前列腺癌Gleason分級(jí)的ADC直方圖分析

魚(yú) 汀 季立標(biāo) 陸志華 錢偉新 姚鴻歡 陸文俊 曹 燕 胡 芳

前列腺癌的Gleason評(píng)分（GS）是目前評(píng)估癌灶侵襲性廣為接受的方法，高GS（≥7分）和低GS（＜6分）由于癌灶的侵襲性不同，對(duì)患者的治療方案也不同［1-3］。已有研究顯示前列腺癌的ADC值與GS呈負(fù)相關(guān)［4-5］。但傳統(tǒng)的手動(dòng)畫感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的方法測(cè)得的ADC值會(huì)低估前列腺癌的不均質(zhì)性。另外，前列腺影像報(bào)告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)第二版（PI-RADS v2）推薦多b值的DWI掃描，如果掃描時(shí)間和設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)允許可采用≥1400/mm2的超高b值［6］。本研究采用腫瘤全體積ADC直方圖分析方法，比較高和超高b值DWI鑒別前列腺癌低和高GS評(píng)分的價(jià)值。

方 法

1.病例資料

回顧性分析2014年12月至2017年2月因PSA異常增高擬前列腺穿刺活檢的成年男性患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI檢查前未穿刺以及放療或內(nèi)分泌治療；②有完整的MRI資料，包括高分辨率T2WI和DWI；③經(jīng)超聲引導(dǎo)下前列腺穿刺活檢病理證實(shí)為前列腺癌，并有明確Gleason評(píng)分。共109例患者符合納入標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①穿刺未滿12針?lè)ㄏ到y(tǒng)穿刺（n=18）；②DWI圖像上因偽影病灶顯示差（n=5）；③穿刺病理證實(shí)為前列腺癌，但病灶太?。ㄖ睆健?.5cm）或MRI各序列未能顯示病灶（n=4）。共82例男性患者最終納入研究，年齡47～87歲，中位年齡73歲。

2.磁共振掃描方法

采用Philips Achieva3.0T磁共振掃描儀，16通道相控陣表明線圈。檢查前適量飲水使膀胱適度充盈。上下線圈的中心位于恥骨聯(lián)合上5cm。掃描序列：①橫斷位快速自旋回波T2WI：TR/TE：3000/80 ms，層厚3mm，層間距0mm，F(xiàn)OV 22cm×22cm～ 26cm×26cm，激 勵(lì) 次 數(shù)2，矩 陣 440×437，TSE 因 子 18； ② DWI：TR/TE：2750/76ms，層厚3mm，層間距0mm，F(xiàn)OV 22cm×22cm～26cm×26cm，激勵(lì)次數(shù)2，矩陣112×108，b=0、1000、2000s/mm2。掃描范圍包括前列腺和精囊腺。

3.穿刺與病理診斷

由泌尿外科醫(yī)師行經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下12針?lè)ㄏ到y(tǒng)穿刺活檢，包括兩側(cè)外周帶上部、中部、下部、尖部及兩側(cè)移行帶上部、下部，每區(qū)各1針穿刺，并在可疑區(qū)域加穿1針。標(biāo)本由病理科醫(yī)師讀片并Gleason評(píng)分。

4.圖像分析

兩位具有5年以上前列腺診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在已知穿刺結(jié)果的情況下共同在MRI序列上確定病灶部位，如有分歧則由二者協(xié)商確定。MRI上符合以下標(biāo)準(zhǔn)則確定前列腺癌［6］：①T2WI上外周帶內(nèi)類圓形或境界不清的局灶性低信號(hào)，移行帶內(nèi)缺乏包膜、境界不清的均勻低信號(hào)灶，伴或不伴透鏡樣外形；②DWI上呈局灶性高信號(hào)，相應(yīng)ADC圖上呈低信號(hào)。

5.DWI圖像后處理

所有病例圖像轉(zhuǎn)換為DICOM格式并導(dǎo)入FireVoxel軟件，參考T2WI及ADC圖后在每層DWI（b=1000和2000s/mm2）高信號(hào)病灶區(qū)手動(dòng)勾畫所有顯著癌灶邊界，直至剪切出整個(gè)腫瘤范圍，將得到的相應(yīng)參數(shù)運(yùn)用Matlab軟件得到所有像素的ADC值，最后通過(guò)SPSS軟件獲得相應(yīng)直方圖，每個(gè)直方圖參數(shù)包括：平均ADC值（ADCmean）、最小ADC值（ADCmin）、ADC第10百分位數(shù)（ADC_10th）、ADC第25百分位數(shù)（ADC_25th）、ADC第75百分位數(shù)（ADC_75th）、ADC第90百分位數(shù)（ADC_90th）、偏度及峰度。

6.統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS16.0軟件。計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（符合正態(tài)分布）或Mann-Whitney U檢驗(yàn)（符合非正態(tài)分布）比較低GS和高GS間直方圖參數(shù)結(jié)果的差異。采用ROC曲線分析ADC直方圖各參數(shù)診斷低GS前列腺癌的效能。采用Z檢驗(yàn)比較超高b值（2000s/mm2）和高b值（1000s/mm2）ADC直方圖各參數(shù)的ROC曲線下面積。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像分析結(jié)果

將82例患者的穿刺結(jié)果結(jié)合多參數(shù)MRI圖像，確定105個(gè)前列腺癌灶，其中外周帶52個(gè)病灶，移行帶46個(gè)病灶，7個(gè)癌灶同時(shí)累及外周帶及移行帶。Gleason=6分共24例（圖1），Gleason=7分共40例（圖2），Gleason=8分共21例，Gleason=9分共18例，Gleason=10分共2例。

2.低GS和高GS前列腺癌間ADC直方圖各參數(shù)結(jié)果的差異

低GS和高GS前列腺癌間ADC直方圖各參數(shù)結(jié)果的差異見(jiàn)表1。高b值和超高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)中，除了ADC_90th、偏度和峰度外，其余參數(shù)高GS組比低GS組均降低。高b值A(chǔ)DC的直方圖參數(shù)中，ADCmin、ADC_25th和峰度的高GS組與低GS組間ADC值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。超高b值A(chǔ)DC的直方圖參數(shù)中，ADCmean、ADCmin、ADC_10th和ADC_25th的高GS組與低GS組間ADC值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.超高b值和高b值A(chǔ)DC直方圖診斷低GS前列腺癌的效能比較

超高b值和高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)診斷低GS前列腺癌的效能比較見(jiàn)表2。高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)中ADCmin診斷效能最高（0.698），超高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)中ADCmin、ADC_10th和ADC_25th診斷效能均較高（＞0.7），除了ADC_75th、偏度和峰度外，超高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)診斷效能均比高b值的增高，但只有ADC_10th的效能差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.0206）。

討 論

術(shù)前前列腺癌灶侵襲性的評(píng)估對(duì)于患者制定個(gè)性化的治療方案非常重要。高GS（≥ 7分）提示前列腺癌灶的局部侵襲性增高、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)增大，低GS（＜ 6分）通常提示癌灶為惰性，即使治療延誤也不會(huì)導(dǎo)致顯著的臨床結(jié)果（例如轉(zhuǎn)移）［1-3］。GS評(píng)分需活檢或根治性手術(shù)，因而，一個(gè)可靠的能夠鑒別前列腺癌高、低GS的非侵襲性方法是目前影像學(xué)研究的熱點(diǎn)。

表1 低GS和高GS前列腺癌間直方圖各參數(shù)結(jié)果

表2 超高b值和高b值A(chǔ)DC直方圖參數(shù)診斷低GS前列腺癌的效能比較

圖1 62歲移行帶前列腺癌（GS 3+3=6）。高分辨率T2WI (A) 示移行帶內(nèi)局灶性境界不清的低信號(hào)灶（白箭）。高b值DWI (B) 示移行帶內(nèi)局灶性高信號(hào)（白箭），相應(yīng)ADC圖上呈低信號(hào) (C，白箭).超高b值 DWI (D) 示移行帶內(nèi)局灶性顯著高信號(hào)（白箭），對(duì)比度明顯增加，相應(yīng)ADC圖上呈低信號(hào)(E，白箭)。直方圖（F）示隨著b值增高，ADC值減低并范圍縮小。

圖2 70歲移行帶前列腺癌（GS 4+3=7）。高分辨率T2WI (A) 示移行帶內(nèi)境界不清的低信號(hào)灶（白箭）。 高b值DWI (B)示移行帶內(nèi)局灶性高信號(hào)（白箭），相應(yīng)ADC圖上呈低信號(hào) (C，白箭)。超高b值 DWI (D) 示移行帶內(nèi)局灶性顯著高信號(hào)（白箭），對(duì)比度明顯增加，相應(yīng)ADC圖上呈低信號(hào)(E，白箭)。直方圖（F）示隨著b值增高，ADC值減低并范圍縮小，與圖1病例相比，曲線分布范圍增大，說(shuō)明高GS癌灶內(nèi)的明顯不均質(zhì)性。

雖然已有研究顯示前列腺癌的ADC值與GS呈負(fù)相關(guān)，并有助于鑒別高、低GS［4-5］，但其采用在腫瘤單一層面手動(dòng)畫ROI取平均ADC值的方法低估了前列腺癌的不均質(zhì)性。前列腺癌組織的不均質(zhì)性主要表現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞密度的分布不均一，腫瘤細(xì)胞密度是前列腺癌病理分級(jí)的主要因素。Chatterjee等［7］發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織與正常組織間水分子擴(kuò)散的差異除了細(xì)胞密度不同外，還與前列腺腺體成分的相對(duì)體積不同有關(guān)。上述原因可能造成手動(dòng)畫ROI的方法造成良性前列腺增生、低度惡性和高度惡性前列腺癌間的ADC值存在明顯的重疊［6、8］。全體積ADC直方圖分析是一種通過(guò)計(jì)算整個(gè)體積內(nèi)所有體素的ADC值，描述腫瘤內(nèi)水分子擴(kuò)散異質(zhì)性的方法［9-10］。已有宮頸［11］和卵巢［12］腫瘤的研究顯示ADC直方圖能有助于鑒別腫瘤的病理類型和分級(jí)。

本結(jié)果高GS與低GS間ADC值差異比較中，高b值A(chǔ)DC直方圖中ADCmin、ADC_25th和峰度的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，超高b值A(chǔ)DC直方圖中ADCmean、ADCmin、ADC_10th和 ADC_25th的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另外，除了ADC_75th、偏度和峰度外，超高b值A(chǔ)DC直方圖診斷低GS前列腺癌的效能均比高b值的增高，但只有ADC_10th的效能差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。綜合以上結(jié)果，超高b值A(chǔ)DC直方圖中ADC_10th與前列腺癌的相關(guān)性最高，能夠較好地鑒別高GS與低GS，當(dāng)ADC_10th≤0.46 ×10-3mm2/s時(shí)，診斷低GS前列腺癌的敏感性和特異性分別為67.9%和75%。與其它研究結(jié)果一致［9、13、14］，因?yàn)槌矢咚狗植嫉腁DC直方圖上位于曲線左側(cè)低分布的ADC值反映了腫瘤核心的高細(xì)胞密度部分。另外，在高b值和超高b值A(chǔ)DC直方圖中，高GS的ADC_90th、偏度和峰度均較低GS增高，其他參數(shù)均較低GS降低，這也提示了高GS癌灶內(nèi)的細(xì)胞密度分布的復(fù)雜和不均一性。

本結(jié)果中，除了峰度外，超高b值的高GS和低GSADC直方圖參數(shù)均比高b值的直方圖參數(shù)降低，該結(jié)果與Kang等［15］的研究一致，原因主要為隨著b值的升高，組織的信號(hào)衰減為非單指數(shù)衰減形式。生物體內(nèi)的水分子主要有兩種形式存在：細(xì)胞外間隙擴(kuò)散快的水分子和吸附在大分子上或細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散慢的水分子。在相對(duì)低b值時(shí)，組織的信號(hào)強(qiáng)度主要由擴(kuò)散快的水分子決定，隨著b值的逐漸升高，組織的信號(hào)強(qiáng)度則主要由擴(kuò)散慢的水分子決定。本結(jié)果說(shuō)明超高b值與高b值相比，能夠更為客觀地反映腫瘤內(nèi)水分子的擴(kuò)散特性。

本研究的不足之處是：①本研究為回顧性分析；②低GS組的病例相對(duì)少；③采用超聲引導(dǎo)下系統(tǒng)穿刺活檢作為病理對(duì)照，與MRI所見(jiàn)病灶不能完全一一對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)果可能存在偏差。

總之，ADC直方圖分析方法鑒別前列腺癌的分級(jí)具有較大價(jià)值，超高b值DWI的ADC_10th診斷低GS前列腺癌的效能最高。

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