IVIM-DWI在前列腺癌與前列腺增生鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值及其與Gleason評(píng)分的相關(guān)性

冷曉明， 韓曉蕊， 趙曼， 劉宇， 張佳， 劉斯?jié)?/p>

?

·腹部影像學(xué)·

IVIM-DWI在前列腺癌與前列腺增生鑒別診斷中的應(yīng)用價(jià)值及其與Gleason評(píng)分的相關(guān)性

冷曉明， 韓曉蕊， 趙曼， 劉宇， 張佳， 劉斯?jié)?/p>

目的：探討體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(IVIM-DWI)定量參數(shù)測(cè)量在列腺癌和前列腺增生鑒別診斷中的價(jià)值及其與Gleason評(píng)分的相關(guān)性。方法：回顧性分析經(jīng)臨床病理學(xué)證實(shí)的50例前列腺疾病患者的影像學(xué)資料，其中前列腺癌(PCa)24例，前列腺增生(BPH)26例。所有患者均行常規(guī)MRI和IVIM-DWI檢查，IVIM-DWI采用10個(gè)b值(10、20、30、50、80、100、200、400、1000和1500s/mm2)，對(duì)不同b值的DWI數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，使用雙指數(shù)模型擬合算法獲得病變組織的純水分子擴(kuò)散系數(shù)D值和灌注分?jǐn)?shù)f值，比較二者在前列腺癌和前列腺增生組間的差異，及其與Gleason評(píng)分的相關(guān)性。結(jié)果：前列腺癌組的D值明顯低于前列腺增生組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；前列腺癌組的f值高于前列腺增生組，組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。前列腺癌組的D值和f值與Gleason評(píng)分的相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論：IVIM-DWI定量分析在前列腺癌和前列腺增生的診斷及鑒別診斷中有較高價(jià)值，前列腺癌的D值和f值與Gleason 評(píng)分無(wú)相關(guān)性。

前列腺腫瘤； 前列腺增生； 擴(kuò)散加權(quán)成像； 體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)

前列腺癌和前列腺增生是老年男性常見(jiàn)的泌尿系統(tǒng)疾病，前列腺癌是男性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，約占男性癌癥死亡患者的6%[1]，早期發(fā)現(xiàn)病變可降低其死亡率。因此，對(duì)前列腺癌診斷方法的研究有重要意義。磁共振成像是目前前列腺疾病的首選影像檢查方法。近年來(lái)，體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM DWI)在前列腺疾病中的臨床應(yīng)用獲得了廣泛關(guān)注[2-4]。本研究通過(guò)分析IVIM-DWI在列腺癌和前列腺增生鑒別診斷中的價(jià)值及其與Gleason評(píng)分的相關(guān)性，旨在為臨床前列腺疾病的診斷及治療方案的制訂提供參考。

材料與方法

1.研究對(duì)象

搜集2013年7月至-2015年6月在本院行常規(guī)MRI和IVIM-DWI檢查的50例前列腺病變患者的病例資料?；颊吣挲g60～87歲，平均69歲。血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)水平1.07～359 ng/mL，中位數(shù)為10.49 ng/mL。所有患者均于前列腺M(fèi)RI檢查后行直腸超聲引導(dǎo)下標(biāo)準(zhǔn)12針?lè)ù┐袒顧z或前列腺根治術(shù)，病理學(xué)證實(shí)前列腺癌24例，前列腺增生26例。根據(jù)腫瘤內(nèi)腺體的分化程度和其在間質(zhì)中的生長(zhǎng)方式，將其病變程度進(jìn)行病理Gleason分級(jí)。Gleason分級(jí)具體分為5個(gè)級(jí)別，級(jí)別的高低與腫瘤組織結(jié)構(gòu)分化程度及預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。Gleason評(píng)分=主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型+次要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

2.檢查方法

使用GE HDxt 3.0T磁共振儀和體部陣列線圈。掃描前囑患者適量飲水，使膀胱中度充盈。掃描序列包括冠狀面、橫軸面和矢狀面T2WI、橫軸面T1WI及IVIM-DWI序列。IVIM-DWI采用單次激發(fā)SE-EPI序列： TR 5800 ms，TE 76.8 ms，層厚4 mm，層間距0.5 mm，視野30 cm×30 cm，矩陣128×128，b=10、20、30、50、80、100、200、400、1000和1500 s/mm2。

3.圖像后處理

IVIM-DWI定量分析使用GE AW4.5工作站內(nèi)置軟件MADC進(jìn)行后處理。具體步驟： 移動(dòng)最小值滑塊將閾值調(diào)為210，以保證所有的前列腺組織被綠線所覆蓋； 設(shè)置參數(shù)，將b-threshold設(shè)為200 s/mm2； 點(diǎn)擊COMPUTER計(jì)算。從而獲得一組由b值為10～200 s/mm2的圖像擬合而成的DWI圖像，并生成病灶層面各參數(shù)的偽彩圖像。根據(jù)根治術(shù)后大體標(biāo)本切片和直腸超聲引導(dǎo)下穿刺活檢病理結(jié)果，結(jié)合偽彩圖，在病灶內(nèi)勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，通過(guò)軟件計(jì)算出前列腺癌組織和增生組織的D值和f值。ROI放置原則：①在病變中心層面的實(shí)質(zhì)區(qū)選取感興趣區(qū)，避開(kāi)正常解剖結(jié)構(gòu)如精囊腺、尿道等及病變內(nèi)的囊變、出血和壞死區(qū)；②ROI為圓形，面積約30～40 mm2；③每個(gè)病灶重復(fù)測(cè)量3次，取其平均值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較D值和f值在前列腺癌和前列腺增生組間的差異。采用單因素方差分析比較前列腺癌組中不同Gleason評(píng)分之間D值和f值的差異，前列腺癌組D值和f值與Gleason評(píng)分的相關(guān)性采用 Pearson相關(guān)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)　果

24例前列腺癌患者的Gleason 評(píng)分為5～9分，其中8例為5分，8例為6分，6例為7分，2例為9分。

前列腺癌組與前列腺增生組D值和f值的比較結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，前列腺癌組的D值顯著低于前列腺增生組，兩組組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；前列腺癌組的f值高于前列腺增生組，兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。D值的偽彩圖顯示前列腺癌組織較前列腺增生組織的信號(hào)偏高，f值的偽彩圖顯示前列腺癌組織較前列腺增生組織的高信號(hào)區(qū)域集中且范圍較大(圖1、2)。

前列腺癌組的D值和f值與Gleason 評(píng)分的相關(guān)性采用經(jīng)ANOVA分析，結(jié)果顯示不同Gleason評(píng)分的前列腺癌的D值與f值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。經(jīng)Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)，前列腺癌組的D值、f值與Gleason評(píng)分均無(wú)明顯相關(guān)性(P>0.05)。

討　論

擴(kuò)散加權(quán)成像利用ADC值定量檢測(cè)組織內(nèi)水分子擴(kuò)散情況，已在臨床工作中得到廣泛應(yīng)用。然而，組織內(nèi)水分子擴(kuò)散不僅來(lái)源于單純水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而且還受到血液微循環(huán)灌注等多種因素的影響，因此，利用ADC值來(lái)反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散情況，存在一定誤差。IVIM雙指數(shù)模型可同時(shí)反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散情況及灌注情況[2]，具體表現(xiàn)為b值較小時(shí)，微循環(huán)灌注的效應(yīng)較單純水分子擴(kuò)散的效應(yīng)明顯，隨著b值不斷增大，真實(shí)水分子的擴(kuò)散效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。同時(shí)，該模型依賴于對(duì)足夠多的b值采集到的擴(kuò)散信號(hào)進(jìn)行雙指數(shù)擬合分析，從而計(jì)算出定量參數(shù)D值和f值，因此b值的選取至關(guān)重要。然而目前對(duì)如何選擇b值的數(shù)量及數(shù)值仍無(wú)定論[5]。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，目前前列腺研究多采用4～11個(gè)b值[6-7]；Riches等[8]認(rèn)為b值選取0～800 s/mm2時(shí)，雙指數(shù)模型對(duì)鑒別前列腺良惡性疾病有價(jià)值；同時(shí)還有研究者[3]認(rèn)為，采用2個(gè)或2個(gè)以上的低b值(b小于200 s/mm2)時(shí)，反映微循環(huán)灌注的準(zhǔn)確性會(huì)增加。因此，本研究采用10個(gè)b值成像，其中低b值(小于200 s/mm2)共7個(gè)，以此獲取更準(zhǔn)確的灌注數(shù)據(jù)，考慮其原因可能是采用較多小b值，DWI圖像更接近T2WI，能更好地反映組織內(nèi)血流灌注信息。本組研究結(jié)果表明，前列腺癌的D值較前列腺增生明顯偏低，兩者之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這一結(jié)果與Dopfert等[7]的研究結(jié)果一致，這主要是由于前列腺癌中正常的腺上皮及腺管結(jié)構(gòu)被腫瘤上皮所取代，而腫瘤上皮體積較小、數(shù)量較多且排列緊密，加上腫瘤細(xì)胞增殖較快，細(xì)胞外間隙受壓變小，上述因素共同使得腫瘤組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限，從而導(dǎo)致前列腺癌的D值降低。本研究結(jié)果還顯示，前列腺癌的f值明顯高于增生組，兩組之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與前列腺動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI顯示癌組織血流灌注較正常組織明顯增高的表現(xiàn)相一致[9]，且有文獻(xiàn)報(bào)道f值與DCE-MRI測(cè)量的灌注參數(shù)間呈正相關(guān)，這就意味著組織的灌注信息可以從兩種完全不同的磁共振檢查方法中獲取，組織的灌注情況不需要注射對(duì)比劑就可以獲得，這對(duì)腎功能不全或者對(duì)對(duì)比劑過(guò)敏的患者有極為重要的意義。

Gleason病理學(xué)分級(jí)系統(tǒng)目前已得到廣泛認(rèn)可，不同分級(jí)的前列腺癌組織生物學(xué)特性差異較大，是前列腺癌的治療及預(yù)后評(píng)估的重要指標(biāo)。Gleason分級(jí)共5級(jí)，級(jí)別越高表示腫瘤組織分化越差，預(yù)后也越差。Gleason評(píng)分主要取決于主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型(級(jí)別)和次要結(jié)構(gòu)類(lèi)型(級(jí)別)，若癌區(qū)結(jié)構(gòu)類(lèi)型單一，則認(rèn)為主要和次要結(jié)構(gòu)類(lèi)型的分級(jí)相同[10]。有研究者指出D值與Gleason評(píng)分呈負(fù)相關(guān)[11]， Liu等[12]認(rèn)為f值與前列腺癌Gleason評(píng)分之間具有相關(guān)性。然而本研究結(jié)果顯示，前列腺癌組的D值、f值與Gleason評(píng)分無(wú)明顯相關(guān)性。理論上，隨著Gleason評(píng)分的增高，腫瘤組織的異形性會(huì)增加，正常的組織細(xì)胞被體積更小、數(shù)量更多、排列更緊密的腫瘤細(xì)胞所取代，其水分子的擴(kuò)散受限程度加重，D值也會(huì)隨之下降，同時(shí)，前列腺癌的生長(zhǎng)和侵襲依賴新生血管，其惡性程度越高，微血管的密度越高，組織灌注及毛細(xì)血管通透性就會(huì)升高，故f值也應(yīng)隨著增加，然而本研究結(jié)果卻與之相反。究其原因可能歸結(jié)于： 本研究樣本量較少，Gleason評(píng)分分布不均，主要集中在5～7分，8～9分病例相對(duì)較少，可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果產(chǎn)生偏倚； 本研究采用10個(gè)b值，小b值(b小于200 s/mm2)共7個(gè)，而目前對(duì)于前列腺研究而言，b值數(shù)量及數(shù)值的選取標(biāo)準(zhǔn)仍然未知[5]，因此不同b值的選擇可能對(duì)定量參數(shù)存在較大影響。 本研究中多數(shù)患者是通過(guò)穿刺活檢進(jìn)行Gleason評(píng)分，與根治術(shù)標(biāo)本病理結(jié)果的Gleason評(píng)分往往存在偏差；同時(shí)前列腺穿刺結(jié)果無(wú)法提供腫瘤組織的明確部位，使ROI無(wú)法在病灶區(qū)域準(zhǔn)確定位；此外，腫瘤組織本身內(nèi)部惡性程度不均，加上缺乏對(duì)組織主要及次要結(jié)構(gòu)的細(xì)致分類(lèi)，均可導(dǎo)致研究結(jié)果出現(xiàn)偏差。

綜上所述，IVIM-DWI定量分析指標(biāo)在前列腺癌的診斷中具有較高價(jià)值，有利于前列腺良惡性疾病的鑒別。但其定量指標(biāo)與Gleason評(píng)分的相關(guān)性仍需要大樣本及更進(jìn)一步研究。

[1]Ferlay J，Shin HR，Bray F，et al.Estimates of worldwide burden of cancer in 2008:GLOBOCAN 2008[J].Int J Cancer，2010，127(12):2893-2917.

[2]Le Bihan D，Breton E，Lallemand D，et al.MR imaging of intravoxel incoherent motions:application to diffusion and perfusion in neurologic disorders[J].Radiology，1986，161(2):401-407.

[3]Pang Y，Turkbey B，Bernardo M，et al.Intravoxel incoherent motion MR imaging for prostate cancer:an evaluation of perfusion fraction and diffusion coefficient derived from different b-value combinations[J].Magn Reson Med，2013，69(2):553-562.

[4]Le Bihan D.Intravoxel incoherent motion perfusion MR imaging:a wake-up call[J].Radiology，2008，249(3):748-752.

[5]Koh DM，Collins DJ，Orton MR.Intravoxel incoherent motion in body diffusion-weighted MRI:reality and challenges[J].AJR，2011，196(6):1351-1361.

[6]Riches SF，Hawtin K，Charles-Edwards EM，et al.Diffusion-weighted imaging of the prostate and rectal wall:comparison of biexponential and monoexponential model diffusion and associated perfusion coefficients[J].NMR Biomed，2009，22(3):318-325.

[7]D?pfert J，Lemke A，Weidner A，et al.Investigation of prostate cancer using diffusion-weighted intravoxel incoherent motion imaging[J].Magn Reson Imaging，2011，29(8):1053-1058.

[8]Riches SF，Hawtin K，Harles-Edwards EM，et al.Diffusion-weighted imaging of the prostate and rectal wall:comparison of biexponential and monoexponential model diffusion and associated perfusion coefficients[J].NMR Biomed，2009，22(3):318-325.

[9]Wang LW，Wang M，Wang SJ，et al.The value of magnetic resonance diffusion weighted imaging in the diagnosis of prostate can-cer[J].Chin J Magn Reson Imaing，2014，5(3):198-201.

[10]周橋.前列腺癌Gleason分級(jí)[J].中華病理學(xué)雜志，2005，34(4):240-243.

[11]Herminghaus S，Pilatus U，M?ller-Hartmann W，et al．Increased choline levels coincide with enhanced proliferative activity of human neuroepithelial brain tumors[J].NMR Biomed，2002，15(6):385-392.

[12]Liu X，Peng W，Zhou L，et al.Biexponential apparent diffusion coefficients values in the prostate:comparison among normal tissue,prostate cancer，benign prostatic hyperplasia and prostatitis[J].Korean J Radiol，2013，14(2):222-232.

IVIM-DWI in the differential diagnosis of prostate cancer and prostate hyperplasia and its correlation with Gleason score

LENG Xiao-ming，HAN Xiao-rui,ZHAO Man,et al.Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine，Guangzhou 510405,China

Objective：To explore the quantitative parameters of intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging (IVIM-DWI) for discriminating prostate cancer from hyperplasia，and to evaluate its correlation with Gleason scores.Methods：MRI data of 50 patients with prostate disease confirmed by pathology were reviewed,there were prostate cancer in 24 cases and prostate hyperplasia in 26 cases.All patients underwent conventional MRI and IVIM-DWI examinations.The IVIM-DWI was performed using 10 b-values of 10，20，30，50，80，100，200，400，1000 and 1500s/mm2and all data were postprocessed,IVIM biexponential model were applied to calculate pure molecular-based diffusion coefficient (D) and perfusion fraction (f) for all lesions.The D and f values of prostate cancer and hyperplasia were compared,and the correlation of D and f value with Gleason scores was analyzed.Results:The D value of prostate cancer was lower than that of prostate hyperplasia (P<0.05).The f value of prostate cancer was higher than that of prostate hyperplasia (P<0.05).D and f values of prostate cancer were not relevant to Gleason score (P>0.05).Conclusion：IVIM-DWI quantitative analysis has great value in the diagnosis and differential diagnosis of prostate diseases,D and f values were not relevant to Gleason score.

Prostate cancer； Prostate hyperplasia； Diffusion weighted imaging； Intravoxel incoherent motion

510405廣州，廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科(冷曉明、張佳)，第一臨床醫(yī)學(xué)院(韓曉蕊、趙曼、劉宇)；510630廣州，暨南大學(xué)第一醫(yī)院影像中心(劉斯?jié)?

冷曉明(1970-)，男，遼寧丹東人，博士研究生，副主任醫(yī)師，主要從事肌骨系統(tǒng)和腹部影像學(xué)研究工作。

劉斯?jié)?，E-mail：tlsr@jnu.edu.cn

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)(2014A020212594)

R445.2； R735.25

A

1000-0313(2016)08-0760-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.020

2016-02-05

2016-05-15)