DWI在前列腺癌诊断中的价值及其ADC值与Gleason评分相关性研究

魏 逸，翟 建

(皖南医学院第一附属医院 弋矶山医院 影像中心，安徽 芜湖 241001)

·影像医学·

DWI在前列腺癌诊断中的价值及其ADC值与Gleason评分相关性研究

魏 逸，翟 建

(皖南医学院第一附属医院 弋矶山医院 影像中心，安徽 芜湖 241001)

目的：探究多b值DWI在前列腺癌诊断中的价值，选取其中最佳b值DWI的ADC值，分析其与前列腺癌病理Gleason评分的相关性。方法:挑选前列腺癌患者28例和前列腺增生患者35例，所有患者均经病理证实，均行常规MRI序列、三种b值(700 s/mm2、1000 s/mm2、1500 s/mm2) 的DWI序列、动态增强序列扫描，参照前列腺癌组DWI高信号区、前列腺增生组T2WI增生结节选取感兴趣区，比较前列腺癌组三种b值ADC值相互间的差异，比较前列腺癌组、前列腺增生组之间同一b值ADC 值的差异，采用ROC曲线比较三种b值ADC值诊断效能的大小，选取其中最佳b值的ADC值，分析其与前列腺癌病理Gleason评分的相关性。结果:b值为700 s/mm2、1000 s/mm2、1500 s/mm2时前列腺癌的ADC值大小分别为(0.876±0.192)×10-3mm2/s、(0.809±0.179)×10-3mm2/s、(0.697±0.155)×10-3mm2/s，前二者分别与后者之间差异有统计学意义，但前二者之间差异无统计学意义，ROC曲线分析示三种b值ADC值鉴别前列腺癌与前列腺增生的曲线下面积分别为0.986、0.988、0.992，b值为1500 s/mm2时ADC值诊断效能最佳，其ADC值诊断阈值为1.026×10-3mm2/s，其灵敏度和特异度分别为92.9%和100%，b=1500 s/mm2时所测ADC值与前列腺癌病理Gleason评分有统计学相关关系，相关系数为-0.390。结论:不同b值下的ADC值对前列腺癌的诊断有一定的影响，b值为1500 s/mm2时ADC值的诊断效能最佳，前列腺癌的ADC值与病理Gleason评分呈负相关，ADC值能够在一定程度上反映肿瘤的恶性程度。

ADC；前列腺癌；b值；Gleason评分

【DOI】10.3969/j.issn.1002-0217.2017.02.020

前列腺癌是男性特别是老年男性最常见的恶性肿瘤之一，其患病率在世界范围内常年居老年男性恶性肿瘤的前列[1]。众所周知，前列腺癌的临床表现尤其是早期表现并无明显特异性，且大多发生在外周带，临床上主要与前列腺增生相鉴别，MRI因其软组织分辨率高的独特优势，目前已经广泛应用于前列腺癌的诊断及分期，特别是磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)已经成为诊断前列腺癌的常用检查方法，癌灶在DWI上的信号特点不仅取决于其本身组织生物学性质，而且与所施加的b值(扩散敏感梯度场)大小密切相关，但是在前列腺癌磁共振诊断中，对于DWI中b值的选取并未达成一致，b值的选取可能对前列腺癌的诊断有一定的影响，同时，对于前列腺癌患者，肿瘤病理Gleason评分可以判断肿瘤的侵袭性，这对于患者的预后及治疗方案的选择具有重要价值，然而临床上尚缺乏术前判断前列腺癌侵袭性的可靠方法，DWI中表观扩散系数(apparent coefficient of diffusion，ADC)值或许能够在一定程度上预测前列腺癌的侵袭性[2-5]。因此，本研究重点探究多b值DWI在前列腺癌诊断中的价值及其ADC值与Gleason评分的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 搜集2014年11月～2016年6月弋矶山医院符合以下入选标准的病人资料：①患者在DWI检查之前未进行过侵入性检查如超声引导下穿刺活检，膀胱镜检查等。②检查前未进行过内分泌或放射等非手术治疗患者。③图像质量较佳，病灶显示清晰，不影响病灶的评估及后处理。④有经直肠超声引导下穿刺活检获得的病理结果。63例患者纳入本研究，其中前列腺癌组28例，年龄57～86岁，前列腺增生组35例，年龄49～87岁，前列腺癌组与前列腺增生组临床所测前列腺特异抗原范围5.73～149.27 ng/mL，中位数为13.35 ng/mL。

1.2 检查方法 在GE3.0T高场强超导MR仪，采用8通道体部线圈，患者取仰卧位，双手交叉置于胸前，足先进，扫描过程中要求患者平静呼吸。扫描三平面定位相后，具体扫描顺序如下：横轴位T1WI、T2WI和冠状位、矢状位的T2WI，然后在横轴位分别扫描b值=700 s/mm2、1000 s/mm2、1500 s/mm2的DWI序列，采用LAVA的T1WI脂肪抑制序列进行多期动态增强扫描。扫描范围须包括前列腺全层和精囊腺。DWI扫描参数：采用单次激发平面回波成像(SS-EPI)序列，TR 4000 ms，TE 63 ms，FOV 24 cm×24 cm，矩阵256×256，激励次数 4，层厚4 mm，层间距1 mm。

1.3 前列腺穿刺活检 所有前列腺癌组与前列腺增生组入选患者均行经直肠超声引导下系统穿刺活检。患者穿刺活检术前口服抗生素3 d以预防感染，术前清洁灌肠。根据前列腺大小和临床实际需要常规系统穿刺6、 8 或 13 针。由操作医师记录穿刺活检的位置，标本用10%的福尔马林溶液固定，经常规染色、石蜡包埋后切片。穿刺结果由病理科专业医师对各区主要结构和次要结构进行Gleason评分，诊断困难者可加做免疫组化以协助诊断。

1.4 图像分析 由两名影像科医师(MRI诊断方向)采用盲法共同阅片，对病灶的位置、大小、范围、信号特点等进行评价，如有异议则参考第三位高年资诊断医师的意见，一起协商讨论，最终达成一致。针对前列腺癌组ROI(感兴趣区)的选取标准为：在T2WI上见局灶性或弥漫性低信号区(图1a)，DWI上见相对周围组织的局灶性或弥漫性高信号区，ADC图上见相对周围组织的低值区。图像后处理过程如下：应用AW4.4工作站自带软件对不同b值的DWI图像分别进行处理(图1b～d)，得出ADC伪彩图(图1e)，对照病理穿刺部位，参照T2W1上为低信号，DWI上为高信号的区域，勾画出感兴趣区(ROI)。针对前列腺增生组的ROI的选取标准为：T2WI上边界清楚的增生结节，DWI呈等、高信号。

a.T2WI脂肪抑制像；b.DWI，b=700 s/mm2；c.DWI，b=1000 s/mm2；d.DWI，b=1500 s/mm2，e.ADC图(b=1500 s/mm2，)T2WI示前列腺偏右侧侧低信号灶，双侧耻骨异常高信号，DWI呈高信号，ADC图呈低信号，ADC值为0.708×10-3mm2/s。

图1 前列腺癌伴骨转移患者磁共振弥散加权成像

2 结果

2.1 MR图像分析及穿刺病理结果 经穿刺或手术病理证实前列腺癌32例(图2)，前列腺增生35例。MR图像上32例前列腺癌中28例DWI上表现为明显高信号，与周围组织容易区分，4例表现为等信号，与周围组织信号不容易区分，故选取这28例DWI上阳性患者比较不同b值条件下所测ADC值的差别，以探讨不同b值的临床实用价值，前列腺增生在T2WI上均有明显的增生结节，DWI上呈等、高信号。癌区共收集到28个样本，其中Gleason评分5分者1例，6分者3例，7分者6例，8分者7例，9分者7例，10分者4例。

Gleason评分5+4。

图2 前列腺癌病理图

2.2 不同b值间前列腺癌组所测ADC值的比较 三种b值条件下前列腺癌所测ADC值有差别，b值为1500 s/mm2组与b值为700 s/mm2组、b值为1000 s/mm2组差异有统计学意义(P<0.05)。而b值700 s/mm2组与b值1000 s/mm2组差异无统计学意义(P>0.05)。并且随着所选b值的升高，所测ADC值逐渐降低，b值为1500 s/mm2组时所测ADC值最低，其次为b值1000 s/mm2组，最后为b值700 s/mm2组。见表1。

2.3 前列腺癌组与前列腺增生组间ADC值比较及ROC曲线分析 三种b值下的ADC值在前列腺癌组与前列腺增生组比较差异均有统计学意义，见表2；利用ROC曲线分析b值700 s/mm2、1000 s/mm2、1500 s/mm2时相应ADC值的诊断效能，如图3所示。三者曲线下面积(AUC)分别为0.986、0.988、0.992，故选用b值1500 s/mm2时所测ADC值诊断效果较佳，诊断阈值为1.026×10-3mm2/s，其灵敏度和特异度分别为92.9%和100%。

表1 前列腺癌组不同b值所测ADC值的比较

不同b值nADC值/(×10-3mm2/s)b值=700/(s/mm2)280.876±0.192b值=1000/(s/mm2)280.809±0.179b值=1500/(s/mm2)280.697±0.155F7.400P0.001

表2 前列腺癌与前列腺增生的ADC值比较 ×10-3mm2/s

图3 不同b值ADC值鉴别前列腺癌与前列腺增生的ROC曲线

2.4 ADC值与Gleason评分线性相关分析 前列腺癌ADC值与其病理Gleason评分呈负相关(r=-0.390,P<0.05)，见图4。

图4 前列腺癌ADC值与病理Gleason评分相关性分析散点图

前列腺癌组b值为1500 s/mm2时ADC值为(0.697±0.155)×10-3mm2/s，前列腺癌病理Gleason评分5分者1例，6分者3例，7分者6例，8分者7例，9分者7例，10分者4例，ADC值与Gleason评分间呈负相关，r值为-0.390，P<0.05。

3 讨论

目前，在前列腺癌的MR诊断中，DWI已经成为一种不可或缺的功能成像方法，它可以通过信号高低直观地显示扩散受限的区域，但少部分前列腺增生结节DWI上亦可呈高信号，这可能与增生结节以肌纤维增生为主、组织结构较为紧密有关，通过后处理得出的ADC值可以进一步排除主观视觉因素的影响，ADC值越大，表明水分子的扩散运动越激烈，反之扩散越受限，与前列腺增生组织相比前列腺癌组织有大量排列紧密的肿瘤细胞，细胞外液含量减少，细胞外间隙受压、变小，细胞外水分子的扩散运动受限，DWI图像呈明显高信号，对应ADC值下降明显，前列腺增生组织DWI信号则无明显变化，ADC值下降较小，从而提高了病灶的检出率。但是从本研究共获得32例前列腺癌病例，仍有4例在DWI/ADC图上无法定位病灶。因此单纯依靠DWI/ADC图有可能会影响肿瘤的检出，原因可能如下：①散布性前列腺癌，散布性前列腺癌肿瘤细胞散在分布于正常组织之间，无明显肿块形成，ADC测量值上与正常组织可无统计学差异。当ADC图上ROI内肿瘤所占比例小于50%时,所测ADC值与正常组织的测值相比可无统计学差异[6]。②与病理Gleason评分有一定的关系，部分肿瘤分化比较好时候，病灶在DWI及ADC图上很难被发现。同时，DWI的信号强度包含着两种因素，一个是T2灌注效应，另一个则是扩散，b值过低T2灌注效应越明显，不能充分反映癌灶的生物学特性，b值过高MR图像的信噪比随之降低，不利于病灶的发现[7]。因此本研究在保证图像质量的基础上，采用单指数模式DWI前列腺癌灶行多b值ADC值测量，结果显示b值为1500 s/mm2时前列腺癌所测ADC值与b值为700 s/mm2、1000 s/mm2时所测ADC值差别有统计学意义(P<0.05)，但b值为700 s/mm2时所测ADC值与b值为1000 s/mm2时所测ADC值差别无统计学意义(P>0.05)，并且随着所选取b值的升高，所测ADC值逐渐降低，这表明b值为1500 s/mm2时所测的ADC值能更准确地反映肿瘤的增殖情况，而且，本研究b值为1500 s/mm2时ADC值的ROC曲线下面积最大，也从另一方面说明b值为1500 s/mm2拥有较高的检验效能。在b=1500 s/mm2时，前列腺癌的ADC平均值为(0.697±0.155)×10-3mm2/s，与国外类似研究的结果较为接近[8]；增生结节ADC平均值为(1.265±0.116)×10-3mm2/s，两组之间的差异有统计学意义(P<0.05)，这与国内外以往研究结果较一致。

Gleason评分是目前被广泛采用的前列腺癌病理分级方法，其与肿瘤的生物学行为及预后关系密切，并且在预测肿瘤分期指标上具备一定优势，同时可以预测肿瘤治疗效果，已成为目前临床制定前列腺癌治疗方案的重要参考指标之一[9]，Gleason评分范围为2～10分，评分越高提示肿瘤侵袭性越大，复发的可能性越大[10]。ADC值反映的是水分子扩散情况，而肿瘤组织因肿瘤细胞恶性增殖及肿瘤细胞的异型性及排列、分布异常，水分子扩散明显受限，ADC值减低，因此，前列腺癌的ADC值可以在一定程度上反映肿瘤的恶性程度，即前列腺癌的ADC值与Gleason评分存在一定的关系。本研究结果显示前列腺癌的ADC值与病理Gleason评分呈负相关，且肿瘤分化程度越低即Gleason评分越高，所测得的ADC值越低，这与国内外其他同类型的研究结果相符[11]。

本研究主要存在以下不足之处，首先，未进行更大范围的多值DWI扫描，会造成选择偏倚；其次，前列腺癌样本含量相对不足，前列腺癌病例的Gleason评分大多较高，主要集中在7、8、9、10分，7分以下病例数较少；最后，大多数前列腺癌病例为经直肠超声引导下穿刺活检确诊，但缺乏手术后大体切片标本，会对Gleason评分结果造成一定的影响，并且，穿刺活检漏诊的问题也时有存在[12]。

综上所述，DWI对前列腺癌与前列腺增生的鉴别诊断具备一定的价值，通过ADC值能够很好地区分前列腺癌及前列腺增生，前列腺癌的ADC值低于前列腺增生的ADC值。不同b值下的ADC值对前列腺癌的诊断有一定的影响，b值为1500 s/mm2时ADC值的诊断效能最佳。前列腺癌的ADC值与病理Gleason评分呈负相关，ADC值能够在一定程度上反映肿瘤的恶性程度。

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Diffusion weighted imaging in prostate cancer and correlation between apparent different coefficient and Gleason scores

WEI Yi,ZHAI Jian

Department of Radiology,The First Affiliated Hospital of Wannan Medical College,Wuhu 241001,China

Objective：To assess the value of multi-b factor in diffusion weighted imaging(DWI) in diagnosis of prostate cancer,and to analyze the correlation of apparent different coefficient(ADC) with Gleason grading system through determining the optimal b-value in DWI.Methods:Twenty-eight patients with prostate cancer and 35 with benign prostatic hyperplasia(BPH) were included in this study.All cases received pathological confirmation,and undergone DWI scanning as conventional MRI sequence and different b-value(700 s/mm2,1000 s/mm2and 1500 s/mm2) and dynamically enhanced scanning.High signal DWI at the prostate cancer group and T2WI in the hyperplastic nodule at region of interest were selected as reference to compare the difference of the three b-values and ADC within the prostate cancer group as well as the difference at identical b-value and ADC in the groups of prostate cancer and prostatic hyperplasia.Receiver operating characteristic(ROC) curve was used to analyze and compare the diagnostic performance of the three b-values in ADC.Optimal b-value in ADC was determined and its relationship with Gleason scores was analyzed.Results:b-value at 700 s/mm2,1000 s/mm2and 1500 s/mm2led to ADC by (0.876±0.192)mm2/s,(0.809±0.179)mm2/s and (0.697±0.155)mm2/s,respectively.The former two groups were different from the third group,yet the former two groups had no statistical difference.ROC curve analysis indicated area under the curve as 0.986,0.988 and 0.992,respectively,in the three ADC values,and b-value in ADC at 1500 s/mm2had the best diagnostic performance.The diagnostic threshold of ADC was (1.026×10-3)mm2/s,and the sensitivity and specificity were 92.9% and 100%,respectively.ADC value measured as b=1500 s/mm2had statistical correlation with Gleason score for prostate grading(correlation coefficient:-0.390).Conclusion:ADC under different b-factor may produce certain effects on the diagnosis of prostate cancer,and ADC in b=1500 s/mm2has the best diagnostic performance.In addition,ADC value is negatively correlated with Gleason scoring,and may indicate the malignant grade of prostate cancer.

apparent different coefficient；prostate cancer；b-value；Gleason scores

1002-0217(2017)02-0165-05

2016-08-29

魏 逸(1991-),男，2014级硕士研究生，(电话)15905533109，(电子信箱)279347942@qq.com； 翟 建，男，主任医师，副教授，硕士生导师，(电子信箱)yjszhaij@126.com，通信作者。

R 737.25;R 445.2

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