MR动态增强和扩散加权成像对前列腺良恶性病变的评价

MR动态增强和扩散加权成像对前列腺良恶性病变的评价

随着人们生活方式的改变，前列腺疾病在中老年人群中的发生率越来越高，传统影像学对前列腺良恶性疾病的诊断和鉴别诊断有较大的局限性。随着高场MRI技术的应用，特别是各种 MRI新技术在前列腺疾病诊断中的临床应用，使前列腺疾病早期诊断和鉴别诊断的敏感性、特异性及准确性大大提高。本文重点探讨MR动态增强和扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）在前列腺良恶性病变诊断和鉴别诊断中的价值，为临床治疗提供较为可靠的依据。

1 材料与方法

1.1 临床资料

2008 年 9 月 ～2009 年 10 月 83 例前列腺疾病患者均经组织病理证实，年龄 50～90 岁，平均 73.8 岁。83 例研究对象中 79例因泌尿系症状就诊，表现为不同程度尿频、尿急、排尿困难及尿痛等症状，4 例体检发现 PSA 增高就诊。83 例确诊为前列腺癌 44 例，患者血清前列腺特异性抗原（PSA） 的 变 化 范 围 在 4.3～100ng/mL（40.28±37.33ng/m）。Gleason 评分中分 化（5-7）为 21 例，低分 化（8-10）为16 例，高分化（2-4）为 7 例。前列腺增生组 39 例，PSA值 为 0.63～25ng/mL（14.89±9.22）ng/mL。 对 照 组 55 例 均为正常志愿者，年龄 40～60 岁，平均年龄 51 岁，入选标准：PSA 正常，无泌尿系症状和体征，MR 检查无阳性发现。

1.2 MR检查技术

采 用 Siemens trio 3.0T MRI 机， 体 部相 控 阵 线 圈。 在前列腺区，DWI采用单次激发 EPI序列，TR 为 3300ms，TE69ms， 视 野（FOV）261mm×380mm， 矩 阵 128×128，层厚 4mm，层间隔 1mm，平均值 4。b 值（扩散敏感系数）采用 0 和 750s/mm2，扫描时间 64s。

MR 动态增强在轴位 TSE T2WI上选择最佳层面，经肘前静脉高压快速（2.5mL/s）注入钆喷替酸葡甲胺 (Gd-DTPA)0.3 mmol/kg 体 重， 采 用 快 速 小 角 度 梯 度 回 波 序列 (Tl-fl3D)，TR 5.0ms，TE1.43ms， 反 转 角 14 °， 数 据采集用三维傅立叶转换技术，矩阵为 152×256，FOV 为210mm×240mm，层厚 3mm，平均激励次数为 1 次，连续扫描 6.75min，共连续扫描 28 次。

对照组、前列腺癌组、前列腺增生组每个前列腺两侧外周带按六分区法手绘六个感兴趣区（ROI），分别测量其表观扩散系数（ADC）值和动态增强参数，中央叶按从上到下三分法测三个感兴趣区ADC值和动态增强参数。每个前列腺测 3～5 个层面。所有图像均由一位高年资医师在不知临床和病理结果下阅读图像并得出诊断结论。

本研究采用以下三个较常用参数来描述动态增强 SI-T曲线的特征[1]：

（1）峰值时间（Tmax）：从开始扫描到强化峰值所需要时间。

（2）最大信号强度（SImax%）：即峰值信号强度减去开始强化时信号强度再除以后者，公式表示为：

SImax%=〔（SIpeak-SIpre）/SIpre〕×100%。

（3）强化率（R）：即峰值信号强度减去开始强化时信号强度，再除以峰值时间，可用公式表示为：

1.3 统计分析

所有数值用 x±sd 表示，采用 SPSS 11. 5 统计软件包，分别对前列腺癌灶、BPH 增生结节、正常前列腺内外腺的ADC 值和各种动态参数进行统计学分析 ,多组间比较采用组间单因素方差分析 (one-way ANOVE)，并进行组间比较，P＜ 0. 05 认为有统计学意义。

2 结果

2.1 动态MR增强表现

39 例前列腺增生患者， T2WI上均表现为中央带体积增大，内可见多发结节样信号，信号不均匀，可呈高信号或低信号，其中23例可见明显增生结节向上突入膀胱内，两侧外周带受压变薄，信号明显减低。44例前列腺癌患者中38 例（86.36%）发生在外周带癌，6 例（13.63%）发生在中央腺癌，38 例外周带癌中突破包膜 11 例。

涌泉刺法:直刺4-6mm,主要为补法,手法运用捻转提插手法,患者有酸、麻、胀等感觉是为得气,得气后留针20分钟,留针期间行针2次。上廉泉、左廉泉、右廉泉刺法:采用快速进针,针尖向舌根方向程45°,斜刺入8~12mm,得气后运用平补平泻法,待患者舌根有酸、麻、胀、疼感后留针20分钟,留针期间行针2次,行针的同时让病人做发音训练。聚泉刺法:患者张口并伸舌,操作者以消毒纱布牵住舌尖,用生理盐水棉签清洁舌体后,于舌体中缝之中点处取穴,豪针与舌面呈10°的角度向舌根方向进针2-4mm,用雀啄法强刺激,待患者有麻、胀感时即可出针。金津玉夜穴均点刺出血1毫升左右。

动态增强 MRI（DCE-MRI）示所有癌灶及增生结节均呈早期强化，延迟后癌肿组39例癌灶造影剂退出，呈低信号，5例癌灶造影剂延迟后未见明显退出；增生组结节延迟后信号减低不明显，与周围组织界限模糊不清。分别对四组 MR 动态增强参数进行比较分析（结果见表1）。并分别对四组间各参数进行两两比较，结果表明达峰时间 (Tmax)各组间均有统计学差异（P ＜ 0.05）；强化程度（SI%）癌肿组、增生组及正常组中央带三组间无统计学意义（P＞0.05），癌肿组、增生组及正常组中央带与正常组外周带有统计学差异（P ＜ 0.05）；强化率（R）增生组与正常组中央带无差异，其余各组均有统计学差异（P ＜ 0.05）。

表1 四组组间MR动态增强参数结果比较

2.2 四组ADC值比较

四组 ADC 值（×10-3mm2/s） 的比较示 ADC 值依次减低的顺序为正常组外周带、增生组、正常组中央带及癌肿组，四组间ADC 值进行两两比较经方差分析各组间均有统计学差异（P ＜ 0.05）（见表2）。

表2 四组间ADC值结果比较

3 讨论

3.1 MRI动态增强的原理、相关技术及在前列腺疾病诊断中的应用价值

动 态 增 强 磁 共 振 成 像（Dynamic Contrast Enhancement MRI, DCE-MRI） 主 要 使 用 钆 类 (最 常 用 Gd-DTPA)对 比剂 , 经肘前静脉高压团注后 ,对比剂由血管内快速进入组织内 , 组织强化达到高峰。随着对比剂的逐渐流出，在某一时间达到一个相对的平衡期，最后对比剂由组织内逐渐被吸收至血管内（廓清过程），组织内对比剂逐渐减少 , 信号强度也随之逐渐降低。由此可见，在 DCE-MRI的操作过程中最重要的技术因素包括对比剂的给药途径、流速以及造影剂的总量。本研究采用经肘前静脉高压快速注入 Gd-DTPA，总量 30mL，流速 0.3 mmol/kg 体重，研究组 84 例和对照组 55 例均获得满意的 DCE-MRI图像。

DCE-MRI的基础是由病变区血供多少、血管通透性及细胞外间隙的大小所决定的。早期强化并达到峰值用峰值时间（Tmax）来表达，主要取决于病变组织的血管密度和对比剂进入血管外间隙的多少[2]。增强过程由时间 - 信号强度曲线（Time Versus Signal Intensity Curves, SI-T Curves）来表达。SI-T 曲线与肿瘤血管生成功能密切相关，反映DCE-MRI信号强度随时间变化而变化的动态过程。Tmax和 SI-T 曲线均可量化反映病变组织的血流动力学特点，是对前列腺良恶性病变微循环病理特征进行影像学评价的有效方法。

本组 44 例前列腺癌在 DCE-MRI时均表现为早期快速明显强化，与周围未强化的非癌组织呈鲜明对比，39例延迟后信号减低，时间-信号强度曲线图表现为速升下降型（如图1，B～E），提示癌肿微血管密度大而且血管通透性较大；本组5例早期强化癌灶延迟后信号减低不明显，与文献报 道 一 致[1-2]， 病理 Gleason 评 分（2～4） 均 为 高 分 化癌，提示 DCE-MRI在诊断高分化癌时有一定限制，应结合 MRS 综合评价。本组 39 例前列腺增生在 DCE-MRI的早期均表现为明显的不均匀强化，但强化持续时间明显较长，在 DCE-MRI的晚期仍表现为较高信号，这与前列腺癌的快速流入、快速流出的表现明显不同，时间-信号强度曲线表现为缓慢上升型或速升平台型（如图2，B～E）。本组研究显示少数高分化前列腺癌与前列腺增生在 DCE-MRI上有一定重叠，特别是中央带腺癌与增生结节较难区别。本组病例中癌肿组5例曲线表现为速升平台型曲线，这种增强类型与前列腺增生不能鉴别，因此遇此情况不能单靠时间-信号曲线来判断病变的良恶性。

图1 前列腺尖部癌A：脂肪抑制上两侧尖部外周叶可见结节状低信号影；B～E ：动态增强呈明显早期强化，延迟造影剂退出， SI-T 曲线两侧癌灶呈速升下降型曲线 ；F～G ：癌灶在 DWI上高信号影，ADC 值明显减低。H：正常腺体结构消失，细胞异性明显，细胞核明显增多（HE×400）。

图2 A：前列腺增生，脂肪抑制上中央叶明显增大，两侧外周叶压缩变扁，内腺可见多发小结节样改变，信号不均匀，并可见多发钙化影；B～E：动态增强中央叶增生 呈早期强化，延迟造影剂未见明显退出，动态增强曲线两侧外周叶曲线呈缓慢上升型，中央叶增生结节呈平台型；F～G：DWI中央叶信号低于两侧外周叶，信号均匀，未见明显高信号影，ADC图未见明显低信号影；H：腺体形态完整，腺体数目增多，腺腔扩张（HE×200）。

达峰时间 (Tmax)和强化率（R）均反映病变的血供进出速率，而强化程度主要反映组织血供的血流量。本组研究结果显示达峰时间 (Tmax)及强化率（R）均较好地反映前列腺正常组织和病变组织微循环特点。由于前列腺癌组织血管较丰富，新生血管不成熟，肿瘤血管内皮不完整，血管壁通透性增加，血管阻力较小，MR动态增强表现为达峰时间明显缩短，强化率增加，呈明显早期强化特点，这与 Rouviere[3]等人研究结果相同。前列腺增生结节血供较正常组织丰富，但血管分布不均匀[4]，依增生成分不同，血供也不相同，如果以上皮组织增生为主，则血供较丰富，但增生的血管与正常组织类似，走行正常，血管内皮连续性完整，血管通透性无明显增加，在MR动态增强上其达峰时间相对较迟，这与前列腺癌较早的达峰有明显区别（如图1，E，图2，E）。理论上讲前列腺癌组织血供丰富，其强化程度应大于前列腺增生，但本研究组强化程度（SI%）癌组与增生组间无统计学差异，与文献报道不同[1,3]，经过分析我们认为可能由以下原因所致 ：① 注射造影剂的量及速率。本组造影剂总量（Gd-DTPA)0.3 mmol/kg 体重）与文献报道基本一致，但注射速率低于文献报道[1-3]，这可能直接影响组织的强化程度。② 前列腺增生，如果以上皮组织增生为主的其血供也很丰富，其强化峰值较高，有时与前列腺癌相仿。③ 正常前列腺中央带血供比外周带丰富，本研究组 44 例前列腺癌患者，38 例（86.36%）发生在外周带癌，6 例（13.63%）发生在中央带腺癌，而增生绝大多数发生在中央带，这样外周带的前列腺癌的血供可能并不比中央带增生丰富多少，导致癌肿的强化程度不一定超过血供丰富的中央带增生组织。总之有关这方面的原因有待进一步深入研究和探讨。

DCE-MRI比常规 MRI 更准确地显示前列腺癌的外侵情况，对肿瘤分期有重要价值[5]。本研究结果显示前列腺癌外侵的主要表现为：血管神经束的不对称，直肠前列腺角变形闭塞，肿块向周围脂肪丛膨胀，精囊内信号减低以及包膜隆起。Bloch[6]等人以病理结果作为对照组分别对两组医生（有经验和经验不足）用 MR 动态增强扫描和 /或T2加权成像来评价前列腺癌囊外侵犯和分期，结果发现MR 动态增强扫描和 T2加权成像联合评价的两组比单独使用T2加权成像两组诊断的敏感性、准确性及特异性都有较大提高。

3.2 DWI的原理、相关技术及在前列腺疾病诊断中的价值

磁共振弥散加权成像（DWI）是目前在活体上对水分子运动状态进行测量与成像的唯一无创性方法，反映了人体组织微观结构和细胞内外水分子的运动变化。 水分子扩散运动的大小用扩散系数（D）来表示，扩散系数越大，表示扩散运动越强，DWI信号越低，反之亦然。由于生物体内各种因素的影响，DWI不仅对分子的弥散高度敏感，还对其他形式的运动如病人的生理运动、射频（RF）脉冲以及梯度不稳定造成的涡流等因素也很敏感，很容易影响所测得的弥散系数。所以通常采用表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）代替扩散系数（D）来表示 DWI测得的生物组织水分子的扩散系数。ADC图是 DWI的另一种表现形式，它是指表观弥散系数值通过计算机处理后的一种图像，直接反映水分子在组织内扩散的快慢，数值越大，表示水分子的扩散活动越强。ADC图信号强度与 ADC值呈正相关，如果组织扩散速度慢，ADC 值低，图像信号强度低，呈黑色，反之亦然。ADC 值在小 b值的情况下，受局部组织的微循环灌注影响更大，所测得的 ADC值稳定性差，且易受其他生理运动的影响，不能有效反映水分子的弥散运动状态。而用大b值所测得的ADC值受血流灌注影响小，能较好地反映组织内水分子的弥散运动，文献报道前列腺疾病 DWI 所选 b 值为（500～1000）s/mm2[7]，本研究组所选b 值为 750s/mm2，所有被检均获得满意的结果。

DWI是目前唯一无创性反映活体组织水分子扩散的MR功能成像方法，在临床前列腺疾病诊断中已被广泛使用，其价值越来越受到人们的关注。本组病例中前列腺增生结节在 DWI上表现为边界清楚的稍高信号，部分呈等信号，信号均低于两侧外周带， 但 ADC 值减低不明显（如图2，F～G）；前列腺癌 DWI表现为较明显高信号，ADC 值明显减低（如图1，F～G）。在反映水分子扩散状态的敏感性上 ADC 值比 DWI敏感，本组病例的部分癌结节在 DWI上信号改变不明显，但在 ADC图上可见明显信号减低区也证明了这一点。本组前列腺癌的ADC值较前列腺增生组和正常组明显减低，其 ADC 值依次为癌肿组（0.98±0.23）mm2/s，增生组（1.32±0.22）mm2/s，正常中央组（1.43±0.19）mm2/s及正常外周组（1.66±0.22）mm2/s，这与文献报道结果一致[8]。由于正常前列腺外周带含有丰富的腺体和腺管结构，其内水分子运动有较高的自由性，所以ADC值较高 ；前列腺癌由于其异常增殖的肿瘤细胞，其间质成分较少，细胞核明显增大，核浆比例明显增加，细胞含水量减少，水分子的扩散运动受到限制，ADC值减低。前列腺增生结节依其增生成分不同亦表现不一，如果以腺体增生为主，由于其含水量增加，ADC值可增高；如果以间质增生为主的，由于增生的成分内含有较多的纤维平滑肌等，含水量减少，扩散将受到限制。ADC 值则减低。随着 3T 超高场强 MRI的应用， 其分辨率信噪比（Signal Noise Ratio, SNR）也明显提高，使 DWI及 ADC 图像质量明显提高，从而克服了 1.5T MR 由于低 SNR 导致 DWI及 ADC 图像质量差而无法诊断的缺点，诊断的准确性大大提高，特别提高了对微小病灶的 检 出 率。 Huadong Miao[9]等 人 用 3.0TMR-DWI 和 T2WI对前列腺癌进行研究，结果提示 3.0TMR-DWI和 T2WI的敏感性、特异性及准确性分别为 84%、81% 及 82%，明显优于 1.5T MRI。

3.5 DWI与MR动态增强在前列腺疾病诊断中的限制

在本组研究中，DWI对前列腺癌诊断的敏感性是83.3%、 特 异 性 70.8%、 准 确 性 77.1% ；MR 动 态 增 强 对前列腺癌的诊断的敏感性 91.7%、特异性 62.5%、准确性77.1%。而将两种检查方法联合应用诊断前列腺癌的敏感性95.8%、特异性 70.8%、准确性 83.3%，比单用一种方法均有明显提高，提示 MRI在前列腺疾病的定性诊断中应该综合应用多种检查方法才能提高诊断准确性。由于大部分前列腺增生发生在中央叶，此外，前列腺增生结节依其增生的成分不同在 MRI上的表现也不完全一致，如有的中央叶增生结节血供较丰富，在MR动态增强上可与前列腺癌表现相同；而另一些中央叶以间质增生为主的增生结节，其ADC值亦有所下降，与中央叶腺癌较难区别，如何解决这些诊断中的难点，还有待进一步探讨，目前磁共振波谱技术在前列腺疾病诊断中的应用越来越受到人们的关注，在一定程度上可弥补 DWI与MR 动态增强的不足。

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MRI Dynamic Contrast-enhancement and Diffusion-weighted Imaging for Evaluation of Benign and Malignant Diseases of Prostates

陈自谦a，吴道清a，倪萍b
南京军区福州总医院 a.医学影像中心；b.医学工程科，福建 福州 350025

CHEN Zi-qiana,WU Dao-qinga,
NI Pingb
a.Medical Imaging Center; b.Medical Engineering Department, Fuzhou General Hospital of Nanjing Command of Chinese PLA, Fuzhou Fujian 350025, China

目的探讨MR动态增强（DEC-MRI）及扩散加权成像（DWI）在前列腺良恶性病变诊断中的价值。方法对83例经病理证实的前列腺疾病患者行MRI常规平扫、DWI及MR动态增强检查，同时将55例正常志愿者作为对照组，分析正常组、前列腺增生组（BPH）以及前列腺癌肿组（Pca）的前列腺的外周带和中央叶的DEC-MRI信号变化、SI-T曲线特征及DWI-ADC值的变化特点。结果MR动态增强和DWI对前列腺良恶性疾病的检出具有较高的敏感性和特异性。SI-T曲线的达峰时间（Tmax）从高到低依次为正常前列腺外周带、正常中央叶、BPH及Pca（P=0.000）；强化程度（SI%）从高到低为BPH、正常中央叶、Pca及正常外周带（P=0.000）；强化率（R）从高到低为Pca、BPH、正常中央叶及正常外周带（P=0.000）。ADC值从高到低为正常外周带、正常中央叶、BPH及Pca（P=0.000）。结论MR动态增强及DWI可明显提高对前列腺良恶性疾病的诊断和鉴别诊断率。

MR；动态增强；DWI；前列腺癌；前列腺增生

ObjectiveTo evaluate the value of MRI dynamic contrast-enhancement (DCEMRI) and diffusion-weighted imaging(DWI) in diagnosis of benign and malignant diseases of prostates.Methods39 benign prostatic hyperplasia (BPH), 44 prostatic carcinoma (PCa) and 55 healthy volunteers proved by pathology were scanned with conventional MR imaging, MR dynamic enhancement and DWI. The alteration of DCE-MRI signal intensity,the characteristics of signal intensity-time curve (SI-T curve) and the ADCs were analyzed.ResultsDCE-MRI and DWI played an important role in diagnosis of prostate diseases and had high sensitivity and specificity.The peak time(Tmax) of ranking from high to low was the normal peripheral and central gland zone of control group, BPH nodules and PCa focus(P=0.000) respectively.The enhancement rate was reverse(P=0.000).The enhancement degree of ranking from high to low was BPH nodules,the normal central gland, PCa focus and normal peripheral zone (P=0.000). The differences of inter-groups of BPH nodules , the normal central gland and PCa focus were statistically insignificant.The mean ADCs of ranking from high to low were the normal peripheral zone, central gland, BPH nodules and PCa focus respectively.ConclusionDCE-MRI and DWI were very helpful to diagnose and differentiate benign and malignant diseases of prostates.

MRI; dynamic enhancement; DWI; prostatic carcinoma; prostatic hyperplasia

R445.2; R737.25

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.01.059

1674-1633(2011)01-0140-04

2010-07-13

2010-08-06

作者邮箱：chenziqianfz@yahoo．com．cn