徐翯 张雪君

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是男性泌尿系统常见的恶性肿瘤，早期筛查能提高其检出率[1]。临床诊断中的“金标准”是组织穿刺活检，但出血、感染等穿刺并发症会给病人带来一定的痛苦。近年来，MRI 因其无创性已作为盆腔疾病的常规检查手段。良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）最易发生于移行区，分成腺体样增生和基质样增生两类，其中基质性增生和移行区正常组织以及PCa 在T2WI 上的表现较难区分[2]，因此应用常规MR 影像诊断前列腺移行区疾病较为困难。以扩散加权成像（DWI）为基础，Le Bihan 等[3]提出体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion-DWI,IVIM-DWI）的理论，不同b 值能够将扫描组织内水分子扩散运动和微循环血液流动区别表达。目前，关于IVIM-DWI 比值法诊断前列腺疾病的研究鲜有报道，本研究尝试通过对受检病人前列腺的IVIM-DWI 检查，计算移行区的表观扩散系数（ADC）和纯扩散系数（D）值（水分子扩散效应），以及病灶区与对侧非病灶区相应2 个参数的比值（ADCratio和Dratio）来评估IVIM-DWI 对前列腺移行区疾病的诊断价值及风险，以达到辅助临床治疗的目的。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2019 年3 月—2021年3 月间就诊于天津医科大学第二医院泌尿外科的前列腺疾病病人97 例，包括PCa 病人35 例，BPH病人62 例；年龄48～84 岁，平均（63.2±10.6）岁；血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）为4.1～168.0 ng/mL，平均（24.5±16.8）ng/mL。纳入标准：①临床资料完整且有病理结果；②均行IVIMDWI 扫描，且影像质量符合诊断要求；③均在MRI检查后10 d 内完成术前经直肠超声引导下穿刺活检或术后病理，结果显示肿瘤位置在移行区；④病人系初次就诊，既往无内分泌药物治疗史，未行其他有创性检查。排除标准：病理结果因解剖定位不准确而无法匹配MRI 影像。

1.2 设备与方法 采用GE MR 750 3.0 T MR 扫描设备，腹部相控阵线圈。病人取仰卧位，足先进。扫描范围从L4椎体到盆底，中心定位在耻骨联合上方5 cm。嘱病人扫描前适时饮水，使膀胱呈中度充盈。应用GE 螺旋桨技术（PROPELLER）抑制腹壁运动伪影，扫描序列和参数包括：横断面、矢状面和冠状面T2WI 序列，TR 9 850 ms，TE 71 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，矩阵320×320，FOV 40 cm×40 cm；IVIMDWI 应用单激发平面回波成像（single shot-echo planar imaging,SS-EPI）序列，TR、TE 分别为2 600 ms和58.4 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，FOV 40 cm×40 cm，矩阵128×128，b 值选择0、10、20、30、50、80、100、150、200、400、600、1 000 s/mm2。

1.3 影像分析 应用美国GE 公司ADW4.6 后处理工作站选取IVIM-DWI 序列，采用多参数功能软件mADC 处理影像，以b=200 s/mm2值作为高低b值的临界值，获取ADC 和D 值的伪彩图。根据病理结果提供的病变位置，结合T2WI 和各参数伪彩图，在移行带病灶区和对侧非病灶区选取兴趣区（ROI），自动生成ADC 和D 值后计算病灶区与对侧非病灶区各参数对应的比值（ADCratio和Dratio）。ROI应在病灶最大层面的移行区选取，排除外周区和移行区交界处，注意避开出血、钙化和坏死等区域，每个ROI 的参数均测量3 次并计算其平均值。

1.4 Gleason 评分及风险程度划分 依据肿瘤分化程度和生长方式进行Gleason 评分[4]，该评分由病变主要和次要结构类型构成，评分越高，恶性程度越高，预后越差。将Gleason 评分≥7 分定义为高风险，Gleason 评分≤6 分定义为低风险。

1.5 统计学方法 采用SPSS 25.0 软件分析数据，符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，2 组间比较采用独立样本t 检验。采用受试者操作特征（ROC）曲线评估组间各参数比值的诊断效能，并计算曲线下面积（AUC）、敏感度、特异度和准确度。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PCa、BPH 病人的病灶区和对侧非病灶区IVIM-DWI 参数比较 PCa 组病灶区的ADC 值和D 值均低于对侧非病灶区（P＜0.05），而BPH 组病灶区与对侧非病灶区ADC 值的差异均无统计学意义（均P＞0.05）（表1，图1、2）。

图1 PCa 病人，67 岁。A 图为T2WI 影像，显示左侧中央带呈低信号改变（箭）；B 图为DWI 影像，病灶区呈高信号，扩散受限；C、D 图为IVIM 参数ADC 和D 值伪彩图，显示病灶区ADC 值、D 值数值均低于对侧非病灶区。

表1 PCa、BPH 的病灶区与非病灶区IVIM-DWI参数比较 （×10-3 mm2/s）

2.2 PCa 和BPH 病人间IVIM-DWI 参数比较 PCa病人的ADCratio和Dratio均低于BPH 病人（均P＜0.05），见表2。

表2 PCa 和BPH 病人间IVIM-DWI 参数比较

2.3 PCa 高、低风险组间IVIM-DWI 参数的比较35 例PCa 病人中，12 例为低风险，21 例为高风险，2例（Gleason 评分分别为5 分、6 分）因在MR 影像上表现不明显，无法精确确定肿瘤边界，故不做Gleason 评分分析。PCa 高风险组的ADCratio和Dratio均低于低风险组（均P＜0.05），见表3。

表3 PCa 高低风险组间IVIM-DWI 参数比较

2.4 IVIM-DWI 参数鉴别移行区PCa 和BPH 的诊断效能 IVIM-DWI 参数中，ADCratio为0.782 时鉴别移行区PCa 和BPH 的AUC 更高（0.925），其敏感度、特异度和准确度分别为91.2%、89.0%、90.1%（表4，图3）。

图3 ADCratio 和Dratio 鉴别移行区PCa 和BPH 的ROC 曲线

表4 IVIM-DWI 参数鉴别移行区PCa 和BPH 的诊断效能

2.5 IVIM-DWI 参数鉴别有无临床意义PCa 的诊断效能 IVIM-DWI 参数中，ADCratio为0.707 时鉴别有无临床意义PCa 的AUC 更高（0.846），其敏感度、特异度和准确度分别为80.2%、91.1%、87.4%（表5，图4）。

图4 ADCratio 和Dratio 鉴别有无临床意义PCa 的ROC 曲线

表5 IVIM-DWI 参数鉴别有无临床意义PCa 的诊断效能

3 讨论

75%的PCa 发生于外周带组织[5]，外周带内腺体饱满，分泌液体较多，在T2WI 上呈高信号。PCa 病变内充满大量的肿瘤组织，破坏了原有组织结构，导致黏蛋白和液体占比显著减低，在T2WI 上呈低信号改变，与外周带的常规影像表现形成天然对比，利于诊断。发生在移行区的PCa 的影像诊断较困难，由于该区腺体较少，T2WI 同样表现为低信号，因此信号对比较差。BPH 在病理学上分为腺体型和基质型，其中基质型增生改变与PCa 有相似之处，组织排列紧密，腺体减少，T2WI 上均呈低信号。

DWI 作为功能MR 成像可探测病变组织内水分子扩散运动水平，生成的ADC 值可提高对肿瘤的诊断能力。Le Bihan 等[3]提出的IVIM-DWI 理论模型进一步优化DWI 序列，通过多b 值的组合，可以细分组织内单纯水分子扩散运动和微循环血液流动，较单指数模型DWI 序列更具优势，已得到影像科医生的认可。根据IVIM 具体理论模型得出，较低b 值更利于发现血液微循环运动，灌注效应较扩散效应权重更大；而高b 值更能表达纯水分子扩散效应。Pesapane 等[6]认为IVIM 双指数模型较常规DWI更具信服力，且在对比PCa、BPH 和健康人前列腺组织后发现，PCa 的ADC 和D 值最低。韩等[7]研究发现，相比BPH，PCa 组织的D 值明显降低，差异具有统计学意义。冷等[8]研究表明，前列腺中央区PCa的D 值显著低于BPH，两者差异具有统计学意义。Barrett 等[9]通过前列腺DWI 定量分析发现，b 值的排列组合干扰扩散系数的计算，肿瘤与正常组织ADC 的比值可更可靠地鉴别PCa。上述研究均肯定了IVIM 的诊断价值，但和传统DWI 相比结果不尽相同。分析原因是由于IVIM-DWI 的数据计算至少需要4 个不同b 值填充双指数模型，因此b 值是IVIM 的核心。然而既往b 值的大小和数量并没有统一标准，扫描IVIM-DWI 序列时，多数研究的b 值数量为4~11 个。曹等[10]认为当选取5 个b 值时，既可保证较短的扫描时间，又可以获得较优的鉴别诊断能力。IVIM 理论上表明b 值数量越多，特别是低b 值（b＜200 s/mm2）数量增加，数值间差距减小，血液微循环灌注效应的计算精确度越高。周等[11]的回顾性荟萃分析显示，IVIM 扫描序列中最大b 值超过1 000 s/mm2且合计b 值＞10 个时，诊断特异度可达到0.89，因此b 值数量以及最大值的选择会明显影响D 值诊断PCa 的准确度。本研究中共应用12 个b 值（0~1 000 s/mm2），兼顾了低b 值的选择和整体b值的数量，以保证准确获得ADC 值和D 值。

图2 BPH 病人，71 岁。A 图为T2WI 影像，显示左侧中央带信号减低，与外周带边界不清（箭）；B 图为DWI 影像，左侧病灶区信号较对侧略显增高；C 和D 图为IVIM 参数ADC 和D 值伪彩图，显示病灶区ADC 值、D 值相比对侧非病灶区无明显变化。

既往研究[12]表明，IVIM 模型可能会将前列腺腺体分泌液体的行为误认为血液的微循环运动，而干扰ADC 值和D 值的计算，导致结果不能真实代表纯水分子扩散水平。此外，He 等[13]认为不同个体之间由于生理状态和代谢的影响，前列腺组织的表观扩散水平不尽相同。本研究引入IVIM 系数比值的概念，即癌组织区与对侧非癌区ADC 和D 值的比值，进一步降低个体间差异对结果的影响。此方法曾用于肝癌病例等研究，但应用PCa 方面鲜有报道。Wu 等[14]研究发现ADCratio和Dratio可以独立评价肝细胞癌的动脉栓塞治疗效果，预测无进展生存期。本研究结果显示，移行区PCa 组织的ADCratio和Dratio值均低于BPH 组。PCa 中ADCratio和Dratio值下降的主要原因是由于癌细胞生长迅速，无序增殖，导致组织细胞排列致密，扩散程度降低；同时肿瘤细胞取代健康腺体，使得分泌液体减少，限制水分子的无序扩散。比值法消除了个体间代谢的差异，使得结果更加准确，可重复性更高。

Gleason 评分系统是目前评估PCa 恶性程度最常用的评分系统，Gleason 评分越高，其恶性程度及侵袭性越高[15]。有研究[16]表明，对于低风险（无临床意义）PCa（Gleason 评分＜7），不需要立即治疗，观察和积极监测即可；中风险PCa（Gleason 评分=7）采用单药治疗；高风险PCa（Gleason 评分＞7）采用联合治疗为最佳治疗方案。因此，鉴别有无临床意义的PCa是制定临床治疗方案的关键。穿刺活检虽然是诊断PCa 的“金标准”，但会带来一系列并发症，MRI检查不仅无创而且同时具备了Gleason 评分的潜力。Barbieri 等[17]研究表明ADC 值在高级别和低级别PCa之间差异有统计学意义。Pesapane 等[6]发现IVIMDWI 可有效区分低级别和中、高级别Gleason 评分的PCa，并有望成为钆对比增强MRI 的替代选择。本研究结果表明，ADCratio和Dratio均能在一定程度上鉴别PCa 是否有临床意义。这是由于前列腺组织间的异质性增加，其中包括新生毛细血管、纤维肌间质和上皮等增加了肿瘤侵袭性。Gleason 评分越高，肿瘤组织体积越小，数量越多，导致肿瘤细胞排列更致密，扩散受限更明显，扩散系数进一步降低，肿瘤组织和非癌组织间的对比增强，这种改变更易在比值法中检测到。但考虑到PCa 本身的进展性和不同Gleason 评分对应的治疗策略，IVIM 只能辅助临床诊断，尚无法完全替代穿刺活检。

在鉴别前列腺移行区PCa 和BPH 以及辨别有无临床意义的PCa 时，ADCratio和Dratio均有较高的AUC、敏感度和特异度，提示IVIM-DWI 比值法作为无创检查在临床中的价值。虽然D 值更接近组织的真实扩散水平，但Dratio值的诊断效能并不优于ADCratio值，原因可能是比值法降低了个体间不同代谢水平的差异，使数值更符合实际结果。另外，获得ADC 值所需的b 值数量少，可重复性高，扫描时间短，这些都更有利于应用在临床治疗中。

本研究仍存在不足之处：首先，纳入病例数量不足，特别是不同Gleason 评分的样本数量不够丰富，会因样本偏倚而导致误差；其次，部分病理分析结果来自活检组织穿刺，穿刺活检虽然是“金标准”，但仍与术后病理有所偏差；最后，本研究没有解决影像信噪比的影响以及大体标本上病变位置与影像上病变位置的一一对应关系，可能造成数据测量差异。在后续的研究中应继续收集病例，扩大样本量，完善研究方案；在保证影像分辨力的前提下，增加信噪比；以术后病理为依据，进一步分析IVIM 其他定量参数与PCa 的关系。

综上所述，通过IVIM-DWI 比值法计算得出的ADCratio和Dratio对移行区PCa 有较高的诊断价值，同时能够在一定程度上预测Gleason 分级，但尚不能在临床治疗中替代穿刺活检。