MR 功能成像診斷前列腺癌的臨床價值――波譜分析

1、MR 功能成像診斷前列腺癌的臨床價值波譜分析    摘 要：目的 以前列腺六分區(qū)為基礎，比較磁共振波譜分析（MRS）與擴散加權成像（DWI）診斷前列腺癌的臨床應用優(yōu)缺點及診斷效能。方法 40 例行MR 前列腺檢查的患者中，前列腺癌20 例，非前列腺癌20 例，每例患者在常規(guī)MRI 后，均進行MRS 和DWI 檢查。測量MRS 可用體素的（膽堿肌酸）/枸櫞酸鹽（CC/C）值和分區(qū)內最小ADC 值。以經(jīng)直腸穿刺活檢病理結果作為金標準，以CC/C 大于等于0.911 作為陽性體素標準，計算前列腺MRS六分區(qū)內陽性體素比（PVR），采用ROC 分析判斷六分區(qū)內P

2、VR 和最小ADC 值的診斷效能。結果MRS 有不可用體素而DWI 沒有，MRS 空間分辨率低于DWI。MRS 和DWI 的ROC曲線下面積分別為0.769 和0.910，差異具有統(tǒng)計學意義。結論 前列腺DWI 檢查的臨床實用性較MRS 強，且DWI 對前列腺癌的診斷效能高于MRS。關鍵詞：前列腺癌；磁共振成像；擴散加權成像；波譜分析磁共振功能成像MRS 和DWI 均可應用于前列腺癌的定性診斷，并可進行定量分析，已有研究者提出了這兩種功能成像的定量診斷標準1,2，但兩種方法孰優(yōu)孰劣，在臨床應用中如何選擇尚無統(tǒng)一意見。筆者以經(jīng)直腸穿刺活檢病理為金標準，采用六分區(qū)分析法，驗證MRS 與DWI 在前

3、列腺癌診斷臨床應用中的優(yōu)缺點。1 資料與方法1.1 一般資料從2006 年2 月至2006 年12 月期間在本院前列腺MR 檢查數(shù)據(jù)庫中，篩選臨床資料及病理結果齊全的初診病人包括臨床癥狀、前列腺血清特異性抗原（PSA）、超聲引導下前列腺系統(tǒng)穿刺活檢結果等共40 例，其中前列腺癌20 例，非前列腺癌20 例。入選標準：（1）在MRI 檢查同時進行了MRS 和DWI 檢查，有完整的影像數(shù)據(jù)及詳細臨床資料；（2）經(jīng)過系統(tǒng)穿刺活檢病理證實為前列腺癌或非癌，且穿刺活檢時間與MR 檢查前后間隔不超過1個月；（3）檢查前未經(jīng)過內分泌、粒子植入、外放射等非手術治療。1.2 前列腺癌診斷的病理標準以超聲引導下經(jīng)

4、直腸前列腺系統(tǒng)穿刺活檢的病理結果作為病理標準。每例系統(tǒng)活檢6或13 針（六分區(qū)法或五區(qū)13 針法），部分患者加做病灶局部活檢，由操作醫(yī)師記錄活檢位置，并繪圖描述。穿刺針的直徑為16G，組織條長度約2cm，為半圓柱形。穿刺所得前列腺組織由泌尿病理研究室醫(yī)生進行病理診斷及采用Gleason5 級10 分制進行組織學分級。1 2006 年度高等學校博士學科點專項科研基金（20060001125）（用MR 成像研究前列腺癌組織中特定分子擴散與Gleason 評分的關系 蔣學祥）-2-1.3 MR 結果中癌區(qū)和非癌區(qū)的確定在MRI、MRS 和DWI 中，癌區(qū)和非癌區(qū)的確定采用六分區(qū)法，即參照前列腺系統(tǒng)穿

5、刺的分區(qū)定位標準，將軸位圖像層數(shù)除以3，分為基底、體和尖部3 個部分，如不能被3 整除則舍棄基底部靠近精囊及外周帶較少的層面。再以中央溝為界分為左右2 個部分，這樣外周帶就被分為6 個區(qū)域。將其與系統(tǒng)穿刺活檢位置相對應，如在該區(qū)域穿刺發(fā)現(xiàn)癌組織，此區(qū)將被定義為癌區(qū)，反之則為非癌區(qū)。1.4 掃描技術患者檢查前1 天進食少渣飲食并口服緩瀉劑，以保證直腸內清潔。1、常規(guī)MRI：使用GE 1.5T Signa TwinSpeed MR 掃描儀。盆腔MRI 以體線圈為射頻發(fā)射線圈，以腹部相控陣線圈為接收線圈。前列腺局部行軸面和冠狀面抑脂快速SE（FSE）T2WI，TR 3500 ms，TE 85 ms，

6、ETL 19，層厚5 mm，層間距0.5 mm，F(xiàn)OV 24 cm ×24 cm，NEX 4，矩陣320 ×256。并行前列腺局部軸面T1WI，TR 450 ms，TE 12 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，F(xiàn)OV 24 cm ×24 cm，NEX 2，矩陣256 ×192。從前列腺基底部至腹主動脈分叉水平行軸面T1WI，并行盆腔正中矢狀面T1WI，TR 450500ms，TE 12 ms，層厚58 mm，層間距12 mm，F(xiàn)OV 28 cm ×40 cm，NEX 2，矩陣256 ×192。2、3D MRS：置入直腸內線圈，向

7、球囊內注入30100ml 空氣，使線圈緊貼在前列腺的后方。先行三平面定位像掃描，再以直腸內線圈行FSE T2WI，TR 3500 ms，TE 85 ms，ETL 19，層厚3 mm，無間距掃描，F(xiàn)OV 13 cm ×13 cm，NEX 4，矩陣320 ×256。所得圖像作為3D MRS 檢查的定位像和代謝圖疊加的解剖圖。以前列腺波譜序列（PROSE 序列）行3D MRS，TR 1000 ms，TE 130 ms，F(xiàn)OV 11cm×11cm，NEX 1，矩陣16×8，掃描時間約為1719 min。掃描方向為軸面，3D MRS 矩形ROI 平面內的范圍和上下

8、界應盡量包括全部前列腺組織，而盡量少包括前列腺周圍脂肪和直腸內氣體。軸面上在ROI 邊緣加飽和帶以消除矩形ROI 內前列腺周圍脂肪的影響。必要時可在矢狀定位像上ROI 的前、后部加飽和帶以消除前列腺前方脂肪及后方直腸內氣體的影響。采集MRS 數(shù)據(jù)前進行常規(guī)自動預掃描，包括自動勻場和抑水，通常情況下要求線寬<15，方可進行MRS 數(shù)據(jù)采集。3、DWI：以體線圈為射頻發(fā)射線圈，以腹部相控陣線圈為接收線圈，使用單次激發(fā)EPI序列，在前列腺和精囊范圍內行軸面掃描，TR 3500 ms，TE 56.4 ms，層厚6 mm，無間距掃描，F(xiàn)OV 26 cm ×26 cm，NEX 4，矩陣12

9、8 ×128，b 值取0，800 s/mm2，采集方向3 個。掃描時間為56 s。1.5 數(shù)據(jù)分析所得MRS 和DWI 數(shù)據(jù)均在MR 掃描儀上以Functool 2 軟件進行自動后處理，計算各體素內的（膽堿(Choline)+肌酸(Creatine)/枸櫞酸鹽(Citrate)CC/C 比值?？捎皿w素標準為：（1）有75的面積位于前列腺外周帶，且體素內未包括前列腺周圍脂肪和直腸內氣體；（2）不包括尿道及尿道周圍組織；（3）主要代謝物波譜信噪比大于3；（4）Citrate 峰未受到脂峰（2.0ppm）的干擾。以DWI 數(shù)據(jù)生成ADC 值偽彩圖，參考b0 s/mm2 的EPI 圖像，在偽

10、彩圖上手工放置感興趣區(qū)（Region of Interest, ROI）測量層面內最小ADC 值。ROI 放置原則：（1）每個包含前列腺外周帶的掃描層面內，左右側外周帶內各放一個；（2）放置于ADC值最低處（可通過偽彩進行主觀判斷）；（3）盡量避開外周帶與中央腺體交界處、精囊根-3-部、血管、出血或鈣化灶；（4）ROI 為橢圓形，面積控制在30mm2 左右。為便于比較兩種方法，將兩種功能成像參數(shù)以六分區(qū)法進行統(tǒng)一。根據(jù)本院前期研究，MRS 數(shù)據(jù)以CC/C 大于等于0.911 為陽性體素標準1，計算每個分區(qū)內的陽性體素比（Positivevoxel ratio, PVR，分區(qū)內陽性體素個數(shù)與全部

11、可用體素個數(shù)的比值）；DWI 數(shù)據(jù)：當一個分區(qū)僅包含一個掃描層面時，將二次測量結果的平均值作為分區(qū)內最小ADC 值，當一個分區(qū)包含多于一個掃描層面時，將同一分區(qū)內的各層面的測量結果進行平均，以平均值作為分區(qū)內最小ADC 值。1.6 統(tǒng)計學方法全部研究數(shù)據(jù)，包括ADC 值、CC/C 比值、六分區(qū)病理診斷結果和其他相關的臨床資料，均輸入計算機并建立數(shù)據(jù)庫。計量資料采用t 檢驗或卡方檢驗進行比較。判斷診斷效能采用ROC 分析，計算ROC 曲線下面積（Az）值，并比較兩種方法的診斷效能。全部統(tǒng)計學分析均采用SPSS 10.0 統(tǒng)計軟件，在計算機上完成，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。2 結果

12、2.1 研究對象組成1、病例組成：40 例患者入組。入選患者年齡4283 歲，平均（69±9）歲。其中穿刺病理提示外周帶正常的患者7 例，炎癥患者13 例，前列腺癌患者20 例。前列腺癌患者平均年齡（70±5）歲，非前列腺癌患者平均年齡（68±11）歲，癌與非癌兩組間無統(tǒng)計學差異（t0.25，P1.21>0.05）。2、前列腺癌患者組成：20 例前列腺癌患者中，5 例為B 期，9 例為C 期，6 例為D 期。Gleason 評分為67 分者有8 例，810 分者12 例。3、非前列腺癌患者組成：20 例非前列腺癌患者中，7 例穿刺結果顯示為前列腺組織，未見癌

13、；13 例顯示前列腺組織伴慢性炎細胞浸潤。2.2 可用分區(qū)與圖像分辨率40 例患者按照六分區(qū)法，應有前列腺外周帶分區(qū)共240 個。MRS：36 個分區(qū)內無MRS可用體素，被排除?？捎梅謪^(qū)共204 個，癌區(qū)72 個（占35.3），非癌區(qū)132 個（占64.7）。DWI：無不可用分區(qū)，可用分區(qū)共240 個。圖像分辨率：MRS 的實際掃描FOV為11cm×11cm，圖像矩陣為16×8，重建矩陣為16×16，層面內像素邊長為6.875 mm，層面間分辨率為58 mm（見圖2）。DWI 的FOV 為26 cm×26cm，掃描矩陣為128×128，重建矩陣

14、為256×256，層面內像素邊長為1.02 mm，層面間分辨率為6 mm（見圖3）。2.3 癌與非癌的兩種功能成像量化結果1、MRS：204 個可用分區(qū)中，癌區(qū)平均CC/C 比值2.111±1.514，非癌區(qū)平均比值0.840±0.885，癌區(qū)CC/C 比值明顯大于非癌區(qū)，兩組間具有統(tǒng)計學差異（t7.566，P<0.001）。癌區(qū)PVR 平均值為0.677±0.414，非癌區(qū)PVR 平均值為0.229±0.377，癌區(qū)PVR 明顯大于非癌區(qū)，兩者具有統(tǒng)計學差異（F61.434，P<0.001）。2、DWI：癌區(qū)的分區(qū)內最小ADC 值

15、平均（0.984±0.303）×10-3 mm2/s，非癌區(qū)平均（1.587±0.285）×10-3 mm2/s，癌區(qū)分區(qū)內最小ADC 值明顯小于非癌區(qū)，兩者具有統(tǒng)計學差-4-異（t14.02，P<0.001）。2.4 MRS 與DWI 的ROC 分析及比較1、MRS：以PVR 診斷前列腺癌的ROC 分析，Az 值為0.769，臨界值取0.519 時，敏感性69.4，特異性78.0，準確性75.0。2、DWI：以分區(qū)內最小ADC 值診斷前列腺癌的ROC 分析，Az 值為0.910，臨界值取1.240×10-3 mm2/s，敏感性80.6，

16、特異性92.4，準確性86.7。3、以上兩個Az 值相差0.141，分區(qū)內最小ADC 值的Az 值明顯大于PVR，P 值小于0.001，差異具有統(tǒng)計學意義（圖1）。圖1 兩種不同方法的前列腺癌診斷ROC 曲線pvr 代表MRS 陽性體素比的方法，adc 代表分區(qū)內最小ADC 值的方法。        可見分區(qū)內最小ADC 值的曲線下面積明顯大于MRS 陽性體素比的方法。2.5 不一致分區(qū)的分析對每一個分區(qū)的兩種參數(shù)進行對應分析，發(fā)現(xiàn)DWI 和MRS 均診斷正確的分區(qū)占全部分區(qū)的72.06(48+99)/204，均診

17、斷錯誤的分區(qū)占8.82(12+6)/204。有39 個分區(qū)（占全部分區(qū)的19.12）兩種參數(shù)診斷不一致（見表1）。MRS 認為陽性、DWI 認為陰性的分區(qū)25 個，其中MRS 錯判23 個，DWI 錯判2 個；MRS 認為陰性、DWI 認為陽性的分區(qū)14 個，其中MRS 錯判10 個，DWI 錯判4 個?？梢姰攦煞N功能成像意見不一致時，MRS 出錯的幾率明顯大于DWI。表1 兩種功能參數(shù)與病理對應情況（分區(qū)個數(shù)）MRS 真陽性 MRS 真陰性 MRS 假陽性 MRS 假陰性 總和DWI 真陽性 48 0 0 10 58DWI 真陰性 0 99 23 0 122DWI 假陽性 0 4 6 0 1

18、0DWI 假陰性 2 0 0 12 14總和 50 103 29 22 2043 討論MRS 和DWI 同屬磁共振功能成像，主要提供代謝物濃度或水分子擴散運動的功能性信息，可用于輔助常規(guī)MR 成像的診斷3,4。本研究試圖以前列腺外周帶六分區(qū)為基礎，比較-5-兩種方法孰優(yōu)孰劣，探討在臨床診斷前列腺癌時選擇MR 成像序列的原則。3.1 圖像質量及掃描方案比較1、可用分區(qū)個數(shù)：40 例患者應有前列腺外周帶分區(qū)共240 個，但實際僅得到204 個可用分區(qū)，均由MRS 損失。MRS 分區(qū)損失的原因有兩點：一方面由于MRS 成像本身的限制，會出現(xiàn)信噪比低或脂峰污染，而產生不可用體素甚至不可用分區(qū)；另一方面

19、，MRS 的掃描范圍有限，雖然是3D 掃描，但掃描層數(shù)不能過多，當患者前列腺較大時，有可能不能完全覆蓋前列腺外周帶，從而損失前列腺分區(qū)1,5。而DWI 允許掃描的層數(shù)很多，軸面掃描完全可以覆蓋整個前列腺，且出現(xiàn)偽影的幾率非常小，前列腺外周帶的各個分區(qū)均可取到可信的ADC 值。從可用分區(qū)的角度看，DWI 成像的穩(wěn)定性明顯好于MRS。2、空間分辨率：兩種功能成像的層面間分辨率差異不大，而DWI 層面內分辨率明顯高于MRS。當可疑病灶較小，MRS 可能無法取到單純病變的代謝物濃度。對于較小的腫瘤病灶，DWI 產生部分容積效應的幾率小于MRS。圖 2 MRS，Cit 濃度分布圖，圖中邊長為6.875

20、mm的方格即為MRS 的最小像素，與之重疊的影像是直腸內線圈掃描得到的T2WI 圖像。圖3 DWI 放大圖，圖中的最小像素邊長為1.02 mm。3、患者舒適程度及掃描時間MRS 需要采用直腸內線圈，檢查前一天需要患者進行充分的腸道準備以保證直腸內清潔，檢查時置入直腸內線圈的過程較為痛苦，有少數(shù)患者由于痔瘡、肛裂或直腸、肛門術后等均不適宜使用直腸內線圈，且MRS 掃描時間1719 分鐘，加上放置直腸內線圈及預掃描的時間，大致需要25 分鐘，掃描期間患者必須保持靜止不動，否則就會使預掃描的線寬增加，導致譜線波峰寬度增大、分辨率降低，影響代謝物濃度測量的準確性，如果掃描結束時發(fā)現(xiàn)譜線質量不理想，患者

21、也很難堅持再重掃一遍。DWI 掃描時間僅56 秒，加上預掃描的時間，也僅需要1 分鐘，明顯短于MRS，幾乎不會出現(xiàn)明顯的運動偽影，即使有偽影，也可迅速重新掃描一遍，患者無任何痛苦。因此從掃描實用性上，DWI 優(yōu)于MRS。如果兩種檢查方法對前列腺癌的診斷效能相近，則應首選DWI。3.2 采用兩種功能參數(shù)診斷前列腺癌的診斷效能比較由于MRS 和DWI 都是可定量分析的功能成像參數(shù)，診斷結果與診斷者的臨床經(jīng)驗關-6-系不大，是一種客觀的診斷指標，可作為常規(guī)MR 主觀診斷的有益補充6,7。本研究選取既有MRS 又有DWI 檢查的前列腺外周帶分區(qū)進行ROC 分析比較，發(fā)現(xiàn)單用分區(qū)內最小ADC值診斷前列腺

22、癌的Az（0.910）明顯大于單用PVR 的Az（0.769），前者的診斷敏感性、特異性和準確性均高于后者，兩種方法的差異具有統(tǒng)計學意義，即DWI 的分區(qū)內最小ADC值的診斷效能明顯高于MRS 的PVR。關于這兩種功能成像的比較研究不多，結果也因為研究方法的不同而有所差異，Mazaheri 等的同類研究與本研究結果一致8。進一步分析每個分區(qū)，發(fā)現(xiàn)不論MRS 還是DWI 都不可避免的有少量誤診和漏診發(fā)生，當這兩種功能參數(shù)的診斷存在沖突時，39 分區(qū)（占全部分區(qū)的19.12），一部分是MRS誤判，另一部分是DWI 誤判，而MRS 誤判的幾率大于DWI。再次證實，DWI 的診斷準確性高于MRS。3.

23、3 前列腺MR 檢查功能成像選擇的初步探討由于DWI 的臨床操作實用性較MRS 強，對前列腺外周帶癌的診斷效能也明顯高于MRS，本研究建議，在實際臨床操作中，除前列腺部位T1WI、T2WI 掃描外，應常規(guī)進行較高b 值的DWI 檢查（本研究采用b 值為0，800 s/mm2），如果對常規(guī)圖像和DWI 檢查結果存在疑問，再酌情加掃前列腺MRS。根據(jù)本研究的結果，對于初診前列腺癌患者，常規(guī)掃描前列腺DWI 可大量減少MRS檢查，從而增加患者接受MR 檢查的舒適度。但在實際的臨床工作中，MRS 還是有很多不可取代的優(yōu)勢，比如前列腺出血、鈣化，或炎癥導致的局部纖維化時，特別是在中央腺體的復雜情況，DW

24、I 的ADC 值可信度可能降低，就需要MRS 進行補充9。參考文獻1 葉錦棠，郭雪梅，王霄英，等. MR 波譜分析對前列腺癌診斷效能的研究. 中華放射學雜志，2009，43（6）：616620.2 郭雪梅，王霄英，吳 冰，等. 前列腺外周帶癌擴散加權成像診斷標準. 中國醫(yī)學影像技術，2009，25（7）：145148.3 Casciani E, Polettini E, Bertini L, et al. Prostate cancer: evaluation with endorectal MR imaging andthree-dimensional proton MR spectroscopic imaging. Rodiol Med, 2004, 108: 530-541.4 郭雪梅，王霄英，吳冰，等. 前列腺外周帶癌的ADC 值與其病理分級和臨床分期的相關性. 中國醫(yī)學影像技術，20