空軍總醫(yī)院放射科(北京 100142)

張丹卉 時惠平 馬曉璇

前列腺癌在男性惡性腫瘤中位于第二位，也是引起男性死亡的惡性腫瘤之一，其致死率達(dá)1～2%[1-2]。近年來，隨著PSA篩查的普及、中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和飲食、生活習(xí)慣的西方化，腫瘤的發(fā)病譜也逐漸發(fā)生改變，國人前列腺癌的發(fā)病率不斷升高[3]。前列腺MRI是前列腺常用的影像學(xué)檢查手段之一，它能夠從前列腺癌的定位、定性及臨床分期等多方面進行評估，其中彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)是前列腺MRI中重要的功能成像方法之一，在前列腺癌的診斷中表現(xiàn)出較高的敏感性和特異性[4-5]。但傳統(tǒng)擴散成像技術(shù)是基于高斯擴散模型，而人體組織結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，水分子擴散信號受諸多因素影響，尤其是高b值下水分子擴散并不完全遵循高斯分布，擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是一種用來評價水分子非高斯分布特征的新的影像學(xué)方法，它可以量化分析真實與理想狀態(tài)下水分子的擴散分布位移偏離程度，反映水分子擴散的受限程度和不均質(zhì)性，從而反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化[6]。本文旨在利用DKI技術(shù)對前列腺癌與不同成分的前列腺增生、良性外周帶組織進行鑒別，從而提高前列腺疾病診斷的準(zhǔn)確率。

1 材料與方法

1.1 臨床資料回顧性分析2015年5月～2017年1月于空軍總醫(yī)院行常規(guī)前列腺磁共振檢查及擴散峰度成像患者48例，所有患者均經(jīng)手術(shù)病理或TRUS穿刺病理證實。納入標(biāo)準(zhǔn)：①能配合MRI檢查，圖像清晰；②在MRI檢查后兩個月內(nèi)進行手術(shù)或TRUS穿刺活檢；③前列腺癌患者在MRI圖像上可以觀察到有顯著腫瘤病灶，且為病理證實相應(yīng)區(qū)域。排除標(biāo)準(zhǔn)：①MRI檢查前進行過活檢或相關(guān)治療、手術(shù)者；②臨床資料不齊全；③圖像質(zhì)量欠佳，影響分析者。

最終入組39例，前列腺癌16例(18個病灶，外周帶癌灶16個，移行區(qū)癌灶2個)；前列腺增生23例(42個病灶，基質(zhì)增生灶 28個，非基質(zhì)增生灶14個)；外周帶良性組織35例(目標(biāo)區(qū)域37個)。

記錄入組患者的年齡、前列腺體積、PSA值、手術(shù)或穿刺時間及Gleason評分，相關(guān)臨床資料見表1。本研究經(jīng)我院倫理委員會審批同意。

1.2 設(shè)備和參數(shù)所有受試者均使用美國GE Discovery MR 750 3.0T超導(dǎo)全身磁共振掃描儀，以體線圈為射頻發(fā)射線圈，8通道體部相控陣線圈(3.0T HD8-CH TORSO ARRAY)為接收線圈，掃描中心置于恥骨聯(lián)合處，行前列腺整體成像。掃描前囑受試者適度充盈膀胱，取仰臥位，平靜呼吸，掃描時雙外耳道內(nèi)置入耳塞以減少不適。

成像序列包括軸位T1WI、三方位T2WI、軸位T2WI-FS、DWI及DKI序列。掃描參數(shù)如下：T1WI(TE 7ms，TR 726ms，矩陣320×224，F(xiàn)OV 46×46cm，層厚/層間距4mm/0.4mm)；T2WI(TE 99ms，TR 5338ms，矩陣288×224，F(xiàn)OV 22cm×22cm，層厚/層間距4mm/0.4mm)；T2WIFS(TE 102ms，TR 6058ms，矩陣 288×192，F(xiàn)OV 22cm×22cm，層厚/層間距4mm/0.4mm)；DWI(TE 54ms，TR 3600ms，矩陣160×160，F(xiàn)OV 30cm×30cm，層厚/層間距3mm/1mm，激勵次數(shù)4，b=0，1000s/mm2)；SE-EPI DKI(TE min ms，TR 4500ms，矩陣128×128，F(xiàn)OV 30cm×30cm，層厚/層間距3mm/0mm，激勵次數(shù)2，b=0，1000s/mm2，2000s/mm2，每個非0b值施加15個互相垂直方向的擴散敏感梯度場?？偛杉瘯r間約為15min。

1.3 圖像分析和數(shù)據(jù)采集掃描完成后，將DKI及DWI原始數(shù)據(jù)傳入GE AW4.5工作站，經(jīng)Functool軟件后處理生成DKI各參數(shù)(FA、MD、Da、Dr、MK、Ka、Kr)圖及ADC圖，病灶區(qū)由作者及一名具有10年以上診斷經(jīng)驗的醫(yī)師根據(jù)病理結(jié)果共同確定。

前列腺癌的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)結(jié)合T2WI和DWI圖像(T2WI表現(xiàn)為邊界不清低信號，DWI呈高信號)，以病理陽性區(qū)為準(zhǔn)，在病灶顯示最大層面勾勒出來。測得ROI的大小為(39.6±7.4)cm2(圖1)。

前列腺增生的ROI選取根據(jù)增生結(jié)節(jié)在T2WI表現(xiàn)，選取邊界清楚，具有包膜的增生結(jié)節(jié)，根據(jù)信號高低分為基質(zhì)增生結(jié)節(jié)(低信號)和非基質(zhì)增生結(jié)節(jié)(高信號)。基質(zhì)增生結(jié)節(jié)的ROI大小為(42±8.6)cm2，非基質(zhì)增生結(jié)節(jié)的ROI大小為(38±7.3)cm2(圖2)。

前列腺良性外周帶的ROI選取標(biāo)準(zhǔn)為T2WI信號呈均勻一致的高信號，在外周帶所占比例最大的層面放置ROI，大小為(43.5±9.2)cm2。

ROI的選取以覆蓋目標(biāo)區(qū)域2/3為標(biāo)準(zhǔn)，且盡量避開鈣化、壞死、尿道及血管區(qū)域。以上所有ROI均測量三次，最后取三次測量平均值作最終的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料先進行正態(tài)分布檢驗，符合正態(tài)分布采用(±s)表示，不符合則采用中位數(shù)和四分位數(shù)間距表示。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)及Tukey HSD法比較前列腺癌、前列腺增生(基質(zhì)、非基質(zhì))、良性外周帶的DKI參數(shù)(MK、Ka、Kr、FA、MD、Da、Dr)與ADC值的的差異；采用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic,ROC)分析各參數(shù)在診斷前列腺癌與良性外周帶間的特異度和敏感度。P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.001認(rèn)為差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 DKI各參數(shù)與ADC值在前列腺癌、前列腺增生、良性外周帶值的比較前列腺癌、前列腺增生(基質(zhì)增生、非基質(zhì)增生)、良性外周帶的MK、Ka、Kr、FA、MD、Da、Dr值及ADC值組內(nèi)比較均有顯著統(tǒng)計學(xué)差異(F=33.477，P=0.000＜0.001；F=27.461，P=0.000＜0.001；F=24.348，P=0.000＜0.001，F(xiàn)=13.949，P=0.000＜0.001；F=25.403，P=0.000＜0.001；F=32.522，P=0.000＜0.001；F=25.062，P=0.000＜0.001；F=18.843，P=0.000＜0.001)，DKI各參數(shù)及ADC值在各組的平均值，前列腺癌分別與前列腺增生(基質(zhì)、非基質(zhì))、良性外周帶兩兩比較資料見表2，見圖3-13。

2.2 DKI各參數(shù)與ADC值在前列腺癌與良性外周帶診斷效能比較DKI各參數(shù)與ADC值在前列腺癌與良性外周帶ROC分析具體結(jié)果見表3。

表1 16例前列腺癌患者一般資料

表2 前列腺癌、前列腺增生、良性外周帶的DKI各參數(shù)值及ADC值

表3 DKI各參數(shù)值及ADC值在前列腺癌與良性外周帶間診斷效能

3 討 論

DKI是一種用來評價水分子非高斯分布特征的新方法，由Jensen等人于2005年首次提出[7]，它不同于傳統(tǒng)的擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)對二階三維張量的認(rèn)識，而是將水分子呈非高斯分布擴散，四階三維峰態(tài)張量應(yīng)用于MRI的過程。DKI作為DTI技術(shù)的拓展，能夠量化分析水分子非高斯分布擴散特性[8-10]。

目前，DKI已相繼應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)等各個系統(tǒng)疾病的診斷、臨床研究等，在缺血性腦梗塞[11]、多發(fā)性硬化[12]、膠質(zhì)瘤分級[13]等方面均顯示出巨大優(yōu)勢，在觀察微觀組織結(jié)構(gòu)變化方面較常規(guī)彌散技術(shù)顯示出了更高的敏感性和特異性，在前列腺相關(guān)疾病的研究方面也初具規(guī)模，Michael Quentin等人[14]對14例前列腺癌患者和10例健康志愿者行DKI掃描，得出前列腺癌區(qū)的MK、Ka值明顯高于正常外周帶和中央帶，DKI各參數(shù)和Gleason評分有弱相關(guān)性(Ka r=0.19，MK r=0.14，Kr r=0.15，F(xiàn)A r=-0.01)。Suo等人[15]的實驗共納入19例前列腺癌患者并對其進行多b值DWI掃描，采用擴散峰度模型和單指數(shù)模型分別得到D值、K值及ADC 值，統(tǒng)計分析得出前列腺癌的D值、ADC值均低于良性組織區(qū)(P＜0.001)，K值高于良性組織區(qū)(P＜0.001)。以上研究均證明了DKI在前列腺癌和正常前列腺組織鑒別診斷方面有一定價值。

本研究不僅將前列腺癌與正常前列腺組織納入實驗，還同時納入了良性前列腺增生組織，并對前列腺增生進一步分為基質(zhì)增生和非基質(zhì)增生分別進行探究。結(jié)果顯示出DKI各參數(shù)值在前列腺癌與良性前列腺組織的鑒別診斷中具有意義，MK在前列腺癌與基質(zhì)前列腺增生中有一定價值，前列腺癌與非基質(zhì)前列腺增生的鑒別中，除FA值外，余各值均顯示出顯著統(tǒng)計學(xué)差異。以上結(jié)果也與Rosenkrantz等人[16]的報道相一致，但其采用超聲引導(dǎo)下經(jīng)直腸穿刺活檢病理，而本研究采用手術(shù)病理切片與DKI參數(shù)圖進行對照研究。從前列腺癌與良性前列腺外周帶的ROC分析結(jié)果來看，MD、Da、Dr值在各參數(shù)值中敏感度最高，達(dá)100%，因為DWI技術(shù)的優(yōu)勢之一就是在監(jiān)測前列腺癌中有較高的敏感性[17-20]，另一方面可能受本實驗樣本量影響。在特異度方面評估，MK、Ka、Kr具有較高的特異度，達(dá)100%，而敏感度不如MD相關(guān)參數(shù)，結(jié)合著參數(shù)有望達(dá)到良好的診斷效果。

本研究的局限性在于：①樣本數(shù)量較少，可能對實驗結(jié)果產(chǎn)生一定的影響；②研究采取手術(shù)病理與TRUS穿刺活檢病理兩種手段與DKI圖像進行對照，某些情況下，兩種方式所得病理結(jié)果可能有一定誤差；③前列腺增生結(jié)節(jié)的分類是依據(jù)于T2WI信號高低而區(qū)別，僅利用肉眼觀察信號強度可能有所偏倚。

綜上所述，DKI作為一種新的MRI功能成像技術(shù)，能夠從微觀組織水平對前列腺癌進行分析，在前列腺癌的鑒別診斷中顯示出了較高的靈敏度和特異度，在前列腺癌的定位、范圍劃定方面也顯示出了一定的臨床應(yīng)用價值。DKI技術(shù)有望成為評估前列腺癌更有效的手段。

[1]Jemal A,Center M M,Desantis C,et al.Global Patterns of Cancer Incidence and Mortality Rates and Trends[J].CANCER EPIDEM BIOMAR,2010,19(8)：1893-1907.

[2]Attard G,Parker C,Eeles R A,et al.Prostate cancer[J].Lancet,2015,387(10013)：49-52.

[3]Zhu Y,Wang H K,Qu Y Y,et al.Prostate cancer in East Asia：evolving trend over the last decade[J].ASIAN J ANDROL,2015,17(1)：48-57.

[4]章緒輝,全顯躍,路世龍,等.DWI和ADC圖在前列腺癌診斷中的應(yīng)用研究[J].中國CT和MRI雜志,2014,12(8)：66-68.

[5]張剛,林驊.MR擴散加權(quán)成像診斷前列腺癌的臨床研究[J].中國CT和MRI雜志,2016,14(10)：99-101.

[6]Wu E X,Cheung M M.MR diffusion kurtosis imaging for neural tissue characterization[J].NMR BIOMED,2010,23(7)：836-848.

[7]Jensen J H,Helpern J A,Ramani A,et al.Diffusional kurtosis imaging： the quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging[J].MAGNET RESON MED,2005,53(6)：1432-1440.

[8]Akin O,Sala E,Moskowitz C S,et al.Transition zone prostate cancers： features, detection,localization,and staging at endorectal MR imaging[J].Radiology,2006,239(3)：784-792.

[9]Lu H,Jensen J H,Ramani A,et al.Three-dimensional characterization of nongaussian water diffusion in humans using diffusion kurtosis imaging[J].NMR BIOMED,2006,19(2)：236-247.

[10]Jensen J H, Helpern J A. MRI quantification of non-Gaussian water diffusion by kurtosis analysis[J].NMR BIOMED,2010,23(7)：698-710.

[11]Jensen J H,Falangola M F, Hu C,et al.Preliminary observations of increased diffusional kurtosis in human brain following recent cerebral infarction[J].NMR BIOMED,2011,24(5)：452-457.

[12]Steven A J,Zhuo J,Melhem E R.Diffusion kurtosis imaging：an emerging technique for evaluating the microstructural environment of the brain[J].AJ R,2014,202(1)：26-33.

[13]Jiang R,Jiang J,Zhao L,et al.Diffusion kurtosis imaging can efficiently assess the glioma grade and cellular proliferation[J].Oncotarget,2015,6(39)：42380-42393.

[14]Quentin M,Pentang G,Schimmoller L,et al.Feasibility of diffusional kurtosis tensor imaging in prostate MRI for the assessment of prostate cancer：Preliminary results[J].MAGN RESON IMAGING,2014,32(7)：880-885.

[15]Suo S,Chen X,Wu L,et al.Non-Gaussian water diffusion kurtosis imaging of prostate cancer[J].MAGN RESON IMAGING,2014,32(5)：421-427.

[16]Rosenkrantz A B,Sigmund E E,Johnson G,et al.Prostate cancer： feasibility and preliminary experience of a diffusional kurtosis model for detection and assessment of aggressiveness of peripheral zone cancer[J].Radiology,2012,264(1)：126-135.

[17]Verma S,Rajesh A,Morales H,et al.Assessment of aggressiveness of prostate cancer：correlation of apparent diffusion coefficient with histologic grade after radical prostatectomy[J].AJR,2011,196(2)：612-615.

[18]Wu L M,Xu J R,Ye Y Q,et al.The clinical value of diffusionweighted imaging in combination with T2-weighted imaging in diagnosing prostate carcinoma：a systematic review and meta-analysis[J].AJR,2012,199(1)：103-110.

[19]Reinsberg SA,Payne GS,Riches SF,et al.Combined use of diffusion-weighted MRI and 1H MR spectroscopy to increase accuracy in prostate cancer detection[J].AJR,2012,188(1)：91-98.

[20]Tan C H,Wei W,Johnson V,et al.Diffusion-weighted MRI in the detection of prostate cancer：meta-analysis[J].AJR,2012,199(4)：822-829.