扩散加权成像在前列腺癌诊断中的应用进展

高　飞，赵希鹏

(1.青海大学研究生院，青海 西宁　810001;2.青海大学附属医院影像中心，青海 西宁　810001)



扩散加权成像在前列腺癌诊断中的应用进展

高飞1，赵希鹏2

(1.青海大学研究生院，青海 西宁810001;2.青海大学附属医院影像中心，青海 西宁810001)

前列腺癌(prostatic carcinoma，PCa)是老年男性常见致死肿瘤之一。磁共振成像被公认为前列腺癌早期诊断及临床评价、分级最好的影像学方法，多种磁共振新技术，如体素内不相干运动成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)、扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)及扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)已应用于前列腺癌诊断及评价的研究。本文就以上新技术在前列腺癌定性及定量分析中的应用进展进行综述。

前列腺癌；扩散加权；扩散峰度成像；体素内不相干运动成像；扩散张量成像

优先数字出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1688.R.20160628.1836.006.html

扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)技术已经成为前列腺癌患者诊断及评价的重要组成部分。传统扩散加权成像重要的评价指标：表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC) 值可以用于前列腺良恶性疾病的鉴别，并评价前列腺癌(prostatic carcinoma，PCa)周围侵犯、淋巴结及骨转移的情况[1]，部分学者指出ADC值与前列腺癌Gleason评分及前列腺特异性抗原(prostate-specific antigen，PSA)呈负相关[2]。但传统扩散加权诊断前列腺癌的特异性较差，ADC值在前列腺癌、前列腺炎及前列腺增生的诊断中存在大幅重叠。因此，多种扩散加权新技术现已应用于前列腺癌的诊断中，以提高前列腺癌诊断的准确率。

1　前列腺扩散加权中b值的选择

b值是反映扩散效应强度的主要因素之一，较高的b值代表较强的扩散效应。国内外学者对磁共振的前列腺诊断中最佳b值的选择还没有达成共识。ADC值在确定病灶的性质及定位时高度依赖于b值的选择[3]，更高的b值可以增大正常组织及肿瘤之间的对比度，但同时也降低了信噪比，常用的b值范围在500～1 000 s/mm2，近年来国内外研究趋向于应用更高的b值。Rosenkrantz等[4]研究指出b值为2 000 s/mm2时相对于1 000 s/mm2时诊断外周带PCa敏感性有显著提高，并可以消除“T2穿透效应”的影响。然而Koo等[5]对PCa患者行3.0T DWI多b值扫描并对生成的ADC图进行评估，结果显示当b=1 000 s/mm2时，诊断PCa的敏感度最高，高b值(2 000 s/mm2)下的扩散成像并未对PCa的鉴别诊断提供更大的价值。

2　体素内不相干运动成像(intravoxel incoherent motion，IVIM)在前列腺癌中的应用

ADC值可大致量化评估组织的扩散程度，能从组织细胞学水平反映病理生理的微观变化。但由于ADC值反映的扩散系数同时包括真性水分子扩散和毛细血管网中血流微循环灌注，而后者可导致影像上出现假性扩散信号，然而双指数模型的IVIM可精确描述扩散加权中组织信号衰减与b值间的关系，分别获取反映组织扩散和微循环毛细血管灌注效应的参数。根据IVIM理论公式：Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)]，S代表体素内信号的强度；D代表体素内真性水分子扩散，称为真性扩散系数；D*代表体素内微循环灌注，称为假性扩散系数；f即灌注分数，代表体素内微循环灌注效应占总体扩散效应的容积率。根据上述公式，由于D*值显著大于D值，常高于D值数十个数量级，因此应用低b值(一般指b<200 s/mm2)时测得的信号主要反映灌注效应；高b值时测得的信号主要体现组织的水分子扩散信号。

Döpfert等[6]在13例患者经穿刺活检证实为前列腺癌之前，对其用磁共振IVIM-DWI进行评估，并选取了4个b值(0、50、500和800 s/mm2)，前列腺癌组织的ADC值、D值及f值比正常前列腺组织明显减低。另一项研究选择26例前列腺癌患者，选取10～1 000 s/mm2之间的10个b值，运用单指数模型和双指数模型分别来获得符合扩散衰减的曲线[7]。结果发现在81%的病例中，双指数模型比单指数模型可以提供更好的数据。双指数模型IVIM计算得到D值、f值及D*值，不仅可以反映前列腺癌与正常前列腺组织的差异，还可以明确反映前列腺中央带、外周带及前列腺良性增生组织的差异。

3　扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)在前列腺癌中的应用

DKI理论基础是人体细胞、组织结构及形态的复杂性，导致活体水分子的扩散运动实际上呈非高斯分布状态，即较正态分布有更高的峰值和更长的尾巴。DKI的计算公式：S=S0·exp(-bD+b2·D2·K/6)]，其中K指平均峰度，显示兴趣区内组织结构的复杂程度，D值显示经非高斯分布矫正后的扩散系数。

DKI是另一种试图更准确地对前列腺癌的弥散受限进行特征化分析的多指数成像技术。初步结果表明在前列腺癌中，从DKI中获得的参数比常规DWI获得值可能更有价值。Quentin等[8]对包括健康志愿者和PSA升高的31例患者进行DKI，选取0～1 000 s/mm2的4个b值及20个梯度空间方向进行图像采集，发现用DKI比常规单指数DWI具有更好的弥散加权信号。在前列腺肿瘤中平均峰度及轴向峰度明显高于正常前列腺外周带或中央带组织。Rosenkrantz等[9]对47例前列腺癌患者进行3.0T磁共振弥散加权成像，采用b值为2 000 s/mm2，发现DKI中代表非高斯弥散运动的参数K在前列腺癌组织中明显高于非肿瘤组织，同时发现K值在Gleason评分>6与≤6的前列腺癌比较中存在明显差异。相对于ADC值和D值，K值在区分外周带前列腺癌与前列腺增生中的敏感性更高，而特异度相同。K值在区分高低级别前列腺癌时敏感度显著高于ADC值与D值，但特异度有所减低。

4　扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在前列腺癌中的应用

前列腺DTI联合其他序列用于PCa诊断的文献较少。Li等[10]运用DTI联合动态增强磁共振成像(DCE-MRI)对33例患者在穿刺确诊为外周带前列腺癌或前列腺增生前进行信息采集，发现前列腺癌与前列腺良性增生的ADC值、各向异性指数(fractional anisotropy,FA)、容积转运常数(ktrans)值和强化率(kep)存在明显差异。巩涛等[11]根据Gleason评分(以7为界)将前列腺癌患者分为高、中、低3级，结果证实DTI的ADC值及FA值存在明显差异；纤维跟踪(fiber tracking,FT)图上局部肿瘤区域纤维束走行紊乱，局部中断甚至消失，以上改变均支持恶性肿瘤。

5　结　　论

初步结果表明，IVIM、DKI及DTI在前列腺癌的发现、肿瘤的侵袭性及最终病理结果的预测中可能比常规的磁共振扩散加权成像有更高的价值。然而，IVIM、DKI及DTI对不同前列腺癌的分级及前列腺良恶性病变的量化值有部分重叠。这些新技术联用其他多参数序列可增加诊断价值，但它们仍处在早期发展及发现中，需进一步研究来确认其对前列腺癌评估的作用。

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2015-11-03)

赵希鹏，Qyfyct0087@sina.com

R737.25

A

10.11851/j.issn.1673-1557.2016.04.003