PI-RADS v2.1 联合PSA 密度对有临床意义前列腺癌的预测价值

丁志广 钟淑媛 魏晓婷 胡根文 邹锦森 成志强 徐坚民

众多研究已证实多参数磁共振成像的前列腺影像报告和数据系统第2 版（Prostate Imaging Reporting and Data System version 2，PI-RADS v2）的临床应用价值，同时也发现一些不足和局限性［1-3］。2019 年PI-RADS 指导委员会对PI-RADS v2 进行若干修改后推出PI-RADS v2.1，并鼓励对其临床价值和局限性开展研究［4］。PI-RADS 的目的是检出有临床意义前列腺癌（clinically significant prostate cancer，CsPCa）［5］，但其未结合临床指标。本研究采用PI-RADS v2.1 评分结合临床指标，以建立穿刺结果的预测模型，评估预测模型对穿刺结果的预测价值并进行风险分层。

资料与方法

1.一般资料

回顾性收集深圳市人民医院（暨南大学第二临床医学院）2018 年1 月～2019 年6 月因排尿困难、尿频、尿急、前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）水平升高（PSA 取距离MRI 检查最近的一次）或直肠指检异常疑似前列腺病变且行MRI检查和穿刺活检的患者348 例。纳入标准：行多参数磁共振检查（multiparametric magnetic resonance imaging，mp-MRI），检查后3 个月内首次经直肠超声（transrectal ultrasound，TRUS）引导下进行穿刺活检；排除标准：（1）缺乏完整病例资料或MRI 扫描参数不同者；（2）具有经尿道前列腺电切史者；（3）过去2 周内因尿路感染、尿潴留而留置导尿管者；（4）患者配合差或MRI 图像有明显伪影，无法行PI-RADS v2.1 评分；（5）前列腺癌骨转移或邻近脏器侵犯；（6）MRI 检查前已行内分泌治疗、放疗及手术治疗。根据该标准，最终入组243 例，排除105 例中包括17 例缺乏完整的临床资料或穿刺活检时间与MRI 检查时间超过3 个月，11 例曾有前列腺电切术或膀胱手术病史，41 例导尿管留置，13 例有骨转移或邻近脏器侵犯，23 例只行双参数MRI 检查或图像质量不佳。

2.扫描方法与参数

根据PI-RADS v2.1 推荐的T2WI、T1WI、扩散加权（diffusion weighted imaging，DWI）和动态增强MRI（dynamic contrast-enhanced-MRI，DEC-MRI）行3.0 T 磁共振成像（Siemens Skyra），采用18 通道体部矩阵线圈，嘱患者少量留尿，以耻骨联合上方约1 cm 处为中心进行扫描，扫描范围至少包括前列腺及精囊，层厚3.5 mm，层间距0 mm，层数20 层。T2WI 含横断位、矢状位及冠状位，采用快速SE 自旋回波序列（TR 6100 ms，TE 101 ms）；DWI 的b 值为50、800、1500 s/mm2，采用单次激发自旋回波平面回波成像（single short echo planar imaging，SS-EPI）序列（TR 4200 ms，TE 74 ms，并排采集加速因子2，相位编码方向为前后方向）；DCE-MRI采用3D 扰相梯度回波的T1WI 抑脂成像序列（TR 4.32 ms，TE 1.99 ms，并排采集加速因子2），单次序列采集扫描时间14 s。经静脉快速团注钆喷替酸葡甲胺0.2 mmol/kg。

3.图像分析

在未知病理结果的情况下由两名放射科医生（分别具有2 年和15 年以上的前列腺疾病MRI诊断经验）采用盲法在PACS 系统上对每个病例予以1 至5 分的评分。评分标准依照PI-RADS v2.1。当评分不一致时，两位医师协商得出最终得分。对多灶性病变，以PI-RADS v2.1 最高分值作为最终评分。前列腺测量：在T2WI 正中矢状位上测量前列腺的最大纵径和前后径，在轴位上测量最大横径，前列腺体积（prostate volume，PV）=最大左右径×最大前后径×最大上下径×0.52；前列腺特异性抗原密度（prostate-specific antigen density，PSAD）值=PSA/PV。

4.穿刺活检、组织病理学和分组

mp-MRI 检查后3 个月内在直肠超声引导下进行12 针前列腺系统穿刺活检，并在TRUS-MRI融合图像引导下对mp-MRI 上可疑病灶或不确定病灶加穿1～2 针，由1 名泌尿专业的超声科副主任医师及1 名泌尿科主治医师共同完成，穿刺针为针突22 mm 的TSK-18G 全自动型活检针，将每针穿刺的组织独立装瓶、标记，活检组织用10%甲醛溶液固定；由1 名病理科副主任医师对穿刺的组织进行病理诊断和Gleason 评分（Gleason score，GS），以穿刺活检中GS 评分最高的一针为最终病理诊断。CsPCa 定义为GS≥3+4。将入组病例分为CsPCa 组与非CsPCa 组，非CsPCa 包括前列腺增生（benign prostate hyperplasia，BPH）和无临床意义前列腺癌（clinically insignificant prostate cancer,CisPCa），即GS≤6 分。

5.统计学分析

统计分析采用SPSS 23.0、MedCalc 15.2.2 及R 语言6.3.5。将PI-RADS v2.1 评分和临床指标纳入单因素分析，临床指标包括年龄、PSA、游离PSA/总PSA（free PSA/total PSA，fPSA/tPSA）、PV 及PSAD；由于临床医生描述的主观性和少数病例资料的缺失，直肠指检未被纳入。对上述资料进行正态性检验，对符合正态分布的采用独立样本t 检验进行单因素分析，以±s 表示；对不符合的使用Mann-Whitney U 检验进行单因素分析，以中位数（上下四分位数）表示；评估各个指标在CsPCa 组及非CsPCa 组间的差异，将差异有统计学意义的指标作为危险因子，用Logistic 回归行多因素分析，确定独立危险因子，联合独立危险因子建立CsPCa 的预测模型；绘制各独立危险因子与联合预测模型的受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线并比较曲线下面积（area under curve，AUC），评估其诊断效能。校准曲线用于评估模型绝对风险预测值的准确性，决策曲线评估预测模型的净效益。对独立危险因子进行等级划分和组合，以作穿刺前CsPCa 的风险分层与评估。

结果

基线研究及单因素研究：243 例患者纳入本研究，CsPCa 57 例（GS 等于7 分30 例，8 分12 例，9 分14 例，10 分1 例），非CsPCa 186 例（CisPCa 21 例，BPH 165 例）；PI-RADS v2.1 评分结果显示PI-RADS 1～2 分130 例（53.50%），PI-RADS 等于3 分45 例（18.52%），PI-RADS4～5 分68 例（27.98%），典型病例如图1～4。单因素分析显示PI-RADS v2.1 评分、年龄、PSA、fPSA/tPSA、PV 及PSAD 在CsPCa 组与非CsPCa 组之间差异均具有统计学意义（P＜0.05）（表1）；绘制上述有统计学意义指标的ROC 曲线，计算其AUC 值，得出相应AUC 值分别为0.934、0.588、0.738、0.733、0.719 和0.845，各指标的敏感度、特异度、阳性预测值及阴性预测值，如表2 所示。

多因素分析与联合独立危险因子预测模型：对CsPCa 组与非CsPCa 组间差异有统计学意义的指标进行多因素Logistic 回归分析，结果显示PIRADS v2.1 评分（OR：7.816，95%CI：4.383～13.936，P<0.001）和PSAD（OR：8.188，95%CI：2.558～26.204，P＜0.001）是CsPCa 的独立危险因子，截断值分别为4 和0.17 ng/ml2。把独立危险因子作为自变量，穿刺结果为因变量，联合独立危险因子建立预测CsPCa的Logistic 回归模型，该模型的敏感度91.23%，特异度88.71%，阳性预测值71.2%，阴性预测值97.1%，其AUC 值为0.959（P＜0.0001，95%CI：0.926～0.980），高于PI-RADS v2.1 和PSAD 的AUC 值，且差异有统计学意义（Z=3.062、4.222，P＜0.05）（图4）。联合独立危险因子的Logistic 回归模型为：

表1 CsPCa 组与非CsPCa 组间各单因素比较

表2 各危险因子对CsPCa 的独立诊断效能

Logit（P）=-8.915+2.056×PI-RADS v2.1 评分+2.103×PSAD

联合预测模型的校准曲线及决策曲线：校准曲线评价联合预测模型的校准度。检验联合预测模型的校准度，结果显示模型具有良好的校准度，平均绝对误差为0.008（图5）。决策曲线显示当风险阈值大于等于0.05 时该预测模型就能获得净收益（图6），且优于PI-RADS v2.1 和PSAD。

风险分层与评估：根据本组PSAD 的最佳截断值，将PSAD 值分为3 个风险等级，小于0.17 ng/ml2、0.17～0.27 ng/ml2、大于0.27 ng/ml2；将PI-RADS v2.1 评分也分为3 个风险等级，即1～2 分、3 分、4～5 分。将二者风险等级进行组合绘制预测CsPCa穿刺结果的风险分层图，显示对应区域CsPCa 的阳性率（表3）。当PI-RADS v2.1 评分小于等于2且PSAD 小于等于0.27 ng/ml2或PI-RADS v2.1评分为3 且PSAD 小于0.17 ng/ml2时，为一低风险区，CsPCa 阳性率为0%；当PI-RADS v2.1 评分为3 且PSAD 大于0.27 ng/ml2或PI-RADS v2.1得分大于等于4 且PSAD 大于等于0.17 ng/ml2时为一相对高风险区，CsPCa 阳性率大于30%。

讨论

与PI-RADS v2.0 评分相比，2.1 是在其基础上进行一些标准的修改，放宽了一些帮助较小的要求与建议，更新了部分技术的要求和解释。其主要的变化是针对2 分和3 分的评分细则进行修订，对前列腺的体积测量也做了明确的说明［6］，因此，PI-RADS v2.1 是一种更简单、更直接、可重复性更好的评估方法，有利于医生之间对MRI 上前列腺病灶的评估进行沟通，但PI-RADS v2.1 并没有改变v2.0 评分系统的总体范围和原则，所以PI-RADS v2.1 并不是v2.0 的升级版［7］。

表3 PI-RADS v2.1 评分联合PSAD 分组对CsPCa 的分层

PI-RADS v2.1 评分仍侧重于mp-MRI 图像的解读和推测发生CsPCa 的概率，并不包含临床指标和管理建议，特别当PI-RADS v2.1 评分3 分时，面临进行穿刺还是进行主动监测的选择［8,9］，因此，PI-RADS 评分仍未能完全转化为临床实践，即不能单纯的依靠其评分决定是否进行前列腺穿刺［7,10］。联合某些临床指标或基因生物学标记，提高其穿刺结果的预测效能并进行风险评估，对临床穿刺前的决策更具有实际意义［11,12］。

本研究显示PI-RADS v2.1 评分、年龄、PSA、fPSA/tPSA、PV 及PSAD 均为CsPCa 危险因子，其中PI-RADS v2.1 评分及PSAD 是CsPCa 独立危险因子，且AUC 高于其他危险因子。PI-RADS v2.1 大于等于4 分时诊断CsPCa 敏感度和特异度均较高，分别为85.96%和89.78%，阳性和阴性预测值为72.1%和95.4%，显示单独应用PI-RADS v2.1 具有良好的预测价值，与既往研究相符［13,14］，但当PI-RADS v2.1 为3 分时，病变难以定性诊断，是否决定穿刺就显得困难［15］。PSAD 作为临床生物标记物的应用，近年来受到关注，其较PSA 有更好的诊断效能［16］。PSAD 具有较高敏感度但其特异度较低。既往文献对PSAD 的取值有所差异，有些文献是将PSA 大于50 或100 ng/ml 去除，有些文献则把所有PSA 值纳入研究，这些都会直接影响PSAD 截断值，继而影响联合预测模型得出的风险概率［17-19］。本研究样本为2018 年1 月～2019 年6 月间在我院经穿刺活检并进行过MRI 检查的病例，将可能导致PSA 值异常而影响模型准确性的原因排除在外。通常认为对临床决策有帮助的PSAD阈值为0.15 ng/ml2［20,21］，本组资料的PSAD 截断值为0.17 ng/ml2，其敏感度高（92.98%），特异度较低（63.44%）。为了提高穿刺结果的预测效能，本研究联合独立危险因子建立CsPCa 的Logistic 回归预测模型，该模型的敏感度91.23%，特异度88.71%，AUC 值为0.959，其预测效能优于单独应用PI-RADS v2.1 和PSAD。校准曲线显示预测模型实际发生率和预测发生率拟合度良好，决策曲线显示当风险阈值大于等于0.05 时就能获得净收益，表明联合独立危险因子的预测模型对CsPCa 有更好的预测价值。

联合独立危险因子建立的预测模型在实际临床应用中较为繁琐。为了更简便地预测穿刺结果并进行相应穿刺决策，利用PI-RADS v2.1 评分和PSAD 值的组合划分风险等级并构建风险分层图，可以直观地显示预测穿刺为CsPCa 的概率。当PI-RADS v2.1 评分小于等于2 且PSAD 小于等于0.27 ng/ml2或PI-RADS v2.1 评分为3 且PSAD 小于0.17 ng/ml2时，为一个低风险区，穿刺结果为CsPCa 概率极低，可以进行适当的主动监测，避免不必要的穿刺；当PI-RADS v2.1 评分为3 且PSAD 大于0.27 ng/ml2或PI-RADS v2.1 评分大于等于4 且PSAD 大于等于0.17 ng/ml2时为一个相对高风险区，CsPCa 阳性率大于30%，该范围内患者建议及时穿刺活栓以明确诊断，进行穿刺活检；两者间的范围内为中风险区，CsPCa 的阳性率小于30%。与单纯应用PI-RADS v2.1 评分相比，如评分为大于等于4 分时才决定穿刺活检，本组病例将漏诊14%的CsPCa，对于评分为3 分的患者，联合PSAD 有助于临床穿刺决策。

局限性：（1）本研究为回顾性研究且病理结果通过穿刺获得，非前列腺根治术后标本的大切片病理，可能导致部分假阴性；（2）PI-RADS v2.1 评分是取外周带及移行带病灶中的最高评分，没有对CsPCa 的风险进行分区预测；（3）本研究为单个中心研究结果，尚需进一步外部验证。

综上所述，PI-RADS v2.1 评分与PSAD 联合预测模型对CsPCa 穿刺结果的预测具有重要价值，将二者等级划分和组合有助于穿刺前CsPCa的风险评估和决策。