小视野体素内不相干运动扩散加权成像在前列腺癌诊断中的应用价值

李健斐

(邯郸市中心医院，河北邯郸056001)

前列腺癌为老年男性常见的恶性肿瘤，发病率及病死率呈增高趋势[1，2]，前列腺癌诊断与治疗水平的提高也越发受到重视。MRI被公认是目前辅助诊断前列腺癌的最佳影像学检查手段，但仅凭借常规序列诊断有时存在困难。功能MRI成像技术如扩散加权成像(DWI)、动态增强MRI及MRS能够提高前列腺癌诊断的准确性，但均有各自的局限性。近年来，体素内不相干运动成像(IVIM)逐渐被应用于临床研究中。理论上IVIM无需注射对比剂，能够无创检测并提取活体组织的扩散和灌注信息[3，4]，揭示病理生理学改变，从而为疾病的诊断和治疗提供更多依据。本研究对小视野IVIM DWI在前列腺癌诊断中的应用价值进行探讨，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择邯郸市中心医院2016年1月～2017年3月收治的前列腺癌患者为研究对象。纳入标准：穿刺病理证实为前列腺癌；术前行前列腺多b值小视野扩散加权成像(rFOV DWI)扫描，且检查前未经过内分泌治疗、放疗等非手术治疗；患者行前列腺MRI检查后1个月内进行穿刺活检。共20例患者纳入研究。患者年龄52～78岁、中位年龄66岁；伴尿频、排尿困难14例，血尿4例；前列腺特异性抗原(PSA)水平6.87～372.00 ng/mL、中位水平27.74 ng/mL。本研究经医院伦理委员会批准，所有患者检查前均签署知情同意书。

1.2 MRI检查方法 采用美国GE Discovery 750 3.0 T MR扫描仪和8通道相控阵心脏线圈进行扫描。MRI平扫序列包括：①轴面脂肪抑制快速恢复快速自旋回波脉冲序列T2WI，层厚4.0 mm，层间距1.0 mm，TR 3 456.0 ms，TE 72.1 ms，矩阵320×256，FOV 36 cm×36 cm；②矢状面脂肪抑制快速自旋回波脉冲序列T2WI，层厚4.0 mm，层间距1.0 mm，TR 3 426.0 ms，TE 77.3 ms，矩阵320×320，FOV 26 cm×26 cm；③冠状面快速自旋回波脉冲序列T2WI，层厚5.0 mm，层间距1.0 mm，TR 3 000.0 ms，TE 71.7 ms，矩阵320×256，FOV 28 cm×28 cm；④常规轴面FSE序列T1WI，层厚4.0 mm，层间距1.0 mm，TR 552.0 ms，TE 9.1 ms，矩阵320×256，FOV 36 cm×36 cm；⑤rFOV 多b值DWI采用二维选择性激励射频技术，TR 2 000.0 ms，TE 68.3 ms，FOV 380 mm×140 mm，层厚4 mm，层间距2 mm，矩阵128×160，采用11个b值，分别为0、30、50、100、150、200、400、800、1 000、1 500、2 000 s/mm2。

1.3 MRI图像分析及IVIM模型参数测量 将多b值DWI扫描数据传至GE ADW4.5工作站，采用Functool MADC软件分析多b值DWI图像，完成IVIM数据与图像重建。在影像上，结合T2WI提供的精确解剖图像，将前列腺上下平均分为基底部、中部和尖部3部分，再将外周带及中央带基底部、中部和尖部各分为左右2个区，这样就将前列腺中央带及外周带分别分为6个区，整个前列腺共12个分区。由2名放射科医师共同分析图像，根据前列腺穿刺活检病理结果，确定肿瘤区及非肿瘤区。结合T2WI、ADC图像，在DWI图像上勾画感兴趣区域(ROI)。ROI的选取遵循如下原则：①为最大限度减少伪影影响，选择癌灶中心层面勾画ROI；②ROI完全位于癌灶范围内；③避开外周带与中央腺体交界处、前列腺与直肠相邻处，避开尿道、射精管、精阜、精囊根部、出血、囊变及钙化灶，若前列腺某MRI图像分区内ROI选取无法满足上述原则，则舍去该区。通过选取各参数图上的ROI而获得该区域的定量参数值，包括ADC值、真实扩散系数(D)、灌注相关扩散系数(D*)和灌注分数(f)，各参数值重复测量2次，取平均值。

2 结果

小视野DWI图像可较好地显示肿瘤区，完成IVIM图像重建并计算出相应参数值。20例前列腺癌患者共获得可评估肿瘤区60个、非肿瘤区76个。肿瘤区D*为8.88×10-3mm2/s，非肿瘤区D*为4.36×10-3mm2/s。肿瘤区的ADC、D、f均小于非肿瘤区，肿瘤区D*大于非肿瘤区(P均<0.05)。详见表1。

ADC、D、D*、f诊断前列腺癌的ROC曲线下面积分别为0.962、0.789、0.129、0.972(图1)。根据敏感度与特异度之和的最大值选定最佳诊断阈值，ADC诊断阈值为0.738×10-3mm2/s，诊断的敏感度和特异度分别为86.8%、91.7%。D诊断阈值为0.488×10-3mm2/s，诊断的敏感度和特异度分别为68.4%、83.3%。D*诊断阈值为6.835×10-3mm2/s，诊断的敏感度和特异度分别为66.7%、100.0%。f诊断阈值为35.45%，诊断的敏感度和特异度分别为92.1%、90.0%。

表1 肿瘤区与非肿瘤区的IVIM DWI参数比较

注：与非肿瘤区相比，*P<0.05。

图1 ADC、D、D*及f诊断前列腺癌的ROC曲线

3 讨论

DWI是一种无需注射造影剂而能反映活体组织内水分子微观扩散运动的成像技术，在前列腺癌诊断中的应用效能已得到肯定，是诊断前列腺癌的重要MRI序列[5，6]。传统单指数模型DWI的定量参数ADC值是在假设组织内水分子扩散为简单、随意的分子运动的前提下获取的[7，8]，无法真实反映组织内水分子的扩散情况。IVIM技术将DWI成像技术扫描多个不同b值所得到的水分子扩散数据应用双指数数学模型计算公式，计算出相应的扩散系数D、灌注因子f及由于灌注因素导致的伪扩散系数D*等相关参数。理论上IVIM技术可更为精确而全面地分析生物组织内水分子真实扩散情况，而且可以获得组织的灌注信息。在前列腺癌与非癌组织的鉴别中，血流灌注是一项重要的指标。因此，IVIM技术将有助于提高MRI对前列腺癌的诊断精度。

本研究中，前列腺肿瘤区的ADC与D明显低于非肿瘤区，与以往相关研究结果相一致[9，10]，提示前列腺癌组织内肿瘤细胞增殖，肿瘤组织密度大，肿瘤细胞的核质比例增大，细胞间隙缩小，导致水分子扩散受限。本研究获取的前列腺癌组织的D低于ADC，提示D剔除了组织中微循环灌注对结果的影响，能更精确地反映细胞内外水分子扩散运动。但ROC曲线分析显示，D诊断前列腺癌的曲线下面积低于ADC，说明D对前列腺癌的诊断效能不具有优势。

D*与灌注相关，灌注水平依赖于组织微血管密度，并取决于毛细血管血流的信号强度。大部分学者研究认为D*变异度高，在鉴别前列腺组织良恶性方面无统计学意义[10，11]。但本研究结果显示，前列腺癌组织D*明显高于非癌组织，诊断前列腺癌的ROC曲线下面积为0.872，且具有较高的特异度。分析其原因可能有以下方面：①有研究表明b≤200 s/mm2时，D*对信号衰减影响更大，增加b在0～200 s/mm2范围内的采样数可改善对D*估算的精确性[12，13]；本研究采集的≤200 s/mm2的b达到了6个，提高了D*的准确性。②本研究采用小视野DWI技术，图像分辨率高，伪影少，ROI勾画范围更准确，减少了噪声及测量误差对D*的影响[14]。

本研究结果还显示，前列腺癌组织f明显低于非癌组织，与部分学者的结果一致[11，15]。但组织病理学和动态增强MR扫描结果表明，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[16]，因此，理论上前列腺癌f值应高于非癌组织。关于这种差异，有学者[10，17]认为，f不仅包含毛细血管内血流灌注情况，也包含了腺体的分泌、腺管内液体的流动等因素。也有学者研究[4]提示通过动态增强扫描观察到的灌注与IVIM模型中f的含义并不相同。对于f值的价值目前尚无统一结论。

ROC曲线分析显示，ADC及f对前列腺癌的诊断效能较高，ROC曲线下面积分别为0.962和0.972，且具有较高的敏感度和特异度。在本研究中f值的诊断效能在各参数中是最高的，提示f在肿瘤的检出方面具有良好的应用潜能。

综上所述，小视野IVIM DWI在前列腺癌诊断中有一定应用价值，D*及f可提供更多关于肿瘤的信息，诊断效能较高。值得注意的是，本研究尚存在样本量少、多数病例病变级别较高、未对非癌组织进行细分(正常前列腺组织、前列腺增生、前列腺炎等)等不足，今后还应进一步深入扩大研究以验证上述结果。