DCE-MRI和DWI在前列腺癌临床诊断与PSA表达的相关性分析

王振强 王冬芳 朱艳丽

DCE-MRI和DWI在前列腺癌临床诊断与PSA表达的相关性分析

王振强 王冬芳 朱艳丽

目的探讨MRI动态增强（DCE-MRI）和弥散加权成像（DWI）在前列腺癌（PCa）临床诊断中的应用价值及其与前列腺特异性抗原（PSA）表达水平的相关性。方法回顾性分析66例PCa患者及30例前列腺增生（BHP）患者临床诊断资料，所有患者均以病理诊断结果为最终诊断依据，并进行MRI常规、DCE-MRI、DWI检查及血清PSA水平检测，比较PCa及BHP在DCE-MRI中的信号强度-时间（SI-T）曲线及各参数值差异，比较两者在DWI中表观弥散系数值（ADC）差异，并采用Person相关性分析各诊断参数与PSA的相关性。结果在DCE-MRI中，PCa和BHP在达峰时间［（69224.14±18245.14）vs（82911.42±26742.37）］、最大增强斜率［（231.83±38.15）vs（187.35±39.35）］、信号增强率［（124.29±14.42）vs（101.31±10.24）］以及Ⅲ型SI-T曲线类型病例数（42例 vs 3例）上差异均具有统计学意义（P<0.05）；在DWI中，PCa和BHP在ADC［（0.73±0.21）vs（1.00±0.19）］及指数表观扩散系数［（0.51±0.08）vs（0.39±0.08）］，差异具有统计学意义（P<0.05）；此外，DCE-MRI联合DWI诊断PCa准确度可达91.7%，高于单独使用DCE-MRI（78.2%）或DWI（78.1%），在ROC曲线线下面积中，ADC高于其他指标，且ADC与PAS具有一定的负相关性（r=-0.572，P=0.032）。结论DCEMRI、DWI在鉴别PCa与BHP中具有一定诊断价值，且联合两者可提高诊断准确度，此外，ADC值可作为PAS表达水平变化的支持依据。

MRI动态增强 弥散加权成像 前列腺癌 前列腺特异性抗原

随着我国老年化程度加剧，前列腺癌（prostate cancer，PCa）等好发于老年男性的恶性肿瘤发病率明显增加。但是作为PCa诊断的金标准，穿刺活检后创伤引起的出血及感染等一系列并发症，限制了其临床应用［1］。而以磁共振成像（MRI）为代表的无创诊断技术正逐渐被越来越多的医患所接受，如MRI动态增强（DCE-MRI）、弥散加权成像（DWI）等。此外，临床研究证实［2］，PCa患者血清中前列腺特异性抗原（PSA）表达水平较高，可作为临床诊断指标之一。但不可否认，任何一种无创诊断技术都存在临床应用的盲区，如DCE-MRI需要复杂的计算机软件处理定量参数，DWI诊断结果可因工作软件、扫描序列或患者生理因素不同，导致结果偏差［3］，而PSA浓度在处于4~10ng/ml时，又无法准确区分前列腺癌或前列腺增生（BPH）［4］。因此，本文通过回顾性分析，比较DCEMRI及DWI在PCa诊断准确度及灵敏度，并将两者各参数与PSA值进行相关性分析，从而为各诊断技术联合应用提供可参考依据。

1 临床资料

1.1 一般资料 收集2013年3月至2016年5月在本院经穿刺及病理诊断确诊为PCa患者66例，前列腺增生30例。年龄57~84岁，平均年龄（67.3±9.2）岁，血清PSA 2~173ng/mL，平均PSA值（45.5±40.1）ng/ ml。101例患者中82例因出现泌尿系统异常就诊，如排尿困难、尿急、镜下血尿等。14例因PSA异常增高就诊。纳入标准：（1）完整诊断病例资料。（2）均有常规MRI、DCE-MRI、DWI诊断记录及血清PSA浓度。排除标准：MR检查前曾有前列腺穿刺、膀胱镜检查等有创操作史。

1.2 仪器与方法 DCE-MRI：选用Philips Archieve 3.0-T 磁共振扫描仪，16通道体部相控阵线圈。常规进行T1WI、T2WI轴位扫描后，进行DCE-MRI。大致操作如下：采用3D快速场回波序列进行横轴扫描，TR/TE为5.3ms/1.6ms，层厚5.5mm，，层间距0mm，视野 为360mm×340mm，矩阵256×256，翻转角25°，激励次数为1。按照0.1ml/kg经肘静脉团注对比剂马根维显。团注前需平扫8期，团注射对比剂时即可开始DCE，扫描范围包括前列腺及精囊腺，共连续扫描28次，总用时5min 20s。DWI：采用平面回拨成像序列技术，对前列腺及精囊腺进行横断位扫描，TR/TE为5000ms/80ms，视野为300mm×300mm，矩阵96×160mm，层厚3.7mm，激励次数3，扩散敏感系数（b值）=500s/mm2，扫描用时53s。

1.3 影像学分析 所有图像均有两名副主任医师以上按照双盲法对图像进行处理、分析及诊断。DCE-MRI图像分析：手动绘制约25mm感兴趣区（RIO），通过Siemens公司的syngo工作站对病灶区进行强度信号检测，生成信号强度-时间（SI-T）曲线，采用软件直接测出达峰时间（Tmax）、峰值强度（SIpeak）、最大增强斜率（MSI）、信号增强率（SER）四项指标。其中Tmax是指病灶从强化到达强化峰值所用时间；SIpeak是指病灶经过Tmax时的峰值强度；MSI=（曲线峰值时信号强度-初始强化时信号强度）/ Tmax×100%；SER=（曲线峰值时信号强度-初始强化时信号强度）/初始强化时信号强度100%。SI-T曲线可分为Ⅰ型上升型（信号强度缓慢增高）、Ⅱ型平台型（信号强度增高并出现平台）、Ⅲ型速升速降型（信号强度早期快速增高后迅速下降）。其中Ⅰ、Ⅱ型判定为前列腺增生，Ⅲ型判定为前列腺癌。DWI图像分析：图像由syngo工作站直接生成表观弥散系数（ADC）图，由两位医生手工绘制面积约25mm的ROI，测量ADC值及指数表观扩散系数（EADC）。每个区域测三遍，取均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0 统计软件。计数资料进行χ2检验，计量资料以（x±s）表示，并根据数据进行t检验或单因素方差分析。采用受试者工作特征曲线（ROC）反应DCE-MRI、DWI、PSA在诊断中的灵敏度及特异性。DCE-MRI各指标及DWI指标分别与PSA进行Pearson相关性分析。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 DCE-MRI结果 66例PCa患者中，23例属于中央区癌，43例属于外周带癌，且绝大多数患者病灶增强后早期可见明显不均匀强化。30例BHP患者中则大部分增生结节增强后为不均匀强化，仅部分为明显强化。虽然PCa及BHP早期增强后均可见不均匀强化，但PCa癌灶造影剂退出时，信号降低，而BHP增生结节信号降低不显著，见图1。对相关指标进行统计分析可知，PCa和BHP在Tmax、MSI、SER上差异具有统计学意义（P<0.05），但在SIpeak上差异无统计学意义（P>0.05）（见表1）；同时，PCa和BHP在SI-T曲线类型分布上差异也存在统计学意义（χ2=23.834，P=0.000）（见表2）。

表1 PCa、BHP的DCE-MRI各指标比较（x±s）

表2 PCa、BHP的SI-T曲线类型标比较（n）

图1 男68岁，病理诊断为左侧PCa

2.2 DWI 结果 DWI影像结果显示，病灶多为高信号，而ADC值明显偏低；而增生结节则多为稍高信号，少部分可为高信号，ADC值稍有降低（见图2）。经统计分析，PCa和BHP两组在ADC值及EADC值上差异具有统计学意义（P<0.05），见表3。

表3 PCa及BHP患者的DWI相关参数比较

图2 男65岁，病理诊断为前列腺增生

2.3 联合诊断 结果显示，DCE-MRI联合DWI相对于单独使用其中任何一种诊断方法具有更高的准确度、特异性及敏感度，见表4。

表4 DCE-MRI、DWI在前列腺癌中的诊断结果（%）

2.4 ROC曲线结果 结果显示，各指标曲线下面积比较中，ADC（0.880）>EADC（0.856）>Tmax（0.659）>MSI（0.521）>SER（0.479）。

2.5 DCE-MRI及DWI参数与PSA的相关性 由Person相关性结果分析可知，仅DWI中的ADC与PSA具有一定的负相关性，而DCE-MRI各指标与PSA均无明显相关性。

3 讨论

3.1 DCE-MRI诊断结果 DCE-MRI在PCa诊断中具有较好的空间分辨率及时间分辨率，可有效评价机体血液动力学及对微小肿瘤进行甄别。而软件所得数据，又可对肿瘤血管等特点进行定量分析。肿瘤血管生成特点不仅可用于区分PCa和BHP，也有助于提示肿瘤的恶性程度。当然，由于PCa与BHP的增生结节血供均高于正常组织，其在DEC-MRI中均为早期强化表现，但PCa诱导形成的血管多构筑不良且血管通透性较大，以至于组织渗透水平及灌注水平较高，血流阻力降低，从而增强了早期强化，缩短峰值出现时间。而增生结节形成血管在一定程度上接近正常组织，血管差异导致了PCa与BHP在DEC-MRI部分诊断参数的差异。正如本研究中PCa患者Tmax明显短于BHP患者，而MSI、SER则高于BHP也正是基于以上原因所致。而采用SI-T曲线进行定性分析时，由于PCa的Tmax较短，其强化程度及信号增强率又较高，从而大部分PCa患者表现为Ⅲ型速升速降型。而BHP多为Ⅰ型上升型和Ⅱ型平台型。但本资料中，仍有10例PCa误诊为BHP，而有11例BHP误诊为PCa。其可能原因为：（1）癌变区域的影响，10例PCa误诊患者其癌变区域均为外周带，虽然癌组织可诱导新生血管生成，但其信号强度并不一定能超过血供丰富的中央区。（2）对比剂剂量及流速，而这常直接影响信号强度值。

3.2 DWI诊断结果 正常组织和癌组织中水分子的运动状态差异正是DWI鉴别肿瘤的基本原理。由于正常前列腺腺泡结构中含有大量水分，而恶性肿瘤组织中腺泡结构已破坏并进行重构。而众多排列紧密肿瘤细胞，以及快速增殖率，使得肿瘤细胞外间隙明显缩小，核浆比又高于正常细胞，使得水分子布朗运动受到明显限制，从而导致两者在ADC图中存在差异［5］。正如本资料中PCa患者的ADC值及EADC值均明显低于BHP患者。但是本资料中有7例PCa误诊为BHP，有14例BHP误诊为PCa，作者认为其可能原因是由于：（1）BHP可分为肌组织、纤维及腺体增生，当以肌组织或纤维增生为主时，其细胞内含水量仍较少，从而表现出低ADC值；而以腺体增生为主时，由于腺体细胞中含水量偏高，从而表现出高ADC值。（2）b值的

影响，由于b值小时，ADC值稳定性较差，且受到机体其他生理机能的影响。

3.3 联合诊断及ROC曲线分析 通过ROC曲线确定各诊断指标诊断阈值的同时，作者还发现，ADC指标的敏感度及特异性高于其余诊断指标。此外，作者发现单独使用DCE-MRI及DWI诊断PCa的准确度在78%左右时，而联合诊断时准确度可达91.7%，且具有较高的特异性及敏感度。作者分析，由于两种诊断方式在原理上存在差异，从而在应用中具有互补作用。如针对外周带癌，DWI具有更高的敏感性，而针对微小癌灶，DCE-MRI则能更快的鉴别出癌组织。正如文献报道［6］，单独应用DWI准确度为82.4%，而单独应用DCE-MRI准确度为85.7%，联合应用，其准确度可达93.2%。本文结果基本与前人报道相符合。

3.4 PSA与各指标的相关性 PSA是由前列腺上皮细胞分泌，并广泛存在于正常或癌变的前列腺组织中的一种丝氨酸蛋白酶。当前列腺癌变时，阻断PSA入血的屏障被破坏，从而引起血液中PSA浓度升高，但目前发现PCa及BHP的PSA浓度均可为4~10ng/ml，因此，这个区间浓度被认为是灰区。而从相关性分析结果可知，ADC值与PSA浓度具有一定负相关性，而这或许是由于肿瘤细胞增殖情况及血管异形程度可同时影响ADC及PSA所致。而通过本研究，作者推测，在PSA处于诊断灰区时，若联合ADC值，将有助于提高诊断效率。而ADC值的高低为可解释PSA值的变化提供生物学信息支持。

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ObjectiveTo discuss on the value of dynamic contrast-enhanced MRI（DCE-MRI）and diffusion-weighted imaging（DWI）in diagnosising prostate cancer（PCa）and its relationship with prostate-specifi c antigen（PSA）expression.MethodsA retrospective analysis of 66 cases of PCa and 30 cases of benign prostatic hyperplasia（BHP）in our hospital，all patients were diagnosed by pathology based on the fi nal diagnosis，and underwent conventional MRI，DCE-MRI，DWI examination and serum levels of PSA testing.Compared the differences of PCa and BHP in the DCE-MRI signal intensity-time（SI-T）curve，parameters value and apparent diffusion coefficient（ADC）in DWI，and used Person correlation analysis to analyze the correlation between the diagnostic parameters and PSA.ResultsIn DCE-MRI，PCa and BHP at peak time［（69224.14±18245.14）vs（82911.42±26742.37）］，the maximum slope of increase（231.83±38.15 vs 187.35±39.35）］，signal enhancement ratio［（124.29±14.42）vs（101.31±10.24）］and III in the DWI，［（0.73±0.21）vs（1.00±0.19）］and the index of apparent PCa and BHP in ADC type SI-T curve type number of cases（42 cases vs 3 cases）the differences were statistically signifi cant（P<0.05）diffusion coeffi cient［（0.51±0.08）vs（0.39±0.08）］，the difference was statistically signifi cant（P<0.05）.In addition，DCE-MRI diagnosis of PCa joint DWI accuracy of up to 91.7%，higher than DCE-MRI（78.2%）or DWI（78.1%），in the area under the ROC curve lines，ADC was higher than other indicators，and the ADC and PAS had a negative correlation（r=-0.572，P=0.032）.ConclusionDCE-MRI and DWI have a certain diagnostic value in differentiating PCa and BHP，and the combination of both can improve the diagnostic accuracy.In addition, ADC values can be used as a basis for PAS expression changes.

Dynamic contrast enhanced MRI Diffusion weighted imaging Prostate cancer Prostate specifi c antigen

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