MRI 定量技術(shù)在前列腺疾病診斷中的應(yīng)用價值

趙 珺，張鳳翔

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市中心醫(yī)院影像科，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

前列腺疾病是老年男性常見病之一，目前我國前列腺癌的發(fā)病率呈逐年上升趨勢［1］。前列腺癌自然病程多較長，進(jìn)展較慢，早期臨床癥狀不明顯，但也有些進(jìn)展相對較快，故提高其早期檢出率、評估其侵襲性對治療方案的選擇及預(yù)后尤為關(guān)鍵［2-3］。

目前，“三階梯法”的前列腺早期臨床診斷模式較被學(xué)術(shù)界所認(rèn)可，其分為前列腺特異性抗原、經(jīng)直腸超聲檢查或MRI 及穿刺活檢。MRI 被認(rèn)為是無創(chuàng)診斷前列腺疾病最重要的影像學(xué)檢查方法；但常規(guī)MRI 技術(shù)對前列腺癌的診斷效能有一定限制。隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展，MRI 各種定量技術(shù)，如體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）成像、擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）、MRI 動態(tài)增強(qiáng)掃描（dynamic contrast enhanced MRI，DCE-MRI）等使影像資料數(shù)據(jù)化，可更直觀地分析病灶的生物學(xué)特點，不僅提高了對前列腺癌的早期診斷效能，還能夠預(yù)測前列腺癌的侵襲性，并進(jìn)行病理（Gleason）評分，進(jìn)一步指導(dǎo)臨床確定最適合的初始治療策略?，F(xiàn)就MRI 各定量技術(shù)在前列腺疾病診斷中的應(yīng)用綜述如下。

1 IVIM 對前列腺癌的定量評估

1.1 IVIM 的成像原理 IVIM 是一種通過分析多b值DWI 圖像的信號衰減，評估灌注和擴(kuò)散運動的MRI 成像技術(shù)，其將“擴(kuò)散”和“灌注”進(jìn)行分離，無創(chuàng)區(qū)分及量化體素內(nèi)水分子的擴(kuò)散運動和微循環(huán)灌注信息。Le Bihan 等［4］提出了基于雙指數(shù)模型的IVIM模型，用于觀察體素內(nèi)分子的微觀運動，包括細(xì)胞內(nèi)外水分子的擴(kuò)散和血液的微循環(huán)灌注，反映病變內(nèi)在變化優(yōu)于傳統(tǒng)DWI。其信號變化與所用b 值間的關(guān)系可用公式表示：S/S0=（1-f）·exp（-b·D）+f·exp［-b·（D+D*）］，其中S 和S0分別代表b 等于某一個b值（b≠0 s/mm2）及b=0 s/mm2時的信號強(qiáng)度；D 為真實水分子擴(kuò)散系數(shù)，表示體素內(nèi)純水分子擴(kuò)散效應(yīng)，即慢速成分；D*為假性擴(kuò)散系數(shù)，表示體素內(nèi)由于微循環(huán)灌注所致擴(kuò)散效應(yīng)，即血液流動的快速擴(kuò)散成分；f 為灌注分?jǐn)?shù)，表示快速擴(kuò)散成分在信號衰減中所占的百分比。

1.2 IVIM 在前列腺疾病中的應(yīng)用 b 值大小及數(shù)量的選取對IVIM 的定量參數(shù)有一定影響。高b 值可更好地反映純水分子的擴(kuò)散運動，故研究IVIM擴(kuò)散相關(guān)系數(shù)D 值，應(yīng)選取高b 值（如1 500、2 000、2 500 s/mm2等）的圖像進(jìn)行分析［5］。

相關(guān)研究［6-8］表明，前列腺癌D 值較前列腺其他良性病變明顯降低，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這也與惡性腫瘤組織增生活躍、細(xì)胞核質(zhì)比增大，以及細(xì)胞外間隙減小、細(xì)胞密度增加明顯等改變造成腫瘤內(nèi)彌散比正常組織及良性病變低的結(jié)論符合。IVIM成像對早期前列腺癌有較好的診斷效能。國內(nèi)外研究［9-11］表明，隨著前列腺癌的侵襲性和Gleason 評分越高，D 值常有明顯降低趨勢，這對于高低級別前列腺癌的預(yù)測有較高的價值。由于Gleason 評分越高，前列腺癌細(xì)胞分化越差、癌細(xì)胞增殖越活躍、排列越緊湊，細(xì)胞密度的增加意味著細(xì)胞膜對水分子運動的阻礙作用越強(qiáng)、D 值降低越明顯。這也說明D 值不僅可對前列腺疾病作出定性診斷與鑒別診斷，也可反映前列腺癌的病理分級，從而間接地提示腫瘤的分化程度。也有部分研究稱IVIM 中的D值與Gleason 評分的相關(guān)性高于ADC 值，Zhang 等［12］報道，D 值區(qū)分低級別和中/高級別前列腺癌的能力強(qiáng)于ADC 值（AUC=0.92，0.81；均P＜0.05）?？傊?，IVIM 成像不僅可早期鑒別前列腺癌和前列腺增生，還可反映前列腺癌的病理分級，提示腫瘤的侵襲性，對前列腺疾病的診斷具有優(yōu)越性。

2 DKI 對前列腺癌的定量評估

2.1 DKI 的成像原理 DKI 是一種用來評價水分子非高斯分布特征的新方法，2005 年由Jensen 等［13］首次提出，其認(rèn)為在生物組織內(nèi)組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，情況多變，存在細(xì)胞器、細(xì)胞膜等限制及細(xì)胞內(nèi)外空間差異，水分子擴(kuò)散并非真正處于隨機(jī)狀態(tài)，呈非高斯分布，需引入DKI 模型。DKI 運用多彌散強(qiáng)度、多彌散角度分析，更高級地描述了水分子擴(kuò)散受限的過程；更客觀地量化實際水分子擴(kuò)散，反映水分子擴(kuò)散的受限程度和不均質(zhì)性；更精確地揭示局部組織微結(jié)構(gòu)及病理生理學(xué)改變的重要信息。DKI 信號衰減方程見公式：S=S0exp（-bD+b2·D2·K/6），其中S 是特定b 值的DWI 信號；S0是b=0 s/mm2時的信號；K 是表觀擴(kuò)散峰度，K=0 時符合高斯模型，K 被稱為平均擴(kuò)散峰度（mean kurtosis，MK）；MK 是DKI 最關(guān)鍵的參數(shù)，主要反映組織整體擴(kuò)散的不均勻性，其大小反映組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及水分子擴(kuò)散受限程度，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，MK 值越大；D（MD）是指經(jīng)這種非高斯分布矯正過的ADC［14］。

2.2 DKI 在前腺疾病中的應(yīng)用 關(guān)于DKI 模型中b值的選擇可影響MK 值的診斷效能，Jensen 等［13］認(rèn)為，當(dāng)b 值較高（0～1 800、0～2 300 s/mm2）時，DWI信號才會明顯呈非高斯分布，故DKI 常選擇較高的b 值。研究［14-15］表明，DKI 的定量參數(shù)對早期前列腺疾病良、惡性的鑒別有很高的價值，以MK 值、MD 值為主。Rosenkrantz 等［16］報道，當(dāng)在特異性不變的情況下，MK 值對前列腺癌微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的敏感度明顯高于ADC 值（b=0～2 000 s/mm2），這是由于在反映組織微結(jié)構(gòu)變化方面DKI 較傳統(tǒng)DWI 顯示出了更高的敏感度；研究［16-17］表明，DKI 獲得的量化參數(shù)與腫瘤侵襲性之間存在相關(guān)性。Suo 等［18］報道MK值在Gleason 評分6、7 和≥8 分的腫瘤中顯著不同（P=0.001），MK 值與Gleason 評分呈正相關(guān)（r=0.729，P＜0.001）。姜雨薇等［19］采用DKI 直方圖分析15 個癌灶和16 個非癌灶，并對各個百分位數(shù)間MK 值的診斷效能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)第90 百分位數(shù)的MK 值區(qū)分低、高級別前列腺癌效能最好；且MK 值與Gleason評分具有顯著相關(guān)性，這也與Suo 等［18］報道一致。Rosenkrantz 等［16］發(fā)現(xiàn)，MK 值可區(qū)分低高級別前列腺癌，且優(yōu)于ADC 值（AUC=0.70、0.62，P=0.010）。這表明DKI 的MK 值、MD 值在侵襲性評估方面優(yōu)于ADC 值，DKI 可作為一種更有效的模型評估前列腺癌。

3 DCE-MRI 對前列腺癌的定量評估

3.1 DCE-MRI 的成像原理 DCE-MRI 是指經(jīng)靜脈注入小分子含釓（Gd）對比劑后行連續(xù)快速掃描獲取的快速MRI 序列，通過觀察對比劑進(jìn)入前、中、后期的圖像，分析正?；虿∽兘M織內(nèi)對比劑的分布及代謝情況，是一種新興的用來評價腫瘤血管生成的成像方法［20］。DCE-MRI 定量分析主要從腫瘤組織微血管密度及組織血管通透性改變兩方面來評價腫瘤的生理特性，一般采取Tofts 模型進(jìn)行量化評估，常用的定量參數(shù)包括：容積轉(zhuǎn)運常數(shù)（Ktrans），反映組織中血管滲透性的高低，與血管通透性呈正比；血管外細(xì)胞外間隙體積比（Ve），代表每單位體積內(nèi)組織中血管外細(xì)胞外組織間隙的容積分?jǐn)?shù)，與組織壞死程度成正比；回流速率常數(shù)（Kep），是血管外細(xì)胞外組織間隙與血漿間速率常數(shù)，是上述2 個參數(shù)的比值，即Kep=Ktrans/Ve。

3.2 DCE-MRI 在前列腺疾病中的應(yīng)用 DCE-MRI可對前列腺癌進(jìn)行定性、半定量及定量多角度的診斷。本文主要討論定量診斷。

前列腺癌中新生腫瘤血管的形成是癌組織生長、浸潤的關(guān)鍵，新生的腫瘤性微血管發(fā)育不成熟，血管壁不完整、內(nèi)皮細(xì)胞間的間隙增大，血管通透性增加。DCE-MRI 定量指標(biāo)主要是利用藥代動力學(xué)模型從微血管密度變化及血管通透性方面評價前列腺癌組織的血流灌注特征。目前國內(nèi)外關(guān)于DCE-MRI定量技術(shù)對前列腺疾病的研究多集中在Ktrans值的診斷價值方面。Panebianco 等［21］研究顯示，DCE-MRI 定量指標(biāo)能提高前列腺癌檢查的敏感度和特異度。張沖等［22］對比29 例前列腺癌與51 例前列腺增生患者，指出前列腺癌較前列腺增生的Ktrans值明顯升高。趙連萍等［23］研究也發(fā)現(xiàn)，Ktrans值診斷前列腺癌的效能最高，其最佳診斷界值為0.171 min-1。DCE-MRI 的量化指標(biāo)在區(qū)分高低級別前列腺癌及根據(jù)侵襲性高低臨床制訂治療方案等方面有重要價值。Mucci等［24］研究表明，DCE-MRI 定量參數(shù)對腫瘤的侵襲性有預(yù)測價值；前列腺癌組織微血管密度與Gleason 評分呈正相關(guān)，馬瑞等［25］對經(jīng)臨床病理活檢確診的67例前列腺癌患者行盆腔前列腺DCE-MRI 檢查，將病理Gleason 評分與定量分析指標(biāo)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：病變區(qū)的平均Ktrans值與Gleason 評分呈正相關(guān)（r=0.428，P＜0.05），這與劉會佳等［26］研究結(jié)果一致。這說明前列腺癌Gleason 評分與DCE-MRI 定量參數(shù)呈線性相關(guān)，可反映病變分級信息，有助于對前列腺癌的惡性程度進(jìn)行初步判斷，可作為早期無創(chuàng)性預(yù)測前列腺癌侵襲性的重要檢查方法。

綜上所述，MRI 作為一種無創(chuàng)檢查方式，對前列腺疾病診斷有著不可替代的優(yōu)勢。MRI 定量技術(shù)通過綜合分析多種參數(shù)，使影像資料數(shù)據(jù)化，使影像診斷從之前的定性分析趨向于定量分析，顯著提高了早期前列腺癌檢出率，且可從病灶的生物學(xué)角度進(jìn)行分析和判斷，無創(chuàng)預(yù)測前列腺癌的侵襲性。隨著研究的深入，相信MRI 定量技術(shù)在準(zhǔn)確診斷前列腺疾病中會占有越來越重要的地位。