DCE-MRI半定量参数及定量参数在前列腺癌诊断的综合应用研究

广州医科大学附属广州市第一人民医院放射科 (广东 广州 510180)

黄云海 郭永梅 徐宏刚徐向东 杨蕊梦 江新青

DCE-MRI半定量参数及定量参数在前列腺癌诊断的综合应用研究

广州医科大学附属广州市第一人民医院放射科 (广东 广州 510180)

黄云海 郭永梅 徐宏刚徐向东 杨蕊梦 江新青

目的探讨动态增强磁共振(DCEMRI)的半定量与定量参数在前列腺癌诊断中的应用价值。方法搜集我院行前列腺DCE-MRI及穿刺病理活检的前列腺癌(PCa)及良性前列腺增生(BPH)各30例；DCE-MRI图像后处理绘制感兴趣区(ROI)并测量半定量参数，包括时间信号曲线(TIC)类型、达峰时间(TTP)、强化峰值(SImax)、早期强化率等(SI1'/SImax)，以及定量参数包括Ktrans、Kep、Ve，并进行统计学分析。结果PCa组与BPH组TIC曲线类型有显著差异：PCa组中III型曲线超过一半；BPH组中I型曲线占2/3。半定量参数TTP、SImax、SI1'/SImax在PCa组分别为(115.3±32.1)s、(2.73±0.62) mmol/L、0.79±0.21；在BPH组分别为(271.6±29.2)s、(2.25±0.54)mmol/ L、0.53±0.30。其中TTP、SI1'/SImax差异具有统计学意义。定量参数Ktrans、Kep、Ve在PCa组分别为(0.28±0.19)/ min、(0.42±0.29)/min、0.61±0.28；在BPH组分别为(0.17±0.26)/min、(0.34±0.24)/min、0.55±0.31。其中Ktrans、Kep值差异具有统计学意义。在表现为II型TIC曲线的PCa病例与BPH病例之间比较各定量参数，其中Ktrans值差异仍有统计学意义。结论DCE-MRI对前列腺癌与良性前列腺增生的鉴别诊断提供了重要信息，以I型曲线诊断BPH及III型曲线诊断PCa均有较高准确率，结合定量参数Ktrans、Kep值，对PCa诊断有进一步价值。

磁共振成像；动态增强；前列腺肿瘤；前列腺增生

前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)是世界范围内老年男性发病率最高的恶性肿瘤[1]，动态增强磁共振(Dynamic Contrast Enhanced MRI，DCE-MRI)对前列腺癌诊断的优势已被认可。DCE-MRI可提供肿瘤灌注方面的半定量参数和定量参数信息，但部分参数的可靠性还在摸索和探讨之中。本研究拟运用前列腺DCE-MRI的半定量参数及定量参数回顾性分析两组病例，以求积累经验并指导参数的选择和判断。

1 资料与方法

1.1 研究对象回顾性分析我院2013年7月～2015年6月，临床症状或体检怀疑PCa而行前列腺DCE-MRI的病例，收集符合下列标准且病理确认的PCa及良性前列腺增生(BPH)各30例。纳入标准：(1)无前列腺活检史；(2)有完整的常规MRI及DCE-MRI资料，在图像中可见单一疑似病灶；(3)DCE-MRI后两周内行前列腺穿刺活检，且病理结果可与MRI可疑病变对应。患者年龄58～87岁，平均(66.7±7.6)岁。所有患者均签署知情同意书。

1.2 MR检查方法采用SIEMENS VERIO 3.0T MR成像仪，扫描序列包括常规轴位、矢状位T2WI、轴位T1WI、DWI等；双翻转角T1 mapping(VIBE序列，FOV：260mm，矩阵138×192，层厚：3.6mm，TR=5.0ms，TE=1.7ms，翻转角2°、15°采集次数8次)；注射对比剂后连续35期动态增强扫描(VIBE序列，翻转角15°，TR=4.2ms，TE=1.7ms，FOV同前，扫描时间约5分30秒)。对比剂采用钆喷酸葡胺(Gd-DTPA，浓度0.5mmol/ml)，经肘静脉以速率3ml/s注射，剂量为0.2mmol/Kg。

1.3 病灶定位与图像分析穿刺活检采用经直肠4区12针穿刺法。

DCE-MRI数据采用LEONARDO工作站4D-TISSUE软件处理，在轴位T2WI及动态增强系列图像找到对应病灶，划定感兴趣区(region of interest, ROI)，注意避开囊变区域及尿道。生成ROI对应的信号-时间曲线(TIC)及测量半定量指标；采用Tofts双室药代动力学模型进行定量分析。

半定量参数包括TIC曲线类型及基于TIC的参数：(1)TIC类型：I型为流入型；II型为平台型；III型为流出型。(2)强化峰值(SImax)：增强扫描达到的最大信号强度；(3)达峰时间(time to peak，TTP)：到达强化峰值所需时间；(4)早期强化率：1分钟时强化值与强化峰值的比值(SI1'/ SImax)。

定量指标包括：(1)转运常数(Ktrans)：对比剂从血管内扩散到血管外的速度常数；(2)速率常数(Kep)：组织间对比剂扩散重新回到血管内的速度常数；(3)血管外细胞外间隙容积比(Ve)：血管外细胞外间隙对比剂所占容积。

1.4 统计学方法采用SPSS 21.0统计软件。卡方检验评价不同类型的TIC曲线在PCa和BPH组间差异，并行ROC分析；对各组半定量及定量参数进行统计描述，以及两组独立样本t检验，检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1 病理结果前列腺12针穿刺：30例PCa中8例为一针阳性，22例为相邻两针或以上阳性。Gleason评分4分～8分。30例BPH中12针均未见癌。

2.2 DCE-MRI可疑病灶最大层面长径8～38mm，位于外周带18例，中央带3例，同时累及外周带及中央带9例，见图1-9。

2.2.1 半定量参数：(1)TIC曲线类型：将曲线类型为检验变量，绘制诊断PCa的ROC曲线，其曲线下面积为0.873。若以II型及III型曲线诊断PCa，灵敏度为0.967，特异度为0.667，阳性预测值为0.744，阴性预测值为0.952；若仅以III型曲线诊断PCa，灵敏度为0.533，特异度为0.933，阳性预测值为0.889，阴性预测值为0.667，见表1、图2、5、8。(2)基于TIC的半定量参数，见表2。

2.2.2 定量参数：各定量参数伪彩图可较直观地观察和比较前列腺各部分参数值的情况(图3、6、9)。此外，我们对两组病例中TIC均为II型的病例(13例PCa及8 例BPH)再行统计分析，见表3-4。

表1 PCa组与BPH组的DCE-MRI增强曲线

表2 PCa组与BPH组的DCE-MRI半定量参数

表3 PCa组与BPH组的DCE-MRI定量参数

表4 表现为II型TIC病例的DCE-MRI定量参数

3 讨 论

DCE-MRI作为多参数MRI中重要组成部分[2]，已被纳入欧洲放射学会前列腺影像评分系统(PIRADS)中[3]。可通过半定量及定量分析病灶的血流灌注，测量肿瘤微血管的生理解剖结构和分析其渗透性特点，对病灶的定性诊断、恶性程度分级以及治疗疗效评估等有重要价值。

图1-3 PCa病例，1为动态增强T1WI，示右侧外周带显著早期强化结节；2为TIC曲线（III型）；3为Ktrans伪彩图，示结节具有较高Ktrans值。图4-6 BPH病例，4为动态增强T1WI，示右侧外周带早期略明显强化结节；5为TIC曲线（I型）；6为Ktrans伪彩图，示结节Ktrans值较低。图7-9 BPH病例，7为动态增强T1WI，示右侧外周带早期明显强化结节；8为TIC曲线（II型）；9为Ktrans伪彩图，示结节Ktrans值稍高。

3.1 半定量参数与定量参数半定量参数主要通过TIC曲线，反映病灶中对比剂流入的快慢和多少，在肿瘤定性或分级中具有一定价值[4]。Rouriere O等[5]研究PCa与BPH的DCE-MRI扫描，认为TIC可较好地区别前列腺良恶性病变，任静[6]等研究前列腺DCEMRI的半定量指标，认为PCa的达峰时间较BPH早，强化程度及强化率均比BPH高；这些指标基本可在TIC上较直观地反映，因而在欧洲放射学会在2012年将PI-RADS体系中DCE-MRI部分直接定义为增强曲线的类型[3]。本研究显示约2/3的BPH表现为I型TIC，超过一半的PCa表现为III型TIC，而有13例PCa和8例BPH表现为II型TIC。3例位于中央带的PCa，在常规序列较易忽略，TIC均表现为III型。分析显示，以I型TIC诊断良性病变及III型TIC诊断恶性病变均有较高准确率。而II型TIC部分存在良恶性病变重叠，仅凭曲线类型在部分病例的判断存在困难。

定量参数通过特定药代动力学模型处理得出关于组织血流灌注和血管通透性的参数，目前常用的是Tofts等人提出的血流双室动力学模型[7]，主要参数的包括Ktrans、Kep、Ve等。多数恶性肿瘤内有大量分化不成熟的肿瘤新生血管，管壁通透性高，低分子对比剂易于通过。研究指出，前列腺癌具有高的Ktrans值和Kep值[8]， Panebianco等[9]的研究显示，DCE-MRI定量参数检测前列腺癌的敏感度为76.5%，特异度89.5%，阳性预测值84.5%，阴性预测值83.7%。本研究中，PCa组ROI的Ktrans值高于BPH组，差异有显著性，与多数文献结果相符；PCa组的Kep值、Ve值也高于BPH组，但无统计学意义。对半定量分析中表现为II型TIC的13例PCa和8例BPH再作比较，PCa组的Ktrans值仍高于BPH组，差异有显著性，可见Ktrans值有助于II型TIC病例的鉴别诊断。

3.2 DCE-MRI对PCa的诊断流程动态增强多期图像，结合T2WI，一般较易找到可疑病灶；经工作站进行运动校正、图像配准后，绘制ROI，获得增强TIC，以TIC类型进行初步良恶性判断；再分析定量参数，进一步诊断病变性质。本研究显示，该流程较全面利用了DCE-MRI的信息，在半定量阶段已对约2/3的病例作出较准确的良恶性判断，对重叠的II 型TIC病例，在定量阶段可进一步鉴别。

本研究与多数文献结果一致，说明DCE-MRI具有较好的可重复性和临床实用价值。

3.3 研究不足之处DCE-MRI结果尤其是定量参数所受影响因素较多，如扫描设备、扫描参数、对比剂种类及用法用量、患者个体差异、呼吸运动、病灶病理类型与分级、ROI选取、药代动力学模型等，本研究尽可能地减少上述因素的差异，但样本量较小。本研究着眼于DCE-MRI，而临床应用mp-MRI诊断PCa须密切结合常规序列、DWI或MRS综合分析[10、11]。

综上，DCE-MRI作为mp-MRI的重要组成方法之一，对前列腺癌与良性前列腺增生的鉴别诊断提供了重要信息，在诊断过程中按步骤结合形态学、半定量信息、定量信息进行综合分析，方可最大程度发挥其诊断效能。

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(本文编辑: 唐润辉)

Study of Comprehensive Application of Semi-quantitative and Quantitative Parameters of DCE-MRI in Diagnosis of Prostate Cancer

HUANG Yun-hai, GUO Yong-mei, XU Hong-gang, et． al．, Department of Radiology, Guangzhou First People's Hospital, Guangzhou Medical University, Guangzhou 510180, Guangdong Province, China

ObjectiveTo study the comprehensive application of semi-quantitative and quantitative parameters of DCE-MRI in diagnosis of prostate cancer．Methods30 cases of prostate cancer (PCa) and 30 cases of benign prostatic hyperplasia(BPH) were studied in our study． DCE-MRI and puncture biopsy of prostate were performed in all cases． Semiquantitive parameters including type of time-intensity curve(TIC),time to peak(TTP), maximum signal intensity(SImax),early enhanced rate(SI1'/SImax), and quantitive parameters including Ktrans, K, and Ve were measured and statistical analyzed．ResultsThere wasepsignificant difference in TIC types between PCa group and BPH group: more than half cases enhanced with type III curve in PCa group; while about 2/3 cases enhanced with type I curve in BPH group． Semi-quantitative parameters: PCa group: TTP (115．3±32．1) s, SImax(2．73±0．62) mmol/L, SI1'/SImax(0．79±0．21)． BPH group: TTP (271．6±29．2) s, SImax(2．25±0．54)mmol/L, SI1'/SImax(0．53±0．30)．Among them, difference of SI1'/SImaxand TTP was statistically significant． Quantitative parameters: PCa group: Ktrans (0．28 + 0．19)/min, K (0．42±0．29)/min, V (0．61±0．28)． BPH group: Ktrans(0．17±0．26)/min,epeK (0．34±0．24)/min, V (0．55±0．31)． Among them, difference of Ktransand K valuesepeepwere statistically significant． In all those cases with Type II curve in two groups, difference of Ktransvalue between groups was still statistically significant．ConclusionDCE-MRI could provide important information for the differential diagnosis of prostate cancer and benign prostatic hyperplasia． Diagnosis of BPH with Type I curve and PCa with Type III have high accuracy． Quantitative parameters Ktrans, K have further information for PCaepdiagnosis．

Magnetic Resonance Imaging; Dynamic Contrast-enhanced; Prostatic Neoplasms; Prostatic Hyperplasia

R445.2；R604

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.03.023

黄云海

2016-02-15