磁共振扩散峰度成像对前列腺癌的诊断价值

沈建良 王世威 马向征 沈夏枫 刘珊

前列腺癌（PCa）是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤。MRI是用于前列腺疾患诊断的首选检查方法，其中扩散加权成像（DWI）对PCa的诊断及其侵袭性的评估具有重要价值。近年出现的磁共振扩散成像的新兴技术——扩散峰度成像（DKI），是一种反映生物组织非高斯分布的水分子扩散运动的方法，能更有效反映组织微观结构的变化。本文探讨DKI对前列腺癌的诊断价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2018年1月至12月接受前列腺常规MRI和多b值DKI检查患者的临床资料。纳入标准：临床怀疑有前列腺癌，并行手术或前列腺穿刺术，取得病理结果者共122人。排除标准：①PCa癌灶体积过小（直径<5 mm）或其病理描述区域与DKI图像不匹配，难以勾画肿瘤边界；②DKI图像质量差，不能用于定量分析等。最终纳入79例（107个病灶），其中31例获得34个病灶，为31个前列腺癌病灶和3个前列腺增生病灶，其余48例获得73个病灶，为48个前列腺增生病灶和25个正常组织。年龄41~89岁，中位年龄68岁。

1.2 检查方法 采用3.0T MRI扫描仪（Discovery MR750，美国GE公司），32通道腹部相控阵线圈。患者取仰卧位。扫描序列包括：①常规3D定位序列；②快速自旋回波横断位T2WI、矢状位T2WI和冠状位T2WI，扫描参数：TR 4000 ms，TE 96 ms，层厚3 mm，FOV 240 mm×240 mm，采集矩阵320×320，激励次数2。③ DWI采用单次激发自旋回波平面回波序列进行横断面扫描，具体参数为：TR 4500 ms，TE 93 ms，层厚3 mm，FOV 260 mm×221 mm，采集矩阵160×120，激励次数4，b值选择0和1000 s/mm2，扫描结束后自动重建出ADC图。④DKI序列扫描：具体参数如下，TR4000 ms，T71.9 ms，层厚3 mm，层间隔1 mm，FOV32 cm×32 cm，采集矩阵128×128，b值分别为0、1000、2000 s/mm2，激励次数分别为4、8、12（与b值相对应），扩散方向50个。⑤DCE序列：采用三维容积内插体部扫描序列横断位T1WI，对比剂采用钆喷酸葡胺（北京北陆药业有限公司），经肘静脉以0.1 mmol/Kg的剂量、2 mL/s的速率团注，注射完毕后加注0.9%氯化钠溶液10 mL。扫描参数：TR 5.8 ms，TE 2.17 ms，层厚3 mm，FOV 260 mm×221 mm，采集矩阵320×320，激励次数1，扫描次数15。

1.3 图像及数据分析 将每例受试者的图像传至AW4.6工作站，所有图像由2名主治医师以上职称影像医师共同阅片，达成一致意见。阅片中重点观察和记录病灶的具体位置、形态、最大径、信号强度、邻近器官或组织的改变。由其中一名影像医师进行DKI的图像后处理，选取b值为2000 s/mm2的图像重建出DKI的伪彩图并测量FA、MD、Da、Dr、MK、Ka、Kr、FAK值，所有数据均测量 3次取平均值。感兴趣区放置方法：对于PCa患者及BPH患者，在病灶面积最大层面进行勾画，ROI应尽可能包括病灶区域，同时应避开周围正常组织，如尿道、射精管、精阜、精囊根部；对于正常者，可通过T2WI图像，找到病理为正常组织的相应分区，使感兴趣区与穿刺处一致，见图1。DKI的计算公式：S（b）是特定b值的DWI信号；S（0）是没有扩散加权的基线信号；K是无量纲的表观扩散峰度，K=0时为一个完美的高斯曲线，K值越大表示扩散与完美高斯模型的偏差越大；D是被校正后的表观扩散系数。

图1 外周带前列腺癌MRI图（Gleason评分7分）

1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0统计软件。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析（ANOVA）；不符合正态分布以［M（Q1，Q3）］表示，组间比较采用非参数检验。进一步两两比较采用Bonfferoni法（P<0.017表示结果有统计学意义）。对DKI参数相关的指标拟合判别分析（逐步法）诊断模型，并绘制受试者工作特征（ROC）曲线，通过AUC分析该参数模型对良恶性病变的诊断效能，并计算最佳截断点及灵敏度和特异度。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果 107例病灶经病理确诊，其中前列腺癌31例，Gleason评分6分5例，Gleason评分7分14例，Gleason评分8分9例，Gleason评分9分3例。前列腺增生51例及正常25例。

2.2 三组DKI参数比较 见表1。

表1 三组DKI各测量指标比较［M（Q1，Q3）］

2.3 DKI参数对前列腺病变的诊断价值 以病理为金标准，以DKI参数构建良恶性病灶判别分析诊断模型，绘制ROC曲线，可得AUC为0.995，当截断点取0.100时，得最佳诊断敏感度和特异性分别为0.871和0.980，差异具有统计学意义（P<0.001）。见图2。

图2 DKI参数预测病灶良恶性的ROC曲线

3 讨论

传统的DWI基于水分子扩散呈高斯分布，即水分子不受任何限制自由扩散。因此，DWI的MR信号随着b值的增加呈单指数衰减。然而，在活体组织内，特别是在肿瘤中水分子的扩散受到细胞膜和细胞内细胞器等屏障的限制，导致水分子的非自由扩散。DKI是评价水分子非高斯分布的方法［8］，其将四阶三维峰态张量应用于MR，能够更加敏感的反映组织微结构的复杂程度［9］。目前，DKI已广泛应用于临床［10-12］，主要用于神经系统等各个系统疾病的诊断和临床研究。

QUENTIN等［13-15］评估DKI在前列腺MRI常规临床应用中的可行性，发现前列腺癌的Ka和MK高于正常外周带（P<0.001）、中央腺体（P=O.01）和前列腺炎（P=0.03）。本资料结果与TAMURA等［16-18］报道相似，前列腺癌MD、Da、Dr低于前列腺增生和正常前列腺；MK、Ka和Kr值高于前列腺增生和正常前列腺。因此，DKI对前列腺癌的检出有较高的灵敏性和特异性。

Gleason评分是评估前列腺癌侵袭和预后情况的重要指标，有研究证实DKI参数与Gleason评分存在相关性，高级别前列腺癌的MK值高于低级别前列腺癌。而Gleason评分是根据有创的活检得到的，DKI作为一种非侵袭性的检查方法，对预测患者PCa的临床病理分级有一定的优势。

综上所述，DKI作为一种能反映非高斯分布水分子扩散轨迹的新兴MRI功能成像技术，能够从微观水平对前列腺癌进行评估，对前列腺癌的定位和范围划定也显示一定的临床价值。但是，亦有一些研究指出，DKI相较于传统DWI并未体现出额外的价值，考虑到耗时以及复杂的后处理，在临床上是否对每个前列腺磁共振检查的患者使用DKI序列还需要一定的考量。因此，后续将基于体内不相干运动（IVIM）模型联合DKI模型对前列腺病变的诊断价值进行深入研究，以提高对PCa的诊断水平。