基于PI-RADS v2 應(yīng)用DTI-FA 參數(shù)診斷外周帶前列腺癌

陳志強(qiáng) 姬廣海 鄭 義 趙瑩瑩 李 鵬 蔡 磊

既往研究顯示無癥狀或前列腺癌（prostate cancer，PCa）早期患者其5 年生存率可達(dá)100%，故早診早治PCa 對(duì)延長患者的壽命意義重大[1]。MR 是公認(rèn)的診斷PCa 最好的影像學(xué)檢查法[2]。擴(kuò)散張量成像（DTI）是在DWI 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)，主要參數(shù)：表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC） 和 各 向 異 性 分 數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）[3]，ADC 參 數(shù) 與DWI 相 仿，近年來研究已達(dá)共識(shí)，而對(duì)FA 參數(shù)的研究有較大爭(zhēng)議。本研究借鑒第2 版前列腺影像報(bào)告與數(shù)據(jù)系統(tǒng)（prostate imaging reporting and data system version 2，PI-RADS v2）[4]的DWI 評(píng) 分 標(biāo) 準(zhǔn)，嘗試對(duì)FA 值進(jìn)行評(píng)分，探討基于PI-RADS v2 的DTI 評(píng)分法對(duì)外周帶PCa 的診斷效能。

方 法

1.研究對(duì)象

收 集2014 年7 月-2016 年2 月 于 寧 夏 醫(yī) 科大學(xué)總醫(yī)院行常規(guī)MRI、DWI 及DTI 檢查，后經(jīng)病理學(xué)證實(shí)的外周帶PCa 患者30 例，平均年齡（68.5±8.9）歲，48 例良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia，BPH）和/或慢性前列腺炎（chronic prostatitis，CP）患者，平均年齡（67.6±9.2）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：惡性組：①臨床疑似PCa 患者，PSA漸進(jìn)增高和/或直腸指診有硬結(jié)節(jié)；②MR 檢查前所有患者均未行穿刺活檢及接受任何治療；③MR影像學(xué)資料全面，包括常規(guī)T2WI 序列，功能序列DWI、DTI 及DCE-MRI；④患者M(jìn)RI 檢查所獲圖像均符合診斷要求；⑤有病理結(jié)果，且與穿刺活檢間隔時(shí)間≤1 個(gè)月。良性組：符合上述第③、④條，病理結(jié)果明確BPH 和/或CP 的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：上述納入標(biāo)準(zhǔn)任一條不符者。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

2.儀器與方法

采用GE Signa Excite HD 3.0T MR 儀，心臟相控線圈，仰臥位。常規(guī)掃描序列包括精囊腺和前列腺范圍的軸位、冠狀位、矢狀位壓脂快速自旋回波（FSE）T2WI（TR 4500 ms，TE 115 ms；TR 3300ms，TE 115ms；TR 3300ms，TE 115 ms，F(xiàn)OV 36cm，矩陣288×224，層厚3mm，層間距0）掃描以及盆腔大范圍掃描。DWI 采用軸位單次激發(fā)EPI（echo plane image，EPI）序列，TR 3500ms，TE 90ms，視野（FOV） 36cm，矩陣128×128，層厚3mm，層間距0，b 值為0、800mm2/s，取層面選擇、相位編碼及頻率3 個(gè)方向，單次掃描時(shí)間64s；DTI 掃描采用單次激發(fā)SE-EPI 橫斷面成像，參數(shù)：TR 8000ms；TE 75.7ms；FOV 36cm，層厚3.0mm，層距0；擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)為25 個(gè)方向；1 次采集；b 值取0、1000mm2/s，成像時(shí)間為7min20s；采用高壓注射器經(jīng)手背靜脈團(tuán)注20ml Gd-DTPA（0.5 mmol/L）， 流 速3ml/s， 跟 注20ml 生 理鹽水。DCE-MRI 掃描采用軸位肝臟快速容積采集技術(shù)，TR 80ms，TE 4ms，時(shí)間分辨率6s，F(xiàn)OV 40cm×36cm，矩陣272×160，層厚3mm，層間距0。掃描與注射同時(shí)觸發(fā)，單期耗時(shí)約3.34s，連續(xù)掃描55 期，獲得660 層圖像。

3. 影像學(xué)分析

將數(shù)據(jù)傳至ADW4.3 工作站，經(jīng)Functool 2 軟件自動(dòng)后處理獲得ADC、FA 圖，將軸位T2WI 脂肪抑制序列作解剖定位圖。由2 名MR 醫(yī)師在不知曉病理結(jié)果的情況下分析常規(guī)T2WI、ADC 圖、FA 圖及DCE-MRI 上病灶的位置、信號(hào)特點(diǎn)，意見不同時(shí)經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。 T2WI、DWI 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及DCEMRI 分類標(biāo)準(zhǔn)參照PI-RADS v2。DTI 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：把DTI 圖像及所重建的FA 圖參照DWI 評(píng)分分成五個(gè)等級(jí)（5 分制）進(jìn)行評(píng)價(jià)，1 分，F(xiàn)A 圖像無異常；2 分，F(xiàn)A 圖像模糊高信號(hào)灶；3 分，F(xiàn)A 圖像輕/中度高信號(hào)灶，高b 值DTI 圖像呈等/輕度高信號(hào)；4分，F(xiàn)A 圖像明顯高信號(hào)，高b 值DTI 圖像呈顯著高信號(hào)，最大徑＜1.5 cm；5 分，F(xiàn)A 圖像呈顯著高信號(hào)，高b 值DTI 圖像呈明顯高信號(hào)，最大徑≥1.5 cm，或明顯向前列腺外延伸或侵犯。DTI 評(píng)分1 ～3 分者診斷為非PCa，4 ～5 分者診斷為PCa。

參照PI-RADS v2，總體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1 分，癌存在的可能性非常低；2 分，癌存在的可能性低；3 分，癌存在的可能性中等；4 分，癌存在的可能性高；5分，癌存在的可能性非常高。將PI-RADS v2 評(píng)分1 ～3 分者診斷為PI-RADS v2 陰性，4 ～5 分者診斷為PI-RADS v2 陽性。進(jìn)行總體評(píng)價(jià)時(shí)，外周帶評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中主導(dǎo)序列為DWI/DTI，T2WI 評(píng)分完全依從于DWI/DTI，當(dāng)且僅當(dāng)DWI/DTI評(píng)分為3分時(shí)，若DCE-MRI為陽性，PI-RADS v2評(píng)分升級(jí)為4分；若DCE-MRI 為陰性，PI-RADS v2 評(píng)分為3 分，見表1。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用MedCalc15.8 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。采用診斷性試驗(yàn)的方法，建立T2WI、DWI、DTI、DCEMRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 診 斷PCa 的ROC 曲線，比較各種技術(shù)方案鑒別PCa 區(qū)及非癌區(qū)的效能。

結(jié) 果

1.不同MR 技術(shù)方案評(píng)分與病理對(duì)照

30 例外周帶PCa 病例中，25 例為單側(cè)癌，5 例為雙側(cè)癌，其中Gleason 評(píng)分2 ～6 分9 例，7 分12 例，8 ～10 分9 例；48 例良性病例中，外周帶于T2WI不同程度信號(hào)減低，14 例表現(xiàn)為單側(cè)炎癥，34 例為雙側(cè)炎癥，13 例伴有BPH，見圖1、2。不同MR 技術(shù)方案評(píng)分結(jié)果及病理對(duì)照見表2。

2.診斷效能分析

T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI、DWI+DCEMRI、DTI+DCE-MRI 診 斷PCa 的AUC 及95 %置信區(qū)間，見表3，基于PI-RADS v2，DWI 聯(lián)合DCE-MRI 對(duì)外周帶PCa 的診斷效能最高，其次為單獨(dú)應(yīng)用DWI 技術(shù)，再次為DTI+DCE-MRI 技術(shù)方案。

T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCEMRI、DTI+DCE-MRI 診 斷PCa 的ROC 曲 線（圖3）及診斷效能（表4）?；赑I-RADS v2，DWI+DCE-MRI 敏感度最高（90.0%），其次為DTI+DCE-MRI（83.3%），而單獨(dú)應(yīng)用DTI 對(duì)外周帶PCa 的特異度最高（89.6%），單獨(dú)應(yīng)用DWI 或DTI 準(zhǔn)確率最高，均為84.6%。圖3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCEMRI 診斷。

討 論

1. DTI 診斷PCa 的現(xiàn)狀

圖1 男，75 歲，左側(cè)外周帶PCa。壓脂T2WI 圖示右側(cè)外周帶低信號(hào)結(jié)節(jié)，形態(tài)欠規(guī)則（A）； DWI 圖呈明顯高信號(hào)（B）；ADC 圖示病灶呈明顯低信號(hào)（C）；DTI 圖呈高信號(hào)（D）；E、F 示病灶局灶性早期強(qiáng)化，SI-T 曲線（紫色）呈“ 流出型”。

圖2 男，63 歲，雙側(cè)外周帶慢性前列腺炎（CP）。壓脂T2WI 圖示外周帶信號(hào)彌漫性減低（A）；DWI 圖呈稍高信號(hào)（B）；ADC 圖示病灶呈等信號(hào)（C）；DTI 圖呈等信號(hào)（D）；E、F 示外周帶彌漫性強(qiáng)化，SI-T 曲線呈“ 流入型”。

圖3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 診斷PCa 的ROC 曲線。

表1 外周帶病灶總體評(píng)分原則

表2 不同MR 技術(shù)方案評(píng)分結(jié)果與病理對(duì)照（例）

表3 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 診斷PCa 的AUC 及95%CI

表4 T2WI、DWI、DTI、DCE-MRI 及DWI+DCE-MRI、DTI+DCE-MRI 診斷PCa 的效能

DTI 是DWI 技術(shù)的發(fā)展，主要參數(shù)：ADC 和FA 值[5]。ADC 參數(shù)與常規(guī)DWI 相同，近年來的研究已達(dá)共識(shí)。通過測(cè)定ADC 值，可定量、定性評(píng)估PCa 及療效[6-7]。而對(duì)FA 參數(shù)研究尚存分歧，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為可能與樣本差異、成像設(shè)備、癌灶的病理特點(diǎn)等因素有關(guān)。Katahira 等[8]探討DTI 參數(shù)對(duì)201例PCa 病人的檢出率，與術(shù)后病理檢查結(jié)果對(duì)照，當(dāng)b 值取2000mm2/s 時(shí)，DTI 診斷PCa 的敏感性、特異性、ROC 曲線下面積分別為73%、89%、0.842，而本研究（78 例）DTI 診斷PCa 的敏感性（76.7%）、特異性（89.6%）及AUC（0.845）較之稍高，二者研究觀點(diǎn)一致。早期基于1.5T MR 系統(tǒng)的研究，直腸內(nèi)線圈比盆腔相控陣線圈有更高的信噪比，但易產(chǎn)生磁敏感偽影；3.0T MR 較1.5T MR 的信噪比提高2 倍，研究表明：3.0T MR 應(yīng)用腹部多通道相控陣線圈可同樣獲得良好的影像質(zhì)量[9]。對(duì)于DTI 診斷PCa 效能，國內(nèi)、外學(xué)者尚存分歧，夏國金等[10]和Gibbs 等[11]認(rèn)為ADC 較FA 值對(duì)診斷PCa 有更高效能，然兩者聯(lián)合的效能未進(jìn)一步增加；Yoon 等[12]研究表明FA 較ADC 值對(duì)PCa 的診斷效能更高，而本研究表明單獨(dú)應(yīng)用DWI 較DTI 對(duì)外周帶PCa 的診斷效能更高（0.867:0.845），與夏國金等[10]和Gibbs等[11]研究結(jié)果相似。

2.傳統(tǒng)DTI+DCE-MRI 量化參數(shù)診斷外周帶PCa

國內(nèi)外針對(duì)多種MRI 技術(shù)聯(lián)合對(duì)前列腺疾病的相關(guān)研究報(bào)道越來越多。通過建立DTI 量化參數(shù)FA值、ADC 值 與DCE-MRI 量 化 參 數(shù)Ktrans、kep的logistic 回歸模型，Kozlowski 等[13]運(yùn)用Philips Achieva 3.0T MR 掃 描 儀 對(duì) 比 分 析DTI、DCEMRI、DTI+DCE-MRI 對(duì)PCa 的診斷價(jià)值，結(jié)果顯示DTI+DCE-MRI 可獲得對(duì)PCa 最高的診斷敏感度（100%），且DTI+DCE-MRI 的ROC 曲線下面積（0.96）高于單獨(dú)應(yīng)用其中任意一種檢查方法，表明DTI 與DCE-MRI 的結(jié)合可以顯著提高PCa 診斷的準(zhǔn)確性；國內(nèi)學(xué)者Chunmei 等[14]采用ROC 的AUC對(duì)33 例PCa 或BPH 的DTI、DCE-MRI 影像學(xué)資料與病理結(jié)果對(duì)照，發(fā)現(xiàn)DTI+DCE-MRI 對(duì)PCa 的AUC 為0.93，明顯高于單獨(dú)使用DTI（0.86）或DCE-MRI（0.84）。本組結(jié)果DTI+DCE-MRI 診斷PCa 的AUC 為0.851，略低于文獻(xiàn)結(jié)果，亦證實(shí)這一結(jié)論。

3.基于PI-RADS v2 的DTI+DCE-MRI 診斷外周帶PCa

PI-RADS v2 中 參 數(shù) 包 括T2WI、DWI 及DCE-MRI 3 種序列，對(duì)于外周帶病灶以DWI 及ADC 圖為主進(jìn)行評(píng)分，本研究依據(jù) PI-RADS v2中DWI 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，將DTI 及FA 圖按照5 分制評(píng)分， 結(jié) 果 顯 示DTI 診 斷PCa 的AUC 較DWI 低（0.845＜0.867），同樣的參照PI-RADS v2 外周帶病灶主要評(píng)分序列，DWI+DCE-MRI 診斷PCa 的AUC 較DTI+DCE-MRI 高（0.884＞0.851）。

DTI 是基于DWI 的新技術(shù)，主要評(píng)價(jià)參數(shù)ADC值與常規(guī)DWI 基本相同，研究已達(dá)共識(shí)，而對(duì)FA值的研究尚未達(dá)成共識(shí)。本研究嘗試參照PI-RADS v2 中的DWI 評(píng)分，探討DTI 評(píng)分評(píng)價(jià)外周帶病灶，結(jié)果顯示其診斷效能較PI-RADS v2 評(píng)分稍低，分析原因主要在以下幾點(diǎn)：①前列腺同一癌灶分化級(jí)別不同，致FA 參數(shù)量化結(jié)果多變；②DTI 技術(shù)在盆腔器官的檢查，因呼吸運(yùn)動(dòng)偽影和磁場(chǎng)不均勻性等的影響，信噪比偏低，導(dǎo)致圖像不清晰，對(duì)評(píng)分影響較大。值得注意的是，本研究惡性組中有2例評(píng)分較DWI低，導(dǎo)致敏感度降低，良性組中1 例評(píng)分較DWI 低，導(dǎo)致特異度增加。

4.本研究的不足與展望

本研究中作為“金標(biāo)準(zhǔn)”的病理結(jié)果主要源于穿刺活檢，容易漏掉微小癌灶，與根治術(shù)的病理尚存在偏差；樣本量有限，存在抽樣誤差；心臟相控陣線圈相較直腸內(nèi)線圈，信噪比稍低，圖像質(zhì)量稍差。

DTI 作為MRI 功能成像，其評(píng)價(jià)參數(shù)可提供前列腺癌早期的功能改變。隨著前列腺癌更多臨床研究資料的積累及MR 設(shè)備升級(jí)，DTI 在前列腺疾病診治中的應(yīng)用前景將更加廣闊。