體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像對(duì)前列腺癌的診斷價(jià)值

莫樹群， 曹惠霞， 韓立新， 張麗， 沈君

表1 前列腺癌組與前列腺增生組各IVIM-DWI參數(shù)值

表2 IVIM-DWI各參數(shù)對(duì)前列腺癌的診斷效能

前列腺癌是西方發(fā)達(dá)國(guó)家男性最常見的惡性腫瘤。近年來(lái)隨著國(guó)人人均壽命逐步提高，飲食習(xí)慣及生活方式逐漸西化，前列腺癌的發(fā)病率迅速上升，嚴(yán)重威脅中老年男性的健康[1]。前列腺癌的臨床診斷方法包括血清前列腺特異性抗原、直腸指診和經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下穿刺活檢，但腫瘤的檢出率不盡人意。MRI對(duì)前列腺癌較敏感，尤其是擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging,DWI)。近年來(lái)隨著IVIM-DWI的應(yīng)用，有望進(jìn)一步提高前列腺癌的檢出能力，但相關(guān)報(bào)道不多，且結(jié)果不一致[2-3]。

材料與方法

搜集2013年6月至2015年1月我院經(jīng)活檢證實(shí)的前列腺癌30例及前列腺增生21例，30例前列腺癌患者年齡56～84歲，平均64歲；21例前列腺增生患者年齡50～81歲，平均62歲。組織活檢均于完成MRI檢查后3d內(nèi)進(jìn)行，對(duì)MRI上所顯示的可疑病灶，采用經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下穿刺活檢。

51例患者均行常規(guī)MRI檢查常規(guī)(包括橫軸面T1WI、T2WI以及冠狀面T2WI、矢狀面T2WI)及IVIM-DWI成像，掃描機(jī)型為GE 3.0T HDx MRI掃描儀， 8通道腹部相控陣線圈。IVIM-DWI參數(shù)：?jiǎn)未渭ぐl(fā)自旋回波平面成像序列，TR 4584 ms，TE 最小值，11個(gè)b值(0,10,20,30,50,100,200,400,600,1000,1200 s/mm2)。視野250 mm×250 mm，矩陣256×256，層厚4 mm，層間隔1 mm，平均激勵(lì)次數(shù)2次。

將IVIM-DWI圖像傳至GE公司AW4.5工作站，獲得D值、f值、D*值及ADC值參數(shù)圖，根據(jù)T2WI及DWI圖像并參照病理活檢結(jié)果，選取病灶最大層面手工勾畫ROI，盡可能包含全部實(shí)體病灶區(qū)，大小約35～100個(gè)像素不等。測(cè)量前列腺癌及前列腺增生的D值、f值、D*值及ADC值。

采用非參數(shù)檢驗(yàn)Mann-Whitney U Test法比較前列腺癌組與前列腺增生組的D值、f值、D*值及ADC值。采用ROC曲線法分析各參數(shù)診斷前列腺癌的敏感性和特異性。使用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)均為P<0.05。

結(jié) 果

前列腺癌的IVIM-DWI表現(xiàn)：d圖及ADC圖顯示病灶區(qū)明顯擴(kuò)散受限，d圖更明顯，病灶輪廓顯示更清晰，f圖顯示病灶區(qū)灌注分?jǐn)?shù)降低，D*圖信噪比較低，病灶區(qū)與周圍腺體區(qū)域無(wú)明顯信號(hào)差別(圖1)。前列腺增生的IVIM-DWI表現(xiàn)：d圖及ADC圖顯示輕度擴(kuò)散受限，f圖顯示灌注分?jǐn)?shù)正?；蜉p度降低，同樣，D*圖信噪比較低(圖2)。

30例前列腺癌及21例前列腺增生各IVIM-DWI參數(shù)結(jié)果及比較如下表(表1)。前列腺癌的D值、f值及ADC值均低于前列腺增生(P<0.001)，D*值高于前列腺增生(P=0.002)。ROC分析結(jié)果顯示IVIM-DWI各參數(shù)對(duì)前列腺癌的診斷效能較高(表2)。

圖1 a) T2WI示前列腺左側(cè)外周帶信號(hào)減低，境界不清(箭); b) 增強(qiáng)T1WI示前列腺左側(cè)外周帶不均勻強(qiáng)化(箭); c) 分子擴(kuò)散系數(shù)圖顯示病灶區(qū)擴(kuò)散受限; d) 灌注分?jǐn)?shù)圖顯示病灶區(qū)灌注分?jǐn)?shù)降低; e) 假擴(kuò)散系數(shù)圖信噪比較低，病灶區(qū)與周圍腺體區(qū)域無(wú)明顯信號(hào)差別; f) 表觀擴(kuò)散系數(shù)圖顯示病灶區(qū)ADC值降低。

圖2 a) T2WI示前列腺移行帶多發(fā)結(jié)節(jié)樣等、高信號(hào)(箭); b) 增強(qiáng)T1WI顯示前列腺移行帶強(qiáng)化不均勻(箭); c) 分子擴(kuò)散系數(shù)圖示前列腺左側(cè)輕度擴(kuò)散受限區(qū)域; d) 灌注分?jǐn)?shù)圖未見明確灌注分?jǐn)?shù)降低區(qū); e) 假擴(kuò)散系數(shù)圖信噪比較低，前列腺左側(cè)似見假擴(kuò)散減低區(qū); f) 表觀擴(kuò)散系數(shù)圖未見明確ADC值降低區(qū)。

DWI能從水分子擴(kuò)散水平反應(yīng)人體組織及病變組織結(jié)構(gòu)特性。人體組織DWI信號(hào)衰減不符合簡(jiǎn)單的單指數(shù)模型，ADC值對(duì)毛細(xì)血管灌注非常敏感，受b值的影響較大，不同b值所得ADC值差異顯著，不同研究中心所得ADC值結(jié)果缺乏可比性，給臨床應(yīng)用帶來(lái)諸多困惑[4-5]。DWI反映的是體素內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)變化，組織毛細(xì)血管網(wǎng)無(wú)規(guī)則排列，其內(nèi)血液亦呈無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，故活體組織ADC不僅包括真正意義上的水分子擴(kuò)散，還包括微循環(huán)灌注所造成的水分子運(yùn)動(dòng)，即假擴(kuò)散。IVIM是用來(lái)描述隨著b值升高組織信號(hào)衰減的相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型[6]。IVIM-DWI通過雙指數(shù)衰減模型公式S/S0=(1-f)exp(-bD)+ fexp(-b(D*+D))，可計(jì)算出D值(分子擴(kuò)散系數(shù))、D*值(假擴(kuò)散系數(shù))、以及反映組織微循環(huán)的f值(灌注分?jǐn)?shù))。該模型不僅把表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)分解為真擴(kuò)散系數(shù)(D)與假擴(kuò)散系數(shù)(D*)兩部分，而且能提供組織灌注信息f值，從而更準(zhǔn)確反映組織的病理特征。

Riches等把IVIM-DWI應(yīng)用于前列腺研究，首次證實(shí)應(yīng)用單指數(shù)模型所得ADC值明顯高于雙指數(shù)模型所得D值，隨所選最小b值的升高，ADC值逐漸下降，當(dāng)b值達(dá)到一定范圍后，ADC值與D值相當(dāng)，說明雙指數(shù)模型在低b值時(shí)能反映血流灌注效應(yīng)[7]。D?pfert等[8]對(duì)比前列腺癌與正常前列腺組織的ADC、D、 D*及f值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織的ADC、D及f值低于正常前列腺組織，而D*沒有差別，認(rèn)為前列腺癌組織ADC值的降低不僅由于細(xì)胞密度及形態(tài)的改變，而且受血流灌注改變的影響。Shinmoto等[9]通過IVIM-DWI比較了前列腺癌、前列腺增生及正常前列腺外周帶組織的ADC、D、 D*及f值，發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織的ADC、D及f值低于正常前列腺外周帶，但前列腺癌與前列腺增生組織的f值之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，三組D*值之間因變異較大而沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究結(jié)果顯示前列腺癌的D值、f值及ADC值均低于前列腺增生，D*值高于前列腺增生，與上述文獻(xiàn)報(bào)道基本一致。前列腺癌的ADC值、D值低于前列腺增生，主要是因?yàn)榍傲邢侔┙M織由于細(xì)胞的無(wú)序增殖，細(xì)胞密度大，核漿比高，細(xì)胞內(nèi)外液體含量減少，限制了水分子自由運(yùn)動(dòng)。本研究進(jìn)一步采用ROC分析法，發(fā)現(xiàn)D值診斷前列腺癌的敏感度為76.7%，特異度為95.2%，ROC曲線下面積為0.921；f值診斷前列腺癌的敏感度為80%，特異度為90.5%，ROC曲線下面積為0.885；D*值診斷前列腺癌的敏感度為70%，特異度為85.7%，ROC曲線下面積為0.757；ADC值診斷前列腺癌的敏感度為76.7%，特異度為100%，ROC曲線下面積為0.937。IVIM-DWI各參數(shù)對(duì)前列腺癌的診斷效能高，尤其是D值與ADC值。另一方面該研究顯示無(wú)論是前列腺癌還是前列腺增生組織，其D值均小于ADC值，表明ADC值受微循環(huán)灌注的影響，D值比ADC值能更真實(shí)反映細(xì)胞內(nèi)外水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，與以往研究結(jié)果一致[10]。

腫瘤血管生成理論以及前列腺磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(Dynamic contrast-enhanced MRI,DCE-MRI)提示前列腺癌血容量高于正常前列腺，本研究結(jié)果顯示前列腺癌灌注分?jǐn)?shù)(f值)低于前列腺增生。理論上DWI灌注參數(shù)與其他技術(shù)所測(cè)量的灌注參數(shù)應(yīng)該一致，文獻(xiàn)也有相應(yīng)數(shù)據(jù)支持，Le Bihan及Turner[11]認(rèn)為通過DWI技術(shù)所得灌注參數(shù)與示蹤劑動(dòng)力學(xué)法所得灌注參數(shù)有相關(guān)性；IVIM灌注分?jǐn)?shù)與動(dòng)態(tài)磁敏感加權(quán)灌注成像法測(cè)得的相對(duì)腦血容量(rCBV)相關(guān)，假擴(kuò)散系數(shù)與相對(duì)腦血流量(rCBF)相關(guān)[12]。國(guó)內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn)前列腺癌組織f值高于增生組織[13]。但是涎腺IVIM研究表明，f值與其他技術(shù)所得灌注參數(shù)之間無(wú)明確相關(guān)性，因?yàn)閒值不僅主要受微血管灌注這一生物學(xué)過程的影響，也可能受到腺體分泌及導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)因素影響[14]。腺體分泌及導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)這種宏觀流動(dòng)現(xiàn)象同樣可引起低b值DWI信號(hào)的衰減，難以與微血管灌注效應(yīng)區(qū)分。本研究結(jié)果顯示前列腺癌f值低于良性前列腺增生，可能是由于前列腺癌組織內(nèi)腫瘤細(xì)胞的無(wú)序增殖，正常腺體消失或破壞，腺體分泌活動(dòng)受到抑制，低于正常前列腺組織及增生組織，進(jìn)而導(dǎo)致f值降低。

IVIM-DWI中使用低b值(<100～200s/mm2)對(duì)灌注信息的測(cè)量準(zhǔn)確性非常關(guān)鍵。迄今使用b值的個(gè)數(shù)及b值的大小范圍尚未達(dá)成共識(shí)。既往前列腺IVIM研究所使用的b值個(gè)數(shù)從4～10不等。理論上雙指數(shù)衰減模型有4個(gè)擬合參數(shù)，最少需要4個(gè)b值。采用更多的b值能使參數(shù)分析更準(zhǔn)確，目前常用≥10個(gè)以上b值。更為復(fù)雜的多指數(shù)模型比雙指數(shù)模型能提供更多的信息，但其需要更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)及多次信號(hào)平均，意味著圖像采集時(shí)間將大幅增加，病人往往不能耐受，臨床可行性差。故比較可行的方案是采用6～8個(gè)b值。高b值時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)量比較穩(wěn)定、可重復(fù)性好[15]，所以理論上采用少一些高b值(2～3個(gè))而多一些低b值(4個(gè)或更多)，把采集時(shí)間更多集中在灌注敏感區(qū)間內(nèi)是比較可行的。本研究選用11個(gè)b值(0,10,20,30,50,100,200,400,600,1000,1200 s/mm2)，低于100 s/mm2的b值6個(gè)，高于100 s/mm2的b值5個(gè)，經(jīng)與病理結(jié)果對(duì)照，獲得IVIM-DWI各參數(shù)D值、f值、D*值及ADC值對(duì)前列腺癌的診斷效能均比較高，說明本研究采用的IVIM-DWI技術(shù)，既具有臨床可行性及實(shí)用性，又保證了數(shù)據(jù)測(cè)量的可信度。

本研究不足之處在于病例數(shù)相對(duì)仍偏少，而且由于IVIM-DWI上D*值的測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定，D*在前列腺癌診斷中的價(jià)值，有待于進(jìn)一步加大樣本量，或采用更優(yōu)數(shù)學(xué)擬合模型，提高參數(shù)測(cè)量的穩(wěn)定性，進(jìn)行研究。

總之，本研究結(jié)果表明IVIM-DWID的D值、f值、D*值及ADC值對(duì)前列腺癌的診斷敏感性及特異性均較高，尤其是D值與ADC值。IVIM-DWI有助于前列腺癌的診斷。

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