邵志紅， 王 偉， 劉衛(wèi)英， 樊洪周， 劉 夢， 王培軍

(1. 上海市靜安區(qū)市北醫(yī)院放射科，上海 200435； 2. 同濟大學附屬同濟醫(yī)院放射科，上海 200065)

多參數MRI(multiparametric MRI， Mp-MRI)是診斷前列腺癌(prostate cancer， PCa)的重要檢查方法[1]。Mp-MRI包括高分辨T2加權成像(T2-weighted imaging， T2WI)、彌散加權成像(diffusion-weighted imaging， DWI)及相應表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient， ADC)圖、動態(tài)對比增強(dynamic contrast enhanced， DCE)。高分辨T2WI能清晰地顯示前列腺及病灶的位置、大小及形態(tài)，DWI及DCE作為功能成像有利于提高PCa檢出的靈敏度和特異性。近年來，定量圖像特征分析及人工智能診斷進一步促進了MR在PCa診斷中的應用[2]。MR定量特征中，PCa主要病灶的大小定量與其分級、治療方案的選擇和患者的預后密切相關，然而Mp-MRI各序列對PCa病灶體積評估的意義各文獻報道不一。本研究擬通過比較Mp-MRI各序列PCa主要病灶體積及病理的關系，探討各序列在評估PCa主要病灶體積中的價值。

1 資料與方法

1.1 病例選擇

回顧性連續(xù)收集同濟大學附屬同濟醫(yī)院2017年1月—2018年6月收治的前列腺病例臨床及MRI資料。納入標準為： (1) 所有病例均進行了完整的Mp-MRI檢查，包括T1加權成像(T1-weighted imaging， T1WI)、T2WI、DWI及ADC圖、DCE；(2) 所 有病例均經根治病理證實，且根治手術在MRI檢查后3個月內進行；(3) 患者在MRI檢查之前無前列腺治療史，如放射治療，內分泌治療等。排除標準： (1) MRI圖像質量影響病灶體積測量；(2) 臨 床資料或MRI掃描序列不全；(3) 主要病灶體積<0.5 cm3。

1.2 MRI檢查

所有病例均采用Siemens Verio 3.0T MR掃描。成像序列主要包括快速自旋回波序列(turbo spin echo， TSE)橫斷位T1WI；橫斷位、矢狀位高分辨T2WI，掃描參數： 重復時間(repetition time， TR)=4 290 ms，回波時間(echo time， TE)=96 ms，空間分辨率為0.7 mm×0.6 mm×3.0 mm；回波平面成像(echo planar imaging， EPI)序列橫斷位DWI及ADC圖，掃描參數： TR=3 000 ms，TE=90 ms，空間分辨率為1.6 mm×1.2 mm×3.0 mm，b值包括50、800、1 400 s/mm2；VIBE(volume interpolated body exa-mination)序列橫斷位DCE，掃描參數： TR=4.8 ms，TE=1.7 ms，空間分辨率為0.8 mm×0.6 mm×2.0 mm，時間分辨率為7.8 s，持續(xù)約4.5 min，增強掃描對比劑采用釓噴酸葡胺(gadolinium-diethy-lenetriamine pentaacetic acid， Gd-DTPA)，劑量為0.1 mmol/kg，流率為2.5 mL/s。所有患者掃描前囑其排便、適量留尿，定位時線圈中心位于恥骨聯合處，用束帶固定以減少呼吸運動產生的偽影，未使用肌松類藥物。

1.3 病理及MR圖像分析

根治前列腺標本由足量10%的中性甲醛溶液固定24 h以后，自尖部向底部方向以3 mm層厚依次進行組織切片，常規(guī)脫水、透明、石蠟包埋，以4～5 μm 切片行H-E染色。選取每個3 mm層厚中，組織均勻、完整，無變形的病理玻片，由一位經驗豐富的泌尿病理醫(yī)師在200倍顯微鏡下對PCa最高格林森評分(gleason score, GS)的主要病灶進行邊界勾畫。如果存在多個最高GS病灶，選取體積最大的病灶。使用Matlab軟件對各層勾畫出的病灶進行面積測量。最終以3 mm為厚度，計算病灶的病理測量體積： 病灶體積=各層面病灶面積的總和×層厚(3 mm)。

所有MR圖像先由一名不參與體積測定的高年資放射科醫(yī)師與泌尿病理醫(yī)師一起，依據病理結果對MR圖像進行主要病灶標注，依據前列腺影像報告和數據系統第二版(prostate imaging reporting and data system V2， PI-RADS V2)判斷DCE是否為陽性。依據DCE結果，將所有病例分為DCE陽性組和DCE陰性組。各序列圖像上病灶主要病灶體積測定由另外二名具有前列腺MR診斷工作經驗的高年資醫(yī)師采用雙盲法獨立完成。DCE陽性組測量T2WI、ADC圖以及DCE最大面積早期強化圖上主要病灶的體積，DCE陰性組僅在T2WI、ADC圖上測量，不同序列分次測量，最終結果取兩名醫(yī)師測量的平均值。病灶體積計算方法： 病灶體積=各層面病灶面積的總和×層厚，同時計算各序列與病理相比的病灶體積低估率。

1.4 統計學處理

2 結 果

2.1 病例資料

依據病例選擇原則，共計56例PCa病例納入研究，年齡為45～85歲，平均(61.5±20.3)歲，平均PSA值為(20.3±15.5)ng/mL，位于外周帶(peripheral zone， PZ)39例，位于移行帶(transitional zone， TZ)17例；GS 6分7例，GS 7a分18例，GS 7b 分17例，GS 8分9例，GS 9分5例；DCE陽性組40例，其中位于PZ 28例，CZ 12例，DCE陰性組16例，其中位于PZ 11例，CZ 5例。

2.2 DCE陽性組病灶測量體積比較

DCE陽性組PCa主要病灶測量如圖1所示，測量結果見表1。T2WI、ADC、DCE以及病理平均測量體積分別為(1.81±1.57)、(1.51±1.29)、(2.82±2.59)、(3.38±2.96)cm3，T2WI、ADC、DCE病灶測量體積與病理均呈正相關。MR各序列與病理病灶測量體積總體差異存在統計學意義(單因素重復方差分析F值為29.494，P<0.001)，Bonferroni法分析顯示，T2WI、ADC、DCE測量體積與病理兩兩比較，差異也均存在統計學意義(P<0.01)；T2WI與ADC、DCE與病理病灶測量體積差異有統計學意義(P=0.003)，DCE與T2WI、ADC測量體積差異有統計學意義(P<0.001)，病理與T2WI、ADC測量體積差異也具有統計學意義(P<0.001)。T2WI、ADC、DCE測量體積與病理比較，病灶體積低估百分比分別為(41.65±16.66)%、(50.05±15.81)%、(16.00%±14.50)%(圖2)，各序列低估百分比總體差異有統計學意義(單因素重復方差分析F值為142.501，P<0.001)，Bonferroni法分析顯示各序列低估百分比兩兩比較差異也均存在統計學意義(P<0.001)，DCE的低估百分比低于T2WI及ADC。

表1 DCE陽性組Mp-MRI各序列PCa病灶體積測定與病理對照Tab.1 Volume measurement of PCa in different sequences of Mp-MRI and comparison with pathology in DCE positive group (n=40)

圖1 MR各序列及病理主要病灶體積的測量Fig.1 Measurement of the volume of index lesions in MR sequences and pathology患者，男，71歲，PSA 20.3 ng/mL，根治病理證實為左側外周帶PCa，GS為7b(4+3)；DCE陽性患者測量每層T2WI(A)、ADC圖(B)以及DCE最大面積早期強化圖(C)上主要病灶的面積。主要病灶體積=各層面病灶面積的總和×層厚；病理切片圖(D)測量主要病灶體積2.03 cm3(H-E染色)

圖2 Bland-Altman散點圖顯示MRI各序列與病理比較，病灶體積低估百分比的差異Fig.2 Bland Altman scatter plot shows the difference in the percentage of underestimation of lesion volume between MRI sequences and pathologyBland-Altman散點圖顯示DCE陽性組，T2WI(A)、ADC(B)及DCE(C)與病理比較，各序列均低估了病灶體積，其中DCE低估百分比明顯低于T2WI及ADC圖(P<0.001)

2.3 DCE陰性組病灶測量體積比較

DCE陰性組測量結果見表2。PCa主要病灶T2WI、ADC、病理平均測量體積分別為(2.60±1.87)、(2.11±1.70)、(4.24±3.00) cm3，T2WI、ADC病灶測量體積與病理均呈正相關。T2WI、ADC與病理病灶測量體積總體差異存在統計學意義(單因素重復方差分析F值為24.209，P<0.001)，Bonferroni法分析顯示T2WI、ADC與病理測量體積兩兩比較差異也存在統計學意義(P<0.01)，T2WI與ADC、T2WI與病理、ADC與病理測量體積差異均有統計學意義(P=0.005，P=0.001，P<0.001)。T2WI、ADC測量體積與病理比較，病灶低估百分比分別為(36.25±14.07)%、(49.87±13.73)%，兩者低估百分比存在統計學差異(單因素重復方差分析F值為25.366，P<0.001)，T2WI低估百分比低于ADC圖。

表2 DCE陰性組多參數MR各序列前列腺癌病灶體積測定與病理對照Tab.2 Volume measurement of PCa in different sequences of Mp-MRI and comparison with pathology in DCE negative group(n=16)

3 討 論

PCa主要病灶的大小與其診斷、治療及預后密切相關，Mp-MRI能準確評價PCa病灶的體積，然而各序列評估的價值不同[3-6]。歐洲泌尿放射協會發(fā)布的PI-RADS V2認為，在目前的技術條件下，Mp-MRI與病理比較，各序列均低估了病灶體積及范圍，尤其是針對GS 3的病灶，而最適合測量病灶大小的序列和圖像方位各文獻報道不一，不同MR序列評估PCa病灶大小的臨床意義需進一步研究[7-8]。本研究依據DCE-MRI表現，將PCa病灶分為DCE陽性組和陰性組，比較Mp-MRI各序列PCa主要病灶體積及病理的關系，探討各序列在評估PCa主要病灶體積中的意義，結果顯示，兩組各序列病灶體積與病理均具有較好的正相關性，且均低估了病灶體積。DCE陽性組中，DCE的低估百分比低于T2WI及ADC，DCE評價PCa主要病灶體積優(yōu)于T2WI及ADC；DCE陰性組中，T2WI低估百分比低于ADC圖，T2WI評價PCa主要病灶體積優(yōu)于ADC。

Le Nobin等[9]評估了37例PCa根治患者術前Mp-MRI圖像，采用軟件輔助校準并計算T2WI、ADC及根治標本圖像上病灶體積，結果表明： 在50個腫瘤病灶中，T2WI、ADC低估病灶體積分別達32%、47%，ADC低估腫瘤病灶體積較T2WI更為明顯，GS≥7分或者PI-RADS評分為4分或5分的病灶，體積低估率更明顯，但該研究未對DCE圖像病灶體積進行分析。

Harvey等[10]通過比較41例PCa Mp-MRI圖像與病理體積，結果顯示T2WI、DWI以及DCE-MRI評估病灶體積各不相同(P<10-8)，T2WI閱片者一致性、與病理比較的一致性均優(yōu)于DWI和DCE，DWI與DCE均低估了病灶體積，尤以DCE-MIR更為明顯，因此Harvey等[10]認為T2WI更適合用于PCa放射治療計劃大體腫瘤體積的勾畫。然而，Harvey等[10]在病例選擇中，未對DCE陰性病例進行單獨分組分析，也未予以剔除，這可能是導致DCE明顯低估PCa病灶的主要原因。

Sun等[11]以根治病理標本為最終標準，選取T2WI、DWI及DCE均為陽性的PCa主要病灶共計40例，對比分析病灶T2WI、DWI及DCE的測量體積，結果發(fā)現T2WI(P=0.000 002)、DWI(P=0.000 003)及DCE(P=0.004 412)均低估了病灶體積，其中T2WI(54.98%±22.60%)、DWI(58.59%±18.58%)低估率明顯高于DCE(18.33%±30.11%)，DCE評估PCa主要病灶體積優(yōu)于T2WI、DWI。本研究DCE陽性組與Sun等報道結果一致，而Sun等未對DCE陰性病例做進一步研究，不符合臨床實際應用情況。

Bratan等[12]回顧性分析了202例前列腺根治手術前患者Mp-MRI影像資料，比較所有真陽性病例T2WI、ADC、DCE圖像以及三者中最大病灶體積(Vmax)與病理的關系，結果顯示T2WI、ADC、DCE均低估了病灶體積，Vmax能較好地評估病灶體積，兩名閱片者平均Vmax準確性分別達0.92、0.95，同時，兩名閱片者中，Vmax來源于T2WI、ADC、DCE圖像比例分別為20.0%、12.9%、73.0%和18.4%、25.3%、59.9%，Vmax主要決定于DCE圖像。該研究間接表明，Mp-MRI有利于彌補單一參數評價PCa病灶體積的不足，而且DCE比T2WI、ADC更有利于評估主要病灶的體積，尤其是針對DCE陽性病例。

各序列對PCa主要病灶體積評估的差異可能與各自成像基礎不同有關。T2WI、高b值DWI及其相應ADC圖主要與組織腺腔密度有關，腫瘤組織缺乏正常腺腔結構，腺體成分明顯減少，T2WI信號降低，ADC值降低[13]。DWI及定量ADC還與組織的細胞密度相關，腫瘤組織細胞密集，細胞密度大，細胞外間隙水分子活動受限，ADC值降低。DCE是評價腫瘤血管最常用的功能成像方法，高時間分辨率的DCE-MRI能快速、直接地反映腫瘤血管藥物代謝特征，包括組織的微血管灌注、血管滲透性、血管外細胞外間隙，腫瘤組織由于血管滲透性增加，可表現為早期快速強化[14]。各序列不同的成像基礎導致其檢測PCa的靈敏度、特異性不同，從而影響其病灶體積的測量。

各序列對PCa主要病灶體積測量的不同也可能與PCa的位置、大小以及GS有關。PCa是一種高度多樣性的惡性腫瘤，無論是臨床表現、發(fā)病部位、形態(tài)特征，還是分子基因、病理組織結構、瘤內或瘤間異質性等各方面均具有復雜的不均勻性[15]。外周帶PCa組織形態(tài)結構特征與移行帶存在差異，外周帶PCa常表現為類圓形，而在移行帶則表現為“凸透鏡”或水滴形，邊緣模糊[16]。Lemaitre等[17]研究了27例經根治病理證實的前部PCa病灶的形態(tài)學特征，包括腫瘤的邊緣、最大表面積及體積，通過與病理對照，發(fā)現DCE與病理位置、形態(tài)特征及體積評估有較好的一致性，而89%的病灶T2WI邊界不清。另外，Mp-MRI對PCa的檢測與病灶的大小密切相關，DCE有利于提高小病灶檢測的靈敏度[8]，說明小PCa病灶，T2WI、DWI更容易被低估。

PCa的GS評分一定程度上反映了組織內的不均勻，GS 3分所占的比例直接影響各序列對主要病灶的體積評估。PCa的GS評分與ADC值呈線性相關，GS 3分PCa可能更多的表現為PI-RADS評分DWI 3分病灶[18]。Taghipour等[19]以前列腺根治病理為標準，回顧性分析了209例外周帶PCa，結果顯示DWI 3分病灶有45例，約占21.5%，其中DCE陽性29例，真陽性21例，陰性16例，真陰性10例，DCE對于DWI 3分csPCa的診斷準確性為68.9%，DCE有利于DWI 3分PCa的診斷。Greer等[20]以前列腺根治全切病理為標準，對比分析了420例外周帶病灶，結果顯示對于DWI 3分病灶，DCE陽性對PCa檢出率為67.8%，對csPCa檢出率為54.0%，DCE+DWI與單純DWI相比，對外周帶PCa檢出率提高了16.0%。前期研究結果也表明，針對于PSA小于10 ng/mL的患者，DCE有利于提高PCa的診斷靈敏度[21]。DCE有利于GS 3分PCa的顯示可能是DCE評價PCa主要病灶體積優(yōu)于T2WI及ADC的重要原因之一，同時也說明PCa體積被低估可能主要發(fā)生在GS 3分的病灶，或者DCE陰性的部分。

總之，本研究比較分析了Mp-MRI各序列PCa主要病灶體積及病理的相互關系，結果顯示，各序列病灶體積與病理均具有較好的正相關性，且均低估了病灶體積。如果病灶DCE陽性，DCE更有利于評價PCa主要病灶的體積，而DCE陰性時，T2WI優(yōu)于DWI。