2020, Vol. 49文章信息
- 刘娜, 卑贵光, 李玉泽, 王聪
- LIU Na, BEI Guiguang, LI Yuze, WANG Cong
- 多高b值扩散加权成像联合T2WI对移行区前列腺癌的诊断价值
- The combined value of multi-high b-value diffusion-weighted imaging and T2WI in the diagnosis of transitional zone prostate cancer
- 中国医科大学学报, 2020, 49(12): 1112-1117
- Journal of China Medical University, 2020, 49(12): 1112-1117
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文章历史
- 收稿日期：2020-05-12
- 网络出版时间：2020-12-03 10:27
引用本文 |
2. 北部战区总医院放射诊断科, 沈阳 110812
2. Department of Radiology and Diagnostics, General Hospital of Northern Theater Command, Shenyang 110812, China
随着我国人口老龄化加剧，前列腺增生和前列腺癌的发病率也逐年升高[1]。研究[2]显示前列腺癌75%发生在外周带，25%发生在中央区和移行区。目前，研究[3-4]表明25%~30%的中央区前列腺癌是移行区前列腺增生发展恶变而来。与外周带前列腺癌（peripheral zone prostate cancer，PZ-PCa）不同，移行区前列腺癌（transition zone prostate cancer，TZ-PCa）以低分化和器官受侵更常见，前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）水平更高[5]。已有研究[6]显示早期TZ-PCa行前列腺根治术预后良好，但TZ-PCa常常发现较晚，大部分患者采用了内分泌、放化疗和手术治疗，复发率约为16%，而且高级别TZ-PCa术后切缘阳性概率较高[2]，因此，尽早诊断和治疗TZ-PCa非常重要[7]。本研究回顾性分析2018年1月至2019年10月北部战区总医院放射诊断科行前列腺常规磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）[常规b值DWI（single-b-value DWI，SB-DWI；b=1 000 s/mm2）及多高b值DWI（multi-high b-value DWI，MB-DWI；b分别为2 000 s/mm2、3 000 s/mm2）]检查、并行穿刺活检或手术病理证实移行区病变的70例患者临床资料。探讨不同b值DWI联合T2WI对移行区前列腺癌的诊断价值。
1 材料与方法 1.1 临床资料回顾性分析2018年1月至2019年10月北部战区总医院放射诊断科行前列腺常规MRI、DWI检查并行穿刺活检及手术病理证实移行区病变的70例患者临床资料。纳入标准：（1）相关临床诊疗数据完整、MRI及DWI影像资料完整；（2）行MRI检查前均未经过内分泌、放化疗等治疗；（3）对本研究知情同意并签署知情同意书；（4）行MRI检查后1个月内经直肠超声引导下穿刺或前列腺根治术获得病理确诊。排除标准：（1）未进行DWI检查或获得图像无法识别病变；（2）存在其他尿路病变。其中30例为TZ-PCa（TZ-PCa组），40例为移行区良性前列腺增生（transition zone benign prostatic hyperplasia，TZ-BPH；TZ-BPH组）。TZ-PCa组年龄46~76岁，平均（62.65±6.8）岁；Gleason评分[8] 4~7分，平均（5.14±1.12）分；血清总前列腺特异抗原（total serum prostate-specific antigen，TPSA）15.58~382.15 ng/mL，平均（172.45±41.38）ng/mL。TZ-BPH组年龄45~78岁，平均（65.23±7.96）岁，血清TPSA 3.57~55.67 ng/mL，平均（39.29±9.24）ng/mL。
1.2 仪器与检查方法采用美国GE Discovery 3.0T MR扫描仪，32通道体部相控阵线圈。扫描参数设置：腹部MRI平扫；快速自旋回波序列（fast spin echo sequence，FSE）T2WI：TR 8 000 ms，TE100 ms，层间距0.6 mm，层厚5.0 mm，矩阵352×352，视野（field of vision，FOV）240 mm×240 mm。DWI：TR/TE=5 200 ms/80 ms，FOV 320 mm×320 mm，层厚5.0 mm，层间距0.6 mm。矩阵128×128，回波间隙0.30 ms，激励分别为1、2、2、2次，DWI扫描b分别为0、1 000、2 000、3 000 s/mm2。检查前患者适度排空膀胱，以防止膀胱内液体过多而引起波动伪影。患者取仰卧位，线圈放置于盆腔部位，以耻骨联合上缘为中心。腹带固定线圈，减少腹部呼吸运动对采集数据质量的影响。高分辨率扫描包括整个前列腺及精囊。
1.3 图像观察及分析将采集的图像结果发送到AW4.6工作站，通过软件对图像进行处理，绘制椭圆形感兴趣区（region of interest，ROI），面积14~30 mm2，尽量避开尿道、血管、出血或钙化灶等。记录每个ROI面积大小和参数值，在同样的扫描层面及解剖位置重复测量3次，取平均值。获取表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值后进行标记确定出目标区，准确记录不同b值时TZ-PCa、TZ-BPH的ADC值。由2名经验丰富的副主任医师在不知病理结果的条件下，根据第二版前列腺影像报告与数据系统（the second edition of prostate imaging report and data system，PI-RADS v2）[9]以T2WI信号特点、DWI信号变化做出诊断评分。患者均结合T2WI、DWI独立分值取平均值作为最终联合诊断分值。评分标准以PI-RADS v2最终评分 > 3分为TZ-PCa的诊断界值。T2WI评分标准：1分，均匀中等信号强度（正常）；2分，局限性低信号或不均匀有包膜结节（BPH）；3分，边缘模糊、信号不均匀或所有不符合2、4、5分的标准；4分，边缘不清或呈凸透镜状、均匀中低信号，最大径 < 1.5 cm；5分，影像表现同4分，最大径≥1.5 cm，或有明确前列腺外侵犯行为。DWI评分标准：1分，ADC图和高b值DWI均无异常；2分，ADC图模糊不清的低信号；3分，ADC图局灶性轻或中度低信号，且MB-DWI等信号或轻度高信号；4分，ADC图局灶性显著低信号，MB-DWI显著高信号，且最大径线 < 1.5 cm；5分，表现同4分，但最大径线≥1.5 cm或有明确前列腺外侵犯行为。TZ-PCa及TZ-BPH影像表现见图 1、2。根据检查方法不同分为3种：A[T2WI+SB-DWI（b=1 000s/mm2）]、B [T2WI+SB-DWI（b=1 000 s/mm2）+MB-DWI（b=2 000 s/mm2）]、C [T2WI+SB-DWI（b=1 000s/mm2）+MB-DWI（b=3 000 s/mm2）]。
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| A, T2WI; B, DWI obtained with b=1 000 s/mm2; C, DWI obtained with b=2 000 s/mm2; D, DWI obtained with b=3 000 s/mm2; E, on the D parametric map, the value of D was 0.793×10-3 s/mm2. 图 1 TZ-PCa患者（男，65岁）影像图像 Fig.1 Imaging results of a patient (male, 65 years old) with TZ-PCa |
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| A, T2WI; B, DWI obtained with b=1 000 s/mm2; C, DWI obtained with b=2 000 s/mm2; D, DWI obtained with b=3 000 s/mm2; E, on the D parametric map, the value of D was 0.894×10-3 s/mm2. 图 2 TZ-BPH患者（男，68岁）影像图像 Fig.2 Imaging results of a patient (male, 68 years old) with TZ-BPH |
1.4 统计学分析
采用SPSS 23.0统计软件进行数据处理，计量资料采用x±s表示，TZ-PCa组与TZ-BPH组3种b值的ADC比较采用配对t检验。2名医师诊断结果以病理结果为金标准做kappa一致性检验；采用决策矩阵计算A、B、C 3种方法诊断TZ-PCa的敏感度、特异度及准确性，计算3种b值诊断结果的受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线下面积，不同方法间敏感度和特异度差异采用McNemar检验，P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 TZ-PCa组与TZ-BPH组3种b值下ADC比较结果显示，TZ-PCa组3种b值下ADC明显低于TZ-BPH组，差异有统计学意义（P < 0.01），见表 1。
| Group | n | ADC | ||
| b=1 000 s/mm2 | b=2 000 s/mm2 | b=3 000 s/mm2 | ||
| TZ-PCa | 30 | 0.928±12.21 | 0.794±8.41 | 0.594±9.29 |
| TZ-BPH | 40 | 1.026±12.34 | 0.848±10.79 | 0.679±14.67 |
| t | -5.142 | -4.066 | -3.291 | |
| P | < 0.01 | < 0.01 | < 0.01 | |
| ADC，apparent diffusion coefficient. | ||||
2.2 2名医师诊断结果与病理结果的一致性检验分析
结果显示，2名医师对A、B、C 3种诊断方法评分的一致性差异有统计学意义，（kappa值分别为0.419、0.743、0.819，均P < 0.01），A方法诊断一致性一般，B、C方法诊断一致性较好。
2.3 A、B、C 3种方法诊断TZ-PCa的敏感度、特异度及准确性结果显示，C方法诊断TZ-PCa的敏感度、特异度及准确性最高，3种方法比较差异有统计学意义（χ2=10.825，P < 0.01），见表 2。
| Method | Positive predictive value | Negative predictive value | Sensitivity | Specificity | Accuracy |
| A | 46.29 | 68.75 | 83.33 | 27.50 | 51.43 |
| B | 60.46 | 85.18 | 86.67 | 57.57 | 70.00 |
| C | 80.00 | 94.28 | 93.33 | 78.57 | 87.14 |
2.4 3种方法诊断TZ-PCa的ROC曲线分析
结果显示，A、B、C 3种方法曲线下面积分别为0.790、0.878、0.979；C方法曲线下面积最大，差异有统计学意义（P < 0.01）。b值为1 000、2 000、3 000s/mm2时的最佳临界点分别为0.966，0.871，0.722，Yoden指数分别为0.79，0.80，0.89。因此b=3 000s/mm2时诊断TZ-PCa最有效。见图 3。
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| 图 3 A、B、C 3种检查方法的ROC曲线 Fig.3 ROC curve of methods A, B, and C |
3 讨论
全球前列腺癌发病率不断升高，前列腺癌的早期诊断与治疗是目前研究的重点[9-10]。TZ-PCa主要依靠多参数MRI进行术前诊断和评估[11]。常规MRI（T2WI）、单独应用DWI和动态增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging，DCE-MRI）对TZ-PCa诊断的敏感性、特异性和准确性较低，研究[11-13]显示，结合前列腺成像报告和数据系统（the second edition of prostate imaging report and data system，PI-RADS）应用多参数MRI提高了TZ-PCa诊断的敏感度、特异度及准确性。
PI-RADS v2推荐TZ-PCa的诊断以T2WI为主，DWI作为补充序列[14]。BARENTSZ等[15-16]提出TZ-PCa在T2WI表现为边缘模糊的均质低信号结节，具有典型的“擦木炭画征”，但部分良性前列腺增生在T2WI时也表现为低信号结节。本研究中常规MRI检查发现54例均表现为T2WI低信号、DWI高信号结节，其中病理诊断为TZ-PCa25例，TZ-BPH29例。因此当TZ-BPH和TZ-PCa均表现T2WI低信号结节及弥散受限时，假阳性率极高、特异性极低，对TZ-PCa与TZ-BPH的鉴别有一定局限性及误诊率。两者影像表现相似原因可能是：（1）DWI可能因为扫描序列的差异、T2WI穿透效应的影响、组织细胞结构差异、细胞内外间隙及结构的变化、脑脊液波动等有不同表现；（2）TZ-PCa是正常腺体被排列紧密异质增生细胞取代、异质增生细胞外间隙小、细胞密度增大，水分子运动明显受限。基质型前列腺增生的增生细胞含有丰富的胶原和基质细胞、细胞密度增高、细胞紧凑导致细胞外间隙减少，水分子运动亦扩散受限，两者更难鉴别；（3）当基质型前列腺增生伴发前列腺炎时，病变结节在T2WI上无论形态还是信号都极其复杂，因此更难与TZ-PCa鉴别。此种情况下ADC值可发挥重要的作用。ADC值受b值影响，不同b值下前列腺癌与良性前列腺增生的ADC值亦不同。本研究结果显示，3种b值下TZ-PCa组的ADC值均低于TZ-BPH组（均P < 0.01）。但研究中发现部分移行区DWI（b=1 000 s/mm2）高信号结节仍无法用ADC值来鉴别TZ-PCa或TZ-BPH结节。但研究中发现少数在DWI序列上呈现高信号的TZ-PCa、TZ-BPH结节的ADC值仍有部分重叠，LIU等[17]发现基质型前列腺增生ADC值减低，与TZ-PCa结节难以鉴别，与本研究结果一致。
既往研究[18]证明，b > 1 000 s/mm2的DWI可以提高癌灶与非癌灶之间的对比，更加有利于癌灶的检出。国内研究[19]证实b=2 000 s/mm2时前列腺癌诊断最佳，KATAHIRA等[20]研究显示采用MB-DWI（b=2 000 s/mm2）扫描，对于良性前列腺增生结节有明显的信号抑制，前列腺癌结节有明显的信号凸显，其诊断的准确性、敏感度、特异度较高、对于鉴别诊断有一定的帮助和提高。但本研究发现b值为1 000、2 000 s/mm2时部分结节影像表现仍有重叠，由此可见中低b值良恶性病变的信号及ADC值存在较大重叠，除病变组织学特点所致外，还受中低b值微循环灌注效应及T2透射效应的影响。高及超高b值可以抑制这种影响，低b值区间（0~1 000 s/mm2）多个b值的每个像素的ADC值通过b值增加的信号强度衰减的单指数模型来计算和显示，而高b值区间（1 400~2 000 s/mm2）或更高b值（3 000 s/mm2）是利用已获得的低b值数据计算生成，不易产生伪影，且肿瘤信号显示更明显[21]。既往b值越高、图像的信噪比就会降低[22]，但随着3.0T MRI的应用、扫描技术的更新，新的DWI超高b值采集方式不仅能明显提高图像质量，提高病灶的检出率、更提高了微小病灶的检出，诊断效能明显提高[23]。A、B、C3种方法诊断TZ-PCa的ROC下面积结果显示，MB-DWI（b=3 000 s/mm2）曲线下面积最大，差异有统计学意义（P < 0.01）。C方法诊断的敏感性、特异性及准确性最高（分别为93.33%、78.57%、87.14%），3种方法存在统计学差异（P < 0.01）。分析其原因可能是由于MB-DWI（b=3 000 s/mm2）的T2权重更小、并且抑制微循环灌注，更能反映水分子受限的特性，更能凸显癌灶信号，与张琨等[24]、UENO等[25]研究结果一致。本研究结果显示C方法阴性预测值为94.28%，与A、B两种方法比较，C方法假阴性降低了10%~20%，因此避免了漏诊及误诊，使患者获得最佳的治疗时机。
综上所述，MB-DWI（b=3 000 s/mm2）联合T2WI+SB-DWI（b=1 000 s/mm2）在TZ-PCa诊断中的诊断效能最高，能提高对于临床依赖PI-RADS v2诊断分级困难的TZ-PCa的检出率及准确性、为TZ-PCa疑似患者行穿刺活检提供可靠依据。本研究不足之处：（1）单中心研究；（2）样本量较小；（3）穿刺病理结果是点对点穿刺，可能对研究结果造成一定的偏倚。
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