孫美玉， 劉愛(ài)連， 李燁， 陳麗華， 宋清偉， 徐斌

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·腹部影像學(xué)·

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)對(duì)前列腺癌和前列腺增生結(jié)節(jié)的鑒別診斷

孫美玉， 劉愛(ài)連， 李燁， 陳麗華， 宋清偉， 徐斌

目的：分析前列腺癌(PCa)和前列腺增生(BPH)的體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(IVIM)參數(shù)，旨在評(píng)價(jià)IVIM對(duì)PCa和BPH的鑒別診斷價(jià)值。方法：回顧性分析72例經(jīng)病理證實(shí)PCa(n=32)和BPH(n=40)患者的3.0T MR圖像，掃描序列包括常規(guī)T2WI、DWI、LAVA平掃及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)和IVIM。IVIM成像，掃描采用EPI-STIR序列，b值=0、20、50、100、200、400、600、800、1000和1200 s/mm2。利用GE Functool 4.5工作站的MADC軟件，測(cè)量PCa和BPH組的標(biāo)準(zhǔn)ADC、慢ADC、快ADC和快ADC分?jǐn)?shù)值，PCa和BPH組的各參數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。采用受試者工作曲線(ROC)分析標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值對(duì)PCa和BPH的鑒別效能，獲得相應(yīng)曲線下面積(AUC)、診斷PCa的閾值以及相應(yīng)靈敏度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(PPV)、陰性預(yù)測(cè)值(NPV)和準(zhǔn)確度。結(jié)果：PCa的標(biāo)準(zhǔn)ADC值和慢ADC值分別為(6.21±2.35)×10-4和(7.11±2.49)×10-4mm2/s，BPH的標(biāo)準(zhǔn)ADC值和慢ADC值分別為(11.11±2.62)×10-4和(12.65±1.81)×10-4mm2/s，PCa者明顯低于BPH者，二者之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PCa和BPH的快ADC值和快ADC值分?jǐn)?shù)之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值A(chǔ)UC分別為0.912和0.947。以8.325×10-4mm2/s作為標(biāo)準(zhǔn)ADC值的閾值，其診斷PCa的敏感度為78.13%，特異度為97.50%，PPV為96.15%，NPV為84.78%，準(zhǔn)確率為88.89%。以10.03×10-4mm2/s作為慢ADC值的閾值，其診斷PCa的敏感度為87.50%，特異度為95.00%，PPV為93.33%，NPV為90.48%，準(zhǔn)確率為91.67%。結(jié)論:IVIM的定量參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)ADC和慢ADC值對(duì)PCa和BPH鑒別診斷效能好，可作為前列腺增生基礎(chǔ)上PCa檢出良好的指標(biāo)。

前列腺腫瘤; 前列腺增生; 磁共振成像

目前臨床上診斷前列腺癌(prostate cancer,PCa)的金標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)直腸前列腺穿刺活檢或術(shù)后病理，但對(duì)臨床疑似的PCa患者，假陰性率高達(dá)66%～71%。中老年男性，PCa和良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia,BPH)常合并存在，但二者治療方案和臨床預(yù)后完全不同[1，2]。部分PCa和BPH的臨床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室檢查(PSA水平)存在重疊，常規(guī)MR影像鑒別診斷亦存在困擾[3,4]。

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)獲得的ADC圖在Pca和BPH的診斷和鑒別診斷中發(fā)揮重要作用[5]。常規(guī)DWI上PCa與BPH相比，因細(xì)胞外間隙減小、彌散受限而表現(xiàn)為高信號(hào)，ADC圖呈低信號(hào)；但既往的一些研究[6-8]顯示以高斯彌散為數(shù)學(xué)模型(單指數(shù))計(jì)算的ADC值受不同b值選擇的影響。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intra-voxel incoherent motion,IVIM)MR成像除了考慮分子熱運(yùn)動(dòng)所致的分子擴(kuò)散外，還考慮到基于灌注的假?gòu)浬9]，無(wú)需對(duì)比劑，可無(wú)創(chuàng)檢測(cè)并提取活體組織的擴(kuò)散(高b值)和灌注(低b值)信息，反映疾病的病理生理改變[9,10]。既往的研究多集中在Pca和正常前列腺組織之間的IVIMMR成像的差別[11-15]，對(duì)PCa和BPH的IVIM參數(shù)的對(duì)比研究鮮見(jiàn)。本研究通過(guò)對(duì)PCa和BPH的IVIM成像及參數(shù)分析，旨在評(píng)價(jià)IVIM成像參數(shù)對(duì)PCa和BPH的鑒別診斷價(jià)值。

材料與方法

1.臨床資料

該研究獲得大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)核準(zhǔn)并免除患者的知情同意。回顧性分析我院2012年11月-2015年7月行前列腺M(fèi)RI檢查且進(jìn)行手術(shù)確診為PCa和BPH男性患者，納入標(biāo)準(zhǔn)為：①能配合MRI檢查，前列腺成像清晰；②患者在完成MRI檢查后一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行超聲引導(dǎo)下經(jīng)直腸前列腺穿刺活檢或前列腺切除手術(shù)病理證實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①M(fèi)RI檢查前進(jìn)行過(guò)活檢或相關(guān)治療者；②既往前列腺手術(shù)者；③腸道偽影重，圖像質(zhì)量影響分析者。最后共納入72例，其中PCa組32例，年齡53～88歲，平均年齡71.41歲；BPH組40例，年齡51～90歲，平均年齡68.73歲。

2.成像方法

采用GE Signa 3.0T磁共振掃描儀，梯度場(chǎng)強(qiáng)40 mT·m，切換率為150 T/ms?；颊哐雠P位，以體線圈為射頻發(fā)射線圈，8通道腹部相控陣線圈為接收線圈。檢查前患者適量飲水，膀胱中度充盈，防止過(guò)度充盈引起波動(dòng)偽影及檢查時(shí)間過(guò)長(zhǎng)致患者無(wú)法耐受。盆腔置于線圈內(nèi)，線圈中心對(duì)恥骨聯(lián)合上緣，采用橫斷面掃描，包括前列腺及精囊腺。

T2WI序列參數(shù)：TR 3820 ms，TE 140 ms，層厚4 mm，層間距2 mm，視野30×30，矩陣320×224，激勵(lì)次數(shù)4；DWI序列參數(shù)：TR 3575 ms，TE 87 ms，b=0，1000 s/mm2，層厚5 mm，層間距1 mm，視野30×30，矩陣128×128，激勵(lì)次數(shù)8。LAVA動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列參數(shù)：TR 3 ms，TE 2 ms，層厚5.2 mm，層間距1.3 mm，矩陣288×180，視野38×30，連續(xù)掃描30個(gè)期相； IVIM-MR成像具體參數(shù)：橫斷面二維掃描，平面回波成像-短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)(echo planar imaging-short time inversion recovery,EPI-STIR)序列；TR 3000 ms，TE 86 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，視野40 cm×40 cm，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣96×128，激勵(lì)次數(shù)8，方向：所有，b值范圍0～1200 s/mm2，分別為b=0、20、50、100、200、400、600、800、1000和1200 s/mm2，掃描時(shí)間240 s。

3.病理學(xué)檢查及圖像后處理

72例患者前列腺穿刺、部分或全部切除術(shù)后標(biāo)本由兩位(分別有12年和7年前列腺疾病診斷經(jīng)驗(yàn))病理醫(yī)生對(duì)病變進(jìn)行定位和診斷，他們?cè)诓±碓\斷前不知曉MRI檢查結(jié)果。

IVIM成像一次掃描獲得b值0～1200 s/mm2的10組圖像，利用GE Functool 4.5工作站的MADC軟件，由2位前列腺M(fèi)RI讀片經(jīng)驗(yàn)分別為14年和6年的放射科醫(yī)師對(duì)MR圖像分別進(jìn)行評(píng)估和測(cè)量，確定每例PCa和BPH病灶的區(qū)域。PCa組癌區(qū)為T2WI抑脂序列呈低信號(hào)、DWI呈高信號(hào)和/或增強(qiáng)掃描明顯強(qiáng)化且病理結(jié)果為前列腺癌的區(qū)域，如果有多個(gè)病灶，則選取最大的病灶入組進(jìn)行測(cè)量。BPH組結(jié)節(jié)性增生者，感興趣區(qū)(region of interest，ROI)覆蓋結(jié)節(jié) 2/3 以上，彌漫性增生者，于中央腺體區(qū)(CZ)選取 ROI 進(jìn)行測(cè)量，ROI大小約為50～70 mm2，ROI位于病灶的實(shí)性部分，盡量避開(kāi)囊變、尿道區(qū)域，每次測(cè)量繪制3個(gè)大小相等的ROI，分別測(cè)量并記錄IVIM的標(biāo)準(zhǔn)表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值、慢ADC、快ADC和快ADC分?jǐn)?shù)，取3次測(cè)量值的平均值用于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

分別記錄兩位觀察者測(cè)量的PCa和BPH的標(biāo)準(zhǔn)ADC、慢ADC、快ADC和快ADC分?jǐn)?shù)，用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的方式表示，使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficients，ICC)檢驗(yàn)兩觀察者測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性(ICC值>0.75為一致性很好，ICC在0.5～0.75為一致性良好，<0.5為一致性很差)。選擇標(biāo)準(zhǔn)差小的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步的統(tǒng)計(jì)分析。應(yīng)用SPSS 17.0軟件對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，使用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve，ROC)分析標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值、快ADC值和快ADC分?jǐn)?shù)對(duì)PCa和BPH的鑒別效能，獲得相應(yīng)曲線下面積(area under the curve，AUC)(AUC>0.9為診斷效能高、AUC介于0.7～0.9為診斷效能中等，AUC介于0.5～0.7為診斷效能低)，利用約登指數(shù)最大原則，對(duì)診斷效能高的參數(shù)診斷PCa的閾值以及相應(yīng)靈敏度、特異度、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(positive predictive value,PPV)、陰性預(yù)測(cè)值(negative predictive value,NPV)和準(zhǔn)確度。

表1 PCa和BPH 組ADC值(mm2/s)

表2 標(biāo)準(zhǔn)ADC值及慢ADC值診斷閾值、敏感度、特異度、PPV、NPV及準(zhǔn)確率

結(jié) 果

1.兩位觀察者之間定量數(shù)據(jù)比較

兩觀察者所測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值、快ADC值和快ADC分?jǐn)?shù)的ICC值分別為：0.915、0.937、0.853及0.770，一致性均良好。使用標(biāo)準(zhǔn)差較小的數(shù)據(jù)進(jìn)行以下比較。

2.PCa和BPH的IVIM參數(shù)比較

PCa組的標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值明顯低于BPH組，二者之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PCa組的快ADC值及快ADC分?jǐn)?shù)與BPH組之間無(wú)顯著性差異(表1、圖1～6)。

3.ROC曲線分析

PCa組和BPH組的標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值、快ADC值和快ADC分?jǐn)?shù)的ROC曲線見(jiàn)圖7，其中標(biāo)準(zhǔn)ADC值、慢ADC值、快ADC值和快ADC值分?jǐn)?shù)的AUC分別為0.912、0.947、0.504和0.706(表1)，其中標(biāo)準(zhǔn)ADC值和慢ADC值的診斷效能高，快ADC值的診斷效能低，而快ADC值分?jǐn)?shù)的診斷效能中等。以8.325×10-4mm2/s作為標(biāo)準(zhǔn)ADC值的閾值，其診斷PCa的敏感度為78.13%，特異度為97.50%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為96.15%，陰性預(yù)測(cè)值為84.78%，準(zhǔn)確率為88.89%。以10.03×10-4mm2/s作為慢ADC值的閾值，其診斷PCa的敏感度為87.50%，特異度為95.00%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為93.33%，陰性預(yù)測(cè)值為90.48%，準(zhǔn)確率為91.67%(表2)。

討 論

臨床上Pca常發(fā)生在有BPH基礎(chǔ)的前列腺內(nèi)，中老年男性多見(jiàn)，多需穿刺活檢確診，該方法有較高的假陰性[16]，同時(shí)會(huì)引起疼痛、出血等并發(fā)癥，因不能多次重復(fù)進(jìn)行而使部分患者無(wú)法接受。

在生物組織內(nèi)，DWI檢測(cè)到的微觀運(yùn)動(dòng)既包括水分子的彌散，還包括組織結(jié)構(gòu)成分的影響以及毛細(xì)血管網(wǎng)的微循環(huán)(灌注)，傳統(tǒng)的單指數(shù)模型忽略了低b值時(shí)微灌注造成的快速的信號(hào)衰減，使得測(cè)得的ADC值受b值的影響[17]。在前列腺組織中，由于細(xì)胞內(nèi)屏障，如細(xì)胞膜和細(xì)胞器分隔的存在，導(dǎo)致高b值時(shí)并不符合Gaussian單指數(shù)彌散特點(diǎn)[18,19]。IVIM成像技術(shù)通過(guò)將DWI技術(shù)采集的水分子彌散數(shù)據(jù)進(jìn)行雙指數(shù)模型的后處理分析，提取彌散系數(shù)和灌注分?jǐn)?shù)，在無(wú)需對(duì)比劑的條件下對(duì)病變的灌注和彌散信息進(jìn)行評(píng)估[19-21]。

本組研究中PCa標(biāo)準(zhǔn)ADC值和慢ADC值分別為(6.21±2.35)×10-4和(7.11±2.49)×10-4mm2/s，BPH的標(biāo)準(zhǔn)ADC值和慢ADC值分別為(11.11±2.62)×10-4和(12.65±1.81)×10-4mm2/s，PCa者明顯低于BPH者，與既往對(duì)PCa的研究結(jié)果[13,17,20,21]相一致，即PCa的ADC值明顯減低。前列腺腫瘤與良性組織相比，擴(kuò)散系數(shù)減低，在病理學(xué)上，PCa細(xì)胞排列緊密，腺管及腺泡結(jié)構(gòu)紊亂或消失，水分子彌散明顯受限，ADC值顯著下降；BPH中腺管和腺泡的增生可伴有分泌物增多，彌散相對(duì)不受限而表現(xiàn)為相對(duì)高的ADC值。慢ADC反映的是組織在高b值時(shí)組織的彌散特性，減少了低b值條件下灌注對(duì)彌散的影響，更能反映組織的彌散特點(diǎn)。本組研究中慢ADC值診斷前列腺癌AUC為0.947，較標(biāo)準(zhǔn)ADC值的AUC(0.912)略高，二者均體現(xiàn)良好的診斷效能，以8.325×10-4mm2/s為標(biāo)準(zhǔn)ADC值的閾值，其診斷PCa的特異度為97.50%，PPV為96.15%，準(zhǔn)確率為88.89%。以10.03×10-4mm2/s為慢ADC值的閾值，其診斷PCa的特異度為95.00%，PPV為93.33%，NPV為90.48%，準(zhǔn)確率為91.67%。

本組研究中PCa的快ADC值(D*-假?gòu)浬⑾禂?shù))為(12.97±11.27)×10-3mm2/s,較BPH者增高，但二者之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。雖然對(duì)前列腺癌DCE-MRI的研究[22,23]表明前列腺癌與正常前列腺組織相比有著更高的血流量,但我們的結(jié)果與Kuru等[24]的研究結(jié)果相似，即PCa與非癌組織的快ADC值無(wú)顯著性差異，分析可能與BPH亦會(huì)改變組織的灌注，而且不同的增生程度可能對(duì)灌注的影響亦不同[25]有關(guān)。本組研究中PCa的快ADC分?jǐn)?shù)(f-灌注分?jǐn)?shù))與BPH者無(wú)顯著性差異；既往對(duì)PCa快ADC值分?jǐn)?shù)的研究得到不同的結(jié)果。PCa組織血供豐富，其內(nèi)的微血管密度、血流量和血管通透性等血流灌注指標(biāo)高于非癌組織，而快ADC值分?jǐn)?shù)體現(xiàn)的是病灶的灌注因素對(duì)總擴(kuò)散的影響比例，有學(xué)者[26-28]研究認(rèn)為b<200s/mm2時(shí)能更好的體現(xiàn)f值的差異，本組研究中的低b值選擇為0、20、50、100、200s/mm2，數(shù)值間隔范圍略大，可能使灌注因素的體現(xiàn)受到一定的影響。Kuru等[24]的研究b值選擇為0、50、100、150、200、250和800s/mm2，其結(jié)果與我們的結(jié)果相一致。部分學(xué)者[29,30]分析認(rèn)為快ADC分?jǐn)?shù)除了反映微血管內(nèi)水分子假隨機(jī)運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)的血容量，可能還與腔室的橫向弛豫時(shí)間及其它的大分子(如腺體分泌和導(dǎo)管內(nèi)液體)流動(dòng)有關(guān)。

圖1 PCa組和BPH組的標(biāo)準(zhǔn)ADC值箱式圖。

圖2 PCa組和BPH組的慢ADC值箱式圖。

圖3 PCa組和BPH組的快ADC值箱式圖。

圖4 PCa組和BPH組的快ADC值分?jǐn)?shù)箱式圖。

圖5 患者，男，72歲，前列腺癌(Gleason3+4，箭)。a) 標(biāo)準(zhǔn)ADC為4.82×10-4mm2/s； b) 慢ADC為4.94×10-4mm2/s； c) 快ADC為19.6 ×10-3mm2/s； d) 快ADC分?jǐn)?shù)為0.243。

圖6 患者，男，64歲，良性前列腺增生(箭)。a) 標(biāo)準(zhǔn)ADC為9.74×10-4mm2/s； b) 慢ADC為10.55×10-4mm2/s； c) 快ADC為7.95×10-3mm2/s； d) 快ADC分?jǐn)?shù)為 0.307。 圖7 PCa組和BPH組的標(biāo)準(zhǔn)ADC、慢ADC、快ADC和快ADC分?jǐn)?shù)的ROC曲線。

IVIM可提供標(biāo)準(zhǔn)ADC、慢ADC、快ADC和快ADC分?jǐn)?shù)的多參數(shù)成像，同時(shí)反映組織的彌散和灌注信息，其中的標(biāo)準(zhǔn)ADC和慢ADC值對(duì)PCa和BPH診斷效能好，可作為PCa和BPH鑒別的良好指標(biāo)。

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Utility of Intravoxel Incoherent Motion Imaging in Differentiating Prostate Cancer from Benign Prostatic Hyperplasia

SUN Mei-yu,LIU Ai-lian,LI Ye,et al.

Department of Radiology,the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University,Niaoning 116011,China

Objective：To analyze the intra-voxel incoherent motion (IVIM) imaging on differentiation of prostate cancer (PCa) and benign prostate hyperplasia (BPH).Methods：This retrospective study was approved by IRB.Seventy-two patients were divided into group PCa (n=32) and group BPH (n=40).Axial T2WI、DWI、LAVA dynamic contrast enhancement and IVIM imaging with EPI-STIR sequence was obtained from GE Signa 3.0T MR scanner with 10 b values of 0,20,50,100,200,400,600,800,1000,1200s/mm2,respectively.The standardADC,slowADC,fastADCand fraction of fastADCwere measured with MADC software in GE Functool 4.5 workstation.These four parameters from PCa and BPH groups were compared using the independent t test.Cut-off values of standard ADC and slowADCwere evaluated with receiver operator characteristic (ROC) analysis.Results:The mean standardADCand slowADCvalues were (6.21±2.35)×10-4mm2/s and (7.11±2.49)×10-4mm2/s for the PCa group,and (11.11±2.62)×10-4mm2/s and (12.65±1.81)×10-4mm2/s for the BPH group.The mean standard ADC and slow ADC values for PCa group were significantly lower than that of BPH group.The AUC of standardADCand slowADCwas 0.912 and 0.947.A threshold of 8.325×10-4mm2/s for the maximum standardADCvalue in the diagnosis of PCa resulted in a sensitivity of 78.13%，and a specificity of 97.50%.The positive predictive value (PPV),negative predictive value (NPV) and diagnostic accuracy for PCa were 96.15%,84.78% and 88.89%,respectively.A threshold of 10.03×10-4mm2/s for the maximum slowADCvalue in the diagnosis of PCa resulted in a sensitivity of 87.50%，and a specificity of 95.00%.The PPV,NPV and diagnostic accuracy for PCa were 93.33%,90.48% and 91.67%,respectively.Conclusion:The standardADCand slowADCvalues are significant IVIM index to differentiate PCa from BPH with satisfying sensitivity and specificity.

Prostatic neoplasms; Prostatic hyperplasia; Magnetic resonance imaging

116011 遼寧，大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科

孫美玉(1975-)，女，遼寧大連人，博士，副主任醫(yī)師，主要從事腹部影像診斷工作。

R445.2; R697.32; R737.25

A

1000-0313(2016)10-0947-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.10.010

2015-12-14

2016-04-25)