多参数磁共振成像鉴别低高危前列腺癌的应用价值

胡伟红 沈夏枫 王世威 沈建良 刘姗

前列腺癌（prostate cancer，PCa）目前已位于中国男性泌尿生殖系统恶性肿瘤发病率的第1 位，每年新发PCa 或可达10 万例[1]。多参数磁共振成像（multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI）是诊断PCa 的首选影像学检查[2]。有研究认为，部分MRI影像学参数与PCa 侵袭性密切相关，对PCa 的恶性程度评估有一定价值。体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI）和扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）已被证实对PCa 具有较高的诊断价值[3-4]，本研究将通过比较PCa 患者IVIM-DWI 和DKI的各个参数值，评估两者鉴别低高危PCa 的应用价值，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾2018 年1 至12 月浙江中医药大学附属第一医院临床诊断为PCa 的49 例患者临床及影像资料，患者年龄41～78（63.0±8.7）岁。纳入标准：（1）临床与影像资料完整，包括IVIM-DWI 和DKI 数据齐全；（2）取得病理检查结果前1 个月内行mpMRI 检查。排除标准：（1）mpMRI 伪影严重，图像质量不佳者；（2）mpMRI 图像与病理检查结果的PCa 位置无法匹配者。本研究经本院医学伦理委员会审查通过（批准文号：2022-K-081-01），所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法 采用美国通用电气公司的Discovery MR750 3.0T MRI 扫描仪，32 通道腹部相控阵线圈，扫描范围完整包括前列腺和精囊腺。扫描序列包括：（1）快速自旋回波T2WI；（2）横断位常规扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）序列并自动重建出表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图；（3）IVIM-DWI 序列扫描：b 值分别为0、25、50、75、100、150、200、400、600、800、1 000、1 200、1 500 s/mm2，激励次数分别为4、2、2、3、3、4、4、6、6、8、8、10、10（与b 值相对应），扩散方向3 个；（4）DKI 序列扫描：b 值分别为0、1 000、2 000 s/mm2，激励次数分别为4、8、12，扩散方向50 个。具体参数见表1。

表1 MRI扫描参数

IVIM 的理论公式如下：

其中SI 代表体素内信号的强度；D代表体素内真性水分子扩散，称为真性扩散系数；D*代表体素内微循环灌注，称为伪扩散系数；f即灌注分数，代表体素内微循环灌注效应占总体扩散效应的容积率。

DKI 的计算公式如下：

其中，S（b）是特定b 值的DWI 信号；S（0）是没有扩散加权的基线信号；K 是无量纲的表观扩散峰度，K=0 时为一个完美的高斯曲线，K 值越大表示扩散与完美高斯模型的偏差越大；D 是被校正后的表观扩散系数。

1.3 图像后处理 所有图像由2 位具有主治医师以上职称的腹部专业影像医师共同阅片，达成一致意见并且完成病理学病灶与MRI 影像病灶之间的匹配工作；若无法达成一致意见，则由第3 位具有高级职称的影像医师作出最后判断。将mpMRI 图像传至AW4.6工作站，重建出相应参数的伪彩图，由其中1 位影像医师进行感兴趣区（region of interest，ROI）的勾画，并记录ROI 的参数值。ROI 放置方法：在病灶面积最大层面进行勾画，并尽可能包括病灶区域，同时尽可能避开周围正常组织。勾画PCa-ROI 并测量其ADC 值、IVIM 主要参数D 值、D*值、f 值和DKI 主要参数[平均扩散系数（mean diffusivity，MD）和平均峰度（mean kurtosis，MK）]。所有参数均测量3 次并取平均值。

1.4 统计学处理 采用SPSS 26.0 统计软件。正态分布的计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验；非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用秩和检验。采用ROC 曲线分析IVIM-DWI 和DKI 各参数鉴别低高危PCa 的效能，并计算AUC、灵敏度、特异度。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理检查结果 经病理检查确诊，49 例PCa 患者中低危PCa 患者（Gleason 评分≤3+4）13 例，其中Gleason 评分3+3 为6 例，Gleason 评分3+4 为7 例。高危PCa 患者（Gleason 评分≥4+3）36 例，其中Gleason 评分4+3 为13 例，Gleason 评分3+5 为1 例，Gleason 评分4+4为11 例，Gleason 评分5+3 为1 例，Gleason 评分4+5 为5例，Gleason 评分5+4 为5 例。

2.2 IVIM-DWI 与DKI 各参数比较 低危和高危PCa患者的各参数结果比较见表2。

表2 低高危PCa患者各影像学参数的比较

2.3 不同影像学参数对鉴别低高危PCa 的效能 以病理检查结果为金标准，绘制参数ADC 值、MD 值和MK 值的ROC 曲线，AUC 分别为0.732、0.739 和0.750，灵敏度分别为0.692、0.769 和0.6.9，特异度分别为0.750、0.728 和0.846，见表3 及图1。

图1 ADC 值、MD 值和MK 值预测低高危PCa 的ROC 曲线

表3 不同影像学参数对鉴别低高危PCa的效能

3 讨论

临床上经典的mpMRI 扫描一般包括T2WI 序列、横断位常规DWI（包括高b 值图像和ADC 图）序列以及动态对比增强（dynamic contrast enhanced，DCE）序列[5]。目前，国内外都致力于减少PCa 患者在诊断和治疗中所进行的侵袭性检查，如减少穿刺活检的频率[6]。另一方面，DCE 序列价值也存在一定的局限性，前列腺影像报告和数据系统的最新版指南中，修订了对移形带PCa 的评分标准，DCE 序列的结果，并不会对其评分结果产生影响。因此，本研究采用了IVIMDWI 和DKI 参数来代替DCE 参数来进行mpMRI 对鉴别低高危PCa 价值的研究。

DWI 可以无创性检测活体水分子的运动，是诊断PCa 的重要技术。DWI 成像是利用水分子随机、无规则的布朗运动原理，基于被检体像素内水分子不同运动状态而成像的，它可较好地反映微观组织结构和微观运动的内部信息，能在分子水平提供人体各组织的功能状态特征；组织内水分子的随机运动越多，在DWI 中的信号衰减越明显。自由水比固体组织具有极高的弥散系数，导致信号大量丢失，在DWI 上呈明显低信号。水分子的弥散程度用弥散系数来衡量。弥散系数越大，水分子的弥散范围就越大。当组织病变时，引起水分子的弥散系数发生变化，此时用ADC来表示其弥散程度。

在正常的生物组织中，水分子向三维空间的扩散量不同，存在各向异性。但人体组织水分子扩散是个复杂的运动，包括单纯扩散及微循环灌注等多方面的信息，单纯用DWI 来反映扩散情况，将会产生一定的误差。相较于传统DWI 的单指数模型，IVIM-DWI 是更复杂的双指数模型[7]，DKI 则是更符合实际扩散运动分布的非高斯分布模型[8]。本研究中，MD 值与MK 值稍优于ADC 值，也与DKI 模型比DWI 模型更为先进的事实相符。本研究结果显示，低高危PCa 的ADC 值、MD 值和MK 值差异有统计学意义，这与Shan 等[3]研究结果基本一致。而D 值、D*值、f 值的差异在以往研究中也不一致。Pesapane 等[9]研究结果显示，D 值、D*值、f 值差异并无统计学意义，与本研究结果相同。而Peng 等[10]研究结果则显示高危组的D 值明显低于低危组，这可能与不同前列腺的差异性有关。尤其为f 值，f值不仅包含毛细血管内的血流灌注，也包含了腺体的分泌、腺管内液体的流动等因素。

本研究的局限性在于：（1）本研究的低危PCa 组患者数量少，两组间样本量不均，且来源于单一中心，可能会对结果产生偏倚；（2）穿刺活检并非在MRI 引导下进行，病理检查结果与ROI 无法保证百分百的配准；（3）本研究并没有考虑样本PCa 位置的差异。

综上所述，正确评估PCa 的侵袭性与恶性程度对于治疗方案选择、肿瘤预后预测具有重要参考价值[11-12]。而传统ADC 值对鉴别低高危PCa 已具有一定应用价值，部分DKI 参数具有相同效果，且可能会在其他方面为其提供补充。