能用于診斷，2分為圖像質(zhì)量差，3分為圖像質(zhì)量尚可，4分為圖像質(zhì)量良好，5分為圖像質(zhì)量非常好。具體評分依據(jù)，①病灶顯示清晰程度：1分，病灶不可見；2分，病灶模糊可見；3分，病灶可見，邊界模糊；4分，病灶較清晰；5分，病灶清晰。②圖像解剖變形評分標準：以T2WI抑脂圖像為參照標準，觀察直腸前列腺邊緣是否清晰，有無磁敏感偽影等。1分，直腸及肛提肌不能辨認；2分，直腸及肛提肌顯示欠清，辨認較困難；3分，直腸及肛提肌可以辨認；4分，直腸及肛提肌、前列腺存在變形；5分，直腸及肛提肌、前列腺無變形。③圖像銳利度及細節(jié)顯示評分標準：觀察直腸、前列腺周圍間隙，肛提肌、閉孔內(nèi)肌等脂肪間隙、精囊等結(jié)構(gòu)細節(jié)并給出綜合評分。1分，結(jié)構(gòu)不能辨認；2分，結(jié)構(gòu)模糊，辨別困難；3分，結(jié)構(gòu)顯示欠清，但可辨認；4分，結(jié)構(gòu)顯示尚可；5分，結(jié)構(gòu)顯示清晰。

1.3.2 客觀評價 由第3名影像科醫(yī)師在工作站上半定量測量圖像的信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）和對比度（C）。放射科醫(yī)師綜合3項指標，評估最佳序列。在Siemens專用影像工作站上進行分析，手動選取同一部位感興趣區(qū)（ROI，大小0.20～0.95 cm2），以T2軸面脂肪抑制序列作為參照，測量病變、相近層面閉孔內(nèi)肌、圖像背景內(nèi)各區(qū)域的MRI信號強度，病灶選擇ROI時注意避開壞死組織，選擇病灶及圖像背景內(nèi)信號均勻的區(qū)域測量噪聲強度，病灶測量時，ROI要覆蓋病灶的2/3區(qū)域。按公式（1）～（3）分別計算SNR、CNR及C。

其中，SIROI是b=1000、2000、3000 s/mm2時的DWI圖像中病變區(qū)域的信號強度，SImuscle指閉孔內(nèi)肌的信號強度，SDnoise指各背景（即空氣）信號強度的標準差。1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 17.0軟件，2名閱片者主觀評分的一致性采用Kappa檢驗。當SNR、CNR和C數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布且方差齊時采用t檢驗，不滿足正態(tài)分布且方差不齊時采用秩和檢驗。RS-EPI與SS-EPI圖像主觀評分比較采用秩和檢驗，兩組客觀半定量資料SNR、CNR、C比較采用配對樣本t檢驗。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量主觀評分比較 2名閱片者在獨立評價2個序列圖像（b=1000、2000、3000 s/mm2）病灶顯示的清晰度、解剖變形、圖像銳利度及細節(jié)顯示方面具有很好的一致性（Kappa>0.70），見表1。2名高年資醫(yī)師對2種序列（RS-EPI和SS-EPI）在不同b值的圖像主觀綜合評分中，b=1000 s/mm2時，清晰度及解剖變形差異有統(tǒng)計學意義，而圖像銳利度及細節(jié)顯示差異無統(tǒng)計學意義；b=2000、3000 s/mm2時，兩者在清晰度、解剖變形、圖像銳利度及細節(jié)顯示的主觀評分上差異均有統(tǒng)計學意義，見表2及圖1、2。

2.2 圖像質(zhì)量客觀評價指標比較 2種不同序列超高b值圖像的SNR、CNR及C差異均有統(tǒng)計學意義，見表3及圖1、2。RS-EPI序列在不同b值（b=1000、2000、3000 s/mm2）下的SNR、CNR及C均高于SSEPI序列。

表1 2名放射科醫(yī)師對各序列在不同超高b值下圖像的主觀評估的Kappa值結(jié)果（n=33）

表2 2種不同序列超高b值圖像的主觀評分比較結(jié)果（ ±s，分，n=33）

表2 2種不同序列超高b值圖像的主觀評分比較結(jié)果（ ±s，分，n=33）

注：SS-EPI：單次激發(fā)平面回波成像；RS-EPI：分段讀出平面回波成像

Z值-2.67-2.52-1.70-1.89-4.13-4.13-4.13-4.41-4.65-4.75-4.68-4.88 P值<0.010.010.090.06<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

表3 2種不同序列超高b值圖像的客觀評價指標比較結(jié)果（ ±s，n=33）

表3 2種不同序列超高b值圖像的客觀評價指標比較結(jié)果（ ±s，n=33）

注：SNR：信噪比；C：對比度；CNR：對比噪聲比；SS-EPI：單次激發(fā)平面回波成像；RS-EPI：分段讀出平面回波成像

t值-9.58-7.17-9.14-5.68-6.18-5.81-3.78-5.18-4.05 P值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

圖1 男，65歲，前列腺右側(cè)外周帶癌。超高b值（1000、2000、3000 s/mm2）RS-EPI序列（A～C）圖像質(zhì)量的主觀評價（清晰度、解剖變形、圖像銳利度、細節(jié)顯示）及客觀評價（SNR、C、CNR）均明顯優(yōu)于SS-EPI序列（D～F，箭），對腫瘤及周圍組織結(jié)構(gòu)的顯示明顯優(yōu)于SS-EPI

圖2 男，72歲，前列腺左側(cè)中央腺體癌。超高b值（1000、2000、3000 s/mm2）RS-EPI序列（A～C）圖像質(zhì)量的主觀評價（清晰度、解剖變形、圖像銳利度、細節(jié)顯示）及客觀評價（SNR、C、CNR）均明顯優(yōu)于SS-EPI序列（D～F，箭頭），對腫瘤及直腸周圍組織結(jié)構(gòu)的顯示明顯優(yōu)于SS-EPI（箭）。另外對前列腺周圍組織間隙、盆底組織提肛肌及直腸壁顯示有無侵犯更有優(yōu)勢

3 討論

前列腺癌是危害老年男性健康的重要疾病。臨床上前列腺特異性抗原輕度升高（<10 ng/ml）對診斷前列腺癌的敏感度、特異度并不高[10-12]。DWI序列圖像間接反映組織內(nèi)水分子的微觀運動情況，其高b值主要反映組織擴散受限的信息，能夠較敏感地檢出前列腺癌，但采用高b值或超高b值（b>1000 s/mm2）時，圖像磁敏感偽影較大、變形嚴重，圖像質(zhì)量明顯下降[13-14]，因此在提高b值的同時，也要使圖像質(zhì)量滿足診斷的基本要求。近年來高b值擴散加權(quán)序列在前列腺中的應(yīng)用已取得了一定的成果[15-16]，但是超高b值在前列腺腫瘤檢出中的研究較少。

目前常規(guī)使用的多為SS-EPI，首先其采集速度較快，單層圖像采集時間不足100 ms，對不能耐受MRI檢查時間較長的患者廣泛適用，但有效回波時間較長，導致在DWI上T2WI透射效應(yīng)明顯，干擾了病灶組織的對比顯示，故SS-EPI在較低b值下圖像對比度雖然較好，但病灶檢出的敏感度和特異度并不高；另外帶寬較低、讀出時間較長降低了K空間采樣效率，使圖像扭曲易發(fā)生解剖變形、細節(jié)顯示不清，使圖像空間分辨率及 SNR下降，尤其在高場強和采用超高b值（b>1000 s/mm2）時更為顯著[15]；其次前列腺后方鄰近直腸，易受腸道脹氣的影響，產(chǎn)生較大的磁敏感偽影，影響前列腺周圍及盆底組織的顯示，也影響前列腺癌T分期的判斷。最后，前列腺外周帶癌在T2WI脂肪抑制序列上一般呈稍低信號，中央腺體的癌表現(xiàn)為較均質(zhì)，邊界不清呈透鏡狀或水滴狀的低信號[16]，而前列腺增生以中央腺體為主，且增生腺體易發(fā)生各種變性，使發(fā)生在這些區(qū)域的早期癌腫容易被各種因素干擾，不能很好地顯示，使DWI序列對早期前列腺癌的檢出率下降。

Porter等[15]于2009年提出了RS-EPI序列，它屬于多次激發(fā)平面回波序列，在讀出方向?qū)空間釆集分為多個連接通道并連續(xù)采集圖像，明顯減少了讀出梯度脈沖和EPI讀出時間，通過減小采集帶寬來保持圖像質(zhì)量，有效減少了圖像變形及偽影產(chǎn)生，但其采集時間較SS-EPI長；同時，RS-EPI序列在圖像重建前運用了相位矯正技術(shù)，使釆集信號強度再聚焦，從而提高了常規(guī) SS-EPI序列的空間分辨率，可得到較高的空間分辨率解剖圖像。既往研究報道[17-19]，該技術(shù)與目前的采集技術(shù)如敏感度編碼（SENSE）、全自動校準部分并行采集（GRAPPA）聯(lián)合應(yīng)用，可進一步減少直腸前列腺交界區(qū)的磁敏感偽影，使外周帶小病灶顯示效果更敏感。Azuma等[20]在乳腺及顱底神經(jīng)掃描中研究發(fā)現(xiàn)，RS-EPI比SS-EPI序列能夠明顯提高圖像質(zhì)量，減少磁敏感偽影及器官解剖變形，在提高病灶顯示清晰程度及空間分辨率等方面具有明顯優(yōu)勢。

本研究結(jié)果顯示，與常規(guī)序列SS-EPI高b值及超高b值相比，RS-EPI序列在病灶顯示的清晰度、圖像變形、解剖細節(jié)顯示、對比度方面均高于常規(guī)序列SS-EPI。RS-EPI可使圖像磁敏感偽影明顯減少，圖像細節(jié)顯示清晰，變形程度小，明顯提高了醫(yī)師的診斷信心，與 Azuma等[20]的研究結(jié)果一致。對于好的診斷圖像，良好的C和CNR尤為重要，超高b值雖然使圖像質(zhì)量下降，信號丟失較多，磁敏感偽影增大，但是能使癌腫的診斷效率明顯提高，因此，在保證診斷有較高的敏感度和特異度的前提下，犧牲一定的圖像質(zhì)量是可取的。本研究結(jié)果顯示，盡管RS-EPI序列在不同 b 值（b=1000、2000、3000 s/mm2）下的SNR、CNR及C隨著b值升高有所下降，但是均高于SS-EPI序列，與Holdsworth等[7]選取b值大于1000 s/mm2時的結(jié)果不完全一致，可能與本研究ROI選取的是腫瘤與其正常前列腺背景組織的對比，由于超高b值RSEPI序列顯著抑制了正常前列腺及周圍組織 T2WI信號成分，而對擴散受限的腫瘤組織信號抑制不明顯，從而增大了腫瘤與正常組織的信號對比差。另外本研究結(jié)果顯示，b=1000 s/mm2時，SS-EPI及RS-EPI序列的圖像銳利度及細節(jié)顯示主觀評估差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），推測可能與本研究樣本量較小或b=1000 s/mm2時兩者圖像質(zhì)量差別較小，主觀判斷較難有關(guān)。本研究的不足之處是納入樣本量較少，未能對前列腺癌的T分期進行進一步闡述，將在今后的工作中繼續(xù)研究，另外RS-EPI采集時間較SS-EPI長，故有待進一步技術(shù)改進等。

總之，RS-EPI序列作為一種新的DWI方式，在超高b值采集中，不但較常規(guī)序列明顯提高了圖像質(zhì)量，能很好地檢出早期前列腺癌，也使RS-EPI序列的臨床應(yīng)用更加成熟、廣泛。