DCE-MRI定量參數(shù)對早期前列腺癌的應(yīng)用研究

章緒輝，梁文，李欣明，全顯躍

作者單位：

南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院放射科，廣州510280

前列腺癌是男性泌尿生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，近年來在我國的發(fā)病率不斷上升，已成為威脅中老年男性生命健康的重要疾病之一[1]。磁共振成像是無創(chuàng)性診斷早期前列腺癌的首選檢查方法，其中磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像(dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging，DCE-MRI)是一種廣泛應(yīng)用于前列腺疾病檢查的MR功能成像技術(shù)，可以彌補(bǔ)常規(guī)T2WI診斷方面的不足，提高前列腺癌的診斷準(zhǔn)確性。隨著DCEMRI技術(shù)的逐漸發(fā)展，對前列腺癌的診斷從最早的定性診斷發(fā)展到半定量、定量診斷。目前，DCE-MRI對前列腺癌的定量診斷已成為研究熱點(diǎn)[2-5]。因此，本研究旨在探討DCE-MRI定量參數(shù)容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)(volume transfer contrast，Ktrans)、速率常數(shù)(rate contrast，Kep)對早期前列腺癌的應(yīng)用價(jià)值，并評價(jià)前列腺癌Ktrans、Kep值與微血管密度(microvascular density，MVD)、Gleason評分的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2012年8月至2016年10月期間在南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院行DCE-MRI檢查的前列腺疾病患者85例，年齡52～83歲, 平均(68.7±7.6)歲。患者入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床懷疑前列腺癌，前列腺特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)＞4 ng/ml；(2) T2WI上顯示病灶局限在前列腺包膜內(nèi)；(3)經(jīng)臨床、影像及發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(emission computed tomography，ECT)檢查未發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)、骨骼和其他遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；(4) MRI檢查前均未行前列腺穿刺活檢、放射及內(nèi)分泌治療等；(5)所有患者病理結(jié)果均于MRI檢查后1 w內(nèi)行前列腺穿刺活檢獲得。所有患者檢查前均簽署了知情同意書。

1.2 檢查方法

采用Philips公司Archieve 3.0 T超導(dǎo)性磁共振掃描儀，16通道SENSE XL Torso線圈。掃描序列包括橫軸位、冠狀位壓脂T2WI、橫軸位T1WI和DCE-MRI序列，其中DCE-MRI檢查采用3D快速場回波序列，TR/TE為5.5 ms/1.7 ms，層厚/層間距為6.0 mm/0 mm，矩陣為256×256，視野為230 mm×230 mm，翻轉(zhuǎn)角為15度，時(shí)間分辨率為2.9 s，連續(xù)掃描96期。注射對比劑Gd-DTPA前先平掃8期，動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描開始同時(shí)用高壓注射器經(jīng)靜脈團(tuán)注對比劑，劑量0.1 mmol/kg，速率2.5 ml/s，隨后以相同速率注射15 ml生理鹽水沖冼。

前列腺穿刺活檢采用15分區(qū)法，即從上下方向?qū)⑶傲邢俜譃榧獠?、中部和底?部分和左右方向?qū)⑶傲邢俜譃樽笸鈧?cè)、左內(nèi)側(cè)、中央、右內(nèi)側(cè)和右外側(cè)5部分。由泌尿外科穿刺醫(yī)師根據(jù)前列腺大小和臨床需要先常規(guī)系統(tǒng)穿刺15針，必要時(shí)對重點(diǎn)懷疑部位行靶向穿刺1～3針，并記錄活檢位置。

1.3 圖像及數(shù)據(jù)分析

DCE-MRI數(shù)據(jù)導(dǎo)入DCE_TOOLR2.4.6軟件分析包，該分析包為Philips公司和美國健康研究院共同研發(fā)的后處理分析軟件，可建立雙室藥物動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對DCE-MRI數(shù)據(jù)的定量分析，獲得一系列定量參數(shù)，包括Ktrans、Kep，并生成相關(guān)參數(shù)圖。

感興趣區(qū)(region of interest，ROI)的放置由兩位高年資MRI診斷醫(yī)師共同完成。根據(jù)穿刺活檢結(jié)果及位置，結(jié)合T2WI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像標(biāo)識病灶相應(yīng)位置，手動(dòng)勾畫出ROI，并記錄Ktrans、Kep值，盡量保持ROI大小一致，避開外周帶與中央腺體交界處、鈣化、尿道及精囊根部等。每個(gè)ROI測量3次，取其平均值。

1.4 免疫組化MVD檢測

前列腺癌標(biāo)本均行免疫組化MVD測定。MVD計(jì)數(shù)方法：以棕黃色染色的內(nèi)皮細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞簇作為單個(gè)可計(jì)數(shù)的微血管。首先在低倍鏡(×40)下觀察全片，找出3個(gè)微血管著色最密集的區(qū)域，然后在高倍鏡(×400)下觀察，記錄3個(gè)視野中的微血管數(shù)，計(jì)算其平均值作為MVD，表示為微血管數(shù)/視野。

表1 前列腺不同分區(qū)的Ktrans、Kep值比較Tab.1 Comparison of Ktrans, Kep value in different regions of the prostate

表2 Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能Tab.2 The value of Ktrans and Kep in the diagnosis of early prostate cancer

表3 前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis of Ktrans, Kep and MVD, Gleason score in prostate cancer region

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對計(jì)量資料先行正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)。前列腺癌區(qū)、中央腺體增生區(qū)及外周帶非癌區(qū)的Ktrans、Kep值組間差異比較采用多個(gè)獨(dú)立樣本非參數(shù)檢驗(yàn)(Kruskal-Wallis H檢驗(yàn))，組內(nèi)兩兩比較采用兩樣本非參數(shù)檢驗(yàn)(Mann-Whitney U檢驗(yàn))。采用受試者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲線分析Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能。采用Pearson相關(guān)分析前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分的相關(guān)性。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病理結(jié)果

85例患者中，病理診斷前列腺癌患者49例，其中外周帶癌38例，中央腺體癌11例；Gleason≤6分的19例，Gleason=7分的19例，Gleason≥8分的11例，MVD值為22.67±7.13；前列腺增生36例。共獲得前列腺癌區(qū)樣本49個(gè)，中央腺體增生區(qū)樣本70例，外周帶非癌區(qū)樣本70個(gè)。

2.2 DCE-MRI定量參數(shù)分析結(jié)果及診斷效能

前列腺癌區(qū)、中央腺體增生區(qū)及外周帶非癌區(qū)的Ktrans、Kep值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見表1、圖1。Ktrans、Kep值對早期前列腺癌的診斷效能中等，見表2。

2.3 前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分的相關(guān)性分析

前列腺癌區(qū)的Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分呈正相關(guān)性(P＜0.05)，見表3。

圖1 男，72歲，前列腺左側(cè)外周帶癌，Gleason評分為7分。A：T2WI示左側(cè)外周帶見一低信號灶；B、C分別為DCE Ktrans圖、Kep圖，左側(cè)外周帶病灶表現(xiàn)為高灌注，Ktrans=0.39 min-1，Kep=1.53 min-1；D：免疫組化染色(× 400)顯示CD34染色呈棕黃色，微血管呈裂隙狀，表達(dá)量較多Fig. 1 Male, 72 years old, prostate carcinoma in the left peripheral zone, Gleason score was 7. A: The axial T2 weighted imaging showed the low signal lesion in the left peripheral zone of prostate; B, C: The Ktrans, Kep chart, the left peripheral zone lesion showed high perfusion, Ktrans=0.39 min-1, Kep=1.53 min-1; D: Immunohistochemical staining (× 400) showed that CD34 staining was brown and yellow, and the microvessels were fissured with more expression.

3 討論

DCE-MRI定量研究是通過獲得動(dòng)脈輸入函數(shù)，基于藥代動(dòng)力學(xué)模型(如Tofts模型等)對信號-時(shí)間強(qiáng)度曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)分析計(jì)算，得出反映腫瘤組織灌注、微血管生理解剖及功能的定量參數(shù)：Ktrans、Kep等，其中Ktrans是指對比劑在微血管中每分鐘從血漿到血管外細(xì)胞外間隙的容積轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)，Kep是指對比劑在微血管中每分鐘從血管外細(xì)胞外間隙到血漿的速率常數(shù)。目前，諸多研究文獻(xiàn)一致認(rèn)為前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值顯著高于外周帶非癌區(qū)[7-8]，本研究結(jié)果顯示前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值顯著高于外周帶非癌區(qū)，提示Ktrans、Kep值能鑒別前列腺癌區(qū)和外周帶非癌區(qū)，和以上文獻(xiàn)結(jié)論相同。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值明顯高于中央腺體增生區(qū)，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[3-5]，但也有學(xué)者認(rèn)為前列腺癌區(qū)與中央腺體增生區(qū)Ktrans、Kep存在交叉，兩者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[6]。本研究結(jié)果顯示前列腺癌區(qū)Ktrans、Kep值雖然高于中央腺體增生區(qū)，但兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示Ktrans、Kep值尚不能鑒別前列腺癌區(qū)和中央腺體增生區(qū)，與上述文獻(xiàn)[3-5]研究結(jié)果不同，分析其原因可能有以下幾個(gè)方面：(1)本組病例多為老年男性，中央腺體增生明顯，其內(nèi)血管增多，血管灌注及通透性增高，導(dǎo)致各參數(shù)值增高；而且中央腺體存在間質(zhì)增生、腺體增生和混合增生等，不同類型增生的血管增多、血管灌注及通透性增高程度不同，ROI的選取位置不同，可能導(dǎo)致結(jié)果不同；(2)本研究前列腺癌組Gleason評分大多數(shù)為7分或7分以下，可能導(dǎo)致癌區(qū)各參數(shù)值偏低；(3)不同研究單位所使用的DCE-MRI定量分析軟件不盡相同，可能導(dǎo)致研究結(jié)果存在差異。

利用ROC曲線分析Ktrans、Kep對早期前列腺癌的診斷效能，得出Ktrans值的AUC為0.770，Kep值的AUC為0.796。研究結(jié)果表明，Ktrans、Kep值對早期前列腺癌有中等的診斷表現(xiàn)，和以往文獻(xiàn)研究結(jié)果[9-10]比較，本研究Ktrans、Kep值診斷效能減低，其原因在于本組前列腺癌區(qū)與中央腺體增生區(qū)的Ktrans、Kep值存在交叉，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

MVD能反映腫瘤血管的發(fā)生情況，Gleason評分能反映前列腺癌的分化程度，因此，MVD和Gleason評分可作為判斷前列腺癌預(yù)后的可靠指標(biāo)[11-12]。腫瘤組織MVD越高，新生微血管越多；腫瘤組織分化越差，細(xì)胞代謝和增殖越快，微血管就越多，微血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育不成熟，細(xì)胞間隙較大，且血管基底膜不完整，微血管通透性就越高，導(dǎo)致對比劑滲透越快，預(yù)期Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分存在相關(guān)性。然而，對于前列腺癌Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分有無相關(guān)性，文獻(xiàn)研究結(jié)果并不一致[13-16]。本研究結(jié)果顯示，前列腺癌Ktrans、Kep值與MVD、Gleason評分均有正相關(guān)性，分別與Schlemmer等[13]、溫茹等[14]研究觀點(diǎn)相同，提示前列腺癌Ktrans、Kep值越高，患者預(yù)后越差。

本研究存在不足之處：(1)不是根治術(shù)后大切片的病理標(biāo)本，而是依據(jù)直腸超聲引導(dǎo)前列腺穿刺活檢位置與MR圖像進(jìn)行對照分析，其符合度會(huì)產(chǎn)生偏差。另外，穿刺活檢標(biāo)本與根治術(shù)后大切片的病理Gleason評分有時(shí)會(huì)不一致，可能導(dǎo)致研究結(jié)果的偏倚。(2)本研究掃描層厚較厚，容易遺漏小的癌灶，可能會(huì)影響到研究結(jié)果。

綜上所述，DCE-MRI定量參數(shù)Ktrans、Kep值對早期前列腺癌有中等的診斷效能，可以鑒別癌區(qū)和外周帶非癌區(qū)，尚不能鑒別癌區(qū)和中央腺體增生區(qū)。另外，Ktrans、Kep值可作為早期前列腺癌患者的預(yù)后參考指標(biāo)。