前列腺局限性病變良惡性鑒別診斷：彌散加權(quán)成像圖與表觀彌散系數(shù)值比較

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

前列腺局限性病變良惡性鑒別診斷：彌散加權(quán)成像圖與表觀彌散系數(shù)值比較

楊雪融 劉曉航 周良平

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海 200032

背景與目的：局限性前列腺癌檢出日益增多，未突破包膜的癌灶與炎性反應(yīng)增生等良性病變的鑒別對(duì)早期診斷及治療具有重要意義。本研究旨在比較3.0T磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)和表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)在前列腺局限性病變良惡性鑒別診斷中的價(jià)值。方法：經(jīng)穿刺或手術(shù)病理證實(shí)的局限性前列腺癌患者69例，其中外周帶(peripheral zone，PZ)和中央腺體(central gland，CG)病變分別43和26例，慢性炎性反應(yīng)33例和良性增生37例，測(cè)量并比較病灶的ADC值(b=0，1 000 s/mm2)、DWI圖像上信噪比(signal noise ratio，SNR)和半定量分級(jí)，應(yīng)用受試者工作曲線評(píng)價(jià)診斷效能。結(jié)果：PZ中45處癌灶、36處炎性反應(yīng)；CG中27處癌灶、42處增生。ADC值鑒別PZ、CG良惡性病變的靈敏度和特異度分別為88.9%和86.1%、81.5%和73.8%，其診斷效能高于半定量DWI分級(jí)和SNR(P＜0.05)。結(jié)論：ADC值診斷前列腺局限性病變的效能優(yōu)于DWI圖像，可作為一項(xiàng)良好的鑒別診斷指標(biāo)。

前列腺癌；彌散加權(quán)成像；表觀彌散系數(shù)

前列腺癌是老年男性泌尿生殖系常見(jiàn)腫瘤，隨著前列腺特異抗原PSA篩查日漸廣泛，初診時(shí)局限性前列腺癌患者比例明顯增多，其發(fā)現(xiàn)和鑒別診斷對(duì)早期治療提高生存率有重要意義。磁共振常規(guī)T2WI上，前列腺外周帶(peripheral zone，PZ)的炎性反應(yīng)和中央腺體(central gland，CG)增生等良性病變與局限性的癌灶信號(hào)常有重疊而診斷價(jià)值有限［1］，彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)和表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)反映組織中水分子擴(kuò)散特性而提供功能性信息，顯示出更高的準(zhǔn)確性［2-3］。文獻(xiàn)報(bào)道單獨(dú)應(yīng)用DWI圖像、ADC值及兩者相結(jié)合診斷前列腺癌的效能各異［4-6］。本研究分析69例局限性前列腺癌、70例良性病變，分別就PZ和CG病變，比較DWI圖和ADC值的診斷效能，以期為臨床選擇合適的診斷指標(biāo)提供參考。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院2012年1月—2013年6月，因PSA升高或泌尿系癥狀行MR檢查，隨后經(jīng)活檢并于1個(gè)月內(nèi)行前列腺癌根治術(shù)后證實(shí)為局限于包膜內(nèi)的前列腺癌患者75例，6例因同時(shí)累及PZ和CG而排除，最終納入PZ 43例，中位年齡63歲，中位PSA為18.7 ng/mL；CG 26例，中位年齡65歲，中位PSA為15.3 ng/mL。另有經(jīng)穿刺證實(shí)的PZ慢性炎性反應(yīng)33例，中位年齡62歲，中位PSA為12.9 ng/mL；CG良性增生37例，中位年齡59歲，中位PSA為11.5 ng/mL。所有患者行MR檢查前均未經(jīng)穿刺檢查和接受治療。

1.2 磁共振檢查

采用GE Signa 3.0T磁共振，8通道相控陣表面線圈。T2WI檢查：快速恢復(fù)快速回波脈沖序列，TR/TE=5 000 ms/87.9 ms，層厚5 mm，間隔1 mm，激勵(lì)次數(shù)4。T1WI檢查：快速擾相梯度回波序列，TR/TE=150 ms/3 ms，矩陣512×512。DWI檢查：?jiǎn)未渭ぐl(fā)回波平面成像序列，b值取0，1 000 s/mm2，TR/TE=4 000 ms/71.9 ms，層厚5 mm，間隔1 mm，激勵(lì)次數(shù)4，F(xiàn)OV 260 mm×260 mm。掃描范圍包括整個(gè)前列腺及精囊腺。

1.3 圖像分析

在GE ADW4.3工作站，2名有經(jīng)驗(yàn)的放射診斷醫(yī)師在告知對(duì)應(yīng)穿刺位置但不知曉病理的情況下閱片，有異議則協(xié)商統(tǒng)一。以T2WI為參照繪制感興趣區(qū)，選取局灶或彌漫信號(hào)減低區(qū)，若該位置T1WI同時(shí)為高信號(hào)則視作出血而排除。只在DWI或ADC圖上顯示的病灶，則選取相應(yīng)異常信號(hào)區(qū)，測(cè)量病灶信噪比(signal noise ratio，SNR)值，并按公式ADC=(1/b-b0)In(S/S0)工作站自動(dòng)計(jì)算，其中b=1 000 s/mm2，b0=0。DWI圖像上按惡性可能大小分5級(jí)：無(wú)明顯異常信號(hào)為1級(jí)；相對(duì)周?chē)M織彌漫或線性不均勻稍高信號(hào)為2級(jí)；相對(duì)周?chē)M織局灶性高信號(hào)，但難以鑒別良惡性為3級(jí)；相對(duì)周?chē)M織的局灶性明顯高信號(hào)，惡性可能大為4級(jí)；明顯高信號(hào)區(qū)伴結(jié)構(gòu)破壞為5級(jí)。正常組織則選取左右PZ和CG穿刺陰性的位置，分別作3個(gè)感興趣區(qū)后取平均值。

1.4 磁共振圖像與病理對(duì)照

前列腺癌根治術(shù)后標(biāo)本按尖、體、底部制作切片，觀察時(shí)尖部分為左右兩區(qū)，中部和底部在病理分區(qū)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化分為9區(qū)。良性病變患者按系統(tǒng)10針穿刺，即尖部2針，中、底部各4針。手術(shù)和穿刺結(jié)果分別與磁共振T2WI、DWI和ADC圖進(jìn)行對(duì)照。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)采用STATA 10.0軟件分析，良惡性組織計(jì)量資料比較使用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料行χ2檢驗(yàn)或精確概率法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。診斷效能通過(guò)受試者工作特征曲線比較。

2 結(jié) 果

PZ病變76例共81處病灶，CG病變63例共69處病灶。T2WI上PZ前列腺癌表現(xiàn)為局灶或彌漫低信號(hào)區(qū)，CG前列腺癌表現(xiàn)為低信號(hào)灶，與增生結(jié)節(jié)難區(qū)分。在DWI圖上癌灶呈高信號(hào)，能更直觀顯示位置及范圍，在相應(yīng)ADC圖上呈低值(圖1、2)。不論P(yáng)Z或CG，前列腺癌的ADC值均明顯低于正常組織與良性病變(P＜0.05)，但ADC值和SNR在良惡性病變間有一定重疊(表1)。根據(jù)DWI圖像特征，良惡性病變的半定量評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05，表2)。以約登指數(shù)最高的界值確定不同方法的靈敏度及特異度，可見(jiàn)ADC值鑒別診斷的受試者工作特征曲線下面積明顯高于DWI圖像(表3)。

圖1 1例67歲前列腺外周帶炎性反應(yīng)患者M(jìn)R圖像Fig. 1 MR images of a 67-year-old man with PZ prostatitis

圖2 1例62歲中央腺體前列腺癌患者M(jìn)R圖像Fig. 2 MR images of a 62-year-old man with CG prostate cancer

表1 PZ和CG正常組織及良惡性病變的SNR和ADC值Tab. 1 SNR and ADC value of normal、benign and malignant lesions in PZ and CG

表2 PZ和CG良惡性病變DWI半定量分級(jí)分布Tab. 2 DWI grading of benign and malignant lesions in PZ and CG

表3 ADC值與DWI圖在PZ和CG的診斷效能Tab. 3 Diagnostic accuracy of ADC value and DWI in PZ and CG

3 討 論

DWI作為活體無(wú)創(chuàng)評(píng)價(jià)組織中水分子擴(kuò)散特性的磁共振技術(shù)，近年來(lái)逐漸應(yīng)用于包括前列腺癌在內(nèi)的腫瘤影像診斷。病理情況下，組織內(nèi)的細(xì)胞密度、細(xì)胞膜的通透性及細(xì)胞間隙大小等發(fā)生改變，導(dǎo)致水分子的擴(kuò)散速度變化，進(jìn)而體現(xiàn)出DWI信號(hào)高低。量化指標(biāo)ADC值去除T2透過(guò)效應(yīng)干擾，能更客觀地反映擴(kuò)散特性，但受不同設(shè)備條件及掃描參數(shù)影響，并且后處理計(jì)算需要專(zhuān)門(mén)軟件支持，目前前列腺癌尚未有統(tǒng)一的ADC值診斷標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用DWI圖像、ADC值及兩者相結(jié)合診斷前列腺癌的效能各異，臨床上多選用更為簡(jiǎn)便直接的DWI圖進(jìn)行診斷。Rosenkrantz等［7］指出，PZ前列腺癌在ADC圖上的可見(jiàn)率更高、與周?chē)夹越M織對(duì)比更顯著，僅依靠DWI圖診斷易遺漏病變。本研究中得出，不論P(yáng)Z或CG的局限性前列腺癌，在3.0T磁共振上ADC值的診斷效能優(yōu)于DWI圖像，因此建議將ADC值作為臨床影像學(xué)主要鑒別診斷指標(biāo)。

當(dāng)正常前列腺腺體結(jié)構(gòu)破壞后，代之以大量體積小、緊密排列、核漿比增大的腫瘤細(xì)胞，造成水的擴(kuò)散受限，癌灶表現(xiàn)為DWI上的高信號(hào)而ADC值降低。良性前列腺增生可引起間質(zhì)纖維成分比重增加，前列腺炎性反應(yīng)導(dǎo)致間質(zhì)水腫和炎性反應(yīng)細(xì)胞聚集等均造成水分子運(yùn)動(dòng)受限，但程度低于前列腺癌。以上符合本研究結(jié)果中良惡性病變的ADC值均低于正常組織，且前列腺癌與良性病變的DWI評(píng)分和ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。值得注意的是，BPH與CG前列腺癌的平均ADC值分別為(1.09±0.18)×10-3mm2/s和(0.84±0.13)×10-3mm2/s，兩者重疊相對(duì)明顯，這與Oto等［8］的研究結(jié)果相仿。從組織結(jié)構(gòu)上看，BPH可分為間質(zhì)為主型和腺體為主型，尤其以間質(zhì)為主的增生結(jié)節(jié)，其細(xì)胞密度和細(xì)胞外間隙等與癌灶接近，故水的擴(kuò)散受限程度和ADC值亦接近這兩型的平均ADC值存在一定差異［8］。另外，分化好、以腺體結(jié)構(gòu)為主的前列腺癌ADC值也可呈相對(duì)較高［9］。相比PZ，CG前列腺癌的診斷更具挑戰(zhàn)，新技術(shù)如多b值雙指數(shù)DWI引入快、慢擴(kuò)散系數(shù)在以間質(zhì)增生為主的BPH和癌灶的鑒別中顯示出很好的前景［10］。

雖然DWI圖和ADC值診斷前列腺局限性病變準(zhǔn)確性均較高，但不論以半定量或信號(hào)值評(píng)價(jià)，DWI圖診斷效能都不及ADC值。其原因可能在于局限性癌灶對(duì)組織結(jié)構(gòu)破壞少，診斷時(shí)對(duì)量化指標(biāo)依賴(lài)更大，肉眼區(qū)分信號(hào)差別能力有限且受醫(yī)師閱片經(jīng)驗(yàn)影響，同時(shí)DWI上T2透過(guò)效應(yīng)可能縮小良惡性組織信號(hào)差異，并且隨著年齡增長(zhǎng)正常前列腺組織的水?dāng)U散特性也發(fā)生改變，以周?chē)M織信號(hào)為參照可存在偏差［11］。本研究發(fā)現(xiàn)極少數(shù)病灶僅單獨(dú)在DWI圖或ADC值上可見(jiàn)，有待今后從臨床病理等方面進(jìn)一步分析原因。ADC值對(duì)前列腺癌惡性程度預(yù)測(cè)有提示作用，而診斷標(biāo)準(zhǔn)難統(tǒng)一，故制定標(biāo)準(zhǔn)化ADC值將是研究發(fā)展方向之一，這些都顯示了ADC值更廣泛的應(yīng)用前景。另外，其他功能性MR成像方法如動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR、磁共振波譜等提供血流灌注或分子水平代謝信息，不同手段聯(lián)用可與擴(kuò)散技術(shù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

本研究仍存在一定局限性，如良惡性病變樣本量較小，以穿刺活檢結(jié)果為參考可能存在假陰性，感興趣區(qū)勾畫(huà)以T2WI為基準(zhǔn)可能納入正常組織而造成偏倚等。總之，前列腺癌局限性病變的鑒別診斷中，不論在PZ或CG，ADC值的診斷效能均高于DWI圖，可作為臨床一項(xiàng)良好的鑒別診斷指標(biāo)。

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Differential diagnosis of localized prostate cancer: comparing diffusion weighted imaging with apparent diffusion coefficients

YANG Xue-rong, LIU Xiao-hang, ZHOU Liang-ping (Department of Radiology, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China)

ZHOU Liang-ping E-mail: zhoulp2003@aliyun.com

Background and purpose:Since the detection of localized prostate cancer is increasing, it's important to distinguish from benign lesions like prostatitis. This study aimed to compare diffusion weighted imaging with apparent diffusion coef fi cients in differential diagnosis of localized prostate cancer on 3.0T MR.Methods:Sixtynine cases with localized prostate cancer proved by pathology, 43 in perpheral zone (PZ) and 26 in central gland (CG), 33 with prostatitis, and 37 with benign prostatic hyperplasia (BPH) were analyzed. The signal noise ratio (SNR) and apparent diffusion coef fi cient (ADC) value of lesions were measured, and a semiquantitative grading of DW image was performed. The diagnostic accuracy of both methods was evaluated by ROC.Results:45 cancer foci and 36 prostatitis lesions in PZ, 27 cancer foci and 42 BPH lesions in CG were included. The sensitivity and speci fi city for ADC value to distinguish cancer from begin lesions in PZ and CG were 88.9% and 86.1%、81.5% and 73.8% respectively. The diagnostic accuracy of ADC value was higher than DWI semiquantitative grading and SNR (P＜0.05).Conclusion:ADC value yielded a higher accuracy in differential diagnosis of localized prostate cancer on 3.0T MR, thus it’s recommended as a major index for diagnosis.

Prostate cancer; Diffusion weighted imaging; Apparent diffusion coef fi cient

10.3969/j.issn.1007-3969.2014.03.010

R737.25

A

1007-3639(2014)03-0212-05

2014-01-14

2014-02-24）

周良平 E-mail:zhoulp2003@aliyun.com