3.0T彌散加權成像不同b值評估對前列腺癌的診斷作用

王麗霞，齊志明，高進軍，班旭霞,史新樂，許克寧

(1.河北北方學院附屬第一醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000；2.中國人民解放軍251醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000)

3.0T彌散加權成像不同b值評估對前列腺癌的診斷作用

王麗霞1，齊志明1，高進軍1，班旭霞1,史新樂1，許克寧2

(1.河北北方學院附屬第一醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000；2.中國人民解放軍251醫(yī)院影像科，河北 張家口 075000)

目的 回顧性分析彌散加權成像檢查前列腺癌最佳b值，探討彌散加權成像應用不同b值評估前列腺癌和良性前列腺組織的差別。方法 80例前列腺癌患者行3.0T磁共振彌散加權成像檢查，在不同b值行DWI掃描。雙盲下分析四種不同b值的ADC圖像，測量前列腺癌和良性前列腺組織的ADC值。結果 經驗豐富醫(yī)師應用b=1000 s/mm2(85%和0.91)敏感性和AUC值明顯高于b=300、700、2000 s/mm2(P<0.01)，缺乏經驗醫(yī)師應用b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值明顯高于b=300 s/mm2(P<0.01)。應用b=300、700、1000、b=2000 s/mm2的ADC圖像上測量前例腺癌平均ADC值分別為(1.33±0.32)×10-3、(1.03±0.23)×10-3、(0.88±0.21)×10-3、(0.68±0.15)×10-3s/mm2，前列腺癌腫ADC值明顯低于前列腺良性組織(P<0.001)。結論 彌散加權成像檢查前列腺癌最佳b值為1000 s/mm2。

前列腺癌；彌散加權成像；磁共振成像

磁共振檢查前例腺疾病已在臨床廣泛應用，利用功能成像檢查前列腺癌分子影像學變化，為臨床檢查前列腺癌位置、分期、術后隨訪、活檢引導和評估腫瘤侵襲性提供影像學依據(jù)。彌散加權成像是一種非創(chuàng)傷性功能成像方法，能定性和定量分析前列腺腫瘤細胞結構和組織結構，有研究顯示DWI應用不同成像參數(shù)可評估前列腺癌有效性[1-2]，但對前列腺癌和良性前列腺組織定量分析結果尚有爭論[3]。DWI有多個成像參數(shù)，其中最重要的參數(shù)是b值。較多文獻報道，前列腺DWI中b值使用范圍較大(500～2000 s/mm2)，需要選擇不同b值[4]。應用不同b值定量和定性分析前列腺癌和良性前列腺組織相關報道較少[5]。本研究探討了不同b值鑒別正常前列腺組織和前列腺癌的意義。

1 材料與方法

1.1 一般材料

河北北方學院附屬第一醫(yī)院及解放軍251醫(yī)院2011-03--2015-04月收治的95例前列腺疾病患者，行根治性前列腺切除術，其中63例在北京協(xié)和醫(yī)院治療，15例在解放軍251醫(yī)院治療，17例在河北北方學院附屬第一醫(yī)院治療。因外院MR影像資料不全或MR檢查與手術時間間隔超過4個月，本次研究排除其中15例。入選本次研究共80例病例，年齡45～81歲，平均66歲；MRI前平均21 d(2～85 d)或MRI后平均23 d(0～89 d)均經直腸超聲引導活組織檢查；MRI和手術間隔時間為1～120 d，平均34 d；術前PSA水平1.24～56.98 ng·mL-1，平均7.16 ng·mL-1；活檢Gleason評分6～9分，平均7分。所有患者同意進行本次研究并且簽訂知情同意書，本研究經本院倫理委員會批準。

1.2 MRI檢查

美國GE公司3.0T掃描儀和盆腔相控陣線圈采集信號，均行T1WI、T2WI和DWI掃描，每例患者掃描前肌注20 mg東莨菪堿抑制腸蠕動，再行磁共振掃描?？焖僮孕夭═2獲得橫斷位、矢狀位和冠狀位，T2WI掃描參數(shù)：重復時間(TR)/回波時間(TE)，3566～3631/100 ms；層厚，3 mm；層間隔，1 mm；矩陣，512×352；視野(FOV)，20 cm；信號采集次數(shù)(NSA)，3；敏感編碼因子，2；快速自選回波T1獲得橫斷位，層厚5 mm，有效視野26，行活組織檢查和評估淋巴結。彌散加權成像應用平面回波和壓脂技術(翻轉恢復序列)獲得，掃描參數(shù)：TR/TE,4830～4840/75～76 ms，層厚，3 mm；層間隔，1 mm，矩陣，112×110；視野,20 cm；敏感編碼因子，2；信號采集次數(shù)，3。前后方向為頻率編碼以減少運動和磁敏感偽影對前列腺的影響。彌散編碼梯度為0～2000 s/mm2不同b值(0、300、700、1000、2000 s/mm2)，在其它參數(shù)固定情況下，通過彌散梯度幅度改變不同b值。

成功獲得所有MRI圖像，均在后處理工作站進行分析。由兩位放射醫(yī)師在未知患者臨床表現(xiàn)、手術和病理組織學檢查結果情況下獨自分析MRI圖像。經驗豐富醫(yī)師(閱讀前列腺MRI大于900例)進行整體泌尿生殖系統(tǒng)MRI閱片，缺乏經驗醫(yī)師閱讀前列腺MRI約70例。將前列腺分為10區(qū)，外側葉中：基底部分為左右2區(qū)、中間分為左右2區(qū)、頂部分為左右2區(qū)；移行帶中：基底部分為左右2區(qū)、中間分為左右2區(qū)。閱片者采用雙盲法對DWI圖像進行分析，確定有無癌腫存在。依據(jù)T2WI解剖細節(jié)確定DWI和ADC圖b值分別為300、700、1000、2000 s/mm2，同時進行等級類型分析：①肯定良性；②可能良性；③不確定；④可能癌；⑤肯定癌，比較每個閱片者結果。

診斷標準：DWI圖像癌組織與正常前列腺組織比較呈低信號，ADC圖像癌組織呈高信號。應用不同b值量化評估DWI。

定性分析2個月后行定量分析，所有MR影像資料應用廠家提供軟件傳送到工作站，兩位閱片醫(yī)師共同分析平均ADC值，兩位閱片醫(yī)師根據(jù)組織學檢查結果測量外側葉和移行葉良性組織和癌組織ADC值。ROI區(qū)圓形感興趣區(qū)，在T2WI手動將感興趣區(qū)設置在外側葉和移行葉良性組織和癌組織上。在T2WI圖上感興趣區(qū)通過圖像配準方法自動疊加在4種不同ADC圖上；癌組織至少在一幅ADC圖上可見，然后測量癌組織ADC值；設置感興趣區(qū)時應避開神經血管束和尿道，減少測量誤差。同一部位癌組織ADC值測量2次，取平均值；良性組織測量3次，取平均值。每個ROI大小為10.5～220 mm2，平均28 mm2。應用ADC圖檢測前列腺癌，應將感興趣區(qū)放在癌組織中心，使ADC圖檢查結果和組織學檢查結果呈現(xiàn)較少誤差。定量分析時應將ADC圖和組織學檢查結果錯配減到最低，癌組織ADC圖測量區(qū)域應小于組織學檢查結果。最大橫斷直徑小于5 mm小癌腫排除本實驗。

1.3 病理組織學檢查

80例患者經病理組織學檢查確診為前列腺癌。所有標本用墨汁標記，10%緩沖福爾馬林液中固定。橫斷切片，平面垂直于前列腺尿道部。所有病理切片由經驗豐富病理醫(yī)師在未知MRI結果情況下分析。記錄每葉前列腺基底部、中間葉和頂部癌腫大小、位置、Gleason評分。

1.4 統(tǒng)計學方法

應用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析,應用ROC曲線檢測兩名醫(yī)師在不同b值對前列腺癌檢出情況。應用配對t檢驗比較外周葉和移行帶癌腫和良性前列腺組織的平均ADC值。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 病理組織學檢查結果

80例患者均行根治性前列腺切除術，共136個癌腫，術后110個癌腫最大橫斷面直徑>5 mm，癌腫大小5～45 mm，平均16.9mm。25例癌腫最大橫斷直徑為5～10 mm，49例癌腫最大橫斷直徑為10～20 mm，36例癌腫最大橫斷直徑大于20 mm。136例癌腫體積0.04～36.07 mm3，平均2.40 mm3。Gleason評分6～9分，平均7分。

2.2 DWI定性分析

110個經病理學證實的癌腫ADC圖像檢查出92個(84%)癌腫。經驗豐富醫(yī)師和缺乏經驗醫(yī)師在b=300、700、1000、2000 s/mm2的ADC圖評估腫瘤結果不同(表1)。經驗豐富醫(yī)師在b=1000 s/mm2(85%)敏感性明顯高于b=300(35%)、700(78%)、2000 s/mm2(74%)，P<0.001(圖1～2)；在b=700 s/mm2明顯高于b=300、2000 s/mm2(P<0.05)，b=2000 s/mm2敏感性明顯高于b=300 s/mm2(P<0.001)；在b=2000 s/mm2特異性明顯高于比其他b值(P<0.05)。雖然缺乏經驗醫(yī)師在b值=1000 s/mm2敏感性為45%左右，但敏感性明顯高于其他b值(P<0.01)；在b=700 s/mm2敏感性明顯高于b=300、2000 s/mm2(P<0.001)；在b=2000 s/mm2特異性明顯高于比其他b值(P<0.01)。

表1 不同b值下前列腺癌檢出結果比較

圖1 左側移行區(qū)前列腺癌

①T2WI顯示左側移行區(qū)可見邊緣清晰低信號癌腫；②b=300 s/mm2ADC圖像顯示移行區(qū)低信號局限性結節(jié)影；③b=700 s/mm2ADC圖像顯示移行區(qū)低信號局限性結節(jié)影；④b=1000 s/mm2ADC圖像顯示移行區(qū)低信號局限性結節(jié)影；⑤b=2000 s/mm2ADC圖像顯示移行區(qū)低信號局限性結節(jié)影；⑥術后標本同一位置癌腫。

圖2 左側外周葉前列腺癌

①T2WI顯示前例腺癌不佳；②b=300 s/mm2ADC圖像顯示不清；③b=700 s/mm2ADC圖像顯示不清；④b=1000 s/mm2ADC圖像顯示邊緣清楚低信號小結節(jié)(箭頭)；⑤b=2000 s/mm2ADC圖像顯示不清；⑥術后標本同一位置癌腫。

應用ROC曲線分析兩名醫(yī)師對前列腺癌診斷情況(圖3),經驗豐富醫(yī)師在b=300、700、1000、2000 s/mm2得到的AUC值分別為0.69、0.88、0.91、0.87,b=1000 s/mm2敏感性明顯高于其他b值(P<0.01)；b=700、2000 s/mm2差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。缺乏經驗醫(yī)師報告的結果，在b=700(0.65)、1000(0.65)、2000 s/mm2(0.64)AUC值明顯高于在b=300 s/mm2(0.59)的結果(P<0.01)；b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。經驗豐富和缺乏經驗醫(yī)師在b=300(K=0.22)、700(K=0.25)、1000(K=0.27)、2000 s/mm2(K=0.27)對前列腺癌診斷具有明顯一致性。

圖3 經驗豐富(A)和缺乏經驗醫(yī)師(B)對前列腺癌診斷性能ROC曲線

2.4 DWI定量分析

測量外周葉和移行區(qū)癌腫和良性前列腺組織的平均ADC值。測量92個癌腫平均ADC值，僅測量55例良性外周葉和69例良性移行區(qū)，因癌腫和良性前列腺組織在ADC圖上分界不清。在b=300、700、1000、2000 s/mm2的ADC圖上測量前列腺癌平均ADC值分別為(1.33±0.32)×10-3、(1.03±0.23)×10-3、(0.88±0.21)×10-3、(0.68±0.15)×10-3s/mm2，外周葉和移行區(qū)癌腫ADC值明顯低于良性前列腺組織ADC值(P<0.001)(表2)。

表2 癌腫和良性前列腺組織平均ADC值測量結果(×10-3 s/mm2)

3 討 論

3.0T DWI檢查前列腺已廣泛應用于臨床，但仍有一定局限性，缺乏標準影像學參數(shù)是主要問題。選擇DWI影響因子是標準化的關鍵，b值能提高ADC圖像質量，影響ADC值測量準確性。因此，選擇最佳b值對提高前列腺癌診斷準確率尤為重要。本研究結果表明b=1000 s/mm為診斷前列腺癌最佳參數(shù)。

3T DWI應用相控陣線圈，b=1000 s/mm2可明顯提高對前列腺癌診斷準確率。有學者比較了b值為1000 s/mm2和2000 s/mm2的差異[6]，提示b=1000 s/mm2診斷準確率優(yōu)于b=2000 s/mm2。同時，有研究報道DWI b=2000 s/mm2診斷性能明顯優(yōu)于b=1000 s/mm2，表明DWI是診斷前列腺癌重要檢查方法[7]。

本研究顯示經驗豐富醫(yī)師應用b=1000 s/mm2檢出前列腺癌敏感性和AUC值分別為85%、0.91，明顯高于應用其它b值。b=2000 s/mm2特異性明顯高于其它b值，表明DWI檢查前列腺具有較高特異性。經驗缺乏醫(yī)師應用b=1000 s/mm2檢查前列腺癌敏感性雖然僅有45%，但敏感性明顯高于應用其它b值，應用b=700、1000、2000 s/mm2的AUC值顯著高于b=300 s/mm2的AUC值，所以，根據(jù)兩名醫(yī)師定性分析，本研究認為選擇b=1000 s/mm2是最佳檢查前列腺癌的參數(shù)?？赡茉蚴?在b=300 s/mm2時ADC圖像前列腺組織呈低信號，癌組織也呈低信號，因此無法鑒別癌組織和良性前列腺組織信號強度，可能因癌組織和前列腺組織彌散差異低；在b=2000 s/mm2ADC圖上增加惡性或良性前列腺組織信噪比可嚴重影響ADC圖質量；b=700 s/mm2ADC圖顯示前列腺組織信號強度與b=1000 s/mm2相似，但信號強度仍遜于b=1000 s/mm2ADC圖。應用定量分析顯示前列腺癌和前列腺良性組織具有不同ADC值[8]，本研究測得前列腺癌和前列腺良性組織平均ADC值不同于先前研究，結果顯示平均ADC值比較低，可能因患者個人體質差異或應用掃描參數(shù)不同。

在固定DWI其他參數(shù)不變情況下，本研究顯示ADC值在前列腺惡性和良性組織中降低，而b值升高，與相關文獻報道一致[9]。DeLano等[10]報道b值增加超過1000 s/mm2，其ADC值降低，Shinmoto等[11]研究顯示組織超出b值范圍，生物彌散功能衰退。本研究顯示應用不同b值，前列腺癌ADC值顯著低于良性前列腺組織，但癌組織和良性組織ADC值仍有部分重疊，尤其是低級別前列腺癌ADC值明顯高于中-高級別前列腺癌組織，所低級別前列腺癌與良性前列腺組織難于鑒別[12]。

本研究局限性，①因術后固定標本皺縮，DWI檢查與組織學檢查難以比較；②在測量良性前列腺組織ADC值時出現(xiàn)出血情況下，影像ADC測量，導致誤診為前列腺癌；③閱片醫(yī)師診斷水平差異導致ADC值測量結果不同，影響測量結果；④因無有效檢測方法，本研究沒有測量信噪比。

我們認為，彌散加權成像檢查前列腺癌b值最佳選擇為1000 s/mm2。

[1]胡咸正，梁宇霆.磁共振彌散成像對診斷前列腺癌的應用價值[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生,2015,53(7):89-91.

[2]閔祥德，王良，馮朝燕,等.高分辨率擴散加權成像表觀擴散系數(shù)與前列腺癌Gleason評分的相關性[J].中華放射學雜志，2015，49(3)：191-194.

[3]李劍英，楊曉棠，劉起旺.磁共振擴散加權成像在前列腺疾病診斷中的應用[J].中國藥物與臨床，2015，5(4)：641-642.

[4]王麗霞，高晉軍，齊志民，等.3.0T彌散加權成像對前列腺包膜外擴散的應用價值[J].中國CT和MRI雜志，2015,02(1):63-66.

[5]張琨,葉慧義.MR擴散加權成像診斷前列腺癌的研究進展[J].中華放射學志,2015,49(3):235-237.

[6]Kim C K,Park B K,Kim B.Diffusion-weighted MRI at 3 T for the evaluation of prostate cancer[J].AJR Am J Roentgenoi,2010,194:1461-1469.

[7]Kim C K,Park B K,Kim B.High-b-value diffusion-weighted imaging at 3 T to detect prostate cancer:Comparisons between b values of 1,000 and 2,000 s/mm2[J].AJR Am J Roentgenol,2010,194:W33-W37.

[8]Katahira K,Takahara T,Kwee T C,et al.Ultra-high-b-value diffusion-weighted MR imaging for the detection of prostate cancer:Evaluation in 201 cases with histopathological correlation[J].Eur Radiol,2011,21:188-196.

[9]Oto A,Kayhan A,Jiang Y,et al.Prostate cancer:Differentiation of central gland cancer from benign prostatic hyperplasia by using diffusion-weighted and dynamic contrast-enhanced MR imaging.[J].Radiology,2010,257:715-723.

[10]DeLano M C,Cooper T G,Siebert J E,et al.High-b-value diffusion-weighted MR imaging of adult brain:Image contrast and apparent diffusion coefficient map features[J].AJNR Am J Neuroradiol,2000,21:1830-1836.

[11]Shinmoto H,Oshio K,Tanimoto A,et al.Biexponential apparent diffusion coefficients in prostate cancer[J].Magn Reson Imaging,2009,27:355-359.

[12]Saritas E U,Lee J H,Nishimura D G.SNR dependence of optimal parameters for apparent diffusion coefficient measurements[J].IEEE Trans Med Imaging,2011,30:424-437.

[責任編輯：李薊龍 英文編輯：謝利峰]

Investigations on B Values in Diffusion-Weighted Imaging for Evaluation of Prostate Cancer at 3T

WANG Li-xia,QI Zhi-ming,GAO Jin-jun,et al

(The First Affiliated Hospital,Hebei North University,Zhangjiakou 075000,Hebei China)

Objective To retrospectively study optimal b values in diffusion-weighted imaging(DWI)for diagnosing prostate cancer,and evaluate the utility of DWI with different b values in differentiating between cancers and benign prostatic tissues.Methods Eighty patients with suspected prostate cancer underwent MRI including DWI at 3T,followed by radical prostatectomy,while DWI was examined with different b values.Four different ADC maps were analyzed independently by double-blind readers.ADC was measured in benign and malignant tissues.Results For presence of 110 prostate cancers,the sensitivity and area under the curve(AUC)detected by an experienced reader was significantly greater at b=1000(85% and 0.91)than that at b = 300,700,2000 s/mm2(P< 0.01).For the less-experienced readers,the AUC was significantly greater at b=700,1000,2000 s/mm2than that at b=300 s/mm2(P<0.01). Meanwhile, mean ADCs of the cancers in sequence from b=300 to 2000 s/mm2were 1.33,1.03,0.88 and 0.68×10-3s/mm2,which were significantly lower than that of benign tissues(P<0.001).Conclusion The optimal b value for DWI for the prostate cancer might be 1000 s/mm2.

prostate cancer;diffusion-weighted imaging;magnetic resonance imaging

王麗霞(1971-)，女，河北張家口人，主管技師。

R 445.2

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2015.04.016

來稿日期：2015-05-03