李春媚,陳 敏*,李颯英,王文超,趙偉峰,楊正漢,劉 明,周 誠
前列腺癌(prostate cancer,PCa)是男性泌尿生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率在歐美國家惡性腫瘤中居首位,死亡率僅次于肺癌[1]。在亞洲國家,隨著人口增長、人均壽命延長和生活習慣改變以及該病檢出手段日益進步,其發(fā)病率及死亡率逐年上升[2]。
前列腺癌的臨床診斷主要包括:早期診斷及定位、分期診斷及對侵襲性的預測。其中,腫瘤的體積(大小)、TNM分期、Gleason評分是前列腺癌預后的主要評價指標。目前前列腺癌術(shù)前的主要診斷方法有:①前列腺特異抗原(prostate specif i c antigen,PSA)檢測;②直腸指檢(digital rectal examination,DRE);③直腸內(nèi)超聲(transrectal ultrasonography,TRUS);④磁共振檢查(magnetic resonance imaging,MRI);⑤活體組織檢查(biopsy)。其中,超聲引導下經(jīng)直腸穿刺活檢被視為前列腺癌術(shù)前診斷金標準。依靠PSA、DRE及TRUS可進行前列腺癌初篩,但這些診斷方法的特異性有待提高,并且對腫瘤分期的評估有較大局限性。MRI以其在三維空間及軟組織對比分辨率高以及多序列多參數(shù)成像的優(yōu)勢被認可為前列腺癌最佳影像學診斷技術(shù)之一。近年來,T2WI被廣泛用于常規(guī)前列腺MRI形態(tài)學檢查,但其對腫瘤定性及定位診斷的敏感性和特異性仍有待提高。在MR功能成像方面,動態(tài)增強掃描(dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)、擴散成像(diffusion-weighted imaging,DWI)及表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coeff i cient,ADC)圖和MR波譜成像等技術(shù)有了較大發(fā)展,進一步提高了前列腺癌MR診斷的準確性。
本研究著重于探討T2WI、DWI及MRS三種方法獨立及三者結(jié)合對前列腺癌的診斷價值。
本研究收入2006年2月至2007年3月期間在本院行前列腺MRI檢查并經(jīng)穿刺活檢確診的42例患者。42例患者年齡45~82歲,平均63.28±7.40歲。35例因不同程度的排尿困難、尿頻、尿潴留等癥狀就診;6例無癥狀體檢時發(fā)現(xiàn)PSA升高,PSA值5.3~147 ng/ml;1例為前列腺結(jié)節(jié)復查。所有患者均經(jīng)DRE和(或)血清PSA檢查異常(非癌患者PSA范圍4.7~38.00 ng/ml,平均11.93 ng/ml;前列腺癌患者PSA范圍7.4~147 ng/ml,平均52.47 ng/ml)。
所有患者活檢時間與MR檢查間隔不超過3個月,檢查前均未經(jīng)過內(nèi)分泌、放療等非手術(shù)治療。
采用Siemens Magnetom Espree 1.5 T高場超導MR成像儀,使用體部矩陣線圈發(fā)射結(jié)合脊柱矩陣線圈接受信號。
常規(guī)MRI:前列腺局部行薄層軸、矢和冠狀位FSE-T2WI掃描,掃描參數(shù):TR 3500 ms,TE 85 ms,ETL 19,層厚5 mm,層距0.5 mm,F(xiàn)OV 24 cm,NEX 4,矩陣320×256;FSE-T1WI薄層掃描,掃描參數(shù):TR 450 ms,TE 12 ms,層厚5 mm,層距0.5 mm,F(xiàn)OV 24 cm,NEX 2,矩陣256×192。
DWI:采用軸位掃描,掃描參數(shù):TR 2900 ms,TE 84 ms,ETL 128,NEX 3,矩陣230×256,層厚3 mm,層距0.6 mm,F(xiàn)OV 23 cm,掃描時間共1.08 min;擴散敏感系數(shù)(b)值分別為0、1000 s/mm2。MR掃描儀自動生成ADC圖。
MRS:進行MRS掃描前先進行前列腺 T2WI抑脂軸位橫斷面、矢狀面和冠狀面3個方位的定位掃描,然后在上述3個方位的定位像上進行MRS掃描定位,掃描范圍應包括整個前列腺,掃描區(qū)周邊共添加8條飽和帶,飽和帶盡量靠近前列腺,以便最大可能抑制前列腺周圍的脂肪信號[3]。MRS掃描開始前首先進行自動或手動勻場(自動勻場效果不好時,改為手動勻場)。掃描完畢后,在工作站MRS分析軟件對掃描數(shù)據(jù)進行自動后處理,并以軟件自帶的測量和計算公式分別測量前列腺代謝產(chǎn)物膽堿(Cho)、肌酸(Cre)和枸椽酸鹽(Cit)的波峰譜線以及(Cho+Cre)/Cit(CC/C)比值??捎皿w素的標準是:75%以上位于興趣區(qū),沒有受到未能抑制的水和脂肪信號的污染,主要代謝物波譜的信噪比大于5。
由兩名不了解臨床資料、診斷經(jīng)驗不同(前列腺影像診斷經(jīng)驗分別為1年和10年)的放射學醫(yī)師各自對MRI進行回顧性盲法閱片診斷,所有病例依據(jù)前列腺6分區(qū)法診斷,按5分制評分。當單獨評分結(jié)果出現(xiàn)不一致時,由兩人協(xié)商取得一致結(jié)果后,將該結(jié)果作為最終評分。
前列腺6分區(qū)方法:軸位MRI圖像上將前列腺分為左、右兩側(cè),每側(cè)由上到下平均分為底部、中部和尖部3部分,共6分區(qū)。根據(jù)手術(shù)病理或穿刺活檢的結(jié)果,將病變歸入相應的分區(qū)。
5分制評分:1.肯定不是癌;2.可能不是癌;3.不確定;4.可能是癌;5.肯定是癌。
T2WI診斷:診斷標準設定如下[4]:①在T2WI上,在高信號的前列腺外周帶內(nèi)出現(xiàn)低信號灶,前列腺帶狀結(jié)構(gòu)破壞并(或)病變處包膜中斷并(或)外周帶與中央腺體界線消失應考慮前列腺癌,評分為5;②T2WI上,中央腺體內(nèi)出現(xiàn)邊緣欠清晰規(guī)則的低信號影,并內(nèi)部及周圍正常腺體結(jié)構(gòu)消失,考慮為中央腺體內(nèi)惡性病變,評分為5;③T2WI上,在高信號的前列腺外周帶內(nèi)出現(xiàn)低信號灶,邊界欠清晰規(guī)則,并周圍腺體腺管結(jié)構(gòu)分布欠清晰,但不伴前列腺帶狀結(jié)構(gòu)破壞、病變處包膜中斷及外周帶與中央腺體界線消失,評分為4;④T2WI上,中央腺體內(nèi)出現(xiàn)邊緣欠清晰規(guī)則的低信號影,周圍腺體結(jié)構(gòu)欠規(guī)則,評分為4;⑤T2WI上,外周帶或中央腺體可見低信號,但難以鑒別良惡性,評分為3;⑥T2WI上,均勻高信號的外周帶內(nèi)出現(xiàn)邊緣較清晰規(guī)則的低信號灶或外周帶信號彌漫性減低,并周圍腺體腺管結(jié)構(gòu)分布清晰正常,考慮為前列腺良性病變,評分為2;⑦T2WI上,外周帶呈均勻高信號表現(xiàn),腺體帶狀結(jié)構(gòu)分布清晰自然,外周帶和中央腺體間分界清楚,兩者間存在帶狀結(jié)構(gòu),考慮為正常前列腺組織,評分為1。
DWI診斷:在MR工作站上對所得ADC圖進行ADC值測量并記錄。采用前列腺6分區(qū)法分別測量各區(qū)ADC值。正常腺體測量時每區(qū)域采用同樣大小的感興趣區(qū)(3 mm×3 mm )不少于2個,平均3個,最后取其平均值。病變區(qū)域測量時,于病灶最明顯層面進行測量。將所得各區(qū)域數(shù)據(jù)按數(shù)值從小到大排序,將所得數(shù)據(jù)以5分位點分組并將數(shù)據(jù)歸入各組,以5分制依次評分為5~1分。
MRS診斷:在MR工作站上對所得MRS圖進行CC/C比值測量并記錄。采用前列腺6分區(qū)法分別測量各區(qū)數(shù)值。正常腺體測量時每區(qū)域采用同樣大小的感興趣區(qū)不少于2個,后取其平均值。病變區(qū)域測量時,于病灶最明顯層面進行測量。將所得各區(qū)域數(shù)據(jù)按數(shù)值大小排序,以王霄英等人[5]研究所得國人正常前列腺組織CC/C統(tǒng)計數(shù)據(jù)(0.42±0.19)為標準,以為界值,分別評分為1~5分。
三者綜合診斷:對每例患者結(jié)合T2WI、DWI及MRS三者獨立診斷分值求平均取整作為三種方法綜合診斷分值。對每組數(shù)據(jù)采用以下校正方法:每組數(shù)據(jù)中,三種方法獨立所得的分值任一出現(xiàn)5分者,即對綜合診斷分值加1分;任一出現(xiàn)1分者,即對綜合診斷分值減1分。
超聲引導下穿刺活檢:根據(jù)前列腺大小和臨床需要先常規(guī)系統(tǒng)活檢6~13針,并對重點懷疑部位行靶穿刺2~5針(見圖1、2)。
6點穿刺:雙側(cè)尖部、中部及基底部。
8點穿刺:6點加兩側(cè)葉外側(cè)中部2點。
11點穿刺:在6點基礎上增加左、右葉外周帶外側(cè)各1點及中線3點。
13點穿刺:在6點基礎上增加左、右葉外周帶外側(cè)各2點及中線3點。
圖1 11針穿刺法
圖2 6針穿刺法
由操作醫(yī)師記錄活檢位置。標本以10%福爾馬林固定,用石蠟包埋切片,由病理醫(yī)師觀察報告。
所有數(shù)據(jù)應用SPSS 11.5統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。采用敏感性、特異性、Younden指數(shù)、符合度、陽性似然比、陰性似然比評價診斷試驗的真實性。計算陽性預測值、陰性預測值進行診斷試驗收益評價。計數(shù)資料采用χ2檢驗分析。根據(jù)診斷結(jié)果和病理對照結(jié)果做受試者操作特性(receiver operating characteristic curve,ROC)曲線分析。
所有42 例患者在超聲引導下經(jīng)直腸行6~13針穿刺活檢。前列腺癌15例,其中中高分化(Gleason評分1~3分)1例,占6.67%;中分化(Gleason評分4~7分)10例,占66.7%;低分化(Gleason評分8~10分)4例,占26.7%。27例為前列腺良性病變。
前列腺252個分區(qū)全部得到病理證實,其中51個分區(qū)為癌,201個分區(qū)為非癌,癌灶在各分區(qū)間分布的差異無統(tǒng)計學意義(表1)。
表1 不同分區(qū)的穿刺病理結(jié)果
表2 T2WI診斷結(jié)果
表3 ADC診斷結(jié)果
表4 MRS診斷結(jié)果
表5 三種方法綜合診斷結(jié)果
將結(jié)果取4種不同界值,分別對診斷的真實性、可靠性和收益進行評價。
T2WI診斷結(jié)果:根據(jù)Yonden指數(shù),在界值取3時,T2WI診斷結(jié)果與病理結(jié)果最相符,敏感性為88.2%,特異性為67.2%,陽性預測值與陰性預測值分別為40.5%及95.6%。根據(jù)T2WI診斷和病理結(jié)果對照做出ROC曲線,ROC曲線下面積為0.848±0.030(圖3,表2)。
DWI診斷結(jié)果:根據(jù)所得Yonden指數(shù),在界值取4時,即ADC診斷界值為1.31×10-3mm2/s時,ADC診斷結(jié)果與病理結(jié)果最相符,敏感性為82.4%,特異性為81.6%。陽性預測值與陰性預測值分別為32.3%及94.8%。ROC曲線下面積為0.860±0.033(圖3,表3)。
MRS診斷結(jié)果:根據(jù)所得Yonden指數(shù),在界值取5時,即CC/C界值為0.99時,MRS診斷結(jié)果與病理結(jié)果最相符,敏感性為84.3%,特異性為98.0%。陽性預測值與陰性預測值分別為91.5%及96.1%。ROC曲線下面積0.961±0.016(圖3,表4)。
三種方法綜合診斷結(jié)果:根據(jù)Yonden指數(shù),界值取4時,診斷結(jié)果與病理結(jié)果一致性較高,其敏感性、特異性分別為96.1%及96.5%,陽性預測值及陰性預測值分別為87.5%和99%。ROC曲線下面積為0.978±0.009(圖3,表5)。
圖3 三種方法綜合診斷結(jié)果的ROC曲線及與各方法所得ROC曲線對照
前列腺解剖結(jié)構(gòu)在T 2 W I上顯示最好。70%~75%的前列腺癌發(fā)生于外周帶,T2WI上通常表現(xiàn)為低信號,在外周帶容易與正常組織的高信號相區(qū)別(圖4A)。然而,T2WI上外周帶低信號并非前列腺癌特異表現(xiàn),部分良性病變?nèi)缜傲邢傺住⑶傲邢俪鲅?、良性前列腺增?benign prostatic hyperplasia,BPH)、放療或內(nèi)分泌治療后改變等也可有類似表現(xiàn),這些疾病是導致外周帶前列腺癌診斷特異性減低的常見原因。而發(fā)生于中央腺體的前列腺癌則顯示欠佳,因為癌與正常組織在T2WI上均表現(xiàn)為低信號。Quint等[6]早期研究表明部分前列腺癌在T2WI上表現(xiàn)為等或高信號,易被漏診。Ikonen等[7]的研究進一步提示了低分化的前列腺癌由于向周圍腺體內(nèi)浸潤,因而與周圍的前列腺無明確分界,在T2WI上表現(xiàn)為等信號,不易被檢出。
圖4 前列腺癌。4A. 抑脂T2WI右側(cè)外周帶不規(guī)則形低信號影,內(nèi)部腺體結(jié)構(gòu)不清,與相鄰中央腺體分界不清,右側(cè)包膜中斷,相鄰靜脈叢受侵。T2WI評分為5分。4B. MRS示Cho峰明顯增高,Cit峰下降,CC/C值為1.68,MRS評分為5分。4C. ADC圖示右側(cè)大部分腺體信號明顯減低,ADC值0.65~0.67×10-3 mm/s2 ,ADC評分為5分
圖5 中央腺體內(nèi)前列腺癌。5A. T2WI左側(cè)中央腺體內(nèi)較大的低信號腫塊影,內(nèi)部腺體結(jié)構(gòu)不清,邊緣結(jié)節(jié)狀。T2WI評分5分。5B. MRS示Cit峰明顯減低,Cho峰高聳,CC/C值為1.96,MRS評分為5分。5C. ADC圖示左側(cè)中央腺體內(nèi)明顯的低信號灶,ADC值0.75~0.87×10-3 mm/s2 ,ADC評分為5分
本實驗中,大多數(shù)癌性病變與文獻報道相符[6,7],表現(xiàn)為T2WI上不規(guī)則低信號腫塊影,并伴有周圍腺體組織結(jié)構(gòu)破壞或包膜受侵。實驗中假陽性分區(qū)為慢性前列腺炎癥和BPH干擾造成,假陰性分區(qū)則由體積小于5 mm3的病灶或位于尖部或中央腺體的病灶導致。
隨著平面回波成像的應用,利用DWI的ADC值鑒別前列腺良惡性病變具有了可行性。低ADC值反映了高細胞密度和高血流導致的自由水擴散受限。而高細胞密度和高血流與微血管密度相關(guān),兩者均提示前列腺內(nèi)腫瘤組織的存在。
本研究中,前列腺癌區(qū)域均表現(xiàn)為在DWI上相對于周圍正常組織高信號,ADC圖低信號,中央帶內(nèi)PCa興趣區(qū)的平均ADC值低于非癌組織興趣區(qū)。這與大多數(shù)相關(guān)文獻報道的擴散成像表現(xiàn)相符[8,9](圖5C)。正常前列腺外周帶的腺泡沿著尿道呈放射狀分布,腺體和腺管結(jié)構(gòu)豐富,水分子運動自由度較高,ADC值也相應較高,而在腫瘤區(qū)域,細胞密度增大、高核漿和細胞外水減少比可能會對分子擴散造成影響,從而使ADC值下降。已有研究表明,腫瘤與外周帶ADC值存在顯著不同[8,10]。本研究中,正常前列腺中央腺體在ADC圖上信號較外周帶明顯降低,與文獻報道一致,分析為中央腺體內(nèi)基質(zhì)及平滑肌成分比較較大,對分子的擴散有一定限制影響。但本實驗數(shù)據(jù)也表明PCa與良性病變?nèi)缌夹郧傲邢僭錾?、炎癥間及正常前列腺組織間ADC值的交叉較大,導致部分良性病變?yōu)榧訇栃詳?shù)據(jù),并干擾部分早期局灶性癌變的檢出,使得診斷的敏感性和特異性不夠理想,此結(jié)果與Pickles等[10]研究結(jié)果相符。
MRS通過對代謝物包括枸櫞酸鹽(Cit)、膽堿(Cho)和肌酸(Cre)的測量以及(Cho+Cre)/Cit的比值的計算,在前列腺癌的診斷中起重要作用[11,12](圖4B、5B)。我們的研究顯示,CC/C界值為0.99時,MRS敏感性為84.3%,特異性為98.0%,準確性為0.961。而正常及良性病變前列腺組織的CC/C值與前列腺癌存在顯著差異,為0.53±0.28。癌灶波譜顯示Cit峰下降,部分消失,Cho峰明顯升高,Cre峰未見明顯改變。Cho+Cre水平明顯高于Cit水平,CC/C值升高,分布于2.20±1.11。本研究中,假陰性病例主要由位于尖部的腫瘤和微小癌灶導致,假陽性病例主要由于良性前列腺增生及慢性炎癥導致。
近年來,許多研究綜合運用不同磁共振技術(shù)診斷前列腺癌[13,14]。Shimofusa等人[15]對DWI和T2WI綜合應用診斷前列腺癌所作研究表明相比DWI及T2WI兩種技術(shù)獨立成像,綜合應用兩者的診斷結(jié)果與病理較符合,Wefer等[16]研究以及Scheidler等[17]的研究證實T2WI與MRS的結(jié)合診斷增加了前列腺癌的檢出和定位的準確性。
本研究中,三種方法綜合應用診斷時,界值取4,其敏感性、特異性分別為96.1%及96.5%,ROC曲線下面積為0.978±0.009,診斷前列腺癌的準確性最高,與病理穿刺結(jié)果高度一致,有助于進一步提高前列腺癌檢出的敏感性,其較高的特異性顯著提高了對良惡性病變的鑒別診斷能力。根據(jù)ROC曲線下面積,MRS單獨診斷效率與綜合方法診斷結(jié)果相近,尤其在診斷的特異性方面優(yōu)勢顯著,與以前的報道相符[11,12]。
由于本研究所選非癌組病變以良性前列腺增生及慢性前列腺炎癥比例較大,而正常前列腺比例很小,因此良惡性病變的鑒別診斷尤為重要。根據(jù)結(jié)果,MRS在此方面有較高價值,這與國內(nèi)外文獻報道一致。但其掃描時間過長,在微小癌灶、腺體邊緣病變及前列腺周圍組織受侵判斷方面有一定局限。DWI成像時間較短,腫瘤和正常組織在ADC圖中對比明顯,但ADC值根據(jù)不同個體及不同掃描參數(shù)差異較大。本研究中,由于ADC診斷中良惡性病變診斷數(shù)據(jù)交叉較大,因此在三種診斷技術(shù)中,ADC診斷效能居中,其掃描技術(shù)如b值的選擇及ADC界值的確定有待進一步研究。T2WI可較好的顯示前列腺及盆腔內(nèi)周圍組織的定位及形態(tài),在判斷腫瘤分期中有一定價值。本研究中,T2WI能夠明確的顯示分期較高的或者低分化惡性度較高的癌灶,但對早期局灶癌或高分化癌變的敏感性欠佳,對慢性前列腺炎癥及混合型或基質(zhì)型前列腺增生的病變診斷特異性不高。
采用界值為4分診斷時,假陽性病例由慢性前列腺炎病變導致,假陰性病例為1例微小灶性癌。
本實驗的不足之處:①病理結(jié)果均為系統(tǒng)穿刺結(jié)果,其所獲組織標本量較少,導致假陰性率較高。前列腺尖部病變及早期侵襲性較低的微小灶更易被漏穿。②系統(tǒng)穿刺結(jié)果和MRI6分區(qū)法定位的符合度有待進一步研究。③本實驗所選非癌性病變多數(shù)為良性前列腺增生或慢性前列腺炎,正常前列腺組織比較較小,此比例可能造成假陽性數(shù)據(jù)增加,所得特異性減低。④由于目前國內(nèi)外尚未有關(guān)于對照三種成像技術(shù)的大規(guī)模數(shù)據(jù)報道,且本實驗數(shù)據(jù)規(guī)模較小,因此采用平均三種方法評分值,未探討三種方法在前列腺癌診斷價值中的權(quán)重。
由本研究結(jié)果可以看出,MR的形態(tài)學成像和功能成像在前列腺癌診斷中各有所長,三種成像技術(shù)綜合應用可以較好的彌補各種方法對診斷敏感性和特異性的局限,在提高診斷準確性方面價值顯著。而在三種MR成像技術(shù)中,MRS的診斷價值較高。
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