吳靜云，張曉東，王 蕊，高 歌，趙朕龍，王慧慧，趙承琳，張保翠，羅 健，王霄英

北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京 100034

前列腺MRI影像生物樣本庫的建設(shè)探索

吳靜云，張曉東，王 蕊，高 歌，趙朕龍，王慧慧，趙承琳，張保翠，羅 健，王霄英

北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京 100034

吳靜云，北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科住院醫(yī)師。主要研究方向為泌尿系統(tǒng)功能MRI成像，尤其是腎臟功能MRI成像，CT及MRI對比劑對診斷效能的影響以及對比劑的不良反應(yīng)，影像生物樣本庫的探索等。擅長泌尿系統(tǒng)疾病的CT及MRI診斷，泌尿系統(tǒng)疾病CT及MRI影像資料的后處理等。發(fā)表國內(nèi)專業(yè)論文7篇，參與編寫《MR臨床手冊》及《CT臨床手冊》。

生物樣本庫建立的目的是為了大量生物樣本信息的有序存儲和高效分析。北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科自2002年開始，系統(tǒng)收集在本單位行前列腺MRI檢查的患者信息，逐步探索建立了前列腺MRI影像生物樣本庫。本研究以本單位實際經(jīng)驗為例，簡要介紹前列腺MRI影像生物樣本庫的建立情況。

生物樣本庫；前列腺；磁共振成像

生物樣本庫（biobank）又稱生物銀行，是儲存及應(yīng)用大量生物樣本的系統(tǒng)，主要職責(zé)是收集生物資料及相關(guān)信息，為研究者提供需要的資料［1］。目前，國內(nèi)外已建立各種類型和形式的生物樣本庫，作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)體系中生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要組成部分及研究平臺之一。

世界上第1個生物樣本庫建立于1948年。最近Kang等［2］報道，世界上70%的生物樣本庫位于歐洲。我國1994年由中國科學(xué)院建立了中華民族永生細(xì)胞庫，隨后多個生物樣本庫相繼建立。但MRI或CT等影像學(xué)信息并未包括在生物樣本庫里。近年來，英國、德國生物樣本庫已啟動收集大量影像學(xué)信息的計劃［3-5］。我國尚沒有成熟的影像生物樣本庫。

2014年歐洲放射學(xué)會（European Society of Radiology，ESR）成立工作小組，旨在監(jiān)控歐洲現(xiàn)有的影像生物樣本庫，促進(jìn)樣本庫之間的聯(lián)合及交流，并發(fā)表了相關(guān)白皮書。ESR將影像生物樣本庫定義為：多個研究者之間共享，并與其他生物數(shù)據(jù)庫連接的醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)的影像生物標(biāo)記（imaging biomarker）的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫可在多項研究中使用，并為現(xiàn)有及新出現(xiàn)的影像學(xué)生物標(biāo)記驗證提供支持。遠(yuǎn)期目標(biāo)是實現(xiàn)不同影像生物樣本庫的聯(lián)合，并與其他生物樣本庫的連接。

生物樣本庫的建立、運行及管理是一項系統(tǒng)性、規(guī)模性、群體性的工作，影像生物樣本庫也如此。北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科自2002年開始，系統(tǒng)收集在本單位行前列腺MRI檢查患者的信息，逐步探索建立了前列腺MRI影像生物樣本庫。本文以本單位實際經(jīng)驗為例，簡要介紹前列腺MRI影像生物樣本庫的建立情況。

1 建設(shè)前列腺MRI生物樣本庫的意義

建立樣本庫有助于臨床、科研和教學(xué)工作。臨床方面：為建立樣本庫，所有行前列腺MRI檢查的患者，均于檢查前在醫(yī)師幫助下填寫詳細(xì)的臨床信息，這些信息可對MRI診斷提供指導(dǎo)?？蒲蟹矫妫菏占倪B續(xù)病例資料，在補(bǔ)充隨訪所得最終病理診斷后，可用于前列腺癌MRI診斷準(zhǔn)確性的研究。長期收集所得大量MRI數(shù)據(jù)，在補(bǔ)充隨訪所得患者最終結(jié)局后，可用于前列腺MRI診斷效能分析，對MRI檢查適應(yīng)證的優(yōu)化提供指導(dǎo)意見，進(jìn)一步優(yōu)化前列腺癌檢查流程及檢查方式的選擇。教學(xué)方面：大量病理證實的典型病例，可用于本單位教學(xué)，也可與其他單位共享。

2 前列腺MRI生物樣本庫的建設(shè)過程

2.1 樣本庫的內(nèi)容

包括行MRI檢查患者的所有相關(guān)臨床和影像學(xué)信息。這些信息來源于前列腺MRI檢查申請單、前列腺MRI檢查登記表［包括患者基本信息、前列腺疾病診斷及治療等相關(guān)病史、前列腺特異性抗原（prostate-specific antigen，PSA）結(jié)果及其他前列腺影像學(xué)檢查結(jié)果等］、前列腺癌診斷的結(jié)構(gòu)式報告、隨訪資料（信件隨訪、電話隨訪及E-mail隨訪等方式）等。

針對每位患者，收集的樣本信息包括以下幾方面：① 樣本的基本狀況，包括患者編號、檢查編號、住院號、姓名、性別、年齡、檢查時間、檢查設(shè)備等。② 樣本的疾病信息資料，包括臨床診斷、既往病史、家族史、PSA值、前列腺穿刺活檢時間及病理結(jié)果、診療經(jīng)過等。③ 樣本的MRI檢查資料，包括序列名稱、不同序列圖像上的表現(xiàn)、常規(guī)序列及研究序列的后處理結(jié)果等及對比劑的使用（名稱、劑量、速度，鹽水使用劑量，對比劑使用后是否出現(xiàn)不良反應(yīng)及表現(xiàn)）。④ 樣本的隨訪、復(fù)查情況等。

圖像存儲于獨立的服務(wù)器，包括圖像及原始數(shù)據(jù)、圖像測量及后處理結(jié)果、備份圖像的其他格式用于長期研究及后處理（如DICOM、NIfTI等）。本單位的DICOM數(shù)據(jù)有專門的數(shù)據(jù)儲存中心，由專人負(fù)責(zé)軟件及硬件設(shè)施的維護(hù)，經(jīng)過后處理的結(jié)果可上傳到影像歸檔和通信系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）儲存。

2.2 樣本庫的形式

隨著存儲方法的改進(jìn)，經(jīng)歷了紙版、EXCEL版和SQL-Server版3種形式。2002年以前的文件主要為紙版存儲，資料的保存、分類及檢索有一定困難。自2002年以后，將既往及新增數(shù)據(jù)錄入EXCEL表內(nèi)，數(shù)據(jù)易于備份和檢索。數(shù)據(jù)整理由不同研究者完成，可能不慎導(dǎo)致資料的重復(fù)及缺失。另外，EXCEL表為統(tǒng)一內(nèi)容，不同研究者使用的個性化信息未存入數(shù)據(jù)庫。2013年以后，本單位醫(yī)學(xué)物理師創(chuàng)建了前列腺MRI生物樣本庫，基于SQL-Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立，按臨床需求建立不同功能模塊（圖1），實現(xiàn)了用戶管理、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)條件查詢等功能，為科研數(shù)據(jù)庫的進(jìn)一步擴(kuò)展和完善奠定了基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的管理由專人負(fù)責(zé)。

2.3 數(shù)據(jù)的錄入和存儲

在信息系統(tǒng)不完善的情況下，數(shù)據(jù)錄入主要為手工過程。隨著醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（hospital information system，HIS）、放射科信息管理系統(tǒng)（radiology information system，RIS）和結(jié)構(gòu)式報告的進(jìn)展，臨床數(shù)據(jù)將多為自動存儲，影像學(xué)信息則應(yīng)盡可能定量化存儲。

目前，本單位臨床工作中部分使用了前列腺MRI結(jié)構(gòu)式報告（患者的基本信息、影像學(xué)表現(xiàn)及診斷）。相關(guān)信息可自動存儲到數(shù)據(jù)庫中，不需研究者再將信息逐項錄入，工作量得以大量減輕，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性也得到保證。

影像學(xué)信息量大，因此建立樣本庫之初首先要考慮到影像學(xué)資料的再加工，盡可能在影像生物樣本里提取定量信息（影像學(xué)生物標(biāo)記物）。北美放射學(xué)會（Radiological Society of North American，RSNA）成立了定量影像生物標(biāo)記物聯(lián)盟（Quantitative Imaging Biomarkers Alliance，QIBA），ESR成立了歐洲影像生物標(biāo)記物聯(lián)盟（European Imaging Biomarkers Alliance，EIBALL）［6-7］，制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)流程。

圖1 前列腺數(shù)據(jù)庫關(guān)系圖

3 前列腺MRI生物樣本庫的管理

建設(shè)樣本庫過程中，生物樣本庫的質(zhì)量保證和安全管理是關(guān)鍵。

數(shù)據(jù)的安全管理，主要是數(shù)據(jù)的傳出（包括數(shù)據(jù)識別及加密）、基礎(chǔ)建設(shè)（包括用戶身份管理、審計日志）、數(shù)據(jù)訪問及移動（包括授權(quán)及數(shù)據(jù)移動保護(hù)）。影像學(xué)數(shù)據(jù)由專人保管和維護(hù)，訪問數(shù)據(jù)需授權(quán)。

4 利用前列腺MRI生物樣本庫進(jìn)行教學(xué)和科研工作

利用樣本庫中的數(shù)千例資料，本單位進(jìn)行了大量教學(xué)培訓(xùn)工作。例如，近期針對前列腺影像報告和數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Prostate Imaging Reporting and Data System，PI-RADS ）的培訓(xùn)，每位學(xué)員在培訓(xùn)前后均以數(shù)十例實際病例練習(xí)，每次培訓(xùn)調(diào)用樣本庫中數(shù)百例證實病例，取得了很好的教學(xué)效果。

針對前列腺MRI診斷效能的大樣本臨床研究，充分挖掘了數(shù)據(jù)庫中長期隨訪病例資料的價值。例如，利用數(shù)據(jù)庫中獲得病理證實的資料（372例），驗證了PI-RADS v2的診斷準(zhǔn)確性［8］；利用數(shù)據(jù)庫中臨床資料（354例），證明了多參數(shù)磁共振成像（multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI）對PSA 4～10 ng/mL人群有較好的診斷效能［9］；利用數(shù)據(jù)庫中的長期隨訪資料（1 806例），證實了mpMRI對前列腺癌預(yù)測有較高的價值［10］。

5 前列腺MRI生物樣本庫的展望

樣本庫的價值與其內(nèi)容相關(guān)，目前數(shù)據(jù)庫中的影像學(xué)資料僅限于MRI，將來應(yīng)增加其他影像學(xué)信息（核醫(yī)學(xué)、超聲等），特別是病理影像學(xué)資料，以及臨床治療和隨訪資料。影像學(xué)信息的加工、定量化指標(biāo)的提取等都是必須解決的技術(shù)問題。信息技術(shù)的發(fā)展將會促進(jìn)信息的整合、分析和優(yōu)化利用。不同信息系統(tǒng)的整合，不僅涉及技術(shù)困難，還要克服行政和專業(yè)的壁壘。

此外，隨著樣本庫的發(fā)展，將涉及更多的倫理問題，大量樣本的使用需倫理學(xué)的支持和約束。數(shù)據(jù)庫的管理機(jī)制改進(jìn)、績效分析等，也是數(shù)據(jù)庫健康發(fā)展的必要保障，應(yīng)進(jìn)一步探索。

［1］ HEWITT R， WATSON P. Defining biobanks ［J］. Biopreserv Biobank， 2013， 11（5）： 309-315.

［2］ KANG B， PARK J， CHO S， et al. Current status，challenges， policies， and bioethics of biobanks ［J］. Genomics Inform， 2013， 11（4）： 211-217.

［3］ WOODBRIDGE M， FAGIOLO G， O’REGAN D P. MRIdb： medical image management for biobank research ［J］. J Digit Imaging， 2013， 26（5）： 886-890.

［4］ PETERSEN S E， MATTHEWS P M， BAMBERG F， et al. Imaging in population science： cardiovascular magnetic resonance in 100，000 participants of UK Biobankrationale， challenges and approaches ［J］. J Cardiovasc Magn Reson， 2013， 15（5）： 46.

［5］ STARKBAUM J， GOTTWEIS H， GOTTWEIS U， et al. Public perceptions of cohort studies and biobanks in Germany ［J］. Biopreserv Biobank， 2014， 12（2）： 121-130.

［6］ KESSLER L G， BARNHART H X， BUCKLER A J， et al. The emerging science of quantitative imaging biomarkers terminology and definitions for scientific studies and regulatory submissions ［J］. Stat Methods Med Res， 2014， 24（1）： 9-26.

［7］ RAUNIG D L， MCSHANE L M， PENNELLO G， et al. Quantitative imaging biomarkers： a review of statistical methods for technical performance assessment ［J］. Stat Methods Med Res， 2014， 24（1）： 27-67.

［8］ ZHAO C， GAO G， FANG D， et al. The efficiency of multiparametric magnetic resonance imaging （mpMRI）using PI-RADS Version 2 in the diagnosis of clinically significant prostate cancer ［J］. Clin Imaging， 2016， 40（5）：885-888.

［9］ FANG D， REN D， ZHAO C， et al. Prevalence and risk factors of prostate cancer in Chinese men with PSA 4-10 ng/mL who underwent TRUS-guided prostate biopsy：the utilization of PAMD score ［J］. Biomed Res Int， 2015，2015： 596797.

［10］ WANG R， WANG H， ZHAO C， et al. Evaluation of multiparametric magnetic resonance imaging in detection and prediction of prostate cancer ［J］. PLoS One， 2015，10（6）： e0130207.

Establishment of MR imaging biobank of prostate

WU Jingyun， ZHANG Xiaodong， WANG Rui， GAO Ge， ZHAO Zhenlong， WANG Huihui， ZHAO Chenglin， ZHANG Baocui， LUO Jian， WANG Xiaoying
（Department of Medical Imaging， Peking University First Hospital， Beijing 100034， China）

Correspondence to： WANG Xiaoying E-mail： cjr.wangxiaoying@vip.163.com

Biobanks are established for the storage and retrieval of biological information in large amount of samples. Since 2002， the patients' information of prostate disease was systemically collected and saved， before， during and after MR examination. As a result， MR imaging biobank of prostate was established.

Biobank； Prostate； Magnetic resonance imaging

R445.2

A

1008-617X（2016）02-0123-04

王霄英 E-mail：cjr.wangxiaoying@vip.163.com

2016-06-12）