趙瑩瑩，張丹，宋娜，王濤，王卓，張少茹，于佳，蔡磊，陳志強*

作者單位：1.寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院放射科，銀川750004；2.福建醫(yī)科大學附屬福清市醫(yī)院影像科，福清350300；3.寧夏醫(yī)科大學臨床醫(yī)學院，銀川750004；4.寧夏醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院遺傳系，銀川750004

前列腺癌在全球范圍內男性常見癌癥中發(fā)病率居第二[1]，隨著人口增長、老齡化進程的不斷發(fā)展、生活習慣及飲食結構的改變，我國前列腺癌的發(fā)病率仍在不斷地上升[2]，成為危害老年男性生命健康的重要疾病。多參數磁共振成像(multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI)是目前公認的前列腺的最佳檢查方法[3-4]，彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)是其關鍵組成部分，可反映組織中水分子彌散狀態(tài)、細胞膜的完整性[5]，通過測定癌灶表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值定性和定量評估前列腺癌(prostate cancer，PCa)侵襲程度[6]，從而指導臨床治療方案、預測疾病進展，被廣泛應用于臨床。但最佳b 值仍然存在較多爭議,與身體其他部位的絕大多數惡性腫瘤不同的是，前列腺癌較其背景組織呈T2WI低信號，而正常前列腺組織的信號較高，在高b值DWI圖像上常常不受抑制呈等信號或稍高信號，因此前列腺癌灶可能會被正常的前列腺組織或良性病灶所掩蓋，這種現象被稱為“反向T2穿透效應”[7]。而超高b 值提供了更強的彌散加權和對良性前列腺組織的抑制，從而增加了腫瘤-背景組織的對比度，但這些增益可能會被降低的信噪比以及增加的易感性偽影和圖像失真所抵消[8,9]。我們研究的目的是回顧性地比較b值為1000 s/mm2和2000 s/mm2時所獲得的DWI圖和ADC值的腫瘤檢測效能。此外，必須認識到傳統(tǒng)的單層面感興趣區(qū)測量法有較多缺陷，如不同研究者放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的差異、不能精確評估整個腫瘤的生物學特性，而直方圖分析可以反映整個腫瘤內部的彌散特性。因此，本研究通過定性和定量的方法，探討超高b 值DWI 鑒別前列腺良惡性病變的診斷效能。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

本研究經過寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院醫(yī)學科研倫理審查委員會批準(批準文號：2018-339)，免除受試者知情同意。回顧性分析2015 年1 月至2016 年5 月在寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院放射科行常規(guī)磁共振檢查及超高b 值DWI 成像的178 例患者的臨床及影像學資料。納入標準：(1) MRI 圖像上前列腺外周帶有明顯的病灶(病灶直徑≥0.5 cm)；(2)經病理學證實，并與MR 圖像匹配在同一區(qū)域；(3)超聲引導下前列腺穿刺或根治手術于MRI檢查后一個月內進行。排除標準：(1)圖像質量不佳；(2)臨床資料不完整。

1.2 設備及參數

所有患者均使用美國GE Signa HDxt 3.0 T MR磁共振掃描儀,以體線圈為射頻發(fā)射線圈,32 通道心臟相控陣線圈為接收線圈，掃描中心置于恥骨聯合上5 cm處,掃描范圍包括前列腺、精囊腺及雙側髂血管。掃描前囑受試者適度充盈膀胱,取仰臥位,平靜呼吸,掃描時戴上耳塞以減少不適。

常規(guī)掃描序列包括軸位T1WI、三方位T2WI、軸位T2WI-FS，掃描參數如下:T1WI (TE 7 ms, TR 520 ms,矩陣416×192,FOV 360×360，層厚/層間距4 mm/0.5 mm)；T2WI (TE 72 ms,TR 2500 ms, 矩陣128×128,FOV 360×360，層厚/層間距4 mm/0.5 mm)；T2WI-FS (TE 120 ms,TR 4500 ms,矩陣288×224,FOV 360×360,層厚/層間距4 mm/0.5 mm)。DWI 掃描參數如下：TE 72 ms,TR 5000 ms,矩陣128×128,FOV 360×360，層厚/層間距4 mm/0.5 mm,b 值分別為0、1000、2000 s/mm2,激勵次數4，10。

1.3 圖像分析和數據采集

掃描完成后, 筆者將所有入組患者的T2WI 及DWI (b=1000 s/mm2，A 組；b=2000 s/mm2，B 組)圖像傳至工作站，由另外兩名放射科醫(yī)師(分別有3年和8年前列腺影像診斷經驗)采用雙盲法分別對兩組圖像進行2 次獨立閱片(僅在T2WI 上識別的病灶被排除)，兩次間隔時間為2周。為了最大限度地減少回憶偏倚，對所有病例進行匿名編碼并按不同順序進行審閱。根據前列腺影像報告和數據系統(tǒng)第二版(Prostate Imaging Reporting and Data System Version 2.0，PI-RADS V2)[10]將評分＞3分的區(qū)域視為癌灶陽性，評分≤3 分的區(qū)域視為癌灶陰性。當有多個病灶時，選擇評分最高的病灶，評分相同時選擇病灶最大者。每例患者最多選取一個病灶。

筆者將入組患者的T2WI和DWI (b=1000、2000 s/mm2)原始圖像轉換為醫(yī)學數字成像和通信(Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM)格式并傳入計算機輔助診斷平臺Firevoxel，根據三維感興趣區(qū)法及詳細的病理結果勾畫病灶區(qū)。當有多個病灶時，選擇Gleason 評分最高的病灶，評分相同時選擇病灶最大者。鑒于整體病灶ROI 對于異質性分析的重要性，ROI 的勾畫應包含腫瘤內部的出血、壞死、囊變及鈣化等，但同時應避開尿道、射精管及精囊腺等。Firevoxel 生成整個腫瘤容積重建，獲得ADC 值直方圖參數：平均值(ADCmean)、中位數(ADCmedian)、最小值(ADCmin)、第10 百分位數(ADC10)、第90百分位數(ADC90)、峰度、偏度及異質性。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 22.0 對計數資料行χ2檢驗，通過Kappa 檢驗分析評價兩名醫(yī)師采用兩組方法診斷前列腺癌的一致性。對計量參數進行方差齊性檢驗，如符合正態(tài)分布，行兩獨立樣本t檢驗；如不符合正態(tài)分布，則行非參數檢驗，P＜0.05 表明差異有統(tǒng)計學意義。然后，采用Medcalc對有統(tǒng)計學差異的參數進行ROC 曲線分析，采用Z檢驗比較各參數的ROC 曲線下面積。P＜0.05表明差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 基本信息

最終64 名患者納入本研究，年齡范圍60～78 歲，平均年齡67.3 歲。其中前列腺癌患者34 例，平均前列腺特異抗原(prostate specific antigen，PSA)水平為16.8 ng/mL，范圍4.1～100.0 ng/mL；前列腺良性疾病(增生或炎癥) 30 例，平均PSA 水平為3.7 ng/mL，范圍0.4～37.6 ng/mL。

2.2 圖像分析結果

表1 兩名醫(yī)師采用A、B兩組方案對前列腺癌的診斷效能Tab.1 Diagdiagnostic efficacy of prostate cancer using A and B protocols

癌的診斷敏感度、陰性預測值(negative predictive value，NPV)、診斷符合率及ROC 曲線下面積(area under the ROC curve，AUC)的測量值均高于方案A，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。醫(yī)師1 與醫(yī)師2 對于兩方案診斷前列腺癌的一致性較好，Kappa 值分別為0.59、0.68。

2.3 病例組與對照組間DWI直方圖各參數的差異

病例組與對照組間DWI 直方圖各參數的差異見表2、圖1、圖2。高b值DWI各參數除ADCmin、峰度值及偏度值外病例組與對照組間差異均有統(tǒng)計學意義；超高b 值DWI 各參數除異質性及偏度值外兩組間差異均有統(tǒng)計學意義。

表2 病例組與對照組DWⅠ定量直方圖各參數結果Tab.2 Results of each parameter of the DWⅠquantitative histogram for the case and control groups

圖1 男，70歲，病理診斷為前列腺癌。A：T2WⅠ圖，右側外周帶6～9點鐘方向T2WⅠ低信號結節(jié)，包膜連續(xù)性中斷；B：b=1000 s/mm2時的DWⅠ圖，病灶呈稍高信號；C：b=2000 s/mm2時的DWⅠ圖，病灶呈明顯高信號；D：ADC圖，病灶呈明顯低信號；E：ADC的直方圖參數圖。 圖2 男，68歲，前列腺炎。A：T2WⅠ圖，雙側外周帶T2WⅠ信號減低；B：b=1000 s/mm2時的DWⅠ圖，雙側外周帶高信號；C：b=2000 s/mm2時的DWⅠ圖，雙側外周帶稍高信號；D：ADC圖，未見明顯異常信號；E：ADC的直方圖參數圖Fig. 1 Male, 70 years old, prostate cancer.A: T2WⅠlow signal nodules at 6～9 o'clock, envelope continuity interruption; B: DWⅠmap (b=1000 s/mm2) with a slightly higher signal; C: DWⅠdiagram (b=2000 s/mm2), the lesion showed a significantly high signal; D: ADC diagram, the lesion showed a significantly low signal; E: Histogram parameter diagram for ADC. Fig. 2 Male, 68 years old, prostatitis. A: T2WⅠ, bilateral peripheral band T2WⅠsignal decreased; B: DWⅠdiagram (b=1000 s/mm2),bilateral peripheral high signal;C:DWⅠdiagram (b=2000 s/mm2),with slightly higher peripheral signals on both sides;D:ADC diagram,with no obvious abnormal signal;E:Histogram parameter diagram for ADC.

2.4 超高b 值和高b 值直方圖參數鑒別前列腺良惡性病變的效能

超高b 值和高b 值直方圖參數鑒別前列腺良惡性病變的診斷效能見表3。高b 值DWI 各參數中ADC10診斷效能最高(0.823)，ADCmean、ADCmedian及ADC90診斷效能也較高，分別為0.814、0.812 及0.810；超高b值ADC各參數中同樣是ADC10診斷效能最高(0.902)，其次為ADCmedian(0.851)、ADCmean(0.850)，均超過高b 值DWI直方圖各參數值，但超高b值與高b值ADC值診斷效能的差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。

表3 超高b值和高b值直方圖參數鑒別前列腺良惡性病變的效能比較Tab.3 Comparison of efficacy of ultra-high and high b histogram parameters to identify benign and malignant prostate lesions

3 討論

本研究首先定性分析比較超高b 值及高b 值DWI圖對外周帶前列腺癌的診斷效能，再對其所對應的ADC值進行直方圖定量分析。結果顯示b值=2000 s/mm2的DWI 圖對腫瘤的敏感度明顯比b 值=1000 s/mm2的DWI圖高(P＜0.05)，但兩者所對應的ADC值診斷效能相似(P＞0.05)。我們的研究結果可以部分解釋之前研究得出的不同結論，b 值的選擇會以不同的方式影響獲取的DWI及ADC，之前的大部分研究[8-14]主要是對其中的一個(DWI 圖、ADC 圖及ADC 值)進行評價，所以會得出相互矛盾的結論。

3.1 超高b 值及高b 值DWI 的ADC 值對外周帶前列腺癌的診斷效能

本研究與Kim 等[12]、Koo 等[13]的研究有著較大差別，他們評估了兩個b 值(1000 和2000 s/mm2)對應的ADC 值及ADC 圖對前列腺癌的診斷性能的影響，我們則在此基礎上另外評估了兩個b 值的DWI 圖像及其與常規(guī)MR 圖像組合的診斷效能。Kim 等[12]對兩個不同b 值(1000 和2000 s/mm2)導出的ADC 值進行定量分析，結果顯示在b 值為1000 和2000 s/mm2的腫瘤區(qū)域的平均ADC 值均低于良性前列腺組織(P＜0.001)，兩者診斷性能相似，與本研究結果一致，可能是因為ADC 圖是對數信號衰減曲線的陡度在至少兩次單獨采集的遞增b 值上的逐像素計算，與單一b 值軌跡圖像相比，更容易受到運動和其他偽影的影響。一項研究表明[14]，當b值從1000 s/mm2增加到2000 s/mm2時，惡性組織內的平均信噪比下降了21.6%，DWI 圖像嚴重失真，惡性組織與正常組織之間有一定的ADC值重疊。因此，與高b 值(1000 s/mm2)獲得的ADC 值相比，使用超高b 值(2000 s/mm2)獲得的ADC 值對于鑒別前列腺良、惡性病變并沒有額外的提高。

3.2 超高b值及高b值DWI圖對外周帶前列腺癌的診斷效能

本研究結果與Rosenkrantz等[8]的研究結果有一定的一致性。他們的研究方案對b值=1000和2000 s/mm2的DWI和ADC圖進行定性分析，并由兩名放射科醫(yī)生對數據集進行獨立評估，使用從不同b 值得到的ADC 圖檢測主要腫瘤病變的敏感度沒有發(fā)現差異，而使用b 值=2000 s/mm2時DWI 圖像檢測腫瘤的敏感度明顯高于b 值為1000 s/mm2。此外，基于腫瘤與背景組織對比度的定量分析，在b值為2000 s/mm2時，DWI圖的對比度明顯高于b 值為1000 s/mm2時；而ADC圖的腫瘤與周圍區(qū)域對比顯示兩者之間沒有明顯差異。Metens等[11]定量分析了DWI圖的病灶組織的可見性(對比度、噪聲比)，發(fā)現與b值為1000 s/mm2相比，使用b值為2000 s/mm2的DWI圖增加了前列腺癌病灶和背景組織之間的對比度，從而提高了腫瘤檢測的敏感度。以上結果表明，在前列腺癌中，當磁共振掃描儀具有足夠的梯度性能和低噪聲系數時，DWI 應采用超高b值，以使DWI 圖像具有足夠的對比度，從而提高腫瘤檢測的敏感度。

3.3 直方圖分析法是鑒別良惡性腫瘤、分級和評估腫瘤療效的有效工具

分化良好的腫瘤維持其管狀結構，而癌灶組織增殖過快、細胞密度過高會限制水分子的隨機運動，并可通過ADC值量化彌散受限的程度[15,16]。同一前列腺癌灶內不同區(qū)域的細胞密度不同，其信號亦有很大的差異。直方圖分析法可以提取不同的微環(huán)境，以免被平均ADC 值掩蓋[17]，是鑒別良惡性腫瘤、分級和評估腫瘤療效的有效工具[18]。通過ROC 曲線，發(fā)現ADC10高于ADCmedian、ADCmean、峰度和偏度，表明這個指標對鑒別良惡性病變的診斷效果最好，與以前的一些研究基本一致[19,20]。這可以用組織學異質性來解釋，腫瘤細胞增殖最旺盛的部分細胞核分裂最活躍、結構最致密，水分子彌散受限最明顯，因而ADCmin最能反映腫瘤細胞的病理及分化程度[21]，然而ADCmin易受腫瘤邊緣偽影、噪聲及鄰近結構等極端數值的影響，值不穩(wěn)定，而ADC10同樣能反映腫瘤的病理特性，其結果更穩(wěn)定，因此ADC10能更好地反映前列腺惡性成分[21]。因此，采用直方圖分析DWI 成像對前列腺良惡性病變的鑒別是可行的。

3.4 存在的不足

本研究不足之處：(1)本研究大部分病理結果為經直腸超聲引導下系統(tǒng)穿刺，與MRI病灶不能完全一一對應，結果可能存在偏差；(2)本文為回顧性研究，且樣本選擇可能存在偏倚；(3)本組樣本量相對不足，今后仍需要大樣本多中心研究進一步證實。

綜上所述，盡管超高b 值與高b 值所對應的ADC圖直方圖對外周帶前列腺癌的診斷效能相似，但在b 值為2000 s/mm2時的DWI 圖像的敏感度顯著高于b 值為1000 s/mm2時。因此，超高b 值DWI 有助于提高對外周帶前列腺癌的診斷價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。