多参数磁共振成像在前列腺癌中的应用进展

夏标 吴海璐 张天富 李雪娜

昆明市呈贡区人民医院放射科，昆明 650500

前列腺癌（prostate cancer，PCa）的全球发病率约为4.0%，位居全球男性恶性肿瘤的第二位，其侵袭性位居第五位[1]。随着人口老龄化进程的加快，PCa 的发病率和病死率也在逐年上升。因此，早期检测、诊断PCa 及评估其复发、转移尤为重要。多参数MRI（multiparametric MRI，mpMRI）是评估PCa的常用影像学方法，其在常规T1 加权成 像（T1-weighted imaging，T1WI）、T2加 权 成 像（T2-weighted imaging，T2WI）序列的基础上结合扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）、动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI）和（或）MRI 波谱等功能成像序列来反应前列腺组织的功能、生化代谢等方面的改变[2]。笔者主要就mpMRI 的主要序列、评分的新规范及其在PCa 中的应用展开综述。

1 mpMRI 序列及评分的新规范

前列腺影像报告与数据系统（prostate imaging report and data system，PI-RADS）V2.1 版指南[3]旨在简化评分标准。其中，DWI、T2WI 仍然是外周带、移行带评分的主导序列。PI-RADS V2.1 版指南中最重要的更新是增加了中央带和前纤维肌肉基质（anterior fibromuscular stroma，AFMS）评分的新规范，以及强调了高b 值（≥1400 s/mm2）DWI 的应用[3]。

1.1 mpMRI 关键序列及新规范

1.1.1 T2WI 序列

mpMRI 的T2WI 序列可以显示外周带、尿道周围腺体区、前列腺包膜等解剖结构，勾画可疑病变，确定病变与前列腺包膜、神经血管束等组织的关系[4]。为避免部分容积效应，如评估前列腺增生结节低信号包膜的完整性，PI-RADS V2.1 版指南规定T2WI 图像采集应包括轴面或垂直于前列腺长轴的斜轴面，以及至少选择1 个正交的矢状面和（或）冠状面[3]。有文献报道，斜轴面有助于与经直肠前列腺超声检查（transrectal utrasonography，TRUS）引导下的活检图像融合[5]。

1.1.2 DWI 序列

因PCa 组织细胞密度增大（细胞体积小、核浆比大及细胞外间质成分少），导致细胞膜阻碍水分子运动的作用增强，因此，DWI 相对扩散受限[6]。DWI 一般用b 值来反映水分子扩散敏感程度的变化，b 值越大，相对扩散受限越明显。PI-RADS 2.1 版指南推荐使用50～100、800～1000 s/mm2两组b 值用于表现扩散系数（appraent diffusion coefficient，ADC）值的计算[3]。但鉴于b 值在50～100 s/mm2时的技术要求较0 s/mm2时更高，为及时避免b 值＞1000 mm2时发生扩散峰度效应影响ADC 值计算的缘故，故PI-RADS 2.1 版指南[3]推荐使用低b 值（0～100 s/mm2）和中间b 值（800～1000 s/mm2）。但是，因高b 值（≥1400 s/mm2）增加了肿瘤组织与正常前列腺组织之间的对比度及显著提高了PCa 的检出率[7]，故也被PI-RADS 2.1 版指南[3]强烈推荐。

1.1.3 DCE-MRI 序列

与DCE-MRI 中的二维T1WI 序列相比，三维T1WI 序列具有更高的空间分辨率。另外，因PI-RADS 2.0 版指南推荐的时间分辨率为10 s（首选＜7 s），会影响图像空间分辨率及造成图像质量的损坏，因此，PI-RADS 2.1 版指南[3]推荐使用三维T1WI 序列，并将时间分辨率修改为≤15 s。

1.2 mpMRI 评分的新规范

1.2.1 中央带

中央带属于腺体组织，突出于前列腺底部背侧，V 形围绕射精管，紧邻移行带向下延伸，尖端止于精阜。因此，mpMRI 很难将中央带与移行带区分开，二者常合称为中央腺体。但鉴于其V 形结构的特点，一般认为mpMRI冠状面更有助于中央带的识别[8]。正常中央带在T2WI 和ADC 图上表现为双侧对称性的低信号，DWI 则表现为轻度高信号。由于中央带与精囊腺组织非常相似、精囊腺癌发生率极低及两者之间的毗邻的解剖关系，因此，原发于中央带的PCa 亦极罕见（＜5%），且常浸润精囊腺[9]。临床上中央带的PCa 常不起源于中央带，通常为外周带或移行带的PCa 延伸所致，其在T2WI 和ADC 图上呈不对称的低信号肿块、DWI 呈高信号，DCE-MRI 呈早期强化[3]。

1.2.2 AFMS

AFMS 属于非腺体组织，由垂直延伸的平滑肌肉束和结缔组织组成，覆盖于前列腺腹侧表面，延续为膀胱平滑肌。因此，AFMS 在T2WI、DWI、ADC 图上均表现为双侧对称性的新月形低信号，DCE-MRI 早期及延迟期均无强化。PCa 并非起源于AFMS，且很难与前列腺腹侧的PCa区别开。因此，PI-RADS V2.1 版指南[3]推荐根据最可能起源的区域（外周带或移行带）选择AFMS 病变的评估标准。

1.2.3 移行带

移行带位于前列腺中部、底部的前内侧，包绕近段尿道，T2WI 为其评分的主导序列。PI-RADS V2.1 版指南规定了其新的评分标准：1 分为正常移行带、典型结节；2 分为非典型结节；3 分为边缘模糊的不均质信号或不符合2、4、5 分的标准；4 分为凸透镜状、边界不清晰、均质、中等低信号强度；5 分的评分标准为凸透镜状、边界不清晰、均质、中等低信号强度，但病灶最大径≥1.5 cm 或有明确的前列腺包膜外侵犯[3,10]。3～5 分的评分标准与PI-RADS V2.0 版指南一致，无变化。

1.2.4 DWI

因PI-RADS V2.0 版指南中DWI 评为2 分的病灶在ADC 图上定义为模糊低信号，然而这些模糊低信号在高b 值DWI 上也会呈不显著高信号表现，与DWI 评为3 分的病灶在高b 值DWI 为轻、中度高信号存在一致性而很难鉴别[3.10]，故在PI-RADS V2.1 版指南中规定了新的评分标准。其中，DWI 评为2 分的病灶在ADC 图上呈线性、楔形低信号和（或）高b 值DWI线性、楔形不显著高信号；评为3 分的病灶在ADC 图上呈局灶性低信号和（或）高b 值DWI 上呈局灶性高信号，以及可能在ADC 图上呈显著低信号或在高b 值DWI 上呈显著高信号；评分1、4、5 分的标准无变化[3]。

1.2.5 DCE-MRI

在PI-RADS V2.1 版指南[3]中，DCE-MRI 对阳性病灶的评估标准不变，但是对阴性病灶的评估标准规定为前列腺病灶在DCE-MRI 中无早期强化或弥漫性多病灶强化，强化的病灶在T2WI 和（或）DWI 序列上未见异常。

2 mpMRI 在PCa 中的应用

2.1 mpMRI 在PCa 活检前的应用

传统的前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）检测、直肠指诊往往会出现假阳性结果及过度诊断[11]，而mpMRI 筛查PCa 的特异性、阴性预测值均高于PSA，行mpMRI 检查可使27%的患者避免活检[12]。因此，英国共识会议和国际指南[13]推荐活检前行mpMRI。活检前行mpMRI 的适应证主要包括：不明原因的PSA 水平升高；既往双参数MRI 检查结果为阴性，但仍高度怀疑临床显著性PCa（clinically significant PCa，csPCa），再次检查可优选mpMRI；存在可能影响DWI 图像质量的因素（如髋关节植入物）、有PCa 家族史及遗传倾向的患者等[9]。

活检前行mpMRI 检查主要用于PCa 的风险分层、包膜外侵犯及精囊腺受侵评估。活检前PCa 的风险分层评估，PI-RADS V2.0 版指南推荐行mpMRI 检查评分在1、2 分的病灶不需活检，3 分的病灶可能需要活检，4、5 分的病灶推荐活检[2]。3 分的病灶的临床治疗需结合病灶的体积，体积＜0.5 cm3的病灶应进行PSA 随访和年度mpMRI 或双参数MRI 检查，体积＞0.5 cm3的病灶应接受活检[5,14]。活检前通常在T2WI 序列上对PCa 包膜外侵犯进行诊断，其直接征象为前列腺包膜与周围脂肪界线不清，间接征象包括包膜不规则隆起、双侧血管神经束增厚、肿瘤包膜接触长度＞10 mm、直肠前列腺角消失等[13]。Dominguez 等[15]的研究结果显示，mpMRI 诊断包膜外侵犯的特异度为90.9%、阴性预测值为74.1%，而灵敏度仅为54.9%。但也有研究报道，采用3.0 T、直肠内线圈联合相控阵线圈的mpMRI可将诊断包膜外侵犯的灵敏度提高至68.0%[16]。活检前采用T2WI 序列诊断精囊腺受侵，直接征象表现为前列腺底部局灶性或弥漫性低信号延伸至精囊，DWI 序列上扩散受限，DCE-MRI 序列上精囊腺内异常对比强化，间接征象可有前列腺精囊夹角消失。Grivas 等[17]采用T2WI、DWI、DCE-MRI 序列对PCa 精囊腺受侵进行诊断分析，结果显示mpMRI 诊断精囊腺受侵的灵敏度为75.9%，特异度为94.7%、阴性预测值为97.0%，准确率为92.7%，预测模型中AUC 为0.884。

2.2 mpMRI 靶向活检和mpMRI/TRUS 融合活检在PCa中的应用

目前，穿刺活检是诊断PCa 及其术前类型的主要手段。初次活检，mpMRI 可提高PCa 及csPCa 的检出率；对于既往活检结果为阴性而临床仍持续怀疑PCa 的患者需要再次进行活检，mpMRI 可检出多达40%的遗漏病例[18]。mpMRI靶向活检的检出率可能与穿刺途径、部位有关[19-21]。经会阴进行前列腺穿刺活检在感染、直肠出血方面的风险较经直肠低，且在活检后可使患有糖尿病、前列腺炎等容易感染的患者避免败血症和严重感染的发生，其对csPCa 的检出率（91.3%）也高于经直肠（72.2%），但更易出现疼痛[19-20]。Schouten 等[21]认为，mpMRI 靶向活检诊断csPCa 漏诊的部位主要位于前列腺背外侧（58.0%），其次位于前列腺尖部（37.0%）。

mpMRI/TRUS 融合活检是一种新型靶向定位技术，其可使csPCa 的检出率提高30.0%[22]。该方法通过实时获取三维TRUS 图像与mpMRI 弹性融合，将活检轨迹可视化并标记可疑病变靶向活检[23]。Benelli 等[24]的研究结果表明，mpMRI/TRUS 融合活检对评分为3、4、5 分csPCa 的检出率分别为17.2%、44.9%、73.4%。目前，mpMRI/TRUS 融合活检技术在国内开展较少，如何高效利用，还有待进一步的大样本研究。

2.3 mpMRI 在PCa 主动监测中的应用

主动监测是临床上对低危PCa 患者动态监测的重要方法之一，其意义在于初诊时对低危PCa 患者不选择治疗，而是进行密切随访及长期监测，期间有进展和（或）包膜外侵犯时，再积极进行治疗。mpMRI 评估低危PCa 为进展的定义是主动监测期间PI-RADS 评分增加，病灶数目增加和（或）体积成倍增大[25]。低危PCa 主动监测期间仅凭T2WI序列评估PCa＞0.2 cm3病灶的准确率仅为20.0%，结合DWI、DCE-MRI 等功能序列可明显提高准确率[26]。Moore 等[26]研究发现，初次行mpMRI 检查未发现病灶的低危PCa 患者在主动监测第3 年期间有20.0%的机会出现进展，初次行mpMRI 检查发现病灶的低危PCa 患者在第3 年时有50.0%的可能出现进展。Hsiang 等[27]将6 年内至少2 次采用mpMRI的T2WI、DWI、DCE-MRI 序列行主动监测及随后接受活检的122 例低危PCa 患者纳入研究，结果表明，mpMRI 评估PCa 为进展与组织病理学检查结果为升级的相关性不大，其预测低危PCa 组织病理学检查升级的灵敏度仅为41.3%、特异度为54.8%、阳性预测值为75.0%、阴性预测值为为22.2%；但若初次mpMRI 评估PCa 在4～5 分时，可能预示组织病理学检查结果升级。因此，mpMRI 在初次评估低危PCa 未发现病灶时也需主动监测，若发现病灶尤其评分在4～5 分时需高度重视，并积极接受活检进行组织病理学诊断。

2.4 mpMRI 在评估PCa 根治性前列腺切除术（radical prostatectomy，RP）后局部复发及转移中的应用

RP 是治愈PCa 的重要方法之一，适用于可以完全切除的局部PCa 或预期寿命＞10 年且不存在使手术可能复杂化的患者[28]。RP 术后PCa 局部复发部位最常见于膀胱尿道吻合口周围，其次位于精囊腺和膀胱后区，骨盆mpMRI 是最有价值的影像学检查方法[29]。RP 术后尽管PSA 水平较低（0.2～2.0 ng/ml），但仍有15%～30%的男性患者PSA 水平持续升高而发生生化复发[4,29]。Kitajima 等[30]采用T2WI 结合DWI、DCE-MRI 序列对RP 术后PSA 不同水平的患者行mpMRI 检查，研究结果显示，PSA 水平＜0.4 ng/ml、0.4～1.0 ng/ml、＞1.0 ng/ml 的RP 术后局部复发病灶的检出率分别为76.5%～82.4%、60.0%～73.3%、80.0%～88.0%，采用T2WI结合DWI 序列对于病灶最大径＜10 mm、≥10 mm 的RP术后局部复发病灶的检出率分别为25.0%～29.4%、27.9%～69.0%。Roy 等[31]研究发现，单独T2WI 序列评估RP 术后局部复发的灵敏度为56.0%，而采用T2WI 结合DWI、DCEMRI 序列可将灵敏度提高至94.0%。因此，欧洲泌尿生殖放射学会推荐mpMRI 用于PSA 水平较低且怀疑RP 术后局部复发患者的评估[32]。

mpMRI 评估RP 术后盆腔淋巴结转移的灵敏度、特异度均低于PET/CT，但对骨盆骨转移，两者检出率的差异无统计学意义[33-34]。Radzina 等[33]回顾性分析了32 例均行68Ga-PSMA-11 PET/CT、mpMRI 检查的RP 术后局部淋巴结转移患者，结果显示，PET/CT 的灵敏度为83.3%、特异度为80.0%、准确率为90.6%，而mpMRI 的灵敏度为41.7%、特异度为94.4%、准确率为72.0%。Couñago 等[34]应用mpMRI 和18F-胆碱PET/CT 评估38 例RP 术后生化复发的患者，结果显示，两者对骨盆骨转移的检出率分别为10.5%和7.9%，差异无统计学意义。

3 mpMRI 评估PCa 的局限性及潜在的解决方案

3.1 mpMRI 评估PCa 的局限性

尽管mpMRI 评估PCa 有诸多优势，但仍存在一些局限性：（1）PCa 在T2WI 序列上表现为低信号，与活检后前列腺出血、肉芽肿性前列腺炎和局灶性前列腺萎缩等一些前列腺良性病变低信号表现相似，且无特异性，鉴别诊断较困难；（2）临床医师诊断水平的一致性差。

3.1.1 活检后前列腺出血

前列腺活检时，通常会损伤毛细血管导致出血。在损伤毛细血管的同时，前列腺会产生一种柠檬酸盐抗凝剂，从而导致沿针迹处长时间出血，出血病灶内脱氧血红蛋白、正铁血红蛋白横向驰豫时间缩短并存在顺磁敏感效应[35]。因此，活检后前列腺出血在T2WI 序列上信号降低、在DWI 序列上为稍高信号而呈局限性扩散受限表现，与PCa在T2WI 序列上信号降低及DWI 序列扩散受限表现相近而易被误诊。

3.1.2 肉芽肿性前列腺炎及局灶性前列腺萎缩

前列腺炎常引起外周带在T2WI 序列上信号降低，可能与PCa 难以鉴别。肉芽肿性前列腺炎是一种较罕见的良性炎性疾病，非特异性或继发于尿路感染、卡介苗治疗膀胱癌后引起的感染。临床上肉芽肿性前列腺炎血清PSA 水平可升高或不升高，因此，常需行mpMRI 检查来辅助诊断。但肉芽肿性前列腺炎外周带在T2WI 序列上常表现为低信号，与PCa 在T2WI 序列上信号降低表现相近而易被误诊。

局灶性前列腺萎缩经临床活检标本中常见的组织学诊断，最好发于外周带，其在T2WI 序列上表现为楔形低信号，与PCa 在T2WI 序列上信号降低表现相近而易被误诊。

3.1.3 临床医师诊断水平的一致性差

mpMRI 评估PCa 的另一局限性在于临床医师诊断水平的一致性差而出现误诊或漏诊。Müller 等[36]分析了126 例在不同机构接受过MRI/TRUS 融合活检患者的评分一致性，结果Bland-Altman 图显示医师诊断水平的一致性非常差，究其原因在于医师的诊断经验、医院的MRI 设备及医师对mpMRI 诊断标准的理解存在差异。

3.2 潜在的解决方案

3.2.1 活检后延迟行mpMRI 检查

活检后延迟6-8 周行mpMRI 检查，绝大多数患者在活检后前列腺出血已液化，且在T2WI 序列上表现为高信号，容易与PCa 鉴别。

3.2.2 掌握肉芽肿性前列腺炎及局灶性前列腺萎缩的典型mpMRI 影像学表现

肉芽肿性前列腺炎的典型表现为外周带在T2WI 序列上为弥漫性信号降低。对于外周带及＞50%的前列腺腺体在T2WI 序列上为弥漫性信号降低，可有助于其与PCa 在T2WI 序列上信号局限性降低进行鉴别[37]。但有时肉芽肿性前列腺炎表现不典型，外周带在T2WI 序列上表现为低信号的局灶性硬结节及ADC 值低，常被PI-RADS 误评为4 或5 分，目前很难将其与PCa 鉴别。

局灶性前列腺萎缩的典型表现为外周带在T2WI 序列上为楔形低信号，DWI 序列上为中度扩散受限，DCEMRI 序列上为早期不强化或中度强化，但扩散受限及强化程度不如PCa[38]。

3.2.3 参加教育培训及结合机器学习

参加教育培训及结合机器学习对提高临床医师诊断水平的一致性可能会发挥重要作用。有研究报道，临床医师参加教育培训可以使mpMRI 诊断PCa 的准确率由培训前的49%～52%提高至64%～81%[39]。机器学习是利用大量数据进行学习及不断改进，其在PCa 检测、侵袭性预测、局部分期中具有很好的应用前景，同时可提高医师诊断水平的一致性。但目前机器学习并未在国内PCa 评估中广泛应用，也很难获得大量数据来验证。

综上所述，mpMRI 在PCa 活检前及指导靶向活检、主动监测、RP 术后局部复发及转移等方面的应用越来越重要，但也需重视其局限性。在评估PCa 时，还应与前列腺良性病变相鉴别，如结合机器学习可能会在mpMRI 诊断中更具优势。

利益冲突所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明夏标负责命题的设计与起草、综述的撰写与修订；吴海璐负责综述最终版本的修订与审阅；张天富、李雪娜负责文献的查阅与分析