IVIM-MRI主要參數(shù)擴散系數(shù)及灌注因子與前列腺病理診斷的相關(guān)性

宋曼 陳識 周小彪

(廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，福建 廈門 361003)

前列腺癌(PCa)發(fā)病率高居男性惡性腫瘤的第二位〔1〕。PCa患者以中老年男性為主，隨著我國社會人們生活習(xí)慣的改變和老齡化的逐漸加劇，PCa的發(fā)生率、死亡率都在逐年增加。隨著影像學(xué)中核磁共振技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，體素內(nèi)不相干運動(IVIM)成像技術(shù)應(yīng)運而生，其對于血液微循環(huán)中血流的灌注特征及水分子的擴散情況有準(zhǔn)確的評價，診斷信息更加豐富，對于PCa的診斷中具有非常重要的價值〔2，3〕。真實擴散系數(shù)(D)、灌注擴散系數(shù)(D*)和灌注因子(f)是IVIM-磁共振成像(MRI)診斷前列腺良惡性腫瘤的主要參數(shù)，但其診斷的靈敏度及準(zhǔn)確性仍有待探究。本研究分析IVIM-MRI主要參數(shù)D及f與前列腺病理診斷的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1一般資料 2012年6月至2017年6月廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院收治的87例前列腺檢查患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①均在廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院行IVIM-MRI和病理穿刺活檢證實為前列腺增生或PCa患者；②有排尿困難、夜尿增多和無痛性肉眼血尿等癥狀；③對本研究知情且簽署知情同意書，能夠配合完成此次研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他部位腫瘤患者；②在MRI檢查前4 w內(nèi)進行過前列腺手術(shù)或穿刺活檢者；③肝腎功能異常者；④既往診斷為PCa并接受放射治療者。年齡50～83歲，平均(65.6±3.1)歲，所有患者經(jīng)IVIM-MRI檢測后的2 w內(nèi)經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)12針前列腺穿刺活檢。病理結(jié)果顯示，PCa患者43例，年齡52～83歲，平均(63.9±2.7)歲，其中Gleason評分(GS)≤6分15例，7分9例，≥8分19例；良性前列腺增生(BHP)患者44例，年齡50～82歲，平均(66.7±3.4)歲，國際前列腺癥狀評分(IPSS)〔4〕13～33分，平均(20.8±3.5)分。依據(jù)PCa患者GS〔5〕分為低危組(GS<7分，n=15)和中高危組(GS≥7分，n=28)，本研究全過程在廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會的監(jiān)督下進行。

1.2方法

1.2.1穿刺活檢和病理診斷 患者均采用寬頻直腸探頭彩超儀觀察患者前列腺內(nèi)部回聲表現(xiàn)、血流分布等情況，頻率設(shè)置為6.95 MHz，并通過經(jīng)典12針穿刺法進行穿刺取材20 mm組織，并送樣檢測。

CD34免疫組化和微血管密度(MVD)計算：采用anti-CD34探針進行染色，采用PV(Power Vison TM two-step histostaining)兩步法試劑盒進行染色，棕黃色為陽性。10×20倍顯微鏡下選取相對集中的5個熱點區(qū)域分析MVD水平，依照Weidner法〔6〕和image-pro plus6.0軟件計算平均值。

1.2.2MRI掃描 患者均采用GE3.0T核磁共振掃描儀(購自美國通用電氣公司)。8通道torsal相控陣表面線圈采集相關(guān)數(shù)據(jù)，整個前列腺進行掃描。常規(guī)序列包含T2加權(quán)成像(T2WI)(軸位、矢狀位和冠狀位)，在軸位進行VIIM-MRI掃描，具體參數(shù)為：

T2WI 序列：掃描視野(FOV)340×340 mm，重復(fù)時間(TR)4 500 ms，矩陣128×160，層間隙0.5 mm，層厚4 mm，激發(fā)次數(shù)(NEX)2次。軸位IVIM-MRI序列：選用15個b值(0，25，50，75，100，150，200，400，600，800，1 000，1 200，1 500，2 000，3 000 s/mm2)，F(xiàn)OV 340×80 mm，矩陣128×160，層間隙0.5 mm，層厚4 mm，帶寬250 kHz。

1.2.3數(shù)據(jù)分析和處理 采用GEAW4.5對IVIM-MRI的圖像數(shù)據(jù)信號衰減情況進行分析，計算D、D*和f值。感興趣區(qū)(ROI)由2名經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)生共同閱片確定。

1.3統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS19.0軟件進行t檢驗及受試者工作特征(ROC)曲線評價。

2 結(jié) 果

2.1PCa患者病理及MRI圖 由圖1可知，圖中帶狀染色和深棕色環(huán)形是組織中微血管和BHP患者相比，PCa患者血管管徑顯著減小，血管密度增加，血管形態(tài)變的不規(guī)則。由圖2可知，PCa患者病灶區(qū)D、f顯著升高，D*顯著降低。

圖1 PCa及BHP患者病理染色(×200)

A PCa患者結(jié)節(jié)位于外周帶1～6點方向；B中IVIM的D值顯著降低；C～E分別是IVIM-MRI的參數(shù)D、D*和f值的偽彩圖；圖C、D、E中ROI 1為癌灶區(qū)，ROI 2為非癌灶區(qū)圖2 PCa患者常規(guī)MRI及IVIM-MRI相關(guān)參數(shù)偽彩圖

2.2兩組定量參數(shù)比較 BHP組D顯著高于PCa組，D*和f(不含b=800 s/mm2)顯著低于PCa組(P<0.001)；兩組f(含b=800 s/mm2)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組定量參數(shù)比較

2.3低危組和中高危組患者定量參數(shù)比較 相較于中高危組，低危組患者D*、f(含b=800 s/mm2)和f(不含b=800 s/mm2)顯著高于中高危組，D值顯著低于中高危組(P<0.01，P<0.001)。見表2。

表2 低危組和中高危組患者定量參數(shù)比較

2.4BHP組和PCa組MVD比較 BHP組MVD(101.4±12.7)顯著低于PCa組(184.5±23.6，t=20.385，P=0.000)。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，BHP組f值與MVD呈顯著正相關(guān)(r=0.772，P<0.05)，PCa組D*與MVD呈顯著正相關(guān)(r=0.784，P<0.05)。

2.5D值診斷效能分析 ROC曲線發(fā)現(xiàn)，D值的最佳診斷閾值為0.9×10-3mm2/s，特異度為86.0%，敏感度為94.1%。見圖3。

圖3 D值診斷效能ROC曲線

3 討 論

MRI是目前對PCa診斷和評估的最為準(zhǔn)確的影像學(xué)手段。擴散加權(quán)成像技術(shù)(DWI)在MRI診斷中的應(yīng)用提高了PCa診斷的準(zhǔn)確性，IVIM-MRI就是基于DWI技術(shù)基礎(chǔ)上的一種新型癌癥檢測技術(shù)，其在PCa的診斷領(lǐng)域獲得了極大的關(guān)注〔7～9〕。

IVIM-MRI基于體素內(nèi)不相干運動理論，并運用雙指數(shù)函數(shù)模型對不同b值下的MRI圖像進行處理分析，從中獲得D和f等〔10〕，能清晰地反映微循環(huán)的血流灌注和水分子的布朗運動情況，為PCa的診斷提供了更加豐富的信息。D值體現(xiàn)了前列腺組織內(nèi)水分子彌散情況，與組織內(nèi)大分子物質(zhì)和生物膜的有著顯著關(guān)系。D值主要反映了微觀組織循環(huán)灌注的彌散運動情況。f值反映了上述偽彌散運動在整個彌散運動中的比例〔11～13〕。IVIM-MRI的圖像信號與b值有著顯著關(guān)系，而f值與小b值的分布及最高b值的大小有著密切關(guān)系。本研究結(jié)果可能與PCa患者腫瘤細胞間隙小，排列緊密，水分子擴散受限有關(guān)。

本研究結(jié)果提示，腫瘤組織的細胞異型性和改變程度能夠影響到組織灌注情況，而且在實際的操作過程中可能會有其他因素影響到組織的灌注情況。本研究中D*值升高提示前列腺中以MVD為基礎(chǔ)的學(xué)流灌注大大增加。f值的減少可能與前列腺癌患者組織異常通透性導(dǎo)致的水分子彌散運動，并對高b值下的IVIM-MRI的圖像信號造成影響所致，f值能夠反映出MVD血流灌注的改變。張冬等〔14，15〕研究發(fā)現(xiàn)，f值與D*相比，敏感度更高，這與本研究的結(jié)果相似。高b值下PCa中f值的降低更加顯著，這與高b值下前列腺IVIM-MRI信號對于通透性異常導(dǎo)致的水分子彌散增加更加敏感有關(guān)。本研究還提示，D值對于PCa的診斷效能顯著。PCa細胞中鈉、鉀泵功能顯著減退，導(dǎo)致細胞水腫，也會對水分子的擴散造成影響，具體表現(xiàn)就是D值的顯著降低。