基于PI-RADS多參數(shù)MRI診斷移行帶前列腺癌的研究進展

可贊， 鄧明， 王良

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·綜述·

基于PI-RADS多參數(shù)MRI診斷移行帶前列腺癌的研究進展

可贊， 鄧明， 王良

2012年歐洲泌尿生殖放射學會(ESUR)推出了旨在規(guī)范前列腺報告的前列腺影像報告數(shù)據(jù)系統(tǒng)指南(prostate imaging reporting and data system,PI-RADS)，并于2014年進行了修訂。筆者綜述了基于PI-RADS的多參數(shù)MRI在診斷前列腺移行帶癌方面的研究進展。

前列腺癌； 移行帶； 多參數(shù)磁共振成像

前列腺癌(prostate cancer，PCa)是老年男性生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤之一。在美國，PCa、肺癌、直腸癌占男性腫瘤發(fā)病率的50%，而PCa就占到約27%，其致死率居第二位[1]。臨床上，70%～75%的PCa發(fā)生于外周帶(peripheral zone，PZ)，但仍有25%～30%的PCa發(fā)生于移形帶(transition zone，TZ)[2-3]。同時，TZ也是良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia,BPH)的好發(fā)部位，因此移行帶BPH與PCa的鑒別成為一大難點，容易誤診或漏診。過去，人們認為僅通過“T2WI均勻低信號、邊界模糊、缺少假包膜“等診斷指標即可診斷移行帶PCa[4]，但一項采用該診斷標準的研究結果表明，其診斷符合率僅為56%和63%[5]；而另一項類似研究結果表明，僅使用T2WI結合以上診斷指標，診斷特異度為88%，而敏感度僅為44%[6]。Akin等[5]在隨后的研究中，對移行帶PCa的診斷又增添了“病灶多呈透鏡狀和侵犯前纖維基質層”這兩個特征，但發(fā)現(xiàn)其對提高PCa的檢出率作用十分有限。MRI是目前公認的診斷PCa最好的影像檢查方法[7]，但傳統(tǒng)的MRI技術對移行帶PCa的檢出能力明顯不足，多參數(shù)磁共振成像(multi-parameter，Mp)MRI技術能較好地彌補了常規(guī)MRI技術的不足，通過多種參數(shù)的應用結合不同圖像的綜合分析為臨床提供了一種無創(chuàng)、準確的診斷方式。多個研究表明，Mp-MRI的應用使移行帶PCa的檢出率和診斷準確性都有所提高，筆者試對其價值歸納總結分析。

移行帶PCa的發(fā)病基礎及與影像表現(xiàn)的關系

基于解剖和組織學特點的前列腺分區(qū)，最早是由JE等[8-9]提出將前列腺分為PZ、中央帶(central zone，CZ)和TZ。前列腺是不成對的實質性腺體，TZ位于尿道前列腺部(尿道前列腺部是尿道在前列腺的延伸，與精阜的位置接近并位于其前面和側面)的兩側，體積最小，約占前列腺總體積的5%；CZ包繞射精管，位于前列腺基底部TZ的后方，呈錐形，約占20%；PZ體積最大，約占75%，包繞CZ、TZ以及遠端的尿道前列腺部。T2WI上能清晰的顯示PZ，但是對于CZ和TZ 的準確區(qū)分尚無統(tǒng)一的標準，因此也常將二者合稱為“中央腺體區(qū)”[10]。PCa好發(fā)于前列腺PZ，BPH好發(fā)于TZ，少數(shù)PCa也可發(fā)生于TZ，而前列腺的原發(fā)病變很少直接起源于CZ。

前列腺腫瘤包括前列腺上皮來源的PCa和間葉來源的肉瘤。PCa是環(huán)境、年齡、種族、家庭遺傳等因素共同作用的結果。PCa多見于50歲以上的男性，大多數(shù)發(fā)生于外周帶腺泡腺管上皮，病理類型以腺癌最為常見，其它類型如移行細胞癌、鱗狀細胞癌、基底細胞癌等罕見[11]。PCa的病理診斷主要基于3項指標：核的間變、腺體結構異常及侵襲性生長[12]。PCa內有大量的癌變腺體組織和細胞，結構排列緊密，其間黏蛋白和水分含量明顯減少，在T2WI上呈低信號。正常PZ富含腺體和管狀結構，組織疏松，T2WI上呈高信號，因此外周帶的PCa在T2WI上易于識別；TZ的腺體含量較少，其間還含有大量的縱行排列的平滑肌束，排列較緊密，在T2WI呈低信號，而PCa也為低信號，故TZ內的組織信號可能將腫瘤信號掩蓋[5]。常規(guī)MRI掃描時，位于PZ的PCa在T2WI能形成明顯的對比，易于診斷；而TZ的PCa在T2WI上對比差，易被漏診或誤診。此外，由于TZ的解剖及組織學特點，使TZ的PCa和BPH的信號特點相似[13]，常規(guī)T2WI上也不易于區(qū)分。

Mp-MRI在診斷移行帶前列腺癌的應用

Mp-MRI是指常規(guī)序列與功能序列的組合掃描[14]，包括T1WI、T2WI、擴散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、動態(tài)增強磁共振成像(dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI)和磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)等。常規(guī)序列與一種功能序列的結合，已使PCa的檢出率明顯提高[15]，而高分辨T2WI聯(lián)合2個以上功能序列的Mp-MRI可明顯提高對PCa的診斷敏感度和特異度[16]。歐洲泌尿生殖放射學會(European Society of Urogenital Radiology，ESUR)2012年提出的PI-RADS評分系統(tǒng)中對上述序列的影像表現(xiàn)都進行了分級及評分，PI-RADS與Mp-MRI的結合，能更加全面的對病灶進行分析，從而在移行帶PCa的診斷、定位和分期等方面發(fā)揮重要作用。

T2WI是前列腺的常規(guī)掃描序列，正常前列腺PZ在T2WI上為高信號，TZ為等低信號。移行帶BPH常為該區(qū)帶體積增大，其內可見多個小結節(jié)狀增生；移行帶PCa常為均勻低信號，伴有或不伴有明顯的占位效應，影像上有時難以明確診斷。EUSR的PI-RADS評分對T2WI上TZ的影像表現(xiàn)做出了如下分類[17]：1分，不均質、有序紊亂的腫瘤樣結節(jié)，邊界清晰；2分，均質低信號范圍較大，但邊界仍清晰；3分，無法歸類為1、2分或4、5分；4分，較大范圍的均勻低信號，表現(xiàn)為“擦炭征”，邊界不清；5分，在4分的基礎上累及前纖維基質層或外周帶前角，常呈凸透鏡或水滴狀改變。評分細則為臨床診斷提供了一定的依據(jù)，但僅僅依靠它對提高TZ病變的診斷準確性作用還十分有限。

DWI是依靠生物組織內水分子的布朗運動來顯示不同組織微觀結構的灌注和擴散[18]，是目前唯一能夠無創(chuàng)地反映活體組織內水分子擴散運動并能間接反映異常組織在細胞水平改變的一種成像技術[19]。兩個參數(shù)與DWI極其相關。①擴散敏感系數(shù)(b值)：b值是用來描述擴散梯度的特性，b值越小圖像的信噪比越高，但是對擴散的敏感程度較低：反之，則圖像信噪比越低，但對擴散的敏感程度較高。臨床上為兼顧敏感性與信噪比兩個方面，一般選用b=800～1000s/mm2，此時成像效果較好。②表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)：ADC可代表毛細血管的擴散和灌注程度，且與腫瘤的生長和癌變組織的侵襲性有關[20]。根據(jù)筆者的研究結果，正常前列腺組織ADC值較高，代表水分子擴散正常，相應的在DWI上呈等、低信號，BPH的ADC值也較高，相應的在DWI上為等或略高信號(圖1)；但PCa病灶區(qū)細胞密集度增加、細胞內間隙和細胞外間隙降低，水分子運動擴散下降，使ADC值降低[20]，相應在DWI上呈高信號(圖2)。DWI的PI-RADS評分標準如下[17]：1分，與正常腺體組織相比其ADC值未降低，DWI(b≥800s/mm2)上無信號增高；2分，DWI(b≥800s/mm2)上呈彌漫性高信號并伴有ADC值降低，無局限性特征，但可呈線性、三角形或地圖狀；3分，無法歸類為1、2分或4、5分；4分，DWI(b≥800s/mm2)上為等信號，ADC值局限性降低；5分，DWI(b≥800s/mm2)上為局限性或腫塊狀高信號，且ADC值降低。DWI一般采用單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(single-shot echo planar Imaging，SS-EPI)序列，其具有檢查時間短、患者耐受性好的優(yōu)點，可作為前列腺病變患者的常規(guī)MRI檢查序列[21]。

陸健等[22]對27例前列腺中央腺體癌患者及62例BPH患者行DWI掃描，測量每例患者中央腺體的ADC值和最小ADC值。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，中央腺體癌組與BPH組的上述2個ADC值測量結果的差異均有統(tǒng)計學意義；在ROC分析顯示，以中央腺體ADC值為1.316×10-3mm2/s、最小ADC值為0.953×10-3mm2/s作為診斷閾值時，診斷前列腺中央腺體癌的敏感度分別為70.40%和77.80%，特異度為95.20%和98.40%，診斷符合率分別為87.64%和92.13%；上述結果表明，制定ADC值標準有助于DWI對前列腺中央腺體癌的檢出。此外，張學琴等[23]與陸健等[24]分別研究了中央腺體偶發(fā)癌與BPH 、中央腺體癌 在DWI上的影像表現(xiàn)，也采用測量病灶的ADC值和最小ADC值的方法，統(tǒng)計學分析結果顯示，中央腺體偶發(fā)癌與BPH的中央腺體 ADC值和最小ADC值之間的差異均無統(tǒng)計學意義；而中央腺體偶發(fā)癌與中央腺體癌的ADC值的差異有統(tǒng)計學意義。提示DWI有助于中央腺體癌的檢出，而無法鑒別中央腺體偶發(fā)癌與BPH。

任靜等[25]分析了70例前列腺TZ結節(jié)的DWI表現(xiàn)，測量病灶的ADC值并計算受試者工作特征曲線(receiver operation characteristic curve，ROC)下面積(area under curve，AUC)，結果顯示PCa(54例)的ADC值明顯低于良性結節(jié)(16例)；此外，聯(lián)合DWI和T2WI鑒別前列腺TZ良惡性結節(jié)的AUC差異最大，與單獨應用T2WI比較診斷效能的差異有統(tǒng)計學意義，而與單獨應用DWI的差異無統(tǒng)計學意義，提示聯(lián)合DWI和T2WI有助于提高對移行帶良惡性結節(jié)的診斷特異性和敏感性。

Liu等[4]研究發(fā)現(xiàn)，單指數(shù)和多指數(shù)DWI模型對中央腺體PCa的診斷和鑒別有重要作用，可用于分析病變的組織類型。其中，多指數(shù)模型DWI能更好的分析前列腺各個分區(qū)的組織特征，多指數(shù)模型中快速表觀擴散系數(shù)(ADCfast)對區(qū)分基質BPH和中央腺體PCa的準確性要比ADC值更高。

此外，臨床工作中通常使用的是平均ADC值，但Oguz Akin等[26]對ADC值的應用進行了進一步的探究，他們分析85例PCa患者共116個病灶，其中89個病灶起源于PZ，27個起源于TZ；測量病灶的平均ADC值及ADC值的中位數(shù)、第10百分位數(shù)和第25百分位數(shù)；結果顯示，第10百分位數(shù)ADC值與Gleason評分的相關性最高，并且能更加準確地區(qū)分Gleason評分6或7的腫瘤，這意味著采用第10百分位ADC值對判斷腫瘤的侵襲程度具有更高的準確性，且它對于TZ或PZ的PCa同樣適用。

但DWI檢查易受磁化偽影的干擾而產生變形，原因包括直腸內空氣充盈、骨組織交接面、磁場的同質性低以及由前列腺周脂肪產生的化學位移偽影等[27]。ADC值的測量易受到掃描機型及測量人員主觀因素的影響，因此不同實驗室對同一現(xiàn)象所測的ADC值可能會產生較大差異，難以統(tǒng)一；其次，DWI參數(shù)能否合理的選擇也會影響圖像質量。相對長的成像時間使患者的耐受性差等也可能對獲得滿意的圖像質量產生影響。

MRS是目前唯一能夠無創(chuàng)檢測活體器官組織代謝、生化物質定量分析的方法，常用的是氫質子磁共振波譜成像[28]。3D氫質子磁共振波譜成像(three-dimensional proton MR spectroscopy，3D MRS)又稱為化學位移成像[29]，即將1H-MRS的代謝特點信息疊加于高分辨MRI(T2WI)，不僅能精確顯示病變的解剖位置，還能顯示其代謝信息，從而彌補常規(guī)MRI的不足。

前列腺3D MRS所顯示的最重要的代謝物質為枸櫞酸鹽(citrate，Cit)、膽堿(choline，Cho)和肌酸(crtine，Cr)，其化學位移位置分別位于2.6～2.7、3.2和3.0ppm附近(圖1)，后兩者常共峰出現(xiàn)[30]。因此，常用Cho+Cr/Cit(CC/C)值來判斷病情。正常腺體組織產生和分泌Cit，Cho與細胞膜的合成與降解有關，Cr參與能量代謝。在前列腺各解剖帶，這些代謝物的含量不同：周圍帶的Cit波峰最高，CC/C值約為60%，且隨年齡增長無明顯改變；中央腺體的Cit含量較低，但其波峰不應低于Cho；隨年齡增長，Cit波峰由于腺體增生而升高。MRS的PI-RADS評分標準如下[17]：1分，枸櫞酸峰高度>2倍膽堿峰；2分，膽堿峰高度<枸櫞酸峰高度<2倍膽堿峰高度；3分，枸櫞酸與膽堿峰高度相等；4分，枸櫞酸峰高度<膽堿峰高度高于<2倍枸櫞酸峰高度；5分，膽堿峰值>2倍枸櫞酸值。MRS檢查時若前列腺結節(jié)的Cit峰明顯下降和(或)CC/C值顯著增高(≥1.1)均提示為前列腺癌[31]。

李颯英等[32]和鐘心等[33]分別對BPH及移行帶PCa患者進行MRS檢查，比較兩種病變的CC/C值，發(fā)現(xiàn)BPH主要表現(xiàn)為Cit峰高聳、Cho+Cr峰降低，PCa主要表現(xiàn)為Cit峰明顯下降、Cho+Cr峰顯著升高，兩組的CC/C值差異有統(tǒng)計學意義；MRS對鑒別PCa與BPH的特異度、敏感度和符合率分別為99%、86%和93%，有助于臨床上對TZ PCa的檢出和鑒別。此外，白人駒等[34]也進行了相似的研究，但他們發(fā)現(xiàn)PCa的Cit峰除明顯下降外甚至消失，部分癌體素Cit降至噪聲水平，僅見到高聳的Cho峰，這是前列腺增生組織所不具有的特點，因此可作為診斷中央腺體區(qū)內PCa的可靠依據(jù)；其次，他們發(fā)現(xiàn)雖然BPH和PCa的CC/C值有差異，但兩組比值存在部分重疊，因此不宜單獨應用CC/C值作為鑒別中央腺體區(qū)PCa的標準，否則會導致中央腺體區(qū)內部分PCa的漏診。

圖1 男，58歲，前列腺癌。a) T2WI示左側移行帶低信號結節(jié)，PI-RADS評分為4分(箭)； b) DWI(b=900s/mm2)示左側移行帶結節(jié)呈高信號(箭)，提示擴散明顯受限，PI-RADS評分為5分； c) ADC圖示DWI上的高信號區(qū)呈明顯低信號改變(箭)： d) PWI時間-信號強度曲線示病灶的灌注曲線呈“流出型”。 圖2 男，58歲，前列腺增生。a) T2WI示移行帶呈混雜信號，偏右側可見一邊界清晰的結節(jié)灶(箭)，PI-RADS評分為2分； b) DWI(b=1000s/mm2)示移行帶結節(jié)灶輕度擴散受限呈稍高信號(箭)，PI-RADS評分為2分； c) MRS示結節(jié)灶的Cit峰、Cho峰、Cr峰正常，PI-RADS評分為1分； d) PWI時間-信號強度曲線示結節(jié)灶的灌注曲線呈“平臺型”。

前列腺TZ內一部分BPH的MRI信號表現(xiàn)與PCa相似，常規(guī)MRI上則更難將其與BPH鑒別；同時，少數(shù)病變如前列腺炎癥、瘢痕和鈣化等也可有類似的表現(xiàn)，故不能僅根據(jù)常規(guī)MRI上所顯示的形態(tài)及信號變化進行診斷。MRS能提供局部組織的代謝特點，這一優(yōu)勢彌補了常規(guī)MRI的不足，提高了對TZ PCa的檢出率，并有助于與移行帶BPH的鑒別，但MRS也可能受到諸多因素的影響，如掃描時間長患者身體位置易產生移動、需要后處理及勻場、不能直觀顯示前列腺周圍解剖結構等[20]；其次，研究中發(fā)現(xiàn)的中央腺體內PCa與BPH的CC/C值存在部分重疊，這使得聯(lián)合應用MRS診斷，也會存在漏診或誤診的風險，只是這些風險比起單獨應用常規(guī)MRI掃描來說已有所降低。

DCE-MRI是基于腫瘤新生血管的形成而進行的快速掃描，通過觀察對比劑隨時間擴散到血管外細胞外空間的過程，可反映微血管的改變，從而了解腫瘤的血供及新生血管的形成[20]。腫瘤組織發(fā)生基因突變后產生并釋放血管源性因子，隨著腫瘤組織的增大新的血管生成，與正常組織血管相比，腫瘤的新生血管數(shù)量多、滲透性高、走行雜亂無序。DCE-MRI主要采用快速靜脈團注(2～4mL/s)法將對比劑注入體內，并通過獲得高時間分辨力(10s)圖像來評價前列腺病變的血管和代謝特征[35]。藥代動力學的追蹤動態(tài)分布模型(tracer kinetic compartmental model，TKCM)可反映組織的滲透性、血液流速、微血管表面積和體積等，測量參數(shù)包括滲透間隙(Ve)﹑流出速度常數(shù)(Kep)﹑流入傳輸常數(shù)(Ktrans)，其中Ve=Ktrans/Kep。因為癌變組織的滲透性和流速都高于正常組織，所以Ktrans是檢測癌變的一項重要指標[27]。DCE-MRI可通過定性、半定量、定量等方法無創(chuàng)性地評估病灶的血液動力學特征和代謝特征[21]。正常前列腺CZ在增強掃描早期呈略不均質強化，中晚期達強化高峰后信號緩慢下降，在延遲圖像上其信號仍明顯高于PZ。

PCa病灶在DCE-MRI上的特征性表現(xiàn)為快速強化、快速廓清，根據(jù)原始圖像可以繪制時間-信號強度曲線，PCa多為“流出型”曲線(圖1)；而非腫瘤組織則表現(xiàn)為早期強化緩慢廓清，前列腺增生多為“流入型”曲線(強化達峰值后有進一步增高的趨勢)；PCa和前列腺增生都可以表現(xiàn)為“平臺型”曲線(強化達峰值后呈持續(xù)強化，圖2)。但部分PCa強化不明顯，DCE-MRI不能發(fā)現(xiàn)這部分病灶[21]。DCE-MRI的PI-RADS評分方法如下[17]：1型曲線，流入型；2型曲線，平臺型；3型曲線，流出型；+1分，局部病變強化并且為2型或3型曲線；+1分，病變位置較特殊或病變不對稱并且為2型或3型曲線。

何為等[36]研究了26例PCa的可評估的前列腺分區(qū)468個，包括中央腺體癌115個、中央腺體非癌區(qū)142個、外周帶癌灶68個、外周帶非癌區(qū)143個。在DCE-MRI定量參數(shù)圖上分別測量前列腺相應部位的Ve﹑Kep和Ktrans。中央腺體癌的Ktrans、Kep和Ve值分別為(1.04±0.26)min-1、(1.43±0.46)min-1和0.76±0.12，中央腺體非癌區(qū)分別為(0.824±0.19)min-1、(1.12±0.26)min-1和0.75±0.14。各參數(shù)值的組間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)，Ktrans、Kep值的組內兩兩比較，前列腺癌區(qū)均高于非癌區(qū)(P<0.05)。DCE-MRI定量分析有助于PCa尤其是中央腺體癌的檢出和鑒別診斷。

需注意的是，DCE-MRI需要注射對比劑，腎功能不良的患者則不能進行此項檢查，腎功能良好的患者在注射對比劑后也存在潛在的發(fā)生不良反應的風險。并且在DCE-MRI對病灶的評估中也存在部分為主觀評價的缺點，不同的研究者對Ve、Kep和Ktrans在癌區(qū)與非癌區(qū)之間是否有差異以及與Gleason評分的相關性等方面尚存在著爭議[37]。

Mp-MRI對移行帶PCa診斷準確性的提高有確切的幫助，但是如何優(yōu)化不同序列的組合，哪種序列組合效果最好，還有待進一步研究。Iwazawa等[38]研究發(fā)現(xiàn)，伴有血清PSA升高的患者，DWI掃描或DWI結合DCE-MRI對PCa的檢出要優(yōu)于只進行DCE-MRI掃描；DWI對PCa的檢出有更高的準確性和敏感性，而DWI結合DCE-MRI對PCa的診斷準確性和敏感性并無明顯提高。事實上，僅通過T2WI或DCE-MRI來檢測PCa是有困難的，對中央腺體PCa的漏診率分別為4.1%和26.1%，而且移行帶PCa與正常組織的對比差異更小，漏診率將更高。Hoeks等[3]指出，相對于單獨應用T2WI，T2WI結合DWI、DCE對提高移行帶PCa的檢出也許并沒有明顯的幫助，其診斷符合率分別為68%和66%。Baur等[39]認為，采用現(xiàn)行的PCa評分標準已能對PCa做出較好的診斷，而在此基礎上DCE-MRI的應用似乎并沒有使診斷準確性有顯著的提高。

總之，在診斷前列腺移行帶癌時，基于PI-RADS的多參數(shù)MRI的應用，尤其是通過優(yōu)化序列組合、合理選擇參數(shù)以及影像表現(xiàn)與評分方法相結合，可為臨床提供更具客觀性、系統(tǒng)性的影像診斷，相信未來Mp-MRI技術在PCa的診治過程中將發(fā)揮更大的作用[40]。

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430030 武漢，華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院放射科

可贊(1991-)，女，云南昆明人，碩士研究生，主要從事腹部影像診斷工作。

王良，E-mail：wangliang2001@gmail.com

R445.2； R737.2

A

1000-0313(2015)08-0880-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.08.019

2015-02-06)