張瀝 張?chǎng)?王睿 宦怡 李隴超

MRI是診斷前列腺癌的重要檢查方法，并可以根據(jù)Gleason評(píng)分（Gleason score，GS）對(duì)前列腺癌的危險(xiǎn)度進(jìn)行評(píng)估。GS≤6分為低危前列腺癌，病人采取主動(dòng)監(jiān)測(cè)即可，暫不需要治療；而GS≥7分則為中高危前列腺癌，需采用聯(lián)合療法或手術(shù)治療以提高療效[1]。歐洲泌尿生殖協(xié)會(huì)指南中推薦將擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）和T2WI作為前列腺癌的主要診斷序列，但常規(guī)檢查方法診斷及評(píng)估GS分級(jí)主要依賴影像醫(yī)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，不僅主觀性強(qiáng)，且價(jià)值十分有限[2-3]。紋理分析是一種先進(jìn)的圖像分析技術(shù)，可對(duì)腫瘤的異質(zhì)性以及人眼無(wú)法觀察到的微小異常進(jìn)行分析，進(jìn)而幫助腫瘤準(zhǔn)確診斷及分級(jí)[4-5]。因此，本研究旨在探討DWI和T2WI紋理分析診斷前列腺癌及評(píng)估GS分級(jí)的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析陜西省人民醫(yī)院2015年1月—2017年8月期間經(jīng)病理證實(shí)為前列腺癌的61例男性病人的臨床及影像資料，年齡42～89歲，中位年齡66歲。病人前列腺特異性抗原（PSA）范圍3.4～300 ng/mL；單側(cè)病灶21例，雙側(cè)病灶30例，共計(jì)81個(gè)病灶；低危前列腺癌（GS≤6分）15個(gè)，中高危前列腺癌（GS≥7分）66個(gè)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI懷疑前列腺癌，隨后1周～1個(gè)月內(nèi)進(jìn)行了13針經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)活檢或前列腺根治術(shù)，病理證實(shí)為前列腺癌同時(shí)進(jìn)行GS分級(jí)；②MRI序列包括T1WI、T2WI、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)（DCE）-T1WI、DWI。排除病理描述區(qū)域與MR影像不匹配，不能準(zhǔn)確勾畫(huà)腫瘤邊界的病例資料。

1.2 檢查方法 采用荷蘭Philips 3.0 T Ingenia MR掃描設(shè)備，16通道腹部相控陣線圈。掃描序列及參數(shù)：①快速自旋回波（TSE）序列,T1WI：TR=563 ms，TE=8 ms，層厚=4 mm，層間距=0 mm，F(xiàn)OV=260×260，矩陣=256×201，激勵(lì)次數(shù)=1；T2WI：TR=5202 ms，TE=100 ms，層厚=4 mm，層間距=0 mm，F(xiàn)OV=260×260，矩陣=328×317，激勵(lì)次數(shù)=1。②擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI），b=1 000 s/mm2。③DCE掃描采用快速梯度場(chǎng)回波（fast field echo,FFE），TR=3.6 ms，TE=1.76 ms，層厚=4 mm，層間距=0 mm，矩陣=260×257，F(xiàn)OV=260×260。經(jīng)肘前靜脈團(tuán)注對(duì)比劑（釓布醇，注射劑量0.1 mmol/kg體質(zhì)量，注射流率2 mL/s）。連續(xù)掃描18個(gè)期相，掃描時(shí)間5 min。

1.3 病理學(xué)檢查 根治性前列腺切除術(shù)或采用經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下系統(tǒng)穿刺活檢，將前列腺由上到下分為10區(qū)，每區(qū)各穿刺1針，并在可疑區(qū)加穿2~4針，由1名高年資泌尿外科專業(yè)病理醫(yī)師評(píng)估并記錄每個(gè)病變的病理分級(jí)（GS評(píng)分）。

1.4 影像紋理分析 采用Matlab R2014b軟件進(jìn)行MR影像紋理分析，在前列腺穿刺分區(qū)的詳細(xì)記錄基礎(chǔ)上，符合PI-RADS V2評(píng)分4~5分。在image J和MRIcroN軟件上勾畫(huà)病灶，與病理結(jié)果相對(duì)應(yīng)的區(qū)域采用相對(duì)信號(hào)差值標(biāo)記。所有病變均由2名受過(guò)訓(xùn)練的放射科醫(yī)生進(jìn)行識(shí)別和評(píng)分，如遇分歧通過(guò)協(xié)商解決。在基于MR紋理分析的T2WI影像上手動(dòng)勾畫(huà)三維興趣區(qū)（ROI），取3次測(cè)量的平均值，包括：①外周帶前列腺癌；②正常外周區(qū)（normal peripheral zone,NPZ），注意避開(kāi)尿道、射精管、精阜、精囊根部。考慮到腫瘤的異質(zhì)性，ROI采用全域分析，ROI范圍為 5~153 mm2（中位數(shù) 31 mm2）。 ADC 序列導(dǎo)入ROI使之與T2WI序列的ROI保持一致。計(jì)算選定的ROI的直方圖紋理特征參數(shù)，包括熵、偏度、峰度、方差[5]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS軟件 （版本20；IBM，Armonk，NY）和Matlab R2014b軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用單因素方差分析評(píng)價(jià)3組（低危前列腺癌組、中高危前列腺癌組和NPZ組）在T2WI、ADC圖上各直方圖紋理參數(shù)及平均ADC值的差異。通過(guò)Logistic回歸獲得受試者操作特征（ROC）曲線并計(jì)算曲線下面積（AUC），評(píng)估各參數(shù)的診斷效能，選取最大約登指數(shù)為臨界值，計(jì)算各參數(shù)診斷敏感度和特異度。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組在不同序列上診斷參數(shù)的比較

2.1.1 ADC圖 與NPZ組相比，另外2組前列腺癌的平均ADC值均減低（均P<0.05），偏度增高（均P<0.05）。中高危前列腺癌組的方差低于另外2組（P<0.05），而峰度、熵值則高于另外 2 組（P<0.05），詳見(jiàn)表1。

2.1.2 T2WI 3組間方差、偏度、峰度和熵的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。低危前列腺癌組的偏度和峰度均高于NPZ組，方差值高于中高危前列腺癌組，熵值低于中高危前列腺癌組（均P<0.05）；中高危前列腺癌組方差低于NPZ組，峰度和熵值均高于NPZ組（均P<0.05）。 詳見(jiàn)表2。

2.2 ROC曲線分析 各項(xiàng)紋理分析參數(shù)對(duì)中高危前列腺癌診斷效能的ROC曲線分析顯示，ADC圖上AUC最大的參數(shù)是平均ADC值，其次是熵；T2WI上AUC最大的參數(shù)是方差，其次為峰度，詳見(jiàn)圖1、表3。對(duì)中高危與低危前列腺癌鑒別診斷效能的ROC曲線分析顯示，ADC圖和T2WI上AUC最大的參數(shù)均為熵，其次是方差，詳見(jiàn)圖2、表4。

表1 3組在ADC圖上的紋理分析參數(shù)比較

表2 3組在T2WI上的診斷紋理參數(shù)比較

3 討論

圖1 ADC圖（A）和T2WI（B）上各項(xiàng)紋理參數(shù)對(duì)中高危前列腺癌診斷效能的ROC曲線

隨著我國(guó)人口老齡化及飲食結(jié)構(gòu)的變化，近年來(lái)前列腺癌的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)。而不同病理級(jí)別的前列腺癌治療方法及預(yù)后不同，故術(shù)前診斷非常重要[1]。多參數(shù)MRI檢查已成為臨床公認(rèn)的最佳前列腺影像檢查方法。常規(guī)MRI序列雖能較準(zhǔn)確地檢出前列腺癌，但對(duì)于中高危前列腺癌難以準(zhǔn)確診斷及鑒別。紋理分析的定量特征變化反映了病灶的病理改變，能夠?qū)τ跋竦目臻g分布特點(diǎn)和像素進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，提供一系列量化病灶的相關(guān)參數(shù)，有助于前列腺癌的診斷、鑒別及危險(xiǎn)分層。其優(yōu)勢(shì)還在于不依賴影像醫(yī)師的主觀經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果更加客觀。因此，紋理分析可作為一種補(bǔ)充臨床鑒別診斷的新方法[6-7]。

表3 紋理參數(shù)在不同MR序列上對(duì)中高危前列腺癌的診斷效能

圖2 ADC圖（A）和T2WI（B）上各項(xiàng)紋理參數(shù)鑒別中高危與低危前列腺癌診斷效能的ROC曲線

表4 紋理參數(shù)在不同MR序列上對(duì)高危與低危前列腺癌的鑒別診斷效能

本研究通過(guò)比較分析直方圖紋理參數(shù)，結(jié)果顯示T2WI和ADC圖中，熵、偏度、方差、峰度和平均ADC值均可用來(lái)診斷前列腺癌，其中T2WI序列的方差和峰度與ADC圖的平均ADC值與熵表現(xiàn)出較高的診斷效能。此外，筆者還發(fā)現(xiàn)在前列腺癌的診斷中，ADC圖上平均ADC值的診斷效能最大，這可能是由于腫瘤組織中細(xì)胞密度增加，腺泡破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)致密，ADC值減低；而正常前列腺腺體組織富含液體，ADC值較高[8]。T2WI上方差和峰度診斷效能較大，方差主要反映相鄰像素之間或組織內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的變化率[9]。峰度更突出對(duì)象之間的強(qiáng)度差異越大，其值越高[9]。分析其原因可能為前列腺癌組織成分混雜，信號(hào)不均勻，而正常組織均勻分布，結(jié)構(gòu)致密且均質(zhì)，故兩者方差和峰度不同。

紋理分析主要以檢測(cè)腫瘤的異質(zhì)性為主，而熵表示影像中紋理的復(fù)雜程度或非均勻的程度，即反映腫瘤的異質(zhì)性，其與腫瘤組織內(nèi)部的血供、氧供等細(xì)胞生物學(xué)特性密切相關(guān)，最終導(dǎo)致MRI影像的像素平均值顯著改變。熵值越大，腫瘤的異質(zhì)性越高，因此有助于前列腺癌的病理分級(jí)[12-13]。本研究中，在低危和中高危前列腺癌的鑒別診斷中，T2WI和ADC圖上的熵均表現(xiàn)出較高的鑒別效能。有研究[9]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)5個(gè)紋理特征的組合（尤其是熵和慣性），能夠前瞻性地區(qū)分30例非癌組織和前列腺癌，敏感度和特異度分別為0.86和0.88。另一項(xiàng)對(duì)20例外周區(qū)前列腺癌病人在應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)評(píng)估研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，T2WI的熵對(duì)非癌組織和前列腺癌的鑒別最具有診斷意義[10]。另有研究[11]報(bào)道，在110個(gè)T2WI衍生變量中，熵是準(zhǔn)確識(shí)別外周區(qū)前列腺癌特征性參數(shù)之一。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致。

本研究應(yīng)用了直方圖紋理參數(shù)，不僅表明紋理分析可準(zhǔn)確診斷前列腺癌，且證實(shí)了其在病理分級(jí)鑒別診斷中也具有較高價(jià)值。在分析病灶時(shí)，客觀反映了腫瘤的整體三維特征，采用了全域紋理分析，診斷效能高于二維。本研究仍存在一定的局限性，首先，盡管病灶定位嚴(yán)格根據(jù)PI-RADS V2評(píng)分和穿刺病理結(jié)果在MRI影像上進(jìn)行匹配，但不排除手動(dòng)勾畫(huà)ROI時(shí)主觀因素引起的偏差。其次，低危前列腺癌病例相對(duì)較少，而且僅初步評(píng)價(jià)低危與中高危前列腺癌間各定量參數(shù)的差異，研究結(jié)果可能存在選擇性偏倚。

綜上所述，MR紋理分析可用于診斷前列腺癌診斷，能為鑒別低危與中高危前列腺癌提供可靠的量化信息，其中熵值有助于前列腺癌病理分級(jí)。進(jìn)一步研究需評(píng)估多參數(shù)前列腺M(fèi)RI的其他定量指標(biāo)，并了解紋理分析評(píng)估前列腺的潛在生物學(xué)價(jià)值。