前列腺癌MRS與病理切片的對(duì)照研究

李辛子，趙 陽(yáng)，韓 悅，程紫珺

（天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院放射科，天津300211）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）以其突出的成像優(yōu)勢(shì)被公認(rèn)為較好的前列腺癌（prostate cancer，Pca）影像學(xué)檢查方法。磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）是以磁共振化學(xué)位移成像為基礎(chǔ)新興發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)創(chuàng)性影像檢查方法，MRS檢查可以分析前列腺內(nèi)部物質(zhì)代謝改變的功能性這一特點(diǎn)一定程度上彌補(bǔ)了MRI診斷中的不足[1]，故Pca的MRS研究尤其是1H-MRS成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中的重點(diǎn)與熱點(diǎn)[2-3]。然而目前隨著研究的深入,由于MRS對(duì)軟硬件要求高，后處理過(guò)程復(fù)雜，氫質(zhì)子信號(hào)穩(wěn)定性較差以及Pca MRS相關(guān)研究中作為金標(biāo)準(zhǔn)的病理結(jié)果獲取方法不統(tǒng)一等因素，關(guān)于1H-MRS對(duì)Pca診斷的可靠性問(wèn)題在學(xué)術(shù)界存在一定爭(zhēng)議[3-4]。本研究針對(duì)上述問(wèn)題，采用國(guó)際上公認(rèn)的1H-MRS診斷Pca標(biāo)準(zhǔn)[1-3]——CC/C[（Cho+Cre）/Cit]值＞0.86[5]，通過(guò)將MRS各體素與按其大小制作的術(shù)后病理切片所獲結(jié)果進(jìn)行逐一對(duì)照比較分析的研究方法，對(duì)1H-MRS診斷Pca的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集我院2009年7月—2010年5月經(jīng)穿刺病理確診為Pca并擬行Pca根治性切除術(shù)的患者5例，年齡55～81歲，平均年齡71歲。所有患者均完成常規(guī)MRI及MRS檢查并于檢查后7 d內(nèi)行根治性切除術(shù)。

1.2 研究方法

1.2.1 磁共振掃描方案 全部掃描工作均采用GE Signa 1.5T超導(dǎo)型磁共振機(jī)完成。先行常規(guī)MRI掃描前列腺軸位T2WI、T1WI及矢、冠狀位脂肪抑制T2WI（層厚 5 mm，層間距 0.5 mm，視野 28～42 cm，激勵(lì)次數(shù)4次）。以ATDORSO為接受線圈行T2WI掃描（視野 13～16 cm，TR/TE 3500/85 ms，ETL 19，層厚5 mm，層間距0 mm，激勵(lì)次數(shù) 4次，矩陣320×256），獲得圖像為1H-MRS掃描提供定位像及MRS后處理疊加圖。隨后以Endoatd（直腸內(nèi)線圈）為接受線圈采用PROSE序列行前列腺3D1H-MRS檢查（視野 13～17 cm，TR/TE 1000/130 ms，層厚5 mm，層數(shù) 5～16，激勵(lì)次數(shù) 1 次，矩陣 16×8×12）。采用直腸內(nèi)線圈掃描時(shí)加掃冠狀位及矢狀位小視野影像用于切片制備時(shí)興趣層的選?。▓D1）。病理切片的制備以每例患者的1H-MRS圖像中前列腺最大橫徑層面作為前列腺的興趣層對(duì)組織進(jìn)行切取。

圖1 以前列腺最大橫徑層為興趣層的1H-MRS興趣區(qū)劃分及其CC/C值Fig 1 The1H-MRS voxels and their CC/C value of the largest layer of prostate

1.2.2 前列腺標(biāo)本病理切片制備及病理診斷 標(biāo)本固定后，對(duì)應(yīng)MRI小視野T2WI影像確定標(biāo)本取材的解剖位置（前列腺尖部及尿道、雙側(cè)精囊為標(biāo)志點(diǎn)），比對(duì)1H-MRS圖像中前列腺最大橫徑層面切取前列腺組織一層（5 mm）并以MRS體素大小為參照將其等分為標(biāo)本塊并對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)（圖2）。將標(biāo)本塊制成蠟塊后逐一采用切片機(jī)將蠟塊制成切片并在每一蠟塊制成切片中隨機(jī)選取2～3片切片，由病理醫(yī)師采用雙盲法綜合對(duì)比每個(gè)蠟塊3層切片結(jié)果后出具病理報(bào)告。

圖2 前列腺最大橫徑層作興趣層并按1H-MRS體素將Pca根治術(shù)后標(biāo)本切塊后以其順序標(biāo)號(hào)固定Fig 2 Cutting the largest layer of prostate into slices and fixing according to the voxels’numbers

1.2.31H-MRS診斷與分析 所得全部數(shù)據(jù)經(jīng)GE ADW4.2工作站Functool軟件后處理完成，數(shù)據(jù)采集要求體素內(nèi)主要代謝物波譜信噪比＞5并且無(wú)水脂信號(hào)污染。軟件自動(dòng)計(jì)算出膽堿（Cho）、肌酐（Cre）、枸櫞酸鹽（Cit）及 CC/C 等數(shù)值，診斷醫(yī)師依據(jù)CC/C＞0.86的診斷標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算有癌體素與無(wú)癌體素個(gè)數(shù)，并與各體素對(duì)應(yīng)病理切片結(jié)果對(duì)應(yīng)分析，計(jì)算出MRS診斷正確的有癌區(qū)域及無(wú)癌區(qū)體素個(gè)數(shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS11.5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，計(jì)算本研究數(shù)據(jù)于CC/C＞0.86標(biāo)準(zhǔn)下的準(zhǔn)確率、敏感度及特異度。

2 結(jié)果

2.1 據(jù)現(xiàn)行CC/C＞0.86標(biāo)準(zhǔn)下Pca的1H-MRS診斷結(jié)果1H-MRS掃描前列腺最大橫徑層面圖像內(nèi)包含15～35個(gè)體素，共獲得MRS體素95個(gè)，其中5個(gè)體素由于其前列腺組織占所在體素的比例＜30%而被排除，最終共獲得有效體素90個(gè)，根據(jù)CC/C值＞0.86的診斷標(biāo)準(zhǔn)，5例Pca患者M(jìn)RS診斷有癌體素65個(gè)，無(wú)癌體素25個(gè)。

2.2 根治術(shù)后標(biāo)本切片的病理診斷結(jié)果 全部Pca患者TNM分期結(jié)果：T1cN0M01例，T2bN0M02例，T2cN0M02例，均無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。最終共獲得病理結(jié)果90個(gè)，診斷為有癌區(qū)70個(gè)，占全部診斷結(jié)果的77.8%；診斷為無(wú)癌區(qū)20個(gè)，占全部診斷結(jié)果的22.2%。

2.3 CC/C值＞0.86標(biāo)準(zhǔn)下MRS對(duì)前列腺癌診斷結(jié)果與對(duì)應(yīng)病理結(jié)果對(duì)比分析 依據(jù)CC/C值＞0.86，結(jié)合結(jié)果2.1與2.2，1H-MRS診斷與病理對(duì)照診斷一致區(qū)域共73個(gè)，其中有癌區(qū)59個(gè)，無(wú)癌區(qū)14個(gè)，計(jì)算得到CC/C＞0.86標(biāo)準(zhǔn)下1H-MRS診斷前列腺癌的準(zhǔn)確率=81.1%、敏感度=84.3%、特異度=70.0%（表 1）。

表1 CC/C>0.86標(biāo)準(zhǔn)下MRS診斷Pca的結(jié)果與病理結(jié)果對(duì)照Tab 1 The result of1H-MRS in Pca diagnoses as the CC/C value greater than 0.86 compared with pathology

3 討論

早期Pca由于臨床癥狀不明顯而難以發(fā)現(xiàn)[6]。CT影像中由于癌灶與正常前列腺組織的密度缺乏顯著對(duì)比，對(duì)Pca的診斷較為困難，MRI檢查的T2WI圖像能夠良好地反應(yīng)前列腺解剖形態(tài)并且清晰地顯示出病灶的異常信號(hào)，一直是較為公認(rèn)的Pca首選影像學(xué)檢查方法。但是由于Pca病變呈多灶性分布的特點(diǎn)[7]使得常規(guī)MRI對(duì)一些體積較小的病灶檢出困難[4]，文獻(xiàn)報(bào)道MRI診斷Pca的敏感度及特異度僅為78%和55%[8]。由于1H-MRS具有反應(yīng)Pca組織內(nèi)部代謝變化的能力，故對(duì)Pca的早期診斷具有重要意義，這無(wú)疑是磁共振成像技術(shù)的一次飛躍，1H-MRS的引入使常規(guī)MRI聯(lián)合1H-MRS將Pca診斷的敏感度及特異度提高[8]。近年來(lái)MRS作為無(wú)創(chuàng)性檢查的新興技術(shù)手段，一直是Pca磁共振影像診斷研究的熱點(diǎn)，然而隨著1H-MRS研究的深入，各研究報(bào)道MRS診斷Pca的可靠性的數(shù)值波動(dòng)較大，特異度和敏感度分別為53%～86%及73%～84%[9-10]，部分學(xué)者對(duì)其診斷Pca的可靠性產(chǎn)生一定質(zhì)疑。這些質(zhì)疑點(diǎn)主要集中在，1H-MRS的掃描時(shí)間長(zhǎng)，信號(hào)穩(wěn)定性及可重復(fù)性偏低，對(duì)主磁場(chǎng)強(qiáng)度、信噪比及磁場(chǎng)均勻性的要求較高等多種限制[10-12]。本研究針對(duì)上述Pca的1H-MRS檢查存在的問(wèn)題，采用Pca根治術(shù)后逐層切片的病理結(jié)果作為診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，將MRS體素和按其大小制備的病理切片一一對(duì)照的研究方法，對(duì)1H-MRS診斷結(jié)果進(jìn)行了科學(xué)的驗(yàn)證，較為客觀地反映了1H-MRS診斷Pca的可靠性。研究采用患者的1H-MRS圖像橫徑最大的前列腺中心層面作為病理標(biāo)本切取的對(duì)照興趣層，層厚5 mm，在標(biāo)本切取過(guò)程中以尿道、雙側(cè)精囊為標(biāo)志點(diǎn)，以前列腺尖部為基準(zhǔn)，與影像診斷醫(yī)師確定的1H-MRS圖像對(duì)照，特別是將標(biāo)本塊按體素區(qū)域劃分，確保病理切片與1H-MRS間具有較為精確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本研究最終獲得病理結(jié)果90個(gè)，有癌區(qū)70個(gè)，無(wú)癌區(qū)20個(gè)。以國(guó)際現(xiàn)行的CC/C值大于0.86作為MRS診斷Pca的標(biāo)準(zhǔn)，1H-MRS診斷為有癌區(qū)65個(gè)，無(wú)癌區(qū)25個(gè)，1H-MRS與病理結(jié)果一致的區(qū)域共73個(gè)（有癌區(qū)59個(gè)，無(wú)癌區(qū)14個(gè)），1H-MRS診斷結(jié)果與病理結(jié)果不一致區(qū)域共17個(gè)，計(jì)算得出CC/C值大于0.86標(biāo)準(zhǔn)下1H-MRS診斷Pca的準(zhǔn)確率、特異度及敏感度分別為81.1%、70.0%以及84.3%。由于本研究方法實(shí)現(xiàn)了MRS興趣層諸體素與同區(qū)病理結(jié)果的精確對(duì)照，降低了MRS信息與病理結(jié)果間存在的差異，從而使最終的對(duì)照研究結(jié)果更為準(zhǔn)確、客觀，與Pucar[9]和Mueller[10]的研究結(jié)果相比，所得特異度及敏感度位于較高水平，表明采用1H-MRS進(jìn)行Pca的診斷仍然具有較高的可靠性，在Pca影像學(xué)診斷工作中是一種有效的診斷手段，特別是MRI與MRS聯(lián)合應(yīng)用可以在反應(yīng)前列腺解剖信息的同時(shí)顯示代謝信息，因此將1H-MRS應(yīng)用于Pca檢查可能對(duì)Pca常規(guī)MRI檢查起到十分重要的補(bǔ)充作用。

本研究中，MRS診斷結(jié)果與病理切片診斷結(jié)果不同的區(qū)域共17個(gè)，其中病理診斷無(wú)癌區(qū)而MRS診斷有癌區(qū)6個(gè)，病理診斷有癌區(qū)而MRS診斷無(wú)癌區(qū)11個(gè)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究針對(duì)1H-MRS存在的質(zhì)疑，考慮導(dǎo)致本研究MRS結(jié)果存在誤差的主要原因如下：（1）Pca患者可同時(shí)伴有前列腺炎癥或前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH），Swanson等[4]研究認(rèn)為炎癥等情況的存在可能對(duì)MRS信息解讀產(chǎn)生干擾；另外BPH的代謝變異較大，并且與Pca的CC/C閾值間有一定重疊，因此本研究中無(wú)Pca但存在BPH或炎癥的體素其CC/C值可能偏高，筆者認(rèn)為這可能與假陽(yáng)性結(jié)果有關(guān)。（2）Pca呈小病灶多區(qū)域分布，體積較小的病灶可能由于在體素中所占比例較小而使整個(gè)體素CC/C值在正常范圍內(nèi)；并且Pca腫瘤異質(zhì)性明顯，腫瘤分化程度及病理類型的不同會(huì)造成MRS中有癌體素CC/C值產(chǎn)生一定差異，使CC/C數(shù)值減小[4，14]，上述原因可能導(dǎo)致本研究出現(xiàn)假陰性結(jié)果。（3）硬件技術(shù)上的問(wèn)題也是造成1H-MRS存在誤差的原因之一，MRS掃描對(duì)采集體素及主磁場(chǎng)強(qiáng)度等硬件要求較高，例如本研究采用1.5T場(chǎng)強(qiáng)的磁共振掃描儀，場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較低，另外氫質(zhì)子產(chǎn)生的波譜信號(hào)穩(wěn)定性較差，可重復(fù)性欠佳，也給研究結(jié)果造成了一定誤差?？傊m然上述問(wèn)題可能使1H-MRS研究結(jié)果產(chǎn)生差異，而本研究結(jié)果卻證實(shí)了雖然存在上述問(wèn)題，但是1H-MRS的準(zhǔn)確率、敏感度及特異度仍處于較高水平，對(duì)Pca的診斷較為可靠。雖然本研究病例數(shù)略少，但采用MRS體素與病理切片結(jié)果一對(duì)一精確對(duì)照、比較的方法，獲得結(jié)果的準(zhǔn)確性相對(duì)較高。

MRS為無(wú)創(chuàng)定性診斷Pca提供了新的可能，但在其應(yīng)用及研究中也出現(xiàn)了一些有待解決的各種問(wèn)題。本研究采用MRS體素與病理切片結(jié)果一一對(duì)照的研究方法，所得結(jié)論在一定程度上解釋了1H-MRS對(duì)Pca診斷的疑慮，明確了1H-MRS對(duì)Pca診斷的可靠性。相信隨著磁共振軟、硬件的不斷完善與發(fā)展，MRS相關(guān)研究將更為深入，結(jié)果愈發(fā)準(zhǔn)確，最終實(shí)現(xiàn)MRS無(wú)創(chuàng)定性診斷Pca的美好前景。

［1］Squillaci E,Manenti G,Mancino S，et al.MR spectroscopyof prostatecancer.Initialclinicalexperience[J].JExpClinCancerRes,2005,24（4）:523

［2］趙陽(yáng)，徐勇，韓悅，等.MR波譜成像對(duì)前列腺癌分化程度預(yù)估價(jià)值的初步研究[J].中華放射學(xué)雜志，2011，45（10）:951

［3］Aydin H,Kizilg觟z V,Tatar I G,et al.Detection of prostate cancer with magnetic resonance imaging:optimization of T1-weighted,T2-weighted,dynamic-enhanced T1-weighted,diffusion-weighted imaging apparent diffusion coefficient mapping sequences and MR spectroscopy,correlated with biopsy and histopathological findings[J].J Comput Assist Tomogr,2012,36（1）:30

［4］Swanson M G,Vigneron D B,Tabatabai Z L,et al.Proton HR-MAS spectroscopy and quantitative pathologic analysis of MRI/3D-MRSItargeted postsurgical prostate tissues[J].Magn Reson Med,2003,50（5）:944

［5］Kurhanewicz J,Vigneron D B,Hricak H,et al.Three-dimensional H-1 MR imaging of the in situ human prostate with high（0.24～0.7 cm3)spatial resolution[J].Radiology,1996,198（3）:795

［6］馬春光，葉定偉，李長(zhǎng)嶺，等.前列腺癌的流行病學(xué)特征及晚期一線內(nèi)分泌治療分析[J].中華外科雜志，2008，46（12）:921

［7］Sedelaar J P,van Leenders G J,Goossen T E,et al.Value of contrast ultrasonography in the detection of significant prostate cancer:correlation with radical prostatectomy specimens[J].Prostate,2002,53（3）:246

［8］Casciani E,Polettini E,Bertini L,et al.Contribution of the MR spectroscopic imaging in the diagnosis of prostate cancer in the peripheral zone[J].Abdom Imaging,2007,32（10）:796

［9］Mueller-Lisse U G,Vigneron D B,Hricak H,et al.Localized prostate cancer:effect of hormone deprivation therapy measured by using combined three-dimensional1H MR spectroscopy and MR imaging:clinicopathologiccase-controlledstudy[J].Radiology,2001,221（2）:380

［10］Pucar D,Shukla-Dave A,Hricak H,et al.Prostate cancer:correlation of MR imaging and MR spectroscopy with pathologic findings after radiation therapy—initial experience[J].Radiology,2005,236（2）:545

［11］楊正漢，馮逢，王霄英.磁共振成像技術(shù)指南[M].北京：人民軍醫(yī)出版社，2007：333-366

［12］Seifi P,Epel B,Sundramoorthy S V,et al.Frequency bandwidth extension by use of multiple Zeeman field offsets for electron spinecho EPR oxygen imaging of large objects[J].Med Phys,2011,38（6）:3062

［13］王霄英，周良平，丁建平，等.MRS對(duì)中國(guó)人前列腺癌鑒別診斷標(biāo)準(zhǔn)的初步研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2004，20（8）:1150

［14］張學(xué)琴，王霄英，陸健，等.前列腺中央腺體偶發(fā)癌與良性前列腺增生的MR波譜代謝特征初步研究 [J].實(shí)用放射學(xué)雜志，2010，26（12）:1777