基于高b值DWI的容积ROI直方图鉴别中央腺体前列腺癌与良性前列腺增生的价值

张 喆，兰秀玲，申 林，白秀艳，方 晓

辽阳辽化医院放射科，辽宁 辽阳 111003

前列腺癌（prostate cancer，PCa）严重威胁着全球男性的健康［1］。PCa大多数发生于外周带（peripheral zone，PZ），约30%发生于中央腺体（central gland，CG）［2］，而绝大多数良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）也发生于CG，因此有必要对CG区的两者进行鉴别诊断。

目前前列腺影像报告和数据系统（Prostate Imaging Reporting and Data System，PI-RADS）2.1版中，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）序列被认为是鉴别CG区PCa和BPH的主要序列［3］，但该序列对PCa和部分BPH仍难鉴别。典型的PCa表现为T2WI低信号、无包膜、边界不清；典型BPH（病理学类型往往以腺体增生为主）表现为T2WI等信号、包膜完整，与PCa鉴别相对较容易；但部分BPH（病理学类型常以间质增生为主）常表现为T2WI低信号，有时包膜不完整，甚至边界不清，这些影像学表现与PCa极其相似，在T2WI序列上依据肉眼观察病灶形态来鉴别PCa和BPH存在很大主观性［2，4］。

尽管有学者［5］发现，弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）能够定量鉴别CG区PCa和BPH，但两者具有较大重叠，诊断效能很低［曲线下面积（area under curve，AUC）仅为0.75］。原因是前列腺病灶具有异质性［6］，即病变成分和正常前列腺成分互相夹杂分布，而该学者采用传统感兴趣区（conventional region of interest，cROI）的测量方法，得到的是ROI内信号强度的平均数，无法反映病灶的异质性，诊断效能不高。而直方图分析法可通过多参数反映病灶的异质性来提高诊断效能［7］；另外cROI仅能反映单一层面信息，无法反映病灶整体异质性，而容积ROI（volumetric ROI，vROI）能够反映病灶整体异质性［8］。已有研究［9］表明，ADC的vROI直方图鉴别CG区PCa和BPH的诊断效能高于cROI。另有研究［10-11］表明，高b值（b＞1 000 s/mm2）DWI计算出的ADC鉴别CG区PCa和BPH的诊断效能高于标准b值（800≤b≤1 000 s/mm2）。目前，国内外鲜有基于高b值DWI的ADC的vROI直方图对CG区PCa和BPH进行鉴别的研究报道。因此，本研究旨在探讨基于高b值DWI的ADC的vROI直方图对CG区PCa和BPH鉴别诊断的价值，并将诊断效能与基于标准b值所得结果进行比较。

1 资料和方法

1.1 研究对象

回顾并分析2017年3月—2021年7月辽阳辽化医院因前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）异常增高或因排尿困难而就诊的患者。纳入标准：① 术前1个月行前列腺MRI扫描，序列包括T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）、T2WI、DWI；② 穿刺术后病理学检查结果为PCa或BPH。排除标准：① MRI检查前患者曾接受穿刺活检、手术、放疗、化疗、内分泌等抗PCa或BPH的治疗；② DWI参数不统一（统一标准：b=800 s/mm2和b=1 500 s/mm2）；③ DWI图像质量欠佳，例如缺图、伪影、未完全覆盖病灶整体；④ 病灶直径≤1 cm以致于难以勾画ROI。

最终纳入：PCa组59例患者（62个病灶），年龄48～88岁，平均（69.3±7.6）岁；PSA 2.5～572.1 ng/mL，平均25.6 ng/mL；病理Gleason评分6～10分，中位数7分（3+3=6分，16个；3+4=7分，13个；4+3=7分，11个；8～10分，2 2个）；病灶最大径0.4～2.9 c m，平均（1.6±0.5）cm。BPH组80例患者（80个病灶），年龄52～86岁，平均（68.7±6.4）岁；PSA 2.4～36.8 ng/mL，平均5.7 ng/mL；病理学检查结果以腺体增生为主56个，以间质增生为主24个；病灶最大径0.5～7.9 cm，平均（2.9±1.8）cm。

1.2 穿刺活检过程以及病理学检查结果分析

前列腺被分为双侧PZ区（包括前列腺上、中、下部）、双侧CG区（包括前列腺上、下部）、双侧前纤维肌肉基质区。超声引导下经直肠前列腺穿刺术，每区各采集1针，共采集12个区域，在MRI怀疑有PCa或BPH的区域再另外采集1～2针。所有采集样本由具有15年前列腺诊断经验的病理科医师进行诊断。

1.3 检查方法

采用美国GE公司的Signa HDxt 1.5 T MRI扫描仪，使用8通道腹部线圈。扫描序列：轴位T1WI-快速自旋回波（fast spin echo，FSE），矩阵96×130，层厚5 mm，层间距1.5 mm；轴位T2WI-FSE，重复时间（repetition time，TR）3 280 ms，回波时间（echo time，TE）71 ms，回波链长度（echo train length，ETL）10，视野（field of view，FOV）40 cm×28 cm，矩阵96×130，层厚5 mm，层间距1.5 mm；轴位DWI-平面回波（echo planar imaging，EPI），TR 8 000 ms，TE 58.0 ms，FOV 40 cm×28 cm，矩阵96×130，层厚5 mm，层间距1.5 mm，b值为0、800、1 500 s/mm2。

1.4 图像分析与数据测量

图像传至GE AW4.6工作站，使用Functool软件对DWI（b=0、800 s/mm2）和DWI（b=0、1 500 s/mm2）进行重建，分别得到ADC800和ADC1500图（分别为b值为800和1 500时所计算出的ADC值），将T2WI、DWI、ADC800和ADC1500图像导入个人电脑中。

由2名放射科医师（分别具有8年和20年MRI诊断经验）根据病理学检查结果所提示的病灶位置，在T2WI、DWI、ADC上相应前列腺分区寻找病灶，分别进行如下测量。在Fire Voxel软件上，分别在ADC800图像上沿病灶边缘逐层勾画ROI（ROI包括坏死、囊变，但避开尿道、射精管），随后将这些ROI融合成vROI（图1、2），运行软件计算，随后得到ADC800的vROI直方图及其参数（共12个）：均数（mean value，mean）、最小值（minimum，min）、最大值（maximum，max）、百分位数（quantile 5th、10th、25th、50th、75th、90th、95th）、偏度（skewness，ske）、峰度（kurtosis，kur），记作ADC800-mean、min、5th、10th、25th、50th、75th、90th、95th、max、ske、kur。采用相同方法勾画ROI，随后得到ADC1500的vROI直方图以及其参数，记作ADC1500-mean、min、5th、10th、25th、50th、75th、90th、95th、max、ske、kur。

图1 CG区PCa的ADC vROI勾画过程

图2 CG的BPH的ADC vROI勾画过程

1.5 统计学处理

采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。利用组内相关系数（interclass correlation coefficient，ICC）评估2名放射科医师所测结果的一致性，若一致性良好（ICC＞0.75），则采取两者结果的均数进行后续统计学分析。利用Levene检验数据方差齐性，利用单样本Kolmogorov-Smirnov检验数据的正态性，若两组数据方差齐性且均为正态分布，则以±s表示，用独立样本t检验比较两组间各参数的差异；否则以M（Q1，Q3）表示，用Mann-WhitneyU检验比较两组间各参数的差异。利用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线进行诊断效能分析，计算AUC、灵敏度和特异度。采用Medcalc 19.3统计软件进行如下统计：利用DeLong检验比较ADC800和ADC1500相应直方图参数的AUC的差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 2名医师所测得结果的一致性分析

2名医师所测得结果的一致性良好，ICC均＞0.75（表1）。

表1 2名医师所测得结果的一致性检验

2.2 差异性分析

PCa和BPH两组间ADC800以及ADC1500的vROI直方图见图3。

图3 PCa和BPH患者的ADC vROI直方图

PCa的ADC800-min、5th、10th、25th、ADC1 500-mean、min、5th、10th、25th、50th低于BPH，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表2 PCa和BPH两组间的ADC800以及ADC1 500的vROI直方图参数的比较

续表

2.3 诊断效能分析

PCa和BPH的ADC800以及ADC1500的vROI直方图参数的诊断效能见表3。

表3 ADC800以及ADC1 500 vROI直方图参数的诊断效能

ADC1500-mean、min、5th、10th的AUC大于相应的直方图参数ADC800-mean、min、5th、10th，差异有统计学意义（P＜0.05，表4）。

表4 ADC800与ADC1 500 vROI直方图参数的AUC比较

3 讨 论

CG区最常见的疾病是BPH，但少部分PCa也发生于CG区，鉴别两者至关重要。本研究结果表明，ADC1 500-mean、min、5th、10th、25th、50th和ADC800-min、5th、10th、25th能够区分CG区PCa和BPH；高b值DWI的ADC的vROI直方图参数ADC1500-mean、min、5th、10th的诊断效能高于标准b值所得参数ADC800-mean、min、5th、10th。

3.1 高b值DWI vROI直方图鉴别CG区PCa和BPH的价值

本研究中PCa的ADC800-min、5th、10th、25th和ADC1 500-mean、min、5th、10th、25th、50th低于BPH，差异有统计学意义（P＜0.05），分析原因为PCa较BPH的细胞增殖速度更快，因此细胞密度和核质比更高，导致水分子弥散运动相对受限，ADC值较低，相应的vROI直方图参数ADC800-min、5th、10th、25th和ADC1 500-mean、min、5th、10th、25th、50th较低。温淑蓉［9］的研究结果表明，PCa的ADC1000-mean、10th低于BPH，与本研究结果一致。

本研究中PCa和BPH两组间直方图低值区（min至25th）差异有统计学意义，而高值区（75th至max）差异无统计学意义，这与温淑蓉［9］的研究结果一致。分析原因：多项研究［12-15］表明，前列腺病变存在异质性，即PCa或BPH发生于正常前列腺组织背景下，病灶中混有正常前列腺组织——PCa或BPH病变成分细胞密度较高，水分子弥散运动相对受限，这部分ADC主要分布在直方图低值区（min至25th），即ADC低值区反映的是病灶中病变成分的信息；正常前列腺组织中含有大量腺泡和腺管，细胞密度较低，水分子弥散运动相对自由，这部分ADC主要分布在直方图高值区（75th至max），即直方图高值区反映的是背景正常腺体成分，因此，PCa和BPH两组间直方图低值区差异有统计学意义。

3.2 高b值ADC和标准b值ADC诊断效能对比

本研究ADC1500-mean、min、5th、10th诊断效能高于ADC800-mean、min、5th、10th，分析原因：根据体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）理论［16］可知，ADC既包含水分子弥散运动成分，又包括微循环灌注成分。标准b值（800≤b≤1 000 s/mm2）所计算出的ADC不仅包含水分子弥散运动成分，又包含大量微循环灌注成分，ADC受到微信号灌注成分的干扰，无法准确地反映病变成分水分子弥散运动情况；而随着b值升高，微循环灌注成分对ADC值的影响权重减小，高b值（b＞1 000 s/mm2）所计算出的ADC能够剔除掉大量微循环灌注成分的干扰，可以更加准确地反映病灶中水分子弥散运动的情况，因此采用高b值DWI所得的ADC的vROI直方图的诊断效能高于标准b值所得结果。在PCa的Gleason分级的研究中，高b值ADC较标准b值的诊断效能更高［17-18］，说明高b值DWI对微循环灌注成分的干扰的抑制效果更好，其诊断效能高于标准b值，这与本研究的结果一致。

3.3 本研究的局限性

第一，本研究属回顾性研究，两组病例的选择可能存在偏倚。第二，本研究样本皆为穿刺活检所得，病理学检查结果可能存在误差。第三，ROI为手工勾画，难免产生误差。第四，因IVIM扫描时间过长而不适用于临床应用，且另有研究［19］表明IVIM与DWI对CG区PCa和BPH诊断效能无差异，所以本研究未探讨IVIM，在未来的研究中将进一步探讨IVIM的vROI直方图对两者鉴别诊断的价值。

综上，基于高b值的ADC vROI直方图能够鉴别CG区PCa和BPH，其诊断效能高于标准b值所得结果。