MRS联合DWI对前列腺癌的诊断价值

杨进军，贾文霄

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是危害老年男性健康的常见恶性肿瘤之一，近年来随着我国老龄化速度的加快和生活方式的转变，我国前列腺癌的发病率呈明显上升趋势。早期诊断有助于制定有效的治疗方案。磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy,MRS)已被认为是检测前列腺癌灶较为有效的方法，但由于MRS的复杂性和较低的空间分辨率，诊断假阳性率较高[1]。目前，磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)诊断前列腺癌的价值仍在研究中，多种前列腺疾病的ADC值交叉范围较大[2]，这是困扰影像医师的难题之一。本研究通过对57例前列腺疾病患者的MR数据分析，探讨联合使用MRS与DWI对前列腺癌的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2009年2月—2011年4月经手术或超声引导下穿刺活检病理证实的前列腺疾病患者57例，其中前列腺癌26例。患者年龄50～89岁，平均(68.7±4.6)岁；血清前列腺特异性抗原(T-PSA)为6.15～227.56 ng/mL，平均51.37 ng/mL；26例中21例有不同程度的排尿困难、尿无力、尿潴留、血尿等症状，另5例无明显症状，于体检时发现T-PSA升高。良性前列腺增生症(benign prostatic hyperplasia，BPH) 31例，患者年龄58～90岁，平均(64±3.3)岁，血清T-PSA为3.03～71.11 ng/mL，平均22.56 ng/mL；症状表现为尿频、排尿困难、尿潴留等。所有病例在常规MRI检查的同时行DWI和MRS检查，且在接受影像检查前2个月内均未行前列腺穿刺活检、粒子植入、外放射治疗及内分泌治疗。

1.2 设备及参数

采用Siemens Avanto 1.5T高场超导MR扫描仪，线圈使用体部矩阵相控阵线圈。用加压敷带降低呼吸运动的影响。患者检查前1天进食少量食物并口服缓泻剂，以保持检查时直肠内清洁，检查前嘱患者排尿、排便以减少干扰。

1.2.1 常规MRI扫描 先行盆腔正中矢状面抑脂T2WI(FSE-FS-T2WI)，再行垂直于矢状面前列腺外周带后缘的横断面T2WI、T1WI、横断面抑脂T2WI以及冠状面T2WI。成像序列均采用快速自旋回波(FSE)，成像参数为T1WI：TR 660 ms，TE 10 ms；T2WI：TR 4 120 ms，TE 97 ms；矩阵：256×256；FOV：230 mm×230 mm；激励次数：2次；层厚/层距：3/0.6 mm。

1.2.2 DWI检查 采用横断面平面回波弥散加权(EPI-DWI)序列，与横断面T2WI定位保持一致，扫描参数：TR 5 100 ms、TE 82 ms，层厚/层距：3/0.6 mm，矩阵：128×128，激励次数：4次，扩散敏感系数(b值)分别为0、500、700 s/mm2，经计算机处理得到表观扩散系数图。

1.2.3 MRS扫描 扫描方向为横断面，在矢、冠、轴基础上进行三方位定位，3D MRS矩形感兴趣区(regions of interests,ROI)平面内的范围和上下界应包括整个前列腺，而尽量少包括前列腺周围脂肪及静脉丛，在前、后、上、下、左前、左后、右前、右后八个方向添加饱和带，使饱和带尽量靠近前列腺，以消除周围脂肪、静脉丛及直肠内气体的影响。采用多体素点分辨波谱(PRESS)序列，采集MRS数据前进行自动匀场。采集参数：TR 700ms，TE 120ms；激励次数12次；采集时间10 min。扫描完毕后，将所得的数据传入工作站进行后处理，最终得到前列腺代谢产物：胆碱(Cho)、肌酸(Cr)和枸橼酸盐(Cit)的波峰谱线，以及Cho/Cit、(Cho+Cr)/Cit比值。

1.3 图像及数据分析

由两名有经验的放射科专家盲法阅片，所得结果与活检病理相对照。

1.3.1 常规MRI检查 主要观察前列腺的大小、轮廓(有无突出于前列腺轮廓外的结节)及前列腺各区的信号，T2WI显示外周带有无低信号区，前列腺包膜有无受侵，邻近结构(精囊腺、膀胱、直肠等)有无受侵，盆腔淋巴结有无肿大，扫描范围内有无骨转移。

1.3.2 DWI检查 观察不同b值DWI图上前列腺局部信号变化情况，利用ROI技术，参照穿刺活检标记的取材位置及手术病理结果，测量癌区(包括T2WI图可疑区)、BPH患者外周带和中央腺体的ADC值，以最小ADC值≤1.24×10-3mm2/s作为前列腺癌阳性的诊断标准[3]。

1.3.3 MRS检查 观察代谢产物Cho、Cr、Cit的波峰谱线，并计算(Cho+Cr)/Cit比值，以CC/C≥0.911为阳性体素标准[1]。

1.4 统计学处理

应用SPSS13.0统计软件分析，对MRI+DWI、MRI+MRS、MRI+DWI+MRS三种检查方法计数资料比较进行χ2检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 穿刺及手术病理结果

26例PCa患者中21例经穿刺病理证实，5例经手术病理证实，其中高分化腺癌11例，低分化腺癌8例，中等分化腺癌6例，黏液腺癌1例。31例BPH患者中24例经穿刺病理证实，7例经手术病理证实。

2.2 影像学表现

2.2.1 MRI表现 26例PCa中，23例在T2WI表现为外周带信号减低，其中7例为外周带信号不均匀减低，边界不清，形态不规则；2例为双侧外周带信号弥漫性减低；11例为单侧单发低信号结节；3例为单侧弥漫性信号减低。另3例表现为中央腺体内较大的低-中等信号结节，边界欠清，常规MRI不能与前列腺增生结节相鉴别。14例位于包膜内。12例侵及包膜，其中8例突破包膜侵及精囊腺和神经血管束。盆腔及淋巴结转移6例，骨盆骨转移7例。31例BPH中前列腺不同程度增大，T2WI显示以中央腺体增大较为明显，可见多个大小不等、信号不等的结节，部分有等或低信号的包膜，外围叶不同程度受压变薄，部分增生结节向上突入并压迫膀胱。

2.2.2 DWI表现及ADC值分析 26例前列腺癌与病理结果对照，在b值为700 s/mm2的DWI图上有23例表现癌区为高信号，3例表现为中等信号。在相应的ADC图上22例呈低信号，4例呈中等偏低信号。测量ADC值，26例PCa癌灶平均ADC值为(1.161±0.205)×10-3mm2/s，有4例PCa癌区的ADC值>1.24×10-3mm2/s；31例BPH外周带和中央腺体的平均ADC值分别为(1.701±0.317)×10-3mm2/s、(1.501±0.266)×10-3mm2/s，有5例BPH增生结节的ADC值<1.24×10-3mm2/s。前列腺癌区ADC值明显低于BPH的外周带及中央腺体的增生结节，两者比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2.3 MRS分析 在所有符合标准的可用体素中，PCa癌区的Cit峰出现不同程度的降低，Cho峰出现不同程度的升高，CC/C平均值为2.54±1.78，有2例PCa癌区体素CC/C值<0.911；BPH的大部分体素以Cit峰为主峰，Cho峰不高或略高，有部分Cho峰升高明显，但Cit峰降低不明显，CC/C平均值为0.80±0.47，有6例BPH体素CC/C值>0.911。两者比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2.4 二种参数的结合观察 4例PCa癌区ADC值为阴性的病例中，有2例该区域的MRS可用体素CC/C值>0.911，并且在T2WI显示相应区域外围叶信号减低(1例为低信号结节，1例为弥漫性减低)；2例PCa癌区MRS体素CC/C值为阴性的病例中，有1例在T2WI显示相应区域外围叶信号不均匀减低，但在DWI未显示明显信号增高，ADC值亦未降低。在5例BPH增生结节ADC值为阳性的病例中，4例在相应区域CC/C值<0.911，仅1例CC/C值>0.911，在T2WI显示均为中-低信号结节；在6例BPH CC/C值为阳性的体素区域，有5例b值为700 s/mm2的DWI图上未见异常高信号，ADC值亦未见降低；仅1例ADC值<1.24×10-3mm2/s，在T2WI显示，3例表现为外周带低信号结节，3例表现为中央腺体低信号结节。三种技术结合的敏感度、特异度、准确率比较见表1。特征患者的MRI、DWI及MRS图谱见图1～4。

表1 三种技术结合的敏感度、特异度、准确率的比较

注：MRI为磁共振成像，DWI为弥散加权成像，MRS为磁共振波谱分析

3 讨论

常规MRI在前列腺癌诊断中存在一些不足之处，如难以发现中央腺体的癌肿，与前列腺良性疾病鉴别困难，对于治疗后的前列腺癌检出率较低等。MR功能成像的出现和应用在很大程度上弥补了常规MRI的不足，可以从不同角度了解组织的分子生物学和组织信息，通过观察组织的生理、生化及病理变化，描述活体器官的功能状态。

3.1 前列腺癌DWI、MRS表现与其生物学基础的关系

DWI是目前观察活体组织中水分子的微观弥散运动并定量测量和成像的方法。在生物体组织结构中，水分子的弥散过程受到许多天然屏障的阻碍，弥散运动往往会不同程度受限[4]。影响DWI信号的因素较多，主要有扩散敏感系数(b值)、扩散系数(D值)、T2穿透效应、各项异性以及扫描序列等，因此有时DWI不能真实反映病理情况下水分子扩散快慢情况，故通常采用综合上述因素的ADC值来代替D值，ADC值越低说明该区域水分子扩散度越受限[5]。正常前列腺外周带间质疏松，腺体和腺管结构丰富，水分子运动自由度较高，ADC值也相应较高。而在肿瘤区域，细胞密度增大，高核浆比和细胞外水减少，组织水分子弥散运动自由度降低，ADC值也相应较低。本研究中前列腺癌区域中的平均ADC值明显低于BPH非癌组织兴趣区，这与大多数相关文献报道的扩散成像表现相符。本研究显示少部分BPH非癌组织区域ADC值低于1.24×10-3mm2/s，说明前列腺癌与纤维基质等非腺体增生、前列腺炎等良性病变之间ADC值的交叉较大，导致部分良性病变为假阳性数据，并且干扰了部分早期癌灶的检出，此结果与党浩丹等[6]的研究结果相符。

图1～4 为同一PCa患者，74岁，排尿困难2年，T-PSA为85 ng/mL，活检病理证实为中等分化腺癌。

图1：抑脂T2WI右侧外围叶低信号结节，邻近中央腺体部分受压，局部包膜不连续且略向后凸。图2：b值700 s/mm2的DWI图，与T2WI对应区域可见结节状高信号，其他区域信号不高。图3：为ADC图与T2WI对应区信号明显降低，ADC值0.981×10-3mm2/s，低于左侧外围叶1.401×10-3mm2/s。图4：MRS谱线，癌区Cho+Cr峰明显升高，Cit峰降至基线水平，其CC/C值为3.22，符合PCa表现。

MRS是MR的另一功能成像，是活体检测体内物质代谢及生化物质含量唯一的无创性检查技术[7]，其主要观察与前列腺代谢有关的代谢产物，包括枸橼酸盐、胆碱和肌酸，后两者化学位移位置较近，常常难以分开，以共峰形式出现。Cit是活体细胞线粒体三羧酸循环的重要代谢产物，是精液的组成成分。正常和增生的前列腺组织有分泌和浓缩Cit的能力，因此Cit含量很高；而前列腺癌组织分泌和浓缩Cit的能力减弱或消失，因此Cit含量低[8]。Cho参与细胞膜的增殖和降解，前列腺癌组织细胞增殖速度增快，细胞膜降解与合成活跃，Cho浓度升高[9]。Cr的浓度在前列腺癌与正常前列腺组织中含量无明显差别，Cr峰与Cho峰部分重叠不易区分，因而多与Cho合并计算。比较不同个体间前列腺代谢的差别通常用(Cho+Cr)/Cit的比值。本研究中所有可用体素中前列腺癌区体素的Cho峰均有升高，Cit峰均有下降，平均CC/C值明显高于BPH组；同时还显示少部分BPH非癌组织区域CC/C值高于0.911(Cit峰不高耸而Cho峰升高较明显)，还有个别病例癌区CC/C值低于0.911(Cit峰下降不显著)，这说明由于受到空间分辨率、时间分辨率等因素的影响，多体素间CC/C值的差异可能会较大，并会有部分重叠而造成假阳性或假阴性的结果。

3.2 前列腺癌诊断效能的比较

经过近年来国内外学者的研究和实践，多种诊断方法的结合使用已经显示出广阔的应用前景，但由于使用方法不同，得出的结果差异较大：Mazaheri等[10]认为当MRS的代谢物比值与ADC值联用时比单用MRS诊断效能提高，而与单用DWI的诊断效能差异无统计学意义，本组使用MRI+DWI、MRI+MRS、MRI+DWI+MRS三种方法诊断前列腺癌敏感度分别为84.62%、92.31%、92.31%，特异度分别为83.87%、80.65%、93.55%、准确率分别为84.21%、85.96%、92.98%，与Reinsberg等[11]的研究结果近似。本实验的不足之处为绝大多数病理结果为穿刺所得，所获组织标本量较少，导致假阴性率较高，系统穿刺结果与癌区定位符合度有待于进一步提高，且未对癌性病例进一步分期，也未对照病理分化程度进一步分析癌灶在DWI、MRS的对应表现，这些都有待于今后进一步探讨。

综上所述，在常规MRI基础上联合使用DWI与MRS技术，在提供疾病病理、生化变化信息的同时，相互弥补其自身的局限性，比单独使用其中一种技术的诊断效能有了较明显的提高，并且明显地降低了假阳性率，在前列腺癌的诊断中具有较高的价值。相信随着影像技术的不断进步，多种无创性功能MR技术的联合使用，将更多地服务于临床，服务于患者。

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