3T磁共振弥散成像及波谱分析在前列腺癌诊断中的价值

苗华栋 张长萃 张 莹 陈丽娟

前列腺癌是男性最常见的泌尿系统恶性肿瘤，在欧美国家居男性肿瘤发病率第一位、死亡率第二位[1]。前列腺癌治疗方式的选择取决于正确的诊断及分期。MRI尤其是高场强MRI以其较快的采集时间、较高的空间分辨率以及较好的信噪比（SNR）在前列腺癌的早期诊断中取得显著进展[2]。波谱分析应用较早，但准确性不高；弥散技术应用较晚，两者之间的对比研究较少。本研究的目的在于探讨DWI、MRS在前列腺癌诊断中的价值及两者的相互补充作用，提高前列腺癌的早期诊断率。

方 法

1.临床资料

2010年6月～2011年9月在我院行前列腺DWI和MRS检查的患者60例，年龄57～86岁，平均72.5岁，前列腺特异抗原（PSA）5.1～203.4ng/ml。

2.设备和参数

MR检查应用Siem ens Verio 3.0T磁共振扫描仪，腹部相控阵线圈为射频接受线圈。检查前两天嘱患者无渣饮食，扫描前膀胱适度充盈、排清宿便。扫描过程中嘱患者平稳呼吸。首先行常规盆腔扫描，采用快速自旋回波（TSE）序列。矢状位、冠状位T 2W I，横断位T 2W I(TR＝4000m s，TE＝101m s，FOV＝20cm×20cm，层厚＝3.5mm，层间距＝0.7mm)，横断位T1W I(TR=700m s，TE=11m s )。DWI采用单次激发EPI序列行横断面扫描，扫描参数为FOV 26cm×22cm、TR 4500m s、TE 93mm、均数4、层厚3.6mm、层间距0.7mm、体素大小2.2mm×1.6mm×3.5mm，扩散敏感系数分别为0、100、800s/mm2，扫描时间141 s。系统自动生成ADC图。MRS扫描采用3D-CSI序列，以T2W I图像作为定位像确定感兴趣区（ROI）范围，3D矩形兴趣区的范围尽量包括全部前列腺组织而避开周围脂肪、静脉丛和直肠气体。矩形兴趣区的边缘加饱和带以消除周围组织的影响。采集MRS数据前进行常规预扫描，包括自动匀场和抑制水信号。扫描参数：TR 750ms、TE 145m s、均数6 、体素大小7.0mm×7.0mm×7.0mm，扫描时间9分54秒 。

3.数据统计

扫描完成后所有患者的MRI资料分析评估均在Siemens syngo专用工作站上进行。

3.1 DWI: ROI大小20～50mm2,结合常规T2W I横断位图像，于病灶最明显层面多次测量肉眼可见扩散受限区域的ADC值，选取双侧外周带及移行带显示最好的层面，每侧测量3～5次，取ADC值的平均测量值分别作为外周带和移行带的ADC值。

3.2 MRS：选择病灶显示最清楚的层面，对癌灶区的Cho 、Cit 、Cre各代谢产物的波峰进行观察和测量，依据病灶大小记录局部2～6个体素的(Cho+Cre)/Cit的比值，取其均值作为癌灶区的(Cho+Cre)/Cit值。选择双侧外周带及移行带显示最好的层面，记录局部4～6个体素的(Cho+Cre)/Cit的比值，分别作为外周带和移行带(Cho+Cre)/Cit值。

3.3 统计学分析：采用SPSS17.0统计分析软件，以0.05为检验标准，确定P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

所有病例按左右两个侧叶进行分析，60例患者共120个侧叶中前列腺腺癌54个侧叶，前列腺增生66个侧叶。

1个病例因皮下金属伪影干扰，弥散图像严重变形，无法分析；2个病例因患者配合欠佳，MRS信噪比低；8个癌灶位于周围带，受周围脂肪、静脉等的干扰，信噪比低。

1.DWI

当b=0 s/mm2时，周围带呈均匀高信号，移行带呈均匀低信号，随着b值升高，周围带信号逐渐下降。29例癌灶位于周围带，在b=800s/mm2DWI表现为低信号周围带中的高信号区，13例癌灶位于移行带，DWI图像上与增生组织无明确界限。但是在ADC图像上均表现为弥散受限。

前列腺癌与正常周围带、移行带ADC值的均值及95%可信区间见表1。由此可以看出，癌灶的ADC值明显低于正常周围带及移行带，其95%可信区间为（0.72～0.80）×10-3mm2/s。

2.MRS

54个癌灶MRS均表现为不同程度的Cho升高、Cit降低，23例癌灶Cho、Cit波峰倒置，4例癌灶Cho峰明显升高、Cit消失。

图1 患者67岁，PSA100 ng/ml,于前列腺移行带见一不规则低信号区，ADC值明显降低（0.63×10-3mm2/s），Cho升高、Cit降低（CC/Ci 1.33）。

图2 68岁，PSA 34 ng/ml，于左侧移行带见一低信号区，ADC值明显降低（0.70×10-3mm2/s）,但是因病灶较小，MRS并未表现出明显的Cho升高、Cit降低。

图3 73岁，PSA10.8 ng/ml, ，ADC值明显降低（0.93×10-3mm2/s），Cho升高、Cit降低（CC/Ci 1.16），但因病灶靠近边缘，信噪比不高。

表1 各组ADC值方差分析

表2 各组CC/Ci值方差分析

前列腺癌CC/Ci值明显高于正常周围带、移行带。其95%可信区间为0.97～2.13（表2）。

讨 论

1.DWI对前列腺癌的诊断意义

DWI是一种对分子运动敏感的成像技术，是唯一无创反映活体组织弥散能力的检查方法。常用表观扩散系数ADC值来反映组织中水分子扩散状态。良性前列腺组织其上皮细胞和基质细胞增生活跃，基质上皮细胞的相互作用更致前列腺腺体大量增殖，腺体内液性成分的明显增多致水分子弥散运动增强，故呈高ADC值。前列腺外周带和移行带的腺泡及导管的形态、分布不同，间质比例不等,腺上皮细胞的大小、形态也存在差异，因此两者的水分子弥散也会不同,表现在DWI和ADC图像上为信号的差别。而前列腺癌患者正常腺上皮和腺管结构被破坏,富含水分的腺泡结构被过度增殖、体积更小、排列更紧密的肿瘤上皮所取代，肿瘤细胞细胞核、细胞器增大，细胞质减少，核质比增加，水分子扩散受限；另外肿瘤细胞对腺体成分紧紧包裹，细胞外间隙受压、扭曲，也造成水分子的弥散运动受限[3]。本研究也证实了这一观点。

2.MRS对于前列腺癌的诊断意义

MRS是无创伤、无辐射推测进行活体组织化学物质检测的唯一方法，可提供组织的代谢信息。由于很多疾病的代谢改变早于形态学异常，推测MRS检查有助于疾病的早期诊断。枸橼酸盐(Citrate,Cit)、胆碱(Choline,Cho)和肌酸(Creatine,Cre)是前列腺MRS检查中最易观察到的代谢物,也是最有价值的指标。Cit是精液的主要成分，正常和增生的前列腺组织有分泌和浓缩Cit的能力,Cit含量较高,而前列腺癌组织分泌和浓缩Cit的能力减少或丧失,因此Cit含量较低。正常前列腺外周带含有较多的腺管,因此外周带Cit水平显著高于中央腺体。Cho与细胞膜的合成与降解有关。前列腺癌组织的细胞增殖速度快,细胞膜合成与降解活跃,因此Cho较正常组织含量高。Cre的浓度在前列腺癌与正常前列腺组织中的含量无明显差异。CC/Ci[(胆碱+肌酸)/枸橼酸盐] 是公认的评价外周带前列腺癌代谢的测量值。本研究中，前列腺癌与周围带及移行带的CC/C比值具有明显差异。

3.DWI和MRS在前列腺癌诊断中的互补作用

DWI扫描时间短，患者耐受性好；分辨率高，对于周围带小病灶可以清晰显示；对于30%左右的移行带癌灶诊断准确率高。但是DWI易受磁敏感伪影、直肠内气体及肠蠕动伪影干扰，本研究中，1例患者因臀部皮下金属伪影干扰，图像变形，无法用于诊断，但MRS显示良好。

虽然3T磁共振M RS扫描时间较1.5T大大缩短，但与DWI比较，时间较长（除匀场外仍需9分57秒）、操作繁琐，需要患者的密切配合；对于周围带病灶，易受到周围脂肪、静脉丛等的干扰，信噪比不高，但是对于移行带病灶显示较好；M RS体素较大（7.0mm×7.0mm×7.0mm），当病灶较小时，测得的CC/Ci值会出现偏差。因此M RS对病灶的大小、位置分布要求高，结果不稳定。但对于周围带ADC值降低不显著的病灶，MRS可以提供各代谢物信息，从而与前列腺增生区别开来。另外，在本研究中，对于病灶范围的勾画，MRS显示的范围要比DWI大，分析原因可能为M RS反映的是早期代谢信息，肿瘤边缘虽未表现为明显的弥散受限，但是代谢已经发生变化。

本研究中，前列腺癌灶区和正常周围带、移行带的ADC值和CC/Ci值有着显著差异，与以往文献报道一致[4-5]。但具体数值各研究均不一致[6-9]。可能与病例的选择、所用的机器、参数的设置以及感兴趣区的选取、手工测量的误差有关。

综上所述，MRI功能成像与常规MRI相结合，对前列腺癌的诊断具有重要价值。DWI以其时间短、特异性高、患者耐受性好等优势作为前列腺功能成像的首选，当DWI鉴别有困难时，加做MRS可以提供更多代谢物信息。Kurhanew icz等[10]提出前列腺癌最好的定性方法是联合应用3.0TMR上各项参数资料，即整合常规MRI、DWI、MRS、DCE-MRI的结果。但是各项检查方法全都缺乏统一的扫描序列及诊断标准，各家的报道也不一。本研究病例数较少，仅为初步研究，尚需要在现有较高技术水平上进行大规模的研究以获得最佳扫描参数、诊断界值和较为稳定可靠的结论。