陈 阳，阳青松，陆建平

1.复旦大学附属肿瘤医院放射诊断科，复旦大学上海医学院肿瘤学系，上海 200032；2.海军军医大学（第二军医大学）长海医院影像科，上海 200433

在美国男性人群中，前列腺癌（prostate cancer，PCa）是除皮肤癌之外发病率最高的癌症，死亡率居第2位［1-2］。在我国，近年来PCa的发病率及死亡率明显增高［3］。通常认为，癌灶体积的50%以上位于中央腺体（central gland，CG）的PCa即为CGPCa［4］，占所有PCa的25%～30%［4］。与外周带PCa相比，虽然CGPCa发病率、病理学分期、Gleason评分较低，但如果不进行治疗，约16% CGPCa可出现进展［5-9］；约16% CGPCa在前列腺切除术后可复发［10］；高级别CGPCa预后情况与外周带PCa相仿［10］。因此，临床上需要及时、准确地对CGPCa作出诊断。

良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）亦主要发生在前列腺CG，可分为基质型增生（stromal hyperplasia，SH）和腺体型增生（glandular hyperplasia，GH）两种病理学类型。由于BPH临床表现、实验室检查、影像学表现均与CGPCa有部分重叠，传统的检查方法如前列腺特异性抗原（prostate-specific antigen，PSA）检测、直肠指检、T2WI不能有效地区分两者；经直肠超声引导下系统穿刺具有盲目性、有创性，还可能引起感染、出血等并发症［11］。因此，无创性鉴别CGPCa与BPH一直是临床工作的重点和难点。

弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）可以检测水分子的布朗运动，并可通过单指数及双指数模型定量地反映组织弥散及血流灌注信息。前列腺影像报告和数据系统2.0中明确指出，DWI是诊断外周带PCa的主要序列［12］，然而DWI对CGPCa的诊断价值尚存在争议［13-15］。目前，有关综合运用DWI单指数及双指数模型诊断CGPCa的研究有限。本研究旨在探索DWI单指数及双指数模型对CGPCa、SH和GH的鉴别诊断价值。

1 材料和方法

1.1 研究对象

回顾性分析2014年8月1日—2016年7月31日在海军军医大学（第二军医大学）长海医院行前列腺MRI检查的患者资料。纳入标准：MRI检查序列包含T1WI、T2WI和多b值（0、50、100、150、200、500、800、1 000、1 500、2 000 s/mm2）DWI；MRI检查后行前列腺穿刺活检术，病理学检查证实为CGPCa。排除标准：MRI检查前进行过前列腺穿刺术或PCa放疗、化疗、内分泌、手术等治疗；有其他恶性肿瘤病史；图像质量不能满足诊断需求。共入组36例患者（36个病灶），年龄53～82岁，平均年龄为（70±8）岁；PSA范围3.217～120.243 ng/mL，中位数和四分位数间距为（16.284±42.480）ng/mL；Gleason评分范围6～10，中位数和四分位数间距为（7±3）。

回顾性分析2015年1月1日—2015年12月31日在海军军医大学（第二军医大学）长海医院行前列腺MRI检查的患者资料。纳入标准：MRI检查序列包含T1WI、T2WI和多b值（0、50、100、150、200、500、800、1 000、1 500、2 000 s/mm2）DWI；MRI检查后行前列腺穿刺活检术，病理学检查证实为SH或GH的患者。排除标准：MRI检查前进行过前列腺穿刺活检术或前列腺手术治疗；有恶性肿瘤病史；图像质量不能满足诊断需求。共入组25例SH患者（36个病灶），年龄52～82岁，平均年龄为（64±7）岁；PSA范围4.166～40.042 ng/mL，平均（11.338±7.608）ng/mL。共入组23例GH患者（36个病灶），年龄53～82岁，平均年龄为（65±7）岁，PSA范围1.120～40.042 ng/mL，平均（10.741±7.781）ng/mL。

1.2 MRI检查

本研究采用Siemens Magnetom 3.0 T Skyra 超导型MRI仪，由内置体部线圈发射射频，腹部相控阵线圈与脊柱相控阵线圈组合而成的体表线圈接收MRI信号。MRI检查序列包括：轴位T2WI扫描、轴位T1WI扫描、10个b值（0、50、100、150、200、500、800、1 000、1 500、2 000 s/mm2）轴位DWI扫描。MRI扫描参数见表1。

表1 磁共振扫描参数Tab.1 Imaging protocols for MRI

1.3 穿刺实施及病理学检查

由两名经验丰富的放射科医师根据MRI影像表现对患者前列腺进行评估。在T2WI上，CG内出现低信号病灶，边缘模糊、浸润，DWI明显受限、ADC值明显减低，应高度怀疑为CGPCa。先对可疑病灶行MRI-超声融合靶向穿刺，穿刺标本放入标有穿刺部位的标本盒中进行病理学检查；接着进行经直肠超声引导下前列腺12针系统穿刺活检术，并对标本进行病理学检查。对于MRI评估没有可疑CGPCa的患者，直接进行经直肠超声引导下前列腺12针系统穿刺活检术。

MRI-超声融合靶向穿刺的具体流程：将MRI数据导入GE LOGIQ E9超声仪中，与超声图像进行融合；由放射科医师根据MRI图像指出可疑CGPCa病灶位置，与超声图像匹配后由泌尿外科医师进行靶向穿刺。经直肠超声引导下前列腺12针系统穿刺术是将前列腺从上到下分为底部、中部、尖部三个部分，每个部分再分为左侧外周带、右侧外周带、左侧中央腺体、右侧中央腺体，共12个区域，每个区域各穿刺1针。

1.4 病理学检查结果与MRI图像的匹配、感兴趣区（region of interest，ROI）选取

将多b值DWI图像导入Siemens后处理平台，以前列腺穿刺病理学检查结果为金标准，参考T2WI在DWI上找到相应病灶。CGPCa在T2WI上表现为低信号，边缘模糊，DWI为高信号；SH、GH病灶表现为T2WI上低或高信号病灶，范围较局限。确定病灶后，选取最大平面，以尽可能大的范围划定感兴趣区（region of interest，ROI），每个病灶选取一个ROI。划定ROI时，要避开尿道、囊变、出血等区域。划定ROI后，由后处理软件自动计算出相应参数。CGPCa、SH、GH三组患者ROI面积中位数和四分位数间距分别为（90.50±202.50）、（85.50±60.00）和（40.50±39.75）mm2（图1）。

DWI单指数模型计算公式：S/S0=exp（-bADCtotal），S为信号强度，S0为b=0信号强度，ADCtotal为表观弥散系数。双指数模型计算公式：S/S0=fexp（-bADCfast）+（1-f）exp（-bADCslow），S为不同b值信号强度，S0为b=0时信号强度，ADCslow为慢弥散系数，ADCfast为快弥散系数，f为快弥散成分比例。

图1 ROI选取及DWI单、双指数模型参数获得Fig.1 ROI and parameter value maps of monoexponential and biexponential DWI models

1.5 统计学处理

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。首先，分别对CGPCa、SH、GH三组患者的ADCtotal、ADCfast、ADCslow、f值数据进行正态性检验，采用进行统计学描述。其次，对各组数据进行方差齐性检验，采用方差分析、LSD-t检验比较各参数差异性。将SH与GH患者共同作为BPH组，比较各参数对CGPCa的诊断效能。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 单指数模型参数均数比较

单指数模型参数ADCtotal3组病理学类型均数差异有统计学意义（P＜0.000 1）。进一步对3组均数进行多重比较：3组患者两两之间ADCtotal差异均有统计学意义（P＜0.000 1）。因此，GH ADCtotal最大，SH ADCtotal明显大于CGPCa ADCtotal（表2、3）。

表2 前列腺CG不同病理类型病灶各参数比较Tab.2 Comparisons of ADCtotal,ADCfast,ADCslow,f value of lesions with different pathological types in prostate central gland（）

表2 前列腺CG不同病理类型病灶各参数比较Tab.2 Comparisons of ADCtotal,ADCfast,ADCslow,f value of lesions with different pathological types in prostate central gland（）

表3 ADCtotal、ADCslow、f值各病理类型均数的多重比较Tab.3 Multiple comparisons of ADCtotal,ADCslow,f value of lesions with different pathological types in prostate central gland

2.2 双指数模型各参数均数比较

3组病理类型ADCslow差异有统计学意义（P＜0.000 1）。进一步对三组均数进行多重比较：CGPCa、SH与GH两两之间ADCslow差异均有统计学意义（P＜0.000 1）。GH ADCslow明显高于CGPCa ADCslow和SH ADCslow，SH ADCslow明显高于CGPCa ADCslow（表2、表3）。

3组病理类型f值均数差异有统计学意义（P=0.006）。进一步对三组均数进行多重比较：CGPCa与SH之间f值均数差异有统计学意义（P=0.002）；CGPCa与GH、GH与SH之间f值均数差异无统计学意义（P=0.053、P=0.201）。因此，SH f值明显高于CGPCa（表2、3）。

3组病理学类型ADCfast均数差异无统计学意义（P=0.685，表2）。

2.3 各参数对CGPCa的诊断效能

ROC曲线分析：单指数模型参数ADCtotal、双指数模型参数ADCslow诊断CGPCa ROC曲线的曲线下面积均为0.998，诊断效能均较高，且两者之间差异无统计学意义（P=0.480）。ADCtotal临界值为0.690×10-3mm²/s，ADCslow临界值为0.670×10-3mm²/s，两参数在临界值的特异度均为100%，灵敏度均为97.22%（表4，图2）。

双指数模型参数f值诊断CGPCa ROC曲线的曲线下面积为0.674，与ADCtotal、ADCslow曲线的曲线下面积比较，P均＜0.000 1。f值临界值为0.197×10-3，特异度为47.22%，灵敏度为86.11%（表4，图2）。

双指数模型参数ADCfast诊断CGPCa ROC曲线的曲线下面积为0.580，临界值为0.078×10-3mm²/s，特异度为41.67%，灵敏度为77.78%（表4，图2）。

表4 ADCtotal、ADCfast、ADCslow、f值对CGPCa的诊断效能Tab.4 Diagnostic efficiency of ADCtotal,ADCfast,ADCslow,f value for CGPCa

图2 ADCtotal、ADCfast、ADCslow、f 值诊断CGPCa ROC曲线Fig.2 ROC curves of all parameters for diagnosis of CGPCa

3 讨 论

准确鉴别CGPCa与BPH是临床工作的重点和难点，传统的实验室检查、影像学检查和前列腺穿刺活检术均有一定局限性。DWI是功能学MRI的基础，可以定量地反映微观组织学信息。单指数模型是最简单的DWI模型，该模型假设DWI信号呈单指数衰减，用ADCtotal量化。ADCtotal反映组织弥散及毛细血管灌注的综合效益，ADCtotal值减小代表水分子运动受限，相反，ADCtotal值增大代表水分子运动活跃。本研究显示，CGPCa ADCtotal小于SH和GH，这是因为CGPCa组织细胞增殖活跃，细胞数量较多，细胞内、外间隙缩小，水分子运动受限。Hoeks等［16］研究表明，ADCtotal可以用于鉴别CGPCa与CG非癌组织；另有文献［17-18］报道，PCa ADCtotal小于BPH；Liu等［19］证明ADCtotal柱状图分析可以鉴别CGPCa与SH；这些研究结果均与本研究相似。与GH相比，SH含有更多的细胞和致密组织，细胞外液含量较低，因此，理论上SH ADCtotal比GH小，本研究证实了该推测。Noworolski等［20］、Liu等［21］也得出与本研究相似的结论。

DWI双指数模型于20世纪80年代被提出［22］，最早应用于脑部研究中［23］，目前主流观点支持使用双成分理论进行解释。双指数模型假设水分子在组织的运动由血流灌注和热运动两种形式构成，分别由ADCfast、ADCslow两个参数量化；f为快弥散成分比例，是体素内毛细血管容积与体素容积的比值。Le Bihan［24］认为，在高b值下，ADCslow可能代表与细胞膜和相应的细胞骨架相关的水分子的扩散情况，而ADCfast量化的是细胞内、外弥散受限相对较轻的其它水分子的扩散情况。结合前列腺组织实际情况，ADCslow代表受缚于结缔组织、细胞膜及相应细胞骨架的细胞结构附近水分子扩散情况，ADCfast主要量化的是腺体组织内液体和血管内、细胞内、血管外细胞外间隙里自由水扩散情况［21］。本研究结果显示，CGPCa ADCslow比SH、GH低，SH ADCslow低于GH。与GH相比，CGPCa和SH细胞数量及致密组织较多，细胞外间隙较少，导致束缚于细胞膜及其骨架的水分子增多，因此，代表这部分水分子扩散大小的ADCslow较小；而3种病理类型中组织的基本结构相似，因此，代表自由水扩散情况的ADCfast保持不变。本研究结果印证了该假说，也解释了单指数模型参数ADCtotal、双指数模型参数ADCslow诊断CGPCa效能相仿的原因。

阳青松等［14］研究表明，CGPCaf值小于SHf值，这与本研究结果相仿，而其研究得出CGPCaf值小于GH、SHf值小于GH的结论与本研究不同。陈小溪等［25］研究表明，PCaf值较BPH偏小，这与本研究结果相仿，但是该研究没有明确区分PCa部位和前列腺增生的病理学类型。Liu等［21］的研究发现，CGPCaf值与SHf值均数差异无统计学意义，而CGPCaf值比GHf值小。总之，不同研究中f值的统计结果不尽相同，尚需要更多研究证实。

本研究也有一定的局限性：①入组病例数量较少，仍需要大宗数据验证上述结果。② 本研究诊断金标准为MRI-超声融合靶向穿刺及系统穿刺，而非病理学大切片逐层对照，可能会造成一定偏差。

综上所述，DWI单指数模型参数ADCtotal、双指数模型参数ADCslow均可以反映组织内细胞结构附近的水分子的弥散情况，对鉴别CGPCa与BPH具有较大价值。