前列腺中央帶前列腺癌與前列腺增生MRI彌散加權(quán)成像的多b值分析

1.廣東省東莞市樟木頭醫(yī)院放射科(廣東 東莞 523633)

2.廣東省東莞市人民醫(yī)院放射科

(廣東 東莞 523000)

邱英良1 鄭曉林2 鄒玉堅2范憲淼2

前列腺癌和前列腺增生是我國中老年男性發(fā)病率最高的疾病[1]，其中前列腺增生主要發(fā)生于中央帶的移行區(qū)，同時有25%的前列腺癌發(fā)生于此處。在臨床上，這2種疾病的治療方案和預(yù)后完全不同，明確診斷是關(guān)鍵。MRI具有較高的組織分辨率，臨床廣泛認為是目前前列腺疾病最佳的診斷方法；但因為前列腺癌的細胞密度大、列腺中央帶的良惡性病變均有豐富的血供，故發(fā)生在中央帶的前列腺癌與增生在MRI的T2WI均呈低信號，兩者動態(tài)增強表現(xiàn)也相似，難以鑒別。本文對發(fā)生于前列腺中央帶的癌和增生進行多b值彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)，通過觀察、分析兩種病變從低b值到高b值的信號強度，探討其變化規(guī)律，同時比較病變的高b值表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值的差別，旨在提高鑒別診斷的能力。

1 材料和方法

1.1 臨床資料回顧性分析本院于2016年12月至2017年10月行前列腺MRI患者的臨床資料，均為男性。前列腺癌15例，年齡63～87歲，平均年齡(72.60±6.52)歲，全部患者經(jīng)手術(shù)和分段法穿刺活檢獲得組織病理學(xué)證實。前列腺中葉增生75例，年齡61～86歲，平均年齡(72.36±7.92)歲，21例患者經(jīng)手術(shù)和分法穿刺活檢獲得組織病理學(xué)證實，其余患者臨床資料與影像學(xué)檢查齊全，間隔6-12月復(fù)查，病變無變化?；颊吲R床表現(xiàn)為排尿困難、排尿不盡，下腹部不適等表現(xiàn)，前列腺指診提示前列腺增大。前列腺癌患者PSA為(76.33±147.99)ug/ml，前列腺增生PSA為(14.25±12.62)ug/ml，2組患者75%PSA分別為(？±147.99)ug/ml(見表1）。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，病人被知情告知和同意。

1.2 MRI掃描方法采用SIEMENS MAGNETOM Verio 3.0T磁共振掃描儀和體部相控陣線圈行前列腺MRI，掃描范圍從精囊腺上緣至恥骨聯(lián)合下方，包括整個前列腺。掃描序列：T1WI(fast low angle shot gradient echo，F(xiàn)LASH)、T2WI(half-fourier,HASTE)和及小視野高分辨率T2WI(快速自旋回波序列，TSE)，參數(shù)為TR/TE=4000ms/101ms，帶寬=200Hz/像素，F(xiàn)OV(read)=180～200mm，F(xiàn)OV(phase)=100%，層厚3mm，距離因子30%，矩陣288×384，翻轉(zhuǎn)角150°，激勵次數(shù)2。

彌散加權(quán)成像(diffusion weight imaging,DWI)，平面回波的自旋回波序列，參數(shù)為TR/TE=4000ms/101ms，帶寬=200Hz/像素，F(xiàn)OV(read)=180～200mm，F(xiàn)OV(phase)=100%，層厚3mm，距離因子30%，矩陣288×384，翻轉(zhuǎn)角150°，激勵次數(shù)2。選用9個b值，具體為0，50、100、150、200、400、600、800和100s/mm2，一次成像，以b=0s/mm2比b=1500s/mm2自動生成ADC圖。

再行多期動態(tài)增強掃描，采用改良后的動態(tài)3D VIBE三維容積式內(nèi)插值法屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination，VIBE)，參數(shù)為：TR/TE=5.21ms/1.74ms，翻轉(zhuǎn)角15°，帶寬=260Hz/像素，F(xiàn)OV(read)=260mm，F(xiàn)OV(phase)=100%,層厚3mm，矩陣192×168。每期采集時間8.5秒產(chǎn)生18幅圖像，層厚3mm，距離因子20%，共采集20期，于第3期掃描末注入對比劑，全程掃描時間需170s。使用MR專用雙筒高壓注射器，經(jīng)肘正中靜脈將對比劑注入，劑量0.3mmol/kg體重，流率3ml/s，并用同速率生理鹽水15ml沖管。將多期動態(tài)增強圖像傳入工作站，應(yīng)用meancurve軟件對感興趣區(qū)畫取動態(tài)增強曲線。隨后行大范圍的3D VIBE 序列延遲掃描，參數(shù)為TR/TE=3.92ms /1.39ms，翻轉(zhuǎn)角9°，帶寬=400Hz/像素，F(xiàn)OV(read)=380mm，F(xiàn)OV(phase)=90%,層厚3mm，矩陣320×240。

1.3 圖像分析患者納入要求：患者均行所設(shè)定的9個b值DWI成像。小視野T2WI及DWI圖像清晰。前列腺癌患者需經(jīng)組織病理學(xué)證實，前列腺增生患者經(jīng)組織病理學(xué)或有完整的臨床資料證實。而手術(shù)治療及穿刺后的MRI檢查和圖像不清晰者被剔除。

1.3.1 分組：將患者分為前列腺癌和前列腺增生2組。

1.3.2 測量每組各個患者不同b值下的病變DWI的信號強度，測量時興趣區(qū)足夠大，但又需避開病變邊緣；在T2WI上選擇病變，于DWI圖像上復(fù)制相應(yīng)層面進行測量，以保證測量層面的準(zhǔn)確性。計算各信號強度的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。對2組患者同一b值的信號強度進行差異性比較；2組患者相b0-b200、b200-b1000和b0-b1000(單位：s/mm2)的信號強度之差進行比較。

1.3.3 對2組患者b值大小與信號強度值進行相關(guān)分析，計算相關(guān)系數(shù)及繪制散點圖，以觀察其(信號強度與b值大小)走向的規(guī)律性。

1.3.4 在b=0s/mm2與b=1000s/mm2的ADC圖上測量病變的ADC值，并比較前列腺癌和前列腺增生ADC的差異性。

1.3.5 統(tǒng)計學(xué)處理使用SPSS 16.0版本軟件，不同b值的信號強度和ADC值用獨立樣本t檢驗，b值與信號強度相關(guān)性用pearson相關(guān)分析。設(shè)P＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)差異。

2 結(jié) 果

于T2WI序列，前列腺中央帶前列腺癌呈低信號，與T2WI低信號增生結(jié)節(jié)信號相似(圖1、圖4)。DWI序列，前列腺癌與增生結(jié)節(jié)均呈高信號，隨著b值增高，兩者信號強度均逐漸減低，其中前列腺增生信號強度減低程度高于前列腺癌，在b=1000s/mm2時，前列腺癌信號仍較高，而增生結(jié)節(jié)信號強度減低至與周圍組織相仿，不分不能辨認(圖2-3、5-6)，兩者于b值＞200s/mm2情況下信號強度具有顯著性差異，2組病變在不同b值時的信號強度與比較結(jié)果見表2。2組病變相鄰b值下的信號強度之差，前列腺癌信號強度差值均低于前列腺增生信號強度差值，部分具有顯著性差異，以b0-1000s/mm2之間差異最明顯(見表3)。

表1 前列腺癌與前列腺增生的年齡與PSA情況

表2 2組病變在不同b值時的信號強度與t檢驗結(jié)果

表3 2組病變相鄰b值下信號強度之差及t檢驗結(jié)果

測量b0s/mm2與b1000s/mm2之間生成的ADC圖，所得前列腺癌ADC值明顯低于前列腺增生，分別為(0.79±0.15)mm2/s，為(1.16±0.15)mm2/s，具有顯著性差異(t=6.62，P=0.00)。

2組病變的b值與信號強度具有負相關(guān)性(圖5-6、圖7)，散點圖所示，前列腺癌信號強度隨b值增大下降幅度小于前列腺增生，前者相關(guān)系數(shù)r=-0.952，后者相關(guān)系數(shù)r=-0.960，即以前列腺增生負相關(guān)較明顯。

3 討 論

雖然前列腺癌主要發(fā)生于周圍帶，但據(jù)文獻統(tǒng)計和手術(shù)、穿刺活檢證實，有25%的前列腺癌位于中央帶[1]。由于前列腺癌的細胞排列致密，MRI中T2WI常表現(xiàn)為低信號，此表現(xiàn)被作為診斷的重要征象之一[2-3]。前列腺中央帶增生的病理組織學(xué)類型分為腺體增生、纖維組織增生、平滑肌增生，其中纖維組織增生型與平滑肌增生型的結(jié)節(jié)于T2WI也表現(xiàn)為低信號，且動態(tài)增強表現(xiàn)與前列腺癌表現(xiàn)相似[2]，故造成診斷與鑒別診斷發(fā)生困難。DWI是反映組織水分子擴散狀態(tài)的序列，能敏感地檢出病變，及能根據(jù)組織水分子彌散狀態(tài)的不同對良、病變進行鑒別，在臨床應(yīng)用上具有較高的價值[4-5]。DWI最重要的參數(shù)是彌散敏感因子b。傳統(tǒng)的DWI常用b0與某一大小的b值進行診斷，但該方法具有一定的局限性，因為它不能確切、全面地反映組織的彌散狀態(tài)[6]。目前的研究已表明[7-8]在多b值的DWI中，低b值的DWI成像主要反映的是像素內(nèi)快速彌散成分即毛細血管內(nèi)與細胞外液的水分子彌散狀態(tài)；高b值DWI成像反映的是像素內(nèi)慢彌散，即細胞內(nèi)水分子的彌散狀態(tài)。本作者推測如果組織的病理性質(zhì)不同，例如中央帶前列腺癌與前列腺增生，在多b值成像中，兩者的信號強度是應(yīng)該也具有差別，或有哪些各自的變化規(guī)律，在此方面文獻少有報道。故本文將12個b值應(yīng)用于前列腺中央帶的癌和增生這2種病變，比較信號強度的差別與其變化規(guī)律，使前列腺疾病的MRI診斷得到補充。

通過分析、比較，本作者發(fā)現(xiàn)隨著b值增高，2種病變與正常組織的信號強度均逐漸下降，b值1000s/mm2時，前列腺癌尚表現(xiàn)為較高信號，但增生結(jié)節(jié)和正常結(jié)構(gòu)信號明顯降低，顯示不清。對2種病變同一b值時的信號強度進行比較發(fā)現(xiàn)，在b0-b150s/mm2(低b值)，2種病變的信號強度無統(tǒng)計學(xué)的差異，而從b200至b1000 s/mm2(中、高b值)，前列腺癌的信號強度明顯高于前列腺增生的信號強度，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。為了進一步說明本研究結(jié)果的可靠性，作者將低b值段、中高b值段和最低b值和最高b值的信號強度之差進行比較，結(jié)果是后2項的差別具有統(tǒng)計學(xué)意義，表明前列腺癌的信號強度在中、高b值時下降幅度明顯低于前列腺增生，以上2種比較結(jié)果一致。同時還計算b0與b1000s/mm2之間的ADC值，經(jīng)比較后，結(jié)果是前列腺癌明顯低于前列腺增生結(jié)節(jié)。在前列腺癌與增生結(jié)節(jié)b值大小與信號強度的相關(guān)分析中，可見2種病變均有高度的相關(guān)性，但增生結(jié)節(jié)的相關(guān)系數(shù)在數(shù)值上大于前列腺癌，散點圖能顯示2種病變在中高b值的信號強度分布具有不同，相對于前列腺增生，前列腺癌呈較平坦、下降緩慢的趨勢。

圖1 男，64歲，前列腺中央帶左側(cè)前列腺癌，小視野T2WI，病變呈低信號結(jié)節(jié)（箭頭）。圖2-3 與圖1為同一層面DWI，b值大小依次為b0、b50、b150、b200、b400、b600、b800、b1000s/mm2，箭頭所指的癌結(jié)節(jié)隨b值增大信號強度減低程度較小，于b1000s/mm2仍呈較高信號。圖4 男性，79歲，前列腺中央帶左側(cè)前列腺增生，小視野T2WI，病變呈低信號結(jié)節(jié)（箭頭）。圖5-6與圖4為同一層面DWI，b值大小依次為b0、b50、b150、b200、b400、b600、b800、b1000s/mm2，箭頭所指的增生結(jié)節(jié)隨b值增大信號強度減低程度較明顯，于b1000s/mm2仍結(jié)節(jié)與周圍腺體信號相等，分辨不清。圖7 前列腺癌隨b增大的信號強度散點圖，信號減低趨勢幅度較小。圖8 前列腺增生隨b增大的信號強度散點圖，信號減低趨勢幅度較大。

對于MRI常規(guī)序列和和動態(tài)增強表現(xiàn)類似的前列腺中央帶的良、惡性病變，有關(guān)鑒別診斷的文獻報道較多，其中多序列、多參數(shù)成像被認為是有價值的方法[3]，但各序列的良、惡性病變征象均有重疊，難以完全鑒別。在DWI方面，有研究結(jié)果指出ADC值對前列腺癌分級有幫助[9-10]，認為ADC值隨著惡性程度增高而降低。另有文獻報道[10]高b值(b=2000mm2/s)對前列腺癌顯示較清楚，與本文的部分觀點相似，但本組資料中，取b值高達b=1000mm2/s，組織信噪比和信號強度較低，故沒有取更高的b值觀察。用多b值應(yīng)用于前列腺成像，類似本文的方法進行一系列信號強度分析尚未見報道。本文主要從多b值狀態(tài)下的信號強度變化進行細致的分析，目的是觀察2種病變的信號強度的變化趨勢，通過信號強度的變化來探討病變的性質(zhì)。在低b值，2種病變信號強度無顯著性差異，分析是低b值包含有細胞外水分子、血管內(nèi)水分子及細胞內(nèi)水分子信號組成，具有一定的T2透射效應(yīng)[8]，故單憑信號強度無法反應(yīng)組織特性，有必要在低b值時用特殊的方法將2種病變的細胞內(nèi)外彌散狀態(tài)進一步分開，可為前列腺良、惡性病變鑒別提供更多的信息，目前在腦部和鼻咽等部位已有的初步的研究[6,8]。在組織學(xué)上，前列腺癌的細胞密度高，細胞外間隙小，細胞內(nèi)含水豐富，與前列腺增生不同，而中、高b值主要是反映的細胞內(nèi)的水分子彌散狀態(tài)，故在中、高b值時，前列腺癌信號強度明顯高于增生結(jié)節(jié)，即前列腺癌彌散受限程度明顯高于增生結(jié)節(jié)，整是反映了病變性質(zhì)的差異。

本作者認為b值和信號強度是2個重要因素，經(jīng)觀察比較，發(fā)現(xiàn)前列腺中央帶癌和增生結(jié)節(jié)在不同b值信號強度的變化有各自的規(guī)律，即在中、高b值具有明顯的差別，隨著b值的增高，前列腺癌的信號強度明顯高于增生結(jié)節(jié)。在b值高達1000s/mm2時，前列腺癌仍然保持較高信號，而前列腺增生幾乎無法分辨。本結(jié)果在鑒別上具有重要應(yīng)用價值。同時也提示對低b值進一步研究的必要性。本研究存在的局限性是前列腺癌的病例數(shù)相對較少，信號測量值差異性較大，穩(wěn)定性欠佳，需要收集更多的病例進行分析。本文也沒有對低b值的信號特點做進一步研究，相信如果考慮低b值的血流因素，對前列前中央帶的良、惡性病變鑒別更有幫助[11-13]。