IVIM 相关参数及纹理特征对前列腺癌与前列腺增生的鉴别价值

陈 迪，郑 鑫，徐运军

（安徽医科大学附属省立医院影像科，安徽 合肥 230001）

前列腺癌（prostate cancer）及前列腺增生（prostatic hyperplasia）是中老年男性较常见的疾病。根据2020 年全球癌症统计数据[1]，前列腺癌是2020 年男性第2 大常见癌症和第5 大癌症死亡原因。近年来，我国前列腺癌发病率呈增高趋势并逐渐低龄化发展，严重威胁男性健康。血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）检测是目前较常用的筛查方法，然而其受多种因素影响，诊断敏感性高，而特异性不高[2，3]。多参数磁共振成像是目前诊断前列腺癌最重要的影像技术之一。基于DWI 序列的体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）能更准确地反映组织内水分子的扩散运动。纹理分析是一种将影像转化为数据并进行特征分析的一种方法，是对不同组织特性的量化比较，目前已被证实对多种肿瘤有预测价值[4-6]，在前列腺癌方面也有较多研究成果[7-10]。本研究旨在探究IVIM 相关参数及纹理特征对前列腺癌与前列腺增生的鉴别价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2020 年11 月-2021 年8 月安徽医科大学附属省立医院行前列腺MRI 检查的43 例患者的临床资料，包括前列腺癌患者23 例设为前列腺癌组，年龄62～84 岁，中位年龄71 岁，PSA 4.750～100 ng/ml。前列腺增生患者20 例设为前列腺增生组，年龄56～88 岁，中位年龄69.5 岁，PSA 0.979～28.440 ng/ml。纳入标准：①检查前未行任何治疗，如手术、放疗、内分泌治疗等；②均行参数统一的MRI检查；③检查后14 d 内有明确的病理结果，包括穿刺活检及全切。排除标准：①存在MRI 检查禁忌；②穿刺阳性，但MRI 图像上癌灶不明显者；③病理描述区域与MRI 影像不匹配，不能准确勾画肿瘤边界的病例资料；④图像伪影重而影响诊断者。

1.2 方法 采用GE Discovery MR 750w MRI 扫描仪，体部线圈，检查前30 min 使用开塞露清洁肠道。检查时取仰卧位。常规序列包括轴位T1WI、轴位T2WI、抑脂（FS）-T2WI、矢状位T2WI、冠状位T2WI；DWI 序列取3 个b 值（0、800、1400 s/mm2）；IVIMDWI 取15 个b 值（0、10、20、30、40、50、80、100、150、200、400、800、1000、1500 及 2000 s/mm2），TR 2600 ms，TE 102 ms，层厚4 mm，层间距0 mm，视野（FOV）380 mm×100 mm，b≤200 s/mm2时，NEX 为1；b=400 s/mm2时，NEX 为4；b=800 s/mm2时，NEX 为8；b=1000 s/mm2时，NEX 为10；b=1500、2000 s/mm2时，NEX 为15。

1.3 图像处理 IVIM 相关参数获取：将原始磁共振图像传至GE 4.6 后处理工作站，选择MADC 软件打开多b 值图像，设置处理范围（包含整个前列腺），在病灶最大界面，手动勾画ROI，避开钙化、囊变、尿道等得到相关参数，包括水分子扩散系数（D）、伪扩散系数（D*）及灌注分数（f）。纹理特征获取：下载原始图像T2WI 序列，以DCM 格式导入ITK-SNAP 软件，打开后逐层手动勾画ROI，避开钙化、囊变、尿道等。将原始T2WI 序列及所勾画感兴趣区导入A·K软件进行分析。用R 软件提取纹理特征，用曼-惠特尼U检验探索两组数据的关系，用单因素线性回归分析两组数据差异，并用最大相关最小冗余法（mRMR）筛选出具有最佳效能的5 个特征（一阶纹理特征3 个：一致性、四分位间距、90 百分位数；二阶纹理特征-灰度共生矩阵2 个：熵、Id）；另采用多因素线性回归分析上述特征后构建最终模型，并进行交叉验证。

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0 统计软件进行数据分析。正态分布的计量资料以（）表示，采用独立样本t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数（M）表示，采用非参数检验。采用ROC 曲线分析IVIM 相关参数及纹理特征参数对前列腺癌及前列腺增生的鉴别价值，AUC＞0.7 表示该参数具有诊断价值。以P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IVIM 相关参数分析及鉴别诊断效能 前列腺癌组D 及f 值小于前列腺增生组，D*值大于前列腺增生组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。ROC 曲线分析显示，D 值诊断价值中等（0.7＜AUC＜0.9），f 值诊断效能较高（AUC＞0.9），而D*值对前列腺癌及前列腺增生的诊断无意义，见表2、图1。

表1 两组IVIM 相关参数比较（M，）

表1 两组IVIM 相关参数比较（M，）

表2 IVIM 相关参数鉴别诊断前列腺癌与前列腺增生的效能

图1 IVIM 相关定量参数的ROC 曲线图

2.2 纹理特征相关参数分析及鉴别诊断效能 ROC曲线分析显示，一致性、四分位间距、90 百分位数、熵、Id 对前列腺癌及前列腺增生的诊断价值较高（AUC＞0.9），见表3。

表3 纹理特征鉴别诊断前列腺癌与前列腺增生的效能

3 讨论

前列腺癌及前列腺增生是中老年男性常见疾病，临床上常采用直肠指检、PSA 测定及超声检查进行筛查。但上述方法特异性不佳，两者不易鉴别，不利于前列腺癌的早期发现，导致前列腺癌患者确诊时已是中晚期，生活质量较差，预后不佳，生存率也较低。

MRI 具有软组织分辨率高、无辐射、无创伤等优点，是目前认为最佳诊断前列腺癌的影像技术之一[11]。基础序列T2WI 可以清晰显示前列腺解剖结构，功能序列DWI 可以评估不同组织的水分子扩散的速度，以此评价前列腺病变的性质[12]。但单纯ADC 值忽略了毛细血管微循环灌注，不能真正地反映水分子扩散运动情况。当前列腺癌及前列腺增生ADC 值均减低且相差不大时，两者不易鉴别[13]。IVIM 可将单纯水扩散与灌注相关扩散区分开来，能更准确地反映组织内水分子的扩散运动[14]。本研究结果显示，前列腺癌组D 及f 值小于前列腺增生组，D*值大于前列腺增生组，差异有统计学意义（P＜0.05），与既往研究结果一致[15-18]；ROC 曲线分析显示，D 值诊断价值中等（0.7＜AUC＜0.9），f 值诊断效能较高（AUC＞0.9），而D*值对前列腺癌及前列腺增生的诊断无意义。肿瘤细胞增殖导致核浆比增高、细胞外间隙减小，水分子扩散受限，因而前列腺癌D 值低于前列腺增生。D*值与组织内血容量相关，癌组织中血管增多，导致D*值增大[19，20]，而本研究中D*值诊断效能不高，认为可能与研究样本量少、参数测量误差及图像质量有关。纹理分析将影像转化为数据进行分析，客观性较强。本研究基于T2WI 序列图像纹理特征进行分析，通过筛选、建模验证，最终得到5 个对鉴别前列腺癌及前列腺增生有意义的特征，且经ROC 曲线分析显示，一致性、四分位间距、90 百分位数、熵、Id 对前列腺癌及前列腺增生的诊断价值较高（AUC＞0.9），提示基于T2WI 序列的纹理分析能够鉴别前列腺癌及前列腺增生。本研究不足之处：样本量少且病理结果大部分由穿刺活检获得，不能完全代表勾画病灶的特征。

综上所述，IVIM 相关参数D、f 值及纹理特征参数一致性、四分位间距、90 百分位数、熵、Id 对前列腺癌及前列腺增生的鉴别有一定价值。