体素内不相干运动扩散加权成像对前列腺癌的诊断价值

叶锦棠，蔡文超，王岳，王霄英

·前列腺MRI专题·

体素内不相干运动扩散加权成像对前列腺癌的诊断价值

叶锦棠，蔡文超，王岳，王霄英

目的探讨多b值扩散加权成像(DWI)序列在前列腺癌诊断中的应用价值。方法经超声引导下行前列腺穿刺活检病理证实为前列腺癌的7例患者及非前列腺癌的4例患者纳入本组研究，所有患者均行多b值DWI序列(b值分别为0、188、375、563和750 s/mm2)扫描。应用双指数模型(体素不相干运动模型)进行分析，计算并比较分析前列腺癌区和非癌区的相对纯扩散值D和灌注分数f的差异。结果癌区的D值和f值分别为(0.77±0.20)×10-3mm2/s和(8.66±3.07)%，非癌区的D值和f值分别为(1.53±0.48)×10-3mm2/s和(2.27±1.16)%。癌区的D值低于非癌区，差异有统计学意义(P<0.01)；癌区的f值高于非癌区，但差异无统计学意义(P>0.05)。结论多b值DWI序列可获取前列腺组织真实水分子扩散运动及微灌注相关信息，可为前列腺癌的诊断提供重要信息。

前列腺肿瘤；磁共振成像；扩散加权成像；诊断，鉴别

前列腺癌的疗效和预后主要取决于早期诊断。在结合常规T2WI图像的情况下，动态增强扫描、扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和波谱成像等技术都能提供额外的影像信息，提高前列腺癌的诊断符合率。近年来，磁共振体素内不相干运动成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)逐渐被应用于临床研究中。磁共振IVIM无需注射对比剂，能够无创地检测并提取活体组织的扩散和灌注信息，揭示疾病的病理生理学改变，从而为疾病的诊断提供更多依据。本研究应用IVIM观察前列腺外周带癌与非癌组织的扩散和灌注情况，旨在探讨IVIM在前列腺癌诊断中的应用价值。

材料与方法

1.研究对象

本研究通过本院医学伦理委员会审核，每例入组患者签署知情同意书。选取2012年4月-10月在本院进行前列腺MRI检查，并经超声引导下穿刺活检获得病理结果的患者11例，其中前列腺癌患者7例(年龄65～80岁，平均74岁)，非前列腺癌患者4例(年龄47～83岁，平均61岁)，两组间年龄差异无统计学意义。前列腺癌患者血清前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)范围为5.80～100.00 ng/mL，中位PSA值为15.60 ng/mL；非前列腺癌患者PSA值范围为1.99～17.00 ng/mL，中位PSA值为5.71 ng/mL。

2.扫描方法

采用Philips Archiva 3.0T TX MR扫描仪进行常规MR和IVIM成像扫描。MRI检查以体线圈作为射频发射线圈，以心脏32通道相控阵线圈作为接收线圈。前列腺局部行横轴面和冠状面抑脂快速自旋回波FSE T2WI扫描，TR 2925 ms，TE 90 ms，回波链14，层厚4 mm，层间距1 mm，视野240 mm×240 mm，信号平均次数3，体素大小1.0 mm×1.0 mm。

IVIM成像以体线圈为射频发射和接收线圈。使用单激发EPI序列，多通道射频模式，采样因子=0.726，采用精确频率反转恢复(spectral presaturation attenuated inversion rcovery，SPAIR)抑脂序列，反转时间60 ms，频率失相位为200 Hz，TR 4114 ms，TE 75 ms，视野160 mm×180 mm×66 mm，体素1.25 mm×1.26 mm×3.00 mm(RL×AP×SI)，信号平均次数4，Sense加速因子(RL×AP)=2×2，b值=0、188、375、563和750 s/mm2，扫描时间为5 min 18 s。

3.数据测量

将得到的多b值原始数据导入后处理软件，应用双指数模型(IVIM模型)进行后处理，得到纯扩散值D(去除灌注的影响)及灌注分数f(灌注因素对总扩散的影响百分比)。结合常规MRI图像及前列腺穿刺活检病理结果，分别在前列腺外周带癌区及非癌区设置兴趣区。癌区和非癌区的确定采用六分区法。所谓六分区，是参照前列腺系统穿刺的分区定位标准，将轴面图像层数除以3，分为基底、体和尖部三部分，如不能被3整除则舍弃基底部靠近精囊及外周带较少的层面；再以中央沟为界分为左右两部分，这样外周带就被分为六个区域；将其与穿刺活检位置相对应，如在该区域穿刺发现癌组织，此区将被定义为癌区，反之则为非癌区。ROI为圆形，包括约40个体素，要求其完全位于前列腺外周带内，不包括前列腺中央腺体、周围脂肪和气体，并避开尿道(图1～3)。

4.统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析，采用独立样本t检验分别比较前列腺外周带癌区和非癌区的D值和f值。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果

根据六分区法11例患者可得到66个分区，结合前列腺穿刺活检病理结果其中癌区25个，非癌区41个(图1～3)。

图1 前列腺肿瘤患者。a) T2WI示前列腺右侧外周带癌区呈低信号(箭)，左侧外周带为非癌区；b) DWI图(b值=800s/mm2)示癌区病变呈高信号(箭)，非癌区未见异常信号。图2 前列腺D值伪彩图显示癌区(箭)D值低于非癌区。图3 前列腺f值伪彩图显示癌区(箭)f值高于非癌区。

癌区及非癌区D值和f值的均值方差不齐(F=20.17，P=0.000；F=12.09，P=0.001)，对D值及f值进行校正t检验，癌区的D值低于非癌区，差异有统计学意义(t'=9.00，P=0.00)；癌区的f值高于非癌区，但差异无统计学意义(t'=1.958，P=0.056，表1)。

表1 前列腺外周带癌区与非癌区的D值和f值

讨论

前列腺疾病是老年男性常见的疾病之一，而前列腺炎和前列腺癌两者间临床症状、实验室检查和常规影像学检查表现有很多相似之处[1]，临床上往往需要进行超声引导下穿刺活检才能最终确诊，但穿刺属于有创性检查，会造成疼痛、出血等并发症而使很多患者不易接受。

扩散加权成像可以反映组织内水分子的扩散情况，表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值对正常前列腺、前列腺炎症和前列腺癌的鉴别诊断有一定价值[2-4]。前列腺癌组织内癌细胞增殖，局部细胞密度增高，伴癌细胞的核浆比例增大，导致水分子扩散受限，ADC值降低，且恶性程度越高的区域ADC值越低。与此同时，组织病理学和动态增强MR扫描等表明，前列腺癌组织血供丰富，其内的微血管密度、血流量及血管通透性等血流灌注指标均明显高于非癌组织[5-8]。常规DWI用2个b值成像，得到的是分子扩散及微血管灌注的综合信息[9]，测量所得的ADC值也是分子扩散运动和微循环灌注共同作用的结果，为了减少微灌注对扩散系数的影响，MRI检查中常采用高b值(>800 s/mm2)DWI进行扫描，但与此同时牺牲了信噪比，图像质量较差。

为了同时兼顾图像信噪比和减少微灌注影响，考虑采用多b值来解决这些问题。随着MR硬件设备的发展，高场强及高切换率梯度系统为多b值DWI成像提供了可能。IVIM扩散成像需要采用多b值扩散成像序列(3个或3个以上b值组合)，同时利用双指数模型进行后处理，提取D值和f值。Pang等[10]及Dopfert等[11]在前列腺癌的研究上作出了尝试，认为该方法是可行的。本研究通过采用5个b值组合的DWI，对癌区和非癌区的D值进行比较分析，发现癌区的D值较非癌区显著降低，这与以往的研究结果是一致的[4,10]。本研究中癌区的f值较非癌区升高，但差异无统计学差异。考虑到f值体现的是灌注因素对总扩散的影响百分比，而灌注因素在低b值情况下能更好地体现，本文选取的b值都较高(188、375、563、750 s/mm2)，对灌注因素的体现可能会有一定影响，从而影响了癌区和非癌区f值的测量，需要在进一步的研究中选取更多的低b值来行验证。

本研究具有一定的局限性，样本量较小，可能会产生偏倚。非癌组织包括正常癌组织、前列腺增生和前列腺炎等，并没有细分，没有相对应的组织学指标作为D值和f值的病理对照，也是本研究的不足，需要在后续研究中进一步完善。

综上所述，IVIM成像可以同时无创性观察前列腺组织分子扩散及微灌注情况，可为前列腺非癌组织和癌组织的鉴别诊断提供重要信息。

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Preliminarystudyofintravoxelincoherentmotiondiffusion-weightedimagingofprostatecancer

YE Jin-tang，CAI Wen-chao，WANG Yue，et al.

Department of Radiology，Peking University First Hospital，Beijing 100034，P.R.China

【Abstrast】Objective：To determine the role of multi b-value DWI in the evaluation of prostate cancer (PCa).Methods：Seven patients with PCa and four patients without PCa according to the results of biopsy were recruited in the study.All of them underwent the multi b-value DWI (b=0，188，375，563，750s/mm2) examination on a 3.0T MR scanner.Quantitative analysis was conducted by using an intravoxel incoherent motion (IVIM) bi-exponential model.Then the pure diffusion coefficient (D) and perfusion fraction (f) in the cancerous and noncancerous areas were calculated and compared (independent t-test) between the two groups.Results：The D and f values in the cancerous areas were (0.77±0.20)×10-3mm2/s and (8.66±3.07)%,whereas the D and f values in the noncancerous areas were (1.53±0.48)×10-3mm2/s and (2.27±1.16)%.The D values in the cancerous areas were significantly lower than those of the noncancerous areas (P<0.01).The f values in the cancerous areas were higher than those of noncancerous areas but there was no statistical difference between the two groups.Conclusion：Multi b-value DWI can reflect the true water diffusion motion and microcirculation perfusion in the prostate.It may be a feasible tool in the diagnosis of prostate cancer.

Prostate neoplasms; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Diagnosis,differential

100034 北京，北京大学第一医院医学影像科

叶锦棠(1979-)，男，广东东莞人，副主任医师，主要从事MR诊断工作。

王霄英，E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

R737.25; R445.2

A

1000-0313(2014)05-0474-03

2014-03-25

2014-04-16)