3.0T弥散加权成像不同b值评估对前列腺癌的诊断作用

王丽霞，齐志明，高进军，班旭霞,史新乐，许克宁

(1.河北北方学院附属第一医院影像科，河北 张家口 075000；2.中国人民解放军251医院影像科，河北 张家口 075000)

3.0T弥散加权成像不同b值评估对前列腺癌的诊断作用

王丽霞1，齐志明1，高进军1，班旭霞1,史新乐1，许克宁2

(1.河北北方学院附属第一医院影像科，河北 张家口 075000；2.中国人民解放军251医院影像科，河北 张家口 075000)

目的 回顾性分析弥散加权成像检查前列腺癌最佳b值，探讨弥散加权成像应用不同b值评估前列腺癌和良性前列腺组织的差别。方法 80例前列腺癌患者行3.0T磁共振弥散加权成像检查，在不同b值行DWI扫描。双盲下分析四种不同b值的ADC图像，测量前列腺癌和良性前列腺组织的ADC值。结果 经验丰富医师应用b=1000 s/mm2(85%和0.91)敏感性和AUC值明显高于b=300、700、2000 s/mm2(P<0.01)，缺乏经验医师应用b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值明显高于b=300 s/mm2(P<0.01)。应用b=300、700、1000、b=2000 s/mm2的ADC图像上测量前例腺癌平均ADC值分别为(1.33±0.32)×10-3、(1.03±0.23)×10-3、(0.88±0.21)×10-3、(0.68±0.15)×10-3s/mm2，前列腺癌肿ADC值明显低于前列腺良性组织(P<0.001)。结论 弥散加权成像检查前列腺癌最佳b值为1000 s/mm2。

前列腺癌；弥散加权成像；磁共振成像

磁共振检查前例腺疾病已在临床广泛应用，利用功能成像检查前列腺癌分子影像学变化，为临床检查前列腺癌位置、分期、术后随访、活检引导和评估肿瘤侵袭性提供影像学依据。弥散加权成像是一种非创伤性功能成像方法，能定性和定量分析前列腺肿瘤细胞结构和组织结构，有研究显示DWI应用不同成像参数可评估前列腺癌有效性[1-2]，但对前列腺癌和良性前列腺组织定量分析结果尚有争论[3]。DWI有多个成像参数，其中最重要的参数是b值。较多文献报道，前列腺DWI中b值使用范围较大(500～2000 s/mm2)，需要选择不同b值[4]。应用不同b值定量和定性分析前列腺癌和良性前列腺组织相关报道较少[5]。本研究探讨了不同b值鉴别正常前列腺组织和前列腺癌的意义。

1 材料与方法

1.1 一般材料

河北北方学院附属第一医院及解放军251医院2011-03--2015-04月收治的95例前列腺疾病患者，行根治性前列腺切除术，其中63例在北京协和医院治疗，15例在解放军251医院治疗，17例在河北北方学院附属第一医院治疗。因外院MR影像资料不全或MR检查与手术时间间隔超过4个月，本次研究排除其中15例。入选本次研究共80例病例，年龄45～81岁，平均66岁；MRI前平均21 d(2～85 d)或MRI后平均23 d(0～89 d)均经直肠超声引导活组织检查；MRI和手术间隔时间为1～120 d，平均34 d；术前PSA水平1.24～56.98 ng·mL-1，平均7.16 ng·mL-1；活检Gleason评分6～9分，平均7分。所有患者同意进行本次研究并且签订知情同意书，本研究经本院伦理委员会批准。

1.2 MRI检查

美国GE公司3.0T扫描仪和盆腔相控阵线圈采集信号，均行T1WI、T2WI和DWI扫描，每例患者扫描前肌注20 mg东莨菪碱抑制肠蠕动，再行磁共振扫描。快速自旋回波T2获得横断位、矢状位和冠状位，T2WI扫描参数：重复时间(TR)/回波时间(TE)，3566～3631/100 ms；层厚，3 mm；层间隔，1 mm；矩阵，512×352；视野(FOV)，20 cm；信号采集次数(NSA)，3；敏感编码因子，2；快速自选回波T1获得横断位，层厚5 mm，有效视野26，行活组织检查和评估淋巴结。弥散加权成像应用平面回波和压脂技术(翻转恢复序列)获得，扫描参数：TR/TE,4830～4840/75～76 ms，层厚，3 mm；层间隔，1 mm，矩阵，112×110；视野,20 cm；敏感编码因子，2；信号采集次数，3。前后方向为频率编码以减少运动和磁敏感伪影对前列腺的影响。弥散编码梯度为0～2000 s/mm2不同b值(0、300、700、1000、2000 s/mm2)，在其它参数固定情况下，通过弥散梯度幅度改变不同b值。

成功获得所有MRI图像，均在后处理工作站进行分析。由两位放射医师在未知患者临床表现、手术和病理组织学检查结果情况下独自分析MRI图像。经验丰富医师(阅读前列腺MRI大于900例)进行整体泌尿生殖系统MRI阅片，缺乏经验医师阅读前列腺MRI约70例。将前列腺分为10区，外侧叶中：基底部分为左右2区、中间分为左右2区、顶部分为左右2区；移行带中：基底部分为左右2区、中间分为左右2区。阅片者采用双盲法对DWI图像进行分析，确定有无癌肿存在。依据T2WI解剖细节确定DWI和ADC图b值分别为300、700、1000、2000 s/mm2，同时进行等级类型分析：①肯定良性；②可能良性；③不确定；④可能癌；⑤肯定癌，比较每个阅片者结果。

诊断标准：DWI图像癌组织与正常前列腺组织比较呈低信号，ADC图像癌组织呈高信号。应用不同b值量化评估DWI。

定性分析2个月后行定量分析，所有MR影像资料应用厂家提供软件传送到工作站，两位阅片医师共同分析平均ADC值，两位阅片医师根据组织学检查结果测量外侧叶和移行叶良性组织和癌组织ADC值。ROI区圆形感兴趣区，在T2WI手动将感兴趣区设置在外侧叶和移行叶良性组织和癌组织上。在T2WI图上感兴趣区通过图像配准方法自动叠加在4种不同ADC图上；癌组织至少在一幅ADC图上可见，然后测量癌组织ADC值；设置感兴趣区时应避开神经血管束和尿道，减少测量误差。同一部位癌组织ADC值测量2次，取平均值；良性组织测量3次，取平均值。每个ROI大小为10.5～220 mm2，平均28 mm2。应用ADC图检测前列腺癌，应将感兴趣区放在癌组织中心，使ADC图检查结果和组织学检查结果呈现较少误差。定量分析时应将ADC图和组织学检查结果错配减到最低，癌组织ADC图测量区域应小于组织学检查结果。最大横断直径小于5 mm小癌肿排除本实验。

1.3 病理组织学检查

80例患者经病理组织学检查确诊为前列腺癌。所有标本用墨汁标记，10%缓冲福尔马林液中固定。横断切片，平面垂直于前列腺尿道部。所有病理切片由经验丰富病理医师在未知MRI结果情况下分析。记录每叶前列腺基底部、中间叶和顶部癌肿大小、位置、Gleason评分。

1.4 统计学方法

应用SPSS 19.0进行统计分析,应用ROC曲线检测两名医师在不同b值对前列腺癌检出情况。应用配对t检验比较外周叶和移行带癌肿和良性前列腺组织的平均ADC值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 病理组织学检查结果

80例患者均行根治性前列腺切除术，共136个癌肿，术后110个癌肿最大横断面直径>5 mm，癌肿大小5～45 mm，平均16.9mm。25例癌肿最大横断直径为5～10 mm，49例癌肿最大横断直径为10～20 mm，36例癌肿最大横断直径大于20 mm。136例癌肿体积0.04～36.07 mm3，平均2.40 mm3。Gleason评分6～9分，平均7分。

2.2 DWI定性分析

110个经病理学证实的癌肿ADC图像检查出92个(84%)癌肿。经验丰富医师和缺乏经验医师在b=300、700、1000、2000 s/mm2的ADC图评估肿瘤结果不同(表1)。经验丰富医师在b=1000 s/mm2(85%)敏感性明显高于b=300(35%)、700(78%)、2000 s/mm2(74%)，P<0.001(图1～2)；在b=700 s/mm2明显高于b=300、2000 s/mm2(P<0.05)，b=2000 s/mm2敏感性明显高于b=300 s/mm2(P<0.001)；在b=2000 s/mm2特异性明显高于比其他b值(P<0.05)。虽然缺乏经验医师在b值=1000 s/mm2敏感性为45%左右，但敏感性明显高于其他b值(P<0.01)；在b=700 s/mm2敏感性明显高于b=300、2000 s/mm2(P<0.001)；在b=2000 s/mm2特异性明显高于比其他b值(P<0.01)。

表1 不同b值下前列腺癌检出结果比较

图1 左侧移行区前列腺癌

①T2WI显示左侧移行区可见边缘清晰低信号癌肿；②b=300 s/mm2ADC图像显示移行区低信号局限性结节影；③b=700 s/mm2ADC图像显示移行区低信号局限性结节影；④b=1000 s/mm2ADC图像显示移行区低信号局限性结节影；⑤b=2000 s/mm2ADC图像显示移行区低信号局限性结节影；⑥术后标本同一位置癌肿。

图2 左侧外周叶前列腺癌

①T2WI显示前例腺癌不佳；②b=300 s/mm2ADC图像显示不清；③b=700 s/mm2ADC图像显示不清；④b=1000 s/mm2ADC图像显示边缘清楚低信号小结节(箭头)；⑤b=2000 s/mm2ADC图像显示不清；⑥术后标本同一位置癌肿。

应用ROC曲线分析两名医师对前列腺癌诊断情况(图3),经验丰富医师在b=300、700、1000、2000 s/mm2得到的AUC值分别为0.69、0.88、0.91、0.87,b=1000 s/mm2敏感性明显高于其他b值(P<0.01)；b=700、2000 s/mm2差异无统计学意义(P>0.05)。缺乏经验医师报告的结果，在b=700(0.65)、1000(0.65)、2000 s/mm2(0.64)AUC值明显高于在b=300 s/mm2(0.59)的结果(P<0.01)；b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值差异无统计学意义(P>0.05)。经验丰富和缺乏经验医师在b=300(K=0.22)、700(K=0.25)、1000(K=0.27)、2000 s/mm2(K=0.27)对前列腺癌诊断具有明显一致性。

图3 经验丰富(A)和缺乏经验医师(B)对前列腺癌诊断性能ROC曲线

2.4 DWI定量分析

测量外周叶和移行区癌肿和良性前列腺组织的平均ADC值。测量92个癌肿平均ADC值，仅测量55例良性外周叶和69例良性移行区，因癌肿和良性前列腺组织在ADC图上分界不清。在b=300、700、1000、2000 s/mm2的ADC图上测量前列腺癌平均ADC值分别为(1.33±0.32)×10-3、(1.03±0.23)×10-3、(0.88±0.21)×10-3、(0.68±0.15)×10-3s/mm2，外周叶和移行区癌肿ADC值明显低于良性前列腺组织ADC值(P<0.001)(表2)。

表2 癌肿和良性前列腺组织平均ADC值测量结果(×10-3 s/mm2)

3 讨 论

3.0T DWI检查前列腺已广泛应用于临床，但仍有一定局限性，缺乏标准影像学参数是主要问题。选择DWI影响因子是标准化的关键，b值能提高ADC图像质量，影响ADC值测量准确性。因此，选择最佳b值对提高前列腺癌诊断准确率尤为重要。本研究结果表明b=1000 s/mm为诊断前列腺癌最佳参数。

3T DWI应用相控阵线圈，b=1000 s/mm2可明显提高对前列腺癌诊断准确率。有学者比较了b值为1000 s/mm2和2000 s/mm2的差异[6]，提示b=1000 s/mm2诊断准确率优于b=2000 s/mm2。同时，有研究报道DWI b=2000 s/mm2诊断性能明显优于b=1000 s/mm2，表明DWI是诊断前列腺癌重要检查方法[7]。

本研究显示经验丰富医师应用b=1000 s/mm2检出前列腺癌敏感性和AUC值分别为85%、0.91，明显高于应用其它b值。b=2000 s/mm2特异性明显高于其它b值，表明DWI检查前列腺具有较高特异性。经验缺乏医师应用b=1000 s/mm2检查前列腺癌敏感性虽然仅有45%，但敏感性明显高于应用其它b值，应用b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值显著高于b=300 s/mm2的AUC值，所以，根据两名医师定性分析，本研究认为选择b=1000 s/mm2是最佳检查前列腺癌的参数。可能原因是:在b=300 s/mm2时ADC图像前列腺组织呈低信号，癌组织也呈低信号，因此无法鉴别癌组织和良性前列腺组织信号强度，可能因癌组织和前列腺组织弥散差异低；在b=2000 s/mm2ADC图上增加恶性或良性前列腺组织信噪比可严重影响ADC图质量；b=700 s/mm2ADC图显示前列腺组织信号强度与b=1000 s/mm2相似，但信号强度仍逊于b=1000 s/mm2ADC图。应用定量分析显示前列腺癌和前列腺良性组织具有不同ADC值[8]，本研究测得前列腺癌和前列腺良性组织平均ADC值不同于先前研究，结果显示平均ADC值比较低，可能因患者个人体质差异或应用扫描参数不同。

在固定DWI其他参数不变情况下，本研究显示ADC值在前列腺恶性和良性组织中降低，而b值升高，与相关文献报道一致[9]。DeLano等[10]报道b值增加超过1000 s/mm2，其ADC值降低，Shinmoto等[11]研究显示组织超出b值范围，生物弥散功能衰退。本研究显示应用不同b值，前列腺癌ADC值显著低于良性前列腺组织，但癌组织和良性组织ADC值仍有部分重叠，尤其是低级别前列腺癌ADC值明显高于中-高级别前列腺癌组织，所低级别前列腺癌与良性前列腺组织难于鉴别[12]。

本研究局限性，①因术后固定标本皱缩，DWI检查与组织学检查难以比较；②在测量良性前列腺组织ADC值时出现出血情况下，影像ADC测量，导致误诊为前列腺癌；③阅片医师诊断水平差异导致ADC值测量结果不同，影响测量结果；④因无有效检测方法，本研究没有测量信噪比。

我们认为，弥散加权成像检查前列腺癌b值最佳选择为1000 s/mm2。

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[责任编辑：李蓟龙 英文编辑：谢利峰]

Investigations on B Values in Diffusion-Weighted Imaging for Evaluation of Prostate Cancer at 3T

WANG Li-xia,QI Zhi-ming,GAO Jin-jun,et al

(The First Affiliated Hospital,Hebei North University,Zhangjiakou 075000,Hebei China)

Objective To retrospectively study optimal b values in diffusion-weighted imaging(DWI)for diagnosing prostate cancer,and evaluate the utility of DWI with different b values in differentiating between cancers and benign prostatic tissues.Methods Eighty patients with suspected prostate cancer underwent MRI including DWI at 3T,followed by radical prostatectomy,while DWI was examined with different b values.Four different ADC maps were analyzed independently by double-blind readers.ADC was measured in benign and malignant tissues.Results For presence of 110 prostate cancers,the sensitivity and area under the curve(AUC)detected by an experienced reader was significantly greater at b=1000(85% and 0.91)than that at b = 300,700,2000 s/mm2(P< 0.01).For the less-experienced readers,the AUC was significantly greater at b=700,1000,2000 s/mm2than that at b=300 s/mm2(P<0.01). Meanwhile, mean ADCs of the cancers in sequence from b=300 to 2000 s/mm2were 1.33,1.03,0.88 and 0.68×10-3s/mm2,which were significantly lower than that of benign tissues(P<0.001).Conclusion The optimal b value for DWI for the prostate cancer might be 1000 s/mm2.

prostate cancer;diffusion-weighted imaging;magnetic resonance imaging

王丽霞(1971-)，女，河北张家口人，主管技师。

R 445.2

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.04.016

来稿日期：2015-05-03