氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移成像對前列腺癌與良性前列腺增生的鑒別診斷價值

殷慧佳，韓東明，翟戰(zhàn)勝，張健，周鳳梅，任繼鵬

新鄉(xiāng)醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院核磁共振科，河南衛(wèi)輝 453100； *通訊作者 韓東明 625492590@qq.com

前列腺癌（prostate cancer，PCa）及良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）是威脅中老年男性健康的重要疾病，其發(fā)病隱匿，且發(fā)病年齡趨于年輕化，發(fā)病率逐年升高，故對其早期診斷顯得尤為重要。MRI是診斷前列腺疾病最有效的影像學檢查之一[1]。氨基質(zhì)子轉(zhuǎn)移（amide proton transfer，APT）成像作為一種新型MRI技術，可無創(chuàng)性地檢測病變內(nèi)大分子蛋白質(zhì)含量。Zhou等[2]于2003年首次應用APT成像技術檢測活體內(nèi)游離蛋白質(zhì)和氨基酸。目前APT成像技術在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及體部疾病的診斷已經(jīng)得到較多的應用[3-6]。細胞增殖核抗原Ki-67是一種反映細胞分裂及增殖活性的標志物，其表達水平與病灶增殖程度及患者預后緊密相關[7]。Ki-67已作為多種實體腫瘤細胞增殖的預測指標，也是PCa的獨立預測指標[8]。本研究擬探討APT成像對PCa與BPH的 診斷價值，及其與Ki-67表達水平的相關性，以期為 臨床診斷及評估病變增殖程度提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2017年8月—2018年7月于新鄉(xiāng)醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院行MRI檢查的PCa患者與BPH患者。納入標準：①無MRI檢查禁忌證；②檢查前2周內(nèi)行前列腺特異抗原（prostate specific antigen，PSA）檢測；③MRI檢查后1周內(nèi)經(jīng)活檢或手術證實為BPH或PCa；④所有患者均行免疫組化檢查，且獲得相應Ki-67標記指數(shù)。排除標準：①接受過內(nèi)分泌治療或放化療；②前列腺電切術后患者；③MRI圖像不滿足診斷要求。最終納入PCa患者42例，年齡58~75歲，中位年齡67歲；BPH患者47例，年齡49~83歲，中位年齡64歲。所有患者均對本研究知情同意。

1.2 儀器與方法 應用3.0T MR掃描儀（GE Healthcare，Discovery MR750）和32通道相控陣體線圈對患者進行前列腺MRI掃描。掃描序列包括常規(guī)矢狀位、橫軸位、冠狀位T1WI/T2WI（FOV 34 cm ×34 cm、TR 2500 ms、層厚4.0 mm、層間距1.0 mm）；斜軸位壓脂T2WI序列（參數(shù)同前、垂直于前列腺長軸掃描）；斜軸位DWI序列（FOV 34 cm×34 cm、TR 2400 ms、TE 57.1 ms、b=800 s/mm2、激勵次數(shù)8）；以及斜軸位APT序列（FOV 34 cm×34 cm、層厚4.0 mm、TR 3000 ms、TE 14.7 ms、翻轉(zhuǎn)角20°、飽和時間4 s、化學位移±3.5 ppm）。APT選擇病變顯示最大的層面定位單層掃描，采集方式為2D單次激發(fā)快速平面回波序列（single-shot fast spin echo planner imaging，EPI）。APT序列的參數(shù)為非對稱性磁化轉(zhuǎn)移率（magnetization transfer ratio asymmetry，MTRasym），S0設為施加飽和脈沖前的信號強度，S設為施加飽和脈沖后的信號強度，MTR代表磁化轉(zhuǎn)移率，其公式為：MTRasym（3.5 ppm）=MTR（+3.5 ppm）-MTR（-3.5 ppm）=（S[-3.5 ppm]-S[+3.5 ppm]）/S0。囑患 者檢查前排空腸道，保持膀胱適度充盈。

1.3 圖像處理及分析 將APT圖像傳至GE AW 4.6工作站，利用Functool工具包中的APT軟件進行處理。分別由1名具有5年臨床經(jīng)驗的主治醫(yī)師和1名具有10年臨床經(jīng)驗的副主任醫(yī)師閱片。PCa組患者病變根據(jù)T2WI及DWI確認；BPH組患者選擇彌漫性增生的中央帶。分別測量兩組患者的MTRasym值。在APT原始圖像上勾畫感興趣區(qū)（ROI），每位測量者分別測量3次取平均值，取兩者的平均值為最終結(jié)果。ROI勾畫原則：①PCa組患者根據(jù)病變大小選取適當ROI，范圍為50~150 mm2；②兩組患者ROI保持基本一致；③ROI與病灶邊緣保持一定距離以避免容積效應；④盡量避開尿道、肉眼可見的囊變、壞死及出血。

1.4 病理檢查 對活檢或手術切除的病變標本進行處理。首先進行組織脫水、透明、浸蠟、石蠟包埋切片，再進行HE染色。使用鼠Ki-67單克隆抗體（中杉金橋公司）對組織片段進行染色，然后以10個視野并放大400倍計算Ki-67指數(shù)。Ki-67指數(shù)定義為陽性表達的腫瘤細胞數(shù)/總腫瘤細胞數(shù)目×100%。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 24.0軟件，對數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布及方差齊性檢驗。采用兩獨立樣本t檢驗比較組間MTRasym值的差異；使用受試者工作特征（ROC）曲線評價其閾值及診斷效能；采用Mann-WhitneyU檢驗比較BPH組與PCa組患者Ki-67標記指數(shù)的差異；采用Spearman相關性分析評價PCa組患者MTRasym值與Ki-67表達水平的相關性。P<0.05表示有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 影像學與病理資料及MTRasym值比較 PCa與BPH患者的影像學及病理圖像見圖1、2。PCa組患者MTRasym值為（4.33±0.51）%，高于BPH組的（2.90±0.56）%，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。

圖1 男，68歲，彌漫性前列腺癌。

圖2 男，81歲，前列腺增生。

2.2 MTRasym對PCa的診斷效能 MTRasym值診斷PCa的閾值為3.61%，曲線下面積為0.976，敏感度為92.9%，特異度為85.1%。見圖3。

圖3 MTRasym值診斷前列腺癌的ROC曲線

2.3 Ki-67表達水平比較 PCa組患者Ki-67表達水平為（27.26±16.42）%，明顯高于BPH組的（9.36±6.39）%，差異有統(tǒng)計學意義（Z=-6.296，P<0.01）。

2.4 PCa組MTRasym值與Ki-67的相關性 PCa組患者MTRasym值與Ki-67呈正相關（r=0.591，P<0.01）。見圖4。

圖4 PCa患者MTRasym值與Ki-67的相關性

3 討論

APT成像是化學交換飽和轉(zhuǎn)移（chemical exchange saturation transfer，CEST）技術的一種新類型[9]，它可以無創(chuàng)性地探測體內(nèi)游離蛋白質(zhì)及多肽中的氨基質(zhì)子，從而反映游離蛋白及多肽的濃度以及環(huán)境變化。APT的原理是先給予射頻脈沖，使游離蛋白質(zhì)及多肽上的氨基質(zhì)子飽和。正常情況下，飽和后的氨基質(zhì)子可與自由水上的氫質(zhì)子交換，通過探測交換前后自由水信號的變化，間接獲得APT信號值[10]。CEST由磁化傳遞（magnetization transfer，MT）技術發(fā)展而來，頻率依賴性較高。氨基質(zhì)子與水質(zhì)子之間共振頻率相差3.5個單位，通過采集不同頻率射頻脈沖時水的信號得到一條曲線，即為Z譜，其兩側(cè)峰值不對稱，故采用MTRasym表示氨基質(zhì)子傳遞速率[2]。

氨基質(zhì)子交換速率受局部氨基質(zhì)子濃度及內(nèi)環(huán)境pH值的影響[2,11]。當某些腫瘤存在時，相應區(qū)域蛋白質(zhì)和多肽含量顯著增加，可交換的氨基質(zhì)子亦增加，MTRasym值增大；組織內(nèi)環(huán)境pH值降低時，氨基質(zhì)子的負電性增大，進而交換加快，MTRasym值增大[11-12]。本研究結(jié)果顯示，PCa組患者MTRasym值明顯高于BPH組，與Wang等[5]、Ohno等[6]的研究結(jié)果一致。該結(jié)果的病理基礎為發(fā)生PCa時，正常腺體結(jié)構(gòu)破壞，取而代之為排列緊密的腫瘤組織，這些組織內(nèi)蛋白質(zhì)和多肽類代謝物的含量明顯升高，從而使病變區(qū)MTRasym值增大；而BPH時，以腺體和纖維間質(zhì)組織增生為主，蛋白質(zhì)和多肽類物質(zhì)增加不明顯，相應引起MTRasym值的變化不明顯[12-13]。本研究中，ROC曲線下面積顯示MTRasym值對PCa具有較高的診斷效能，敏感度為92.9%、特異度為85.1%。有研究也發(fā)現(xiàn)與本研究結(jié)論一致，即PCa組織MTRasym值明顯高于非癌組織，這也從另一方面證實了APT成像具有鑒別PCa與非癌病變的能力[14]。由此可見，通過APT技術可間接探測出PCa與BPH病灶中游離蛋白質(zhì)及多肽含量的差異，為PCa與BPH的鑒別診斷提供了新的思路。

Ki-67是一種與細胞增殖相關的非組蛋白性核內(nèi)蛋白，位于10號染色體，含有2條多肽鏈，除G0期以外的細胞周期中均有表達。它能可靠地反映腫瘤細 胞的增殖速度及侵襲能力[15]。Ki-67的表達程度與腫瘤細胞增殖能力，即侵襲性和惡性程度成正比，可用于評估腫瘤的惡性程度及預后[7,16]。本研究比較PCa與BPH患者的Ki-67表達水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者明顯高于后者，推測其原因可能與PCa比BPH有更高的細胞增殖能力有關。李欣蓓等[12]對高、低級別膠質(zhì)瘤Ki-67標記指數(shù)進行分析，結(jié)果顯示高級別組Ki-67明顯高于低級別組，與本研究結(jié)果一致。另外，本研究發(fā)現(xiàn)PCa組患者MTRasym值與Ki-67表達呈正相關（r=0.591，P<0.01）。Su等[17]在APT對膠質(zhì)瘤腫瘤增殖評估的研究中也得出與本研究一致的結(jié)論，即膠質(zhì)瘤MTRasym值與Ki-67標記指數(shù)呈正相關（r=0.502，P=0.002），這也為本研究結(jié)果提供了佐證。Ki-67表達水平越高，PCa的細胞增殖能力越強，其侵襲性、惡性程度越高，內(nèi)源性游離蛋白和多肽含量越高，可用于交換的氨基質(zhì)子也相應地增加，從而MTRasym值增大。即MTRasym值與細胞增殖能力呈正相關。因此，APT成像在某種程度上也可以反映腫瘤的增殖能力，并與Ki-67共同用于評估腫瘤的惡性程度，為臨床診療提供信息。

本研究的局限性為：①樣本量較少，統(tǒng)計結(jié)果可能存在一定的偏差；②病理結(jié)果為穿刺或術后標本所得，未進行影像與大體標本的點對點分析；③APT僅獲取單一層面信息，可能難以反映病變的整體信息。

總之，APT成像對PCa與BPH具有一定的鑒別診斷能力，且MTRasym值與Ki-67表達水平有一定的相關性，兩者均可以間接評估病變的侵襲性和惡性程度。今后研究將進一步增大樣本量，優(yōu)化APT掃描參數(shù)及研究方案設計，為臨床診療提供更加準確可靠的參考依據(jù)。