劉銘月，馬利軍，蘇寧，邢征宇

1. 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué) 研究生院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110；2. 包頭市中心醫(yī)院 影像中心，內(nèi)蒙古 包頭 014040

引言

前列腺疾病主要包括良性前列腺增生、前列腺癌及前列腺炎癥，臨床表現(xiàn)存在一定相似性，故需要多種方法進行鑒別診斷。根據(jù)全國惡性腫瘤登記資料，前列腺癌發(fā)病率位于男性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤第一位。近年來，我國的前列腺癌發(fā)病率呈明顯上升趨勢且中晚期前列腺癌患者比例明顯偏高，因此，前列腺癌的早診早治十分重要[1-2]。MRI 技術(shù)因其軟組織分辨率較高，在前列腺癌影像診斷方面具有明顯優(yōu)勢，多參數(shù)磁共振成像（Multiparametric Magnetic Resonance Imaging，mp-MRI）是目前主要應(yīng)用的MRI 技術(shù)，也是公認(rèn)診斷前列腺癌最有效的影像學(xué)方法[3]，但由于mp-MRI 在應(yīng)用于閱片時較為依賴閱片醫(yī)生的經(jīng)驗，可能受到主觀性的影響，故需要其他成像技術(shù)進行補充。近年來，由彌散加權(quán)成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）延伸出的擴散成像技術(shù)，如擴散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）、擴散峰度成像（Diffusion Kurtosis Imaging，DKI）及體素內(nèi)不相干運動（Intravoxel Incoherent Motion，IVIM）模型等和T2定量成像（T2mapping）等MRI 技術(shù)均可以提供定量數(shù)據(jù)[4-6]；以酰胺質(zhì)子轉(zhuǎn)移（Amide Proton Transfer，APT）加權(quán)成像為代表的磁共振分子成像技術(shù)和磁化傳遞成像（Magnetization Transfer Imaging，MTI）技術(shù)[7-8]可以從分子層面反映組織的微觀情況；影像組學(xué)則通過高通量方法提供大量圖像信息為診斷提供幫助[9]。本文旨在對以上成像技術(shù)在前列腺癌診斷及鑒別診斷的應(yīng)用情況進行論述，包括介紹各種技術(shù)的主要原理、各類技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀并對各類技術(shù)的未來應(yīng)用進行展望。

1 各MRI技術(shù)在前列腺癌診斷及鑒別診斷中的應(yīng)用

1.1 mp-MRI技術(shù)

應(yīng)用于前列腺疾病診斷的mp-MRI 技術(shù)包括顯示解剖結(jié)構(gòu)的T1加權(quán)成像（T1-Weighted Imaging，T1WI）、T2加權(quán)成像（T2-Weighted Imaging，T2WI），可以反映組織細胞數(shù)量和水分子運動情況的DWI以及反映組織血管增生情況的動態(tài)對比增強磁共振（Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging，DCE-MRI），還包括磁共振波譜成像（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）[3,10-12]。基于前列腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Prostate Imaging Reporting and Data System，PI-RADS）的mp-MRI 在前列腺疾病定性診斷中的作用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，2019 年發(fā)布的PI-RADS v2.1 在既往PI-RADS v2.0 的基礎(chǔ)上進行了修改，外周帶病變的評分標(biāo)準(zhǔn)無重大修改，主要體現(xiàn)在移行區(qū)前列腺癌評分標(biāo)準(zhǔn)有所變化[13]，然而關(guān)于修改后的PIRADS v2.1 在前列腺癌診斷中是否具有更高的效能，不同學(xué)者持有不同看法。張丹等[14]認(rèn)為PI-RADS v2.1 一致性更好，診斷效能不低于PI-RADS v2，而Lee 等[15]則認(rèn)為PI-RADS v2.1 的診斷特異性有所降低，可能會導(dǎo)致不必要活檢的增加。由此可見，還需要更多的研究來評估PI-RADS v2.1 在前列腺癌診斷中的效能以及其對活檢的影響。此外，PI-RADS v2.1 針對雙參數(shù)磁共振（Biparametric Magnetic Resonance Imaging，bp-MRI）指出，絕大多數(shù)bp-MRI 研究為采用不同方法的單中心前瞻性研究，多中心臨床實驗的結(jié)果可能會低于預(yù)期，同時會增加前列腺癌的漏診率[13]?？梢娪捎陂喥饔^性等問題的存在，單純應(yīng)用mp-MRI 對前列腺癌的診斷尚有不足之處，有待其他成像技術(shù)進一步補充。

DCE-MRI 可以顯示對比劑在不同組織中到達時間和濃度的差異，通過血管情況反映組織間微觀結(jié)構(gòu)的差異，從而用于良惡性疾病的鑒別診斷。DCE-MRI 應(yīng)用于前列腺癌時可以進行定性診斷、半定量分析和定量分析。DCE-MRI 應(yīng)用于前列腺疾病的定性診斷時依據(jù)信號強度-時間（Signal Intensity-Time，SI-T）曲線的形態(tài)分為提示良性病變的Ⅰ型（緩慢上升型）、可疑惡性的Ⅱ型（速升平臺型）、提示惡性的Ⅲ型（速升速降型）。SI-T 曲線用于前列腺癌的診斷優(yōu)勢在于較為直觀，但僅通過SI-T 曲線不能獲得組織的微觀血流灌注情況。林艷端等[16]研究證實，3 種常見的前列腺癌細胞系均有較強的促血管新生作用，新生的血管在前列腺癌的發(fā)展及轉(zhuǎn)移中起到重要作用。而半定量分析通過SI-T 曲線得到反映組織血供流入速度的達峰時間和強化率，還可得到反映組織血供的峰值強度等常用參數(shù)，以上參數(shù)值相較于SI-T 曲線更為客觀[17]，但依然無法直接反映組織血管通透性和血流灌注情況。而定量分析通過計算所獲得的參數(shù)可以直接反映組織的血管通透性，主要參數(shù)包括反映血管滲透性的容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Volume Transfer Constant，Ktrans），反映組織壞死程度的血管外細胞外的間隙的容量分?jǐn)?shù)（Fraction Volume of the Extravascular Extracellular Space，Ve）和反映二者比值的速率常數(shù)分?jǐn)?shù)（Fractional Transfer Rate，Kep）。定量參數(shù)的獲得需要選擇與組織配合良好的藥物代謝模型，DCE-MRI 常應(yīng)用的模型包括雙輸入單室模型、雙輸入雙室模型和雙輸入三室模型等，隨著各類模型假設(shè)的不斷提出，逐漸產(chǎn)生了許多應(yīng)用于診斷的模型，包括TK model、ETK model、LM、BM 等。TK model 是目前最常用的模型，在該模型中，Ktrans 被認(rèn)為是最重要的參數(shù)之一，其反映的是組織內(nèi)毛細血管通透性及血漿流量共同作用的結(jié)果，因此，Ktrans 值的高低與腫瘤惡性程度呈正相關(guān)[18]。周紅梅等[19]研究表明，前列腺癌患者Ktrans 值、Ve 值和Kep 值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、50%位數(shù)、75%位數(shù)、90%位數(shù)明顯高于前列腺增生患者，且與Gleason 評分線性相關(guān)。Gulja? 等[20]則通過研究提出Gleason 評分≥6（3 + 3 ）的癌癥患者中Ktrans和Kep 和值顯著高于正常前列腺組織，表明癌癥組織的細胞通透性增加。DCE-MRI 定量參數(shù)在前列腺癌診斷中存在客觀優(yōu)勢，且不同參數(shù)可以反映組織不同的微觀結(jié)構(gòu)情況，具有較高應(yīng)用價值。

MRS 可以無創(chuàng)反映出活體組織的代謝情況，通過分析病灶內(nèi)代謝產(chǎn)物的差異對疾病進行診斷。對于前列腺疾病診斷有幫助的組織代謝物主要包括枸櫞酸鹽（Citrate，Cit）、膽堿（Choline，Cho）、肌酸（Creatine，Cre）等，根據(jù)（Cho+Cre）/Cit 值對病灶主要構(gòu)成成分進行判斷[21]。在前列腺癌的診斷方面，部分研究表明前列腺癌病灶的（Cho+Cre）/Cit 值較正常前列腺組織有所增高[22-23]，另一些研究則認(rèn)為前列腺癌和前列腺炎（Cho+Cre）/Cit 值差異無特異性[24-25]。徐正道等[25]提出分析波譜曲線形態(tài)可以對前列腺癌和前列腺炎的鑒別診斷提供幫助。以上研究說明MRS 對前列腺癌的診斷價值已經(jīng)得到認(rèn)可，但在精準(zhǔn)應(yīng)用方面還有待繼續(xù)探索。

1.2 擴散成像技術(shù)

DTI 是以DWI 為基礎(chǔ)，通過施加每個方向的采集信號或磁場的擴散敏感梯度場得到組織內(nèi)更加精確的水分子運動情況的技術(shù)，其成像方法由Basser 等[26]在1994 年首次提出，主要參數(shù)包括表觀擴散系數(shù)（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值、各向異性分?jǐn)?shù)（Fractional Anisotropy，F(xiàn)A）值及纖維示蹤圖像（Diffusion Tensor Tractography，DTT）。ADC 值反映水分子的擴散能力，F(xiàn)A 值反映水分子各向異性成分在整個擴散張量中所占比例，不同狀態(tài)下各組織成分之間水分子的擴散能力、擴散方向及速度均會有所不同，因而通過對ADC、FA值的定量分析可以判斷其有無改變。DTT 則可以直觀反映組織纖維束形態(tài)是否正常[4]。DTI 已在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中有著廣泛應(yīng)用，近年也有相關(guān)研究應(yīng)用于前列腺癌。國內(nèi)學(xué)者[27-28]研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌和前列腺增生組織的DTI 表現(xiàn)存在顯著差異，具體表現(xiàn)為：前列腺癌組的ADC 值較前列腺增生組顯著偏低，F(xiàn)A 值顯著高于前列腺增生組，而前列腺癌組和前列腺增生組都表現(xiàn)出纖維束走行紊亂，不同點在于前列腺癌組出現(xiàn)了纖維束走行中斷。國外學(xué)者[29]則提出DTI 聯(lián)合T2WI 可以提高檢測出前列腺癌的能力。可見DTI 可依據(jù)參數(shù)差異對前列腺疾病進行診斷，尤其是在前列腺癌和前列腺增生的鑒別診斷中具有重要意義。

人體組織內(nèi)的水分子多數(shù)是非自由擴散的，水分子在正常組織和腫瘤組織中的擴散也存在差異，腫瘤組織中水分子的擴散會受到細胞膜和細胞器等屏障的限制，導(dǎo)致水分子呈現(xiàn)非自由擴散，即非高斯擴散[30]。2005 年，Jensen 等[31]首次提出了可以量化水分子非高斯擴散的DKI 技術(shù)，作為擴散加權(quán)成像與DTI 技術(shù)的延伸，DKI引入了用于量化組織中水分子擴散位移概率信息的四階峰度。相較于傳統(tǒng)的擴散成像，DKI 能提供更多客觀參數(shù)，更加精準(zhǔn)地描述組織內(nèi)水分子的擴散情況，靈敏地反映出組織微觀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)[5]。DKI 可以提供的參數(shù)包括平均擴散峰度值（Mean Kurtosis，MK）、平均擴散系數(shù)值（Mean Diffusivity，MD）、平行擴散峰度值（Axial Kurtosis，Ka）、FA 以及擴散峰度各向異性等。Yin 等[32]研究結(jié)果顯示，前列腺癌組的MK 值顯著高于前列腺增生組，MD 值顯著低于前列腺增生組。陳麗華等[33]的研究同樣證實了這一觀點，并且其研究證明DKI 的其他參數(shù)在前列腺癌和前列腺增生組間的表現(xiàn)也存在差異，具體表現(xiàn)為前列腺癌組的Ka 值和垂直擴散峰度值均高于前列腺增生組。Yao 等[34]則提出在鑒別前列腺癌和前列腺增生方面，診斷效能為MK 值＞FA 值＞MD 值，并指出相較于單一應(yīng)用以上參數(shù)，基于游離/總前列腺特異性抗原、MK 和FA 的聯(lián)合模型可以增加診斷效能。也有研究表明DKI 與Gleason 分級存在相關(guān)性，Yin 等[32]發(fā)現(xiàn)低危組（GS＜7）、中危組（GS=7）和高危組（GS＞7）的MK 值逐漸升高，而MD 值逐漸下降。段志青等[35]提出DKI 各參數(shù)對區(qū)分臨床顯著性前列腺癌（GS ≥7 分）與非臨床顯著性前列腺癌（GS＜7 分）均具有顯著優(yōu)勢。以上研究說明DKI 在前列腺疾病的鑒別診斷、前列腺癌的病理分級等方面都可以進一步提供有價值的診斷信息。

IVIM 由Le Bihan 等[36]首次提出，不同于DWI 的單指數(shù)成像模型，IVIM 是通過施加多個不同的b 值同時反映出組織內(nèi)擴散和灌注2種信息的雙指數(shù)成像模型，具體參數(shù)包括真實擴散系數(shù)（D）、灌注相關(guān)擴散系數(shù)（D*）及灌注分?jǐn)?shù)（f）。Yao 等[37]的研究結(jié)果顯示，前列腺癌組的D 值、ADC 值和f 值較前列腺增生組明顯降低，但D*值較良性前列腺增生組明顯升高。黃曉輝等[38]將確診前列腺癌的研究對象根據(jù)病理結(jié)果是否有微血管侵犯（Microvascular Invasion，MVI）進行分組，結(jié)果顯示有MVI 組的標(biāo)準(zhǔn)ADC 值、D 值均小于無MVI 組，D*值則大于無MVI 組，但2 組f 值無明顯差異，這一結(jié)果提示IVIM 除用于前列腺增生與前列腺癌的鑒別診斷，還可以預(yù)測前列腺癌是否有MVI。

1.3 T2 mapping技術(shù)

T2mapping 是一種可以準(zhǔn)確測量組織T2值的定量成像技術(shù)，最初主要應(yīng)用于關(guān)節(jié)軟骨及心肌損傷評價等領(lǐng)域，近年來，其在腫瘤疾病的應(yīng)用逐步增加[39]。T2mapping 對前列腺疾病的應(yīng)用主要集中在對前列腺癌的診斷方面。T2mapping 的掃描首選多回波自旋回波序列，這一序列擁有信噪比較高和采集時間較短的優(yōu)勢，可以在一個重復(fù)時間內(nèi)采集2 個及以上的回波時間，得到2個以上的對比度圖像，并通過解方程組算出T2值，再計算每個像素的T2值從而得到T2灰度圖或偽彩圖。由于T2mapping 可以獲得每個體素的T2值，因此，測量得出的T2值是組織結(jié)構(gòu)成分的標(biāo)準(zhǔn)化反映，可以較好地反映出組織間的差異[6,40]。

Sabouri 等[41]的研究結(jié)果顯示：外周帶和移行帶的前列腺癌組織的T2值均低于正常前列腺組織，可能是正常前列腺組織和前列腺癌組織間腺腔含量的差異導(dǎo)致，這說明T2值可以反映出2 種組織間的差異，胡文君等[42]同樣證實了這一觀點。然而，Houdt 等[43]研究結(jié)果顯示，外周帶前列腺癌組織與正常組織間T2值存在差異，移行帶則無差異，這一結(jié)果的出現(xiàn)可能是由于不同實驗的掃描參數(shù)存在差異。除應(yīng)用于前列腺癌的診斷，Hepp 等[44]還證實前列腺癌和慢性前列腺炎的T2值均顯著低于正常前列腺實質(zhì)，而前列腺癌的T2值顯著低于慢性前列腺炎。綜上，T2值有助于更準(zhǔn)確地鑒別前列腺癌、前列腺炎等前列腺疾病，而且T2mapping 后處理更為便捷，有望更廣泛地應(yīng)用于前列腺癌的診斷及鑒別診斷。

1.4 分子成像技術(shù)和其他成像技術(shù)

APT 加權(quán)成像原理與化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移技術(shù)成像原理一致：APT 技術(shù)令胞質(zhì)中的游離蛋白質(zhì)及多肽鏈上的酰胺質(zhì)子經(jīng)射頻脈沖飽和，分別采集自由水在飽和前、后的信號，酰胺質(zhì)子與水質(zhì)子的交換速率不同會導(dǎo)致APT信號的變化，由此可以推斷組織的酸堿度和蛋白質(zhì)、多肽濃度，進而反映組織的代謝和組成情況[7]。APT 目前較多應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，Zhou 等[45]研究結(jié)果顯示，由于正常組織與腫瘤組織間的代謝差異，大鼠高級別膠質(zhì)瘤APT 信號強度較低級別膠質(zhì)瘤APT 信號強度高，說明APT 可以反映出不同級別腫瘤間的代謝差異，Takayama 等[46]則通過研究提出，Gleason 評分為7 分的前列腺癌的平均APT 信號強度高于其他Gleason 評分組，推測除細胞密度外，其他因素也可能影響前列腺癌組織中的APT 信號強度。胡文君等[42]將T2mapping 與APT 聯(lián)合應(yīng)用于前列腺癌和前列腺增生的鑒別診斷，得出APT值可以有效鑒別二者且兩者聯(lián)合的鑒別效能明顯提升。由此可見，APT 作為分子成像技術(shù)，反映出的組織代謝情況對于前列腺癌的診斷有著重要作用。綜上，APT 作為一種分子成像技術(shù)，能夠提供關(guān)于組織代謝情況的有價值信息，但其在前列腺疾病診斷的更多應(yīng)用仍需進一步探索。

此外，MTI 技術(shù)可以用于檢測游離水分子和結(jié)合水分子之間的相互作用，進而反映出組織的微觀結(jié)構(gòu)是否有變化[47]，艾光勇等[8]將MTI 施加于擴散成像技術(shù)，提出DWI-MTI 可以幫助提升DWI 序列對前列腺癌的診斷效能，尤其是對于高級別前列腺癌。雖然目前將MTI應(yīng)用于前列腺相關(guān)疾病的研究還較少，但其應(yīng)用價值已經(jīng)有所體現(xiàn)，未來通過進一步的研究和探索，MTI 技術(shù)有望為前列腺癌的診斷、鑒別診斷、治療和預(yù)后評估提供更多有價值的信息。

1.5 影像組學(xué)

人工智能目前正逐步應(yīng)用于各類影像技術(shù)及影像診斷中，在前列腺癌方面主要體現(xiàn)在影像組學(xué)的應(yīng)用，包括利用影像組學(xué)對于前列腺病灶進行檢測、分割和體積評估，對前列腺癌進行病理分級和侵襲性的預(yù)測等。影像組學(xué)由Lambin 等[9]在2012 年首次提出，其原理為使用高通量方法從放射圖像中提取大量圖像特征，通過分析得到需要的信息。Bai 等[48]利用影像組學(xué)方法對前列腺癌患者的術(shù)前包膜侵犯情況進行了分析，并提出相較于腫瘤內(nèi)區(qū)域的放射組學(xué)特征，腫瘤周圍區(qū)域的放射組學(xué)較可以更好地預(yù)測術(shù)前包膜侵犯的存在，并且可能比臨床特征具有更好的概括性。周牧野等[49]通過影像組學(xué)建立模型，提出由bp-MRI 構(gòu)建的模型可以鑒別Gleason 分級下前列腺腺癌的級別高低，且T2WI+ADC融合模型對Gleason 分級預(yù)測價值較高。在前列腺癌病灶的檢測方面，Litjens 等[50]對70 例進行了前列腺切除術(shù)并進行活檢的患者的術(shù)前mp-MRI 影像組學(xué)特征進行了分析，結(jié)果表明，在良性前列腺增生與前列腺癌的鑒別方面，高b 值DWI 較ADC 更有價值，DCE 則對前列腺癌和前列腺炎癥或萎縮的鑒別更有意義。ADC 是高級別前列腺癌最具有鑒別性的指標(biāo)，通過以上研究可見，影像組學(xué)有著客觀、可重復(fù)等諸多優(yōu)勢，在前列腺癌診斷方面的應(yīng)用價值和潛力巨大，其更多應(yīng)用有待未來發(fā)掘和研究。

2 總結(jié)與展望

MRI 技術(shù)對軟組織的分辨率高，另外有著無創(chuàng)、多參數(shù)、多序列成像等優(yōu)勢，使其成為應(yīng)用于前列腺疾病診斷的常規(guī)檢查手段。其中，常規(guī)mp-MRI 是目前應(yīng)用于前列腺疾病診斷最重要的檢查手段，DKI 等擴散成像技術(shù)可以在常規(guī)DWI 的基礎(chǔ)上提供更多有關(guān)組織細微結(jié)構(gòu)的信息，對周圍組織的受侵犯情況也可以提供診斷幫助；另外，T2mapping 等定量成像技術(shù)可以提供定量數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)MRI 方法具有客觀、可重復(fù)的優(yōu)勢；APT 成像作為分子成像的代表，可以反映組織內(nèi)的代謝情況，對于前列腺良惡性疾病的鑒別診斷有著重要意義；影像組學(xué)的應(yīng)用為前列腺癌病灶的分割、診斷及病理分級提供客觀、可重復(fù)的信息。然而，以上MRI 技術(shù)的應(yīng)用還存在一些局限性：① 前列腺癌和前列腺增生的影像特征出現(xiàn)重疊，需要提高成像技術(shù)的靈敏度，更為精確地區(qū)分前列腺癌與前列腺增生等良性病變間的差異；② 一些新技術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段，存在缺乏樣本等問題，需要建立標(biāo)準(zhǔn)化和多中心驗證的評估體系，在未來進行更嚴(yán)格、充分、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)用和研究。綜上，MRI技術(shù)存在諸多優(yōu)勢，在前列腺癌的診斷和評估方面具有重要價值，但仍需更多研究與發(fā)展，相信未來會有更多的創(chuàng)新和突破，更好地為臨床診斷前列腺癌提供影像依據(jù)，提高患者的生存率。