ESWAN序列对前列腺癌与前列腺增生鉴别诊断的价值

佟梓滨，刘爱连，陈丽华，吕婷婷，李 烨，陈安良，宋清伟

（大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116000）

ESWAN序列对前列腺癌与前列腺增生鉴别诊断的价值

佟梓滨，刘爱连，陈丽华，吕婷婷，李 烨，陈安良，宋清伟

（大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116000）

目的：初步探讨增强T2*加权血管成像 （Enhanced T2star weighted angiography，ESWAN）在前列腺癌（Prostate cancer，PCa）与前列腺增生 （Benign prostatic hypertrophy，BPH）鉴别诊断中的应用价值。方法：回顾性分析于我院GE SignaHDxt 3.0 T MRI行前列腺检查并经病理证实的患者56例（PCa组26例，BPH组30例）。PCa组中中高分化组16例（Gleason评分≤7分），低分化组10例（Gleason评分>7分）。通过后处理软件获得相位图、R2*图、ADC图，采用感兴趣区法测量病灶的R2*值、相位值、ADC值。对同一患者的测量由两名观察者各自独立完成，取3次测量平均值用于统计学分析。采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。应用Mann-Whitney test比较PCa组和BPH组的年龄差异；采用Spearman相关系数评价PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值、ADC值两名观察者测量结果的一致性，如一致性良好则使用标准差较小的测量数据进行统计学分析；采用Mann-Whitney test比较PCa组与BPH组的R2*值、相位值和ADC值的差异和PCa组中中高分化组与低分化组的R2*值、相位值和ADC值的差异，P＜0.05为差异具有统计学意义；应用ROC曲线评价R2*、相位值、ADC值诊断PCa的诊断效能，并确定诊断阈值。结果：①PCa组与BPH组患者年龄差异无统计学意义；②两名观察者对PCa组和BPH病灶R2*值、相位值、ADC值的测量结果一致性均良好；③PCa组与BPH组的R2*值、相位值、ADC值的差异均有统计学意义。R2*值诊断PCa的AUC为0.914，其诊断阈值为21.06 Hz，灵敏度、特异度分别为92.3%、83.3%；相位值诊断PCa的AUC为0.664，其诊断阈值为0.010 7 Hz，灵敏度、特异度分别为69.2%、73.3%；ADC值诊断PCa的AUC为0.903，其诊断阈值为0.958×10-3mm2/s，灵敏度、特异度分别为88.5%、90.0%；④中高分化组和低分化组病灶R2*值、相位值、ADC值的差异均无统计学意义。结论：ESWAN序列的R2*值、相位值可以作为定量指标鉴别PCa和BPH，R2*值在二者的鉴别诊断中具有更高的诊断效能，其AUC大于ADC值，且灵敏度高于ADC值。ESWAN序列可以为PCa和BPH的鉴别诊断提供更多信息，具有应用价值。

前列腺肿瘤；前列腺增生；磁共振成像

前列腺癌（Prostate cancer，PCa）是西方发达国家男性中最常见的恶性肿瘤之一。近年来，随着我国人民生活、医疗水平的提高，饮食结构逐渐西方化、以及影像学检查的普及和进步，特别是前列腺特异性抗原（Prostate specific antigen，PSA）、MRI技术广泛用于PCa的筛查和诊断，其发病率亦呈逐年上升的趋势[1]。

增强 T2*加权血管成像（Enhanced T2star weighted angiography，ESWAN）序列是一项新的磁共振对比增强成像技术，早期主要应用于脑部，在脑血管小静脉畸形、颅内微量出血、脑肿瘤等疾病的诊断中发挥重要作用[2-3]。随着扫描速度的提高，部分学者开始将ESWAN序列应用腹部疾病的诊断，已有研究显示ESWAN序列在肝细胞癌与肝血管瘤的鉴别具有重要价值[4]，田士峰等[5]的研究结果认为，ESWAN序列R2*值可以作为定量指标对脾脏实性良恶性肿瘤进行鉴别，但其在前列腺疾病的诊断中的价值尚罕有文献报道[6]。本研究采用3.0T磁共振，应用ESWAN序列，初步探讨其在PCa与前列腺增生（Benign prostatic hypertrophy，BPH）鉴别诊断中的应用价值。

1 材料和方法

1.1 研究对象

回顾性搜集自2012年2月—2015年1月于我院3.0T MRI行前列腺检查的患者113例。纳入标准：①能配合MRI检查，前列腺成像清晰；②患者在完成MRI检查后1月内进行超声引导下经直肠前列腺穿刺活检或手术病理证实。排除标准：①MRI检查前进行过活检或相关治疗者；②既往前列腺手术者；③图像伪影影响观察或数据测量者。最后共纳入56例患者，其中PCa组26例，年龄53～88岁，平均（72±9）岁；BPH组 30例，年龄 52～90岁，平均（69±10）岁。参照既往研究[7]，将PCa组中Gleason评分2～7分的患者纳入中高分化组 （16例），8～10分的患者纳入低分化组（10例）。穿刺活检采用10针法，在前列腺两侧旁正中线的矢状面上，分别于前列腺的底部、体部及尖部各穿刺一针，两侧外周带体部、底部各一针；手术切片方向尽可能与扫描方向相同，并由操作医生绘图记录病变区。

1.2 仪器和方法

采用GE SignaHDxt，Mikauwee 3.0T磁共振，使用8通道盆腔线圈进行扫描。检查前禁食禁水4小时，清洁灌肠，排空尿液；用腹带下加海绵垫对盆腔施加一定压力以减轻呼吸运动伪影。所有患者均行常规T1WI、T2WI抑脂扫描、LAVA增强扫描序列、DWI序列和ESWAN序列扫描。LAVA增强扫描中对比剂使用马根维显，注射速率2.5 mL/s，注射总量15mL，连续扫描30个期相，每一期相扫描时间为6s，间隙1 s；DWI序列b值为0，1 000 s/mm2，层厚5 mm，层间距 1 mm，FOV 30 cm×30 cm，NEX 8；ESWAN序列：TR 14 ms，TE分别为1.8 ms、4.3 ms、6.7 ms、9.1 ms、11.5 ms，扫描层厚8 mm，重建层厚2 mm，FOV 350 mm×350 mm，矩阵256×192。

1.3 数据后处理及数据测量

ESWAN序列扫描的每一层均得到分别对应5个回波的幅度图和相位图，所有图像传输至ADW 4.4工作站，由作者应用Functool软件处理，选取阈值行相位图的低通滤波（过滤器尺寸32×32）过滤，选择去掉第一个回波序数，将保留下来的回波的相位及幅度图行相位掩模、多回波幅度平均等后处理获得一组新的幅度图、相位图、R2*图，利用DWI图像经后处理获得ADC图，采用感兴趣区 （Region of interest，ROI）法测量病灶的R2*值、相位值、ADC值。

对于PCa组患者，由两名观察者结合穿刺病理或手术记录结果和MRI图像确定肿瘤区域，定义T2WI抑脂序列呈低信号、DWI高信号和/或增强扫描期相明显强化且病理结果为PCa的区域为癌区，如果有多个病灶，则选取最大的病灶入组进行测量，并记录病灶的R2*值、相位值。ROI覆盖癌区2/3以上，选取的ROI应位于病灶的实性部分，尽量避开囊变、尿道区域，对同一患者的测量由两名观察者各自独立完成，每次测量绘制3个大小相等的ROI，取3次测量值的平均值用于统计学分析。

对于BPH组患者，结节性增生者，ROI覆盖结节2/3以上，弥漫性增生者，于中央腺体（CZ）区选取ROI进行测量，ROI大小约为50～70 mm2，测量并记录病灶的R2*值、相位值。选取的ROI应位于病灶的实性成分，尽量避开囊变、尿道区域，对同一患者的测量由两名观察者各自独立完成，每次测量放置3个大小相等的ROI，取3次测量平均值用于统计学分析。

1.4 统计学分析

采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。应用Mann-Whitney test比较PCa组和BPH组的年龄差异；采用Spearman相关系数评价PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值、ADC值两名观察者测量结果的一致性，一般认为r≥0.9表示相关程度极高，0.7≤r＜0.9表示相关程度高，0.5≤r＜0.7表示相关程度显著，0.3≤r＜0.5表示相关程度普通，r＜0.3表示相关程度低于普通，P＜0.05为差异有统计学意义。如一致性良好则使用标准差较小的测量数据进行统计学分析；采用Mann-Whitney test比较PCa组与BPH组的R2*值、相位值和ADC值的差异和PCa中高分化组与低分化组的R2*值、相位值和ADC值的差异，P＜0.05为差异具有统计学意义；应用ROC曲线评价R2*、相位值、ADC值诊断PCa的诊断效能，并确定诊断阈值。

2 结果

2.1 一般资料

PCa组26例中，50～60岁4例，60～70岁5例，70～80岁13例，80～90岁4例。BPH组30例中，50～60岁6例，60～70岁11例，70～80岁8例，80～90岁5例。两组患者年龄的差异无统计学意义（Z=-1.414，P=0.157）。

PCa组位于外周带18例，中央腺体3例，外周带+中央腺体5例。最小病灶0.6 cm×0.8 cm，最大病灶3.5 cm×4.2 cm。7例发生转移。BPH组30例均位于中央腺体。最小病灶5.4cm×4.8cm，最大病灶7.8cm ×6.6 cm。无转移病例。

26例PCa Gleason评分：5分1例 （3.85%），6分4列 （15.38%），7分11例 （42.31%），8分4例（15.38%），9分6例（23.08%）。

2.2 定量数据分析

2.2.1 R2*值、相位值、ADC值的一致性检验

PCa组病灶两名观察者测得R2*值、相位值、ADC值的Spearman相关系数分别为0.895、0.773、0.734，P值均＜0.001；BPH组病灶两名观察者测得R2*值、相位值、ADC值的Spearman相关系数分别为0.744、0.794、0.783，P值均＜0.001，各组数据两名观察者测量结果的一致性均良好。

2.2.2 PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值、ADC值的比较

见表1和图1～3。

表1 PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值及ADC值的比较

图1 BPH组与PCa组的R2*值的差异具有统计学意义。Figure 1. The values of R2*between PCa group and BPH group show significant difference.

图2 BPH组与PCa组的相位值的差异具有统计学意义。Figure 2. The values of phase between PCa group and BPH group show significant difference.

2.2.3 R2*值、相位值、ADC值与PCa肿瘤分级的关系

中高分化组和低分化组病例的R2*值、相位值、ADC值的差异见表2。

2.2.4 诊断效能分析

PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值、ADC值的诊断效能见表3。ADC值、R2*值、相位值诊断PCa情况：R2*值、相位值、ADC值的曲线下面积分别为0.914、0.664、0.903，ROC图见图4。

3 讨论

磁敏感加权成像（Susceptibility weighted imaging，SWI）是利用不同组织间磁敏感性的不同而产生对比增强机制的成像技术。ESWAN序列即增强T2*加权血管成像序列，是在SWI序列基础上进一步开发的新的检查序列。ESWAN序列较传统的SWI具有以下优势：①ESWAN采用的是一个多回波采集的三维梯度回波序列，通过低通滤波将长TE的相位图和幅度图提取出来，之后进行相位掩模和多回波幅度平均等后处理，提高了图像的信噪比，并较SWI序列缩短了扫描时间；②ESWAN的重度 T2*加权像是由多个长TE的幅度图组合得到，没有采用相位信息，图像变形小；③ESWAN序列可以得到更多的评估参数，且在一次扫描中完成，有利于不同参数间的对比。

图3 BPH组与PCa组的ADC值的差异具有统计学意义。Figure 3. The values of ADC between PCa group and BPH group show significant difference.

图4 ADC值、R2值、相位值的ROC曲线分析。Figure 4.The ROC curve of the value of R2*,phase and ADC.

表2 中高分化组和低分化组R2*值、相位值、ADC值比较

表3 PCa组和BPH组病灶R2*值、相位值、ADC值的诊断效能

Chopra等[8]采用血氧水平依赖（Blood oxygen level dependent，BOLD）MRI进行的研究表明，R2*值的大小和组织去氧血红蛋白的浓度直接相关。通过ESWAN序列R2*值可以在无创的条件下，定量地评价局部组织的氧含量的改变。随着去氧血红蛋白含量的增加，R2*值升高，反之，随着去氧血红蛋白的减少和氧合血红蛋白含量的增加，R2*值降低。PCa组织细胞增殖速度加快，细胞数目增多，细胞的代谢更加旺盛，同时消耗更多的氧，造成局部组织的乏氧状态。另外，PCa肿瘤区域的血管数量虽然增加，但这些新生的毛细血管与正常的成熟血管不同，其导致的血流动力学改变会影响肿瘤区域的血氧代谢水平，加重肿瘤区域的乏氧状态。BPH为局部腺体、平滑肌和纤维结缔组织不同程度的增生，导致中央腺体体积增大，结构紧密，间质成分增多，但其单位体积内细胞数量没有明显增加，因此并不会增加局部组织的耗氧量（图5，6）。

在本组患者中，ESWAN序列的R2*值、相位值和DWI序列的ADC值在PCa组和BPH组之间均具有统计学差异。R2*值在PCa和BPH的鉴别诊断中具有较高的诊断效能，AUC为0.914，略大于ADC值的AUC（0.903），以21.06 Hz作为诊断阈值时，其诊断灵敏度高于ADC值（92.3%Vs 88.5%），但特异度低于ADC值（83.3%Vs 90.0%）。ESWAN相位值对PCa的效能较低，AUC为0.664，以0.010 7 Hz为诊断阈值时，其诊断灵敏度、特异度分别为69.2%、73.3%。综上，PCa与BPH特有的病理生理学改变，导致了二者病变区域局部组织血氧含量的差异，进而表现为PCa肿瘤区域的R2*值高于BPH的病变区域，所以R2*值有助于PCa与BPH的鉴别诊断，而相位值在PCa和BPH鉴别诊断中的临床价值尚有待于进一步的研究。

在本组病例中，PCa中高分化组与低分化组间的R2*值、相位值、ADC值均未见明显差异，但由于本组病例数较少，抽样误差可能对结果产生影响，因此，依据本研究结果尚不能认为PCa Gleason评分与R2*值、相位值、ADC值没有相关性，有待于扩大样本量并进行更深入的研究。

图5 患者，59岁。中央腺体T1WI（图5a）、T2WI（图5b）、DWI（图5c）均呈等信号，ADC值为1.39×10-3mm2/s（图5d），相位值为0.043 3 Hz（图5e），R2*值为11.85 Hz（图5f），病理结果为BPH。Figure 5. Patient,59 years-old.T1WI(Figure 5a),T2WI (Figure 5b)and DWI(Figure 5c)show isointensity in prostate central gland,the value of ADC is 1.39×10-3mm2/s(Figure 5d), the value of phase is 0.043 3 Hz(Figure 5e),the value of R2*is 11.85 Hz(Figure 5f),the pathological result is BPH.

图6 患者，71岁。T1WI呈等信号（图6a），双侧外周带和中央腺体区可见T2WI低信号（图6b）、DWI高信号（图6c），ADC值为0.8× 10-3mm2/s（图6d），相位值为0.018 4 Hz（图 6e），R2*值为 46.97 Hz（图6f），病理结果为PCa。Figure 6. Patient,71 years-old,T1WI isointensity(Figure 6a), T2WI hypointensity(Figure 6b)and DWI hyperintensity(Figure 6c) were seen in prostate peripheral zone and central gland,the value of ADC is 0.8×10-3mm2/s(Figure 6d),the value of phase is 0.018 4 Hz(Figure 6e),the value of R2*is 46.97 Hz(Figure 6f),the pathological result is PCa.

本文局限性：①本研究为回顾性研究，病例数较少，抽样误差可能对结果产生影响，有待于扩大样本量进行更深入的研究。②本研究中根据前列腺分区，采用病理与影像表现相结合的方法确定病灶，无法做到绝对的对照。

ESWAN序列的R2*值、相位值可以作为定量指标鉴别PCa和BPH，R2*值在二者的鉴别诊断中具有更高的诊断效能，其AUC大于ADC值，且灵敏度高于ADC值，ESWAN序列可以为PCa和BPH的鉴别诊断提供更多信息，具有应用价值。

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ESWAN technique in the differential diagnosis of prostate cancer and prostate hyperplasia

TONG Zi-bin,LIU Ai-lian,CHEN Li-hua,LV Ting-ting,LI Ye,CHEN An-liang,SONG Qing-wei
(Department of Medical Imaging,the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University,Dalian Liaoning 116000,China)

Objective:To explore the feasibility of the enhanced T2star weighted angiography(ESWAN)MRI post-processed multiple parameters in differential diagnosis of prostate cancer(PCa)and benign prostatic hyperplasia(BPH).Methods:In this retrospective study,56 patients with pathologically confirmed prostate lesions(26 cases of PCa group,30 cases of BPH group)were reviewed.All the patients underwent prostate MRI exams on a GE SignaHDxt 3.0T MRI scanner.The R2*, phase,and ADC values of each lesion region were obtained with the region of interest manually circled.The measurements of the same patient were done independently by two observers,and the mean values of the 3 measurements were used for statistical analysis.Using SPSS 17.0 statistical software for data analysis.The differences of age between the two groups was analyzed by Mann-Whitney test.The results(R2*values,phase values and ADC values)of the two observers were using Spearman test.R2*value,phase value,ADC value between PCa and BPH groups and those between poorly differentiated group and the well differentiated group were compared with the Mann-Whitney test.The receiver operating characteristic curves (ROC)were used to determine the performances of the R2*,phase and ADC values,and to calculate cutoff value.Result:①There is no significant difference in age between PCa group and BPH group.②Two observers’measurement results of R2*, phase and ADC values were in good agreement.③The values of R2*,phase and ADC between PCa and BPH show significant difference.The AUC of R2*values were 0.914 and the corresponding cutoff value were 21.06 Hz,the sensitivity and specificity were 92.3%and 83.3%.The AUC of phase values were 0.664 and the corresponding cutoff value were 0.010 7 Hz, the sensitivity and specificity were 69.2%and 73.3%.The AUC of ADC values were 0.903 and the corresponding cutoff value were 0.958×10-3mm2/s,the sensitivity and specificity were 88.5%and 90.0%.④No significant difference in the values of R2*, phase,ADC was found between poorly differentiated group and the well differentiated group.Conclusion:The values of R2*,phase measured in ESWAN were valuable information in different diagnosis of PCa and BPH.The value of R2*had higher AUC than ADC,and higher sensitivity than ADC.ESWAN sequence has good prospect in the different diagnosis of PCa and BPH.

Prostatic neoplasms;Prostatic hyperplasia;Magnetic resonance imaging

R737.25；R697.3；R445.2

A

1008-1062（2016）06-0411-05

2015-06-09

佟梓滨（1988-），男，辽宁兴城人，硕士研究生。E-mail：maodunxiaohama@163.com

刘爱连，大连医科大学附属第一医院放射科，116000。E-mail：cjr.liuailian@vip.163.com