探讨磁共振多b值扩散加权成像在前列腺病变中的应用价值

曲源，任永芳，陈杰，蒋杰

探讨磁共振多b值扩散加权成像在前列腺病变中的应用价值

曲源，任永芳，陈杰，蒋杰*

目的探讨MR多b值扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)在前列腺病变中的应用价值。材料与方法对病理证实的36例前列腺增生及24例前列腺癌患者进行多b值DWI，b值分别为0、200、400、600、800、1 000 s/mm2，测量病变区的ADC值，并和正常组10名志愿者进行对照。结果24例前列腺癌患者ADC值随着b值的升高而下降，而36例前列腺增生患者的ADC值随着b值的升高也呈下降趋势，但无统计学差异；对测量结果进行组间单因素方差分析表明，前列腺癌、前列腺增生、正常前列腺外周带及中央腺体区在各组b值之间差异均有统计学意义。结论不同b值的DWI图像所测得ADC值有助于正常组织、前列腺增生和前列腺癌的鉴别诊断。

弥散磁共振成像；前列腺增生；前列腺肿瘤

Received 2 Feb 2016, Accepted 5 Apr 2016

ACKNOWLEDGMENTSDepartment of internal medicine, the Xinjiang Uygur Autonomous Region people's hospital (No. 20130107).

近年来前列腺癌的发病率在我国呈上升趋势，早期的准确诊断和及时干预会显著提高预后。MRI具有软组织分辨率高和多参数成像的优势，目前被认为是前列腺病变的最佳影像学检查方法[1]。其中，MR扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)通过测量组织内水分子的运动，间接反映病变的结构和功能，因而在前列腺癌的定位定性、判断分期以及疗效评价上已得到广泛认可[2-4]。然而，在以往前列腺病变的DWI研究中，不同的机型往往使用单一的b值，且b值的选择往往不尽一致，因而其结论则不能得到公认和推广。这一研究将使用多个b值进行DWI，观察随着b值的变化，正常前列腺、前列腺增生及前列腺癌的信号、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)的变化趋势，以探讨多b值成像在前列腺增生和前列腺癌鉴别诊断中的价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料

回顾性的纳入了2012年3月至2015年10月60例前列腺病变患者行五个不同b值的MR DWI，前列腺癌24例，年龄为52～85岁，平均年龄为69.25岁，均为直肠指诊前列腺质硬或有结节感和(或)前列腺特异性抗原(PSA)增高，PSA(tPSA)值约为15.78 ng/ml；前列腺增生36例，年龄为45～82岁，平均年龄为66.32岁，PSA(tPSA)值＜4 ng/ml，以上病例均经手术穿刺或穿刺活检病理证实。另外纳入10名无临床症状、PSA正常、MR扫描无异常表现的志愿者作为正常对照，年龄为37～71岁，平均年龄为60.19岁。本研究所有被试人员均签署了知情同意书，通过了我院组织伦理委员会批准。

1.2 设备及参数

MRI检查采用GE Signa 1.5 T HDxt超导MR成像仪，线圈采用八通道相控阵体线圈，患者仰卧位，脚先进，在行常规MR检查同时分别行多b值DWI扫描(b值分别为0、200、400、600、800、1 000 s/mm2)，扫描参数：TR 4000 ms，TE 68～76 ms，激励次数(NEX) 4次，矩阵160×160，层厚3 mm，层间距1 mm，FOV 30 mm×30 mm。

1.3 图像分析及数据处理

在MR扫描仪或工作站上对不同b值所得DWI进行ADC值测量，正常前列腺分别测外周带与中央腺体区的ADC值，前列腺增生与前列腺癌患者测量时，于穿刺活检所对应的前列腺外周带癌区域及正常对照组内选取感兴趣区(ROI)，测量时采用同样大小感兴趣面积，每个区域所选感兴趣区域不得少于两个，平均三个，最后取其平均值。如果常规MR图像外周带信号改变不明显，则根据穿刺病理结果定位。ROI的选择尽可能避开尿道、出血及钙化灶等，选取的ROI为圆形或椭圆形，每个ROI至少包含了30个像素。由2名主治医师以上职称诊断医师诊断图像，对照病理结果运用GE AW 4.4工作站分析及记录数据。

1.4 数据统计

2 结果

2.1 一般MRI表现

24例前列腺癌患者，T2WI示前列腺外周带和/或中央腺体区内可见斑片状、结节状低信号，边界不清，部分突破包膜，8例精囊腺受累。

36例前列腺增生患者，6例病灶位于外周带，T2WI呈低信号结节影，边界清晰。30例病灶位于中央腺体，T1WI上表现为均匀等低信号，T2WI上表现为中央腺体体积增大，可见高、低信号结节，部分结节信号不均匀，外周带受压变薄，部分病例外周带显示不清。

2.2 不同b值DWI的信号表现及ADC值结果

10名志愿者随b值升高前列腺周围带信号逐渐下降，当b=400 s/mm2时与中央腺体区信号差别进一步缩小，周围带与中央腺体区之间界限不如b=0时清晰，ADC图示周围带高信号，中央腺体区呈低信号。

24例前列腺癌患者病灶于各组b值DWI上呈高信号，ADC图上呈明显低信号，随b值升高ADC值有明显下降(图1)。36例前列腺增生患者病灶于各组b值DWI上均呈不均匀低信号，随b值升高ADC值有轻微的下降趋势，ADC图显示前列腺增生病灶为低信号(图2)。

相同b值时，正常前列腺组织的中央腺体区和外周带、前列腺癌及前列腺增生相应的ADC差异无统计学差异(表1)。

不同b值组间比较时，正常前列腺组织的中央腺体区和外周带ADC值无统计学差异。前列腺增生组的增生结节5个b值相应的ADC值之间ADC值间无统计学差异。前列腺癌5个b值相应的ADC值之间差异有统计学差异(表2)。

3 讨论

3.1 前列腺成像b值的选取

临床常用的扩散成像基于SE-EPI序列，即在SE序列180°射频脉冲的前后施加两个方向相同强度相等的扩散敏感梯度场，而b值就是衡量扩散敏感梯度的参数。b值的大小与施加的扩散敏感梯度的大小和持续时间有关。因而，在DWI中，b值越小，扩散因素所带来的信号影响越小，对水分子扩散探测的敏感度越差，T2透过效应的影响就越大，随着b值的增加，扩散的改变对信号强度的影响增加[5]。然而，b值越大，TE时间也随之延长，进而造成图像信噪比的下降和变形。因此，既能保证显示扩散特性，又要保留一定的信噪比，b值的选择至关重要，这也是以往的研究b值无法统一的原因。笔者采用多b值DWI，b值大小从0到1 000 s/mm2，涵盖较大的b值范围，低b值时可以保证图像质量，而高b值的图像可以充分显示病变的扩散特性，同时可观察ADC值的变化趋势[6]。因此我们建议多b值扫描成为临床工作常规。

3.2 前列腺病变不同b值的DWI表现及ADC值

图1 男，66岁，前列腺癌患者。5个b值的DWI图(A：200 s/mm2； B：400 s/mm2；C：600 s/mm2；D：800 s/mm2；E：1 000 s/mm2)及相应的ADC伪彩图(F～J)。在伪彩图上，ADC值相应的的色彩强度随着b值的增高信号强度呈一定的下降图2 男，71岁，前列腺增生患者。5个b值的DWI图(A：200 s/mm2；B：400 s/mm2；C：600 s/mm2；D：800 s/mm2；E：1 000 s/mm2)及相应的ADC伪彩图(F～J)。在伪彩图上，ADC值相应的色彩强度随着b值的增高呈轻微下降趋势Fig. 1 66-year-old prostate cancer patient, five different b value of DWI images (A: 200 s/mm2. B: 400 s/mm2. C: 600 s/mm2. D: 800 s/mm2. E: 1 000 s/mm2) and corresponding color ADC Maps (F—J). The ADC value showed decrease of signal intensity with the increase of B value. Fig. 2 71-year-old patient with prostatic hyperplasia, five different b value of DWI images (A: 200 s/mm2. B: 400 s/mm2. C: 600 s/mm2. D: 800 s/mm2. E: 1 000 s/mm2) and corresponding color ADC Maps (F—J). The ADC value showed slight decrease with the increase of b vaule.

本研究中前列腺增生结节DWI显示清晰，信号欠均匀，ADC值随b值的升高无明显下降，而前列腺癌病灶在DWI上呈高或稍高信号表现，在相应ADC图上呈不同程度低信号区。研究发现，在相同b值时，正常前列腺组织、前列腺增生结节及前列腺癌之间并无差异，因而用单一b值不能用于前列腺病变的鉴别。使用不同b值进行病变组间分析时发现，各组的ADC值都随着b值的升高而下降，但正常前列腺、前列腺增生结节ADC值的下降并无统计学差异，而前列腺癌的下降有统计学意义。笔者推测这一原因可能与体素内相位不相干运动的双指数模型结论有关[7-8]。因前列腺癌病灶中存在丰富的血供，在低b值时反映组织的微循环灌注，所以在低b值时测得的ADC值更高。随着b值的增加，灌注的影响因素逐渐减少，从而所测量到的ADC值减小。前列腺增生分为腺体增生型和肌纤维增生型，腺体增生病理显示基质成分较少，而含有大量扩张的腺管和囊液潴留；肌纤维增生型病理显示腺体成分少，含有较多的成纤维细胞、胶原和平滑肌细胞。随着b值得升高，增生结节的ADC值并无明显改变，推测这是因为无论那种增生方式，其组织异型性及微循环灌注并无显著改变，因而ADC值无明显改变[9]。正常的前列腺组织血供一般低于前列腺癌，因此灌注因素对ADC值的影响更小。因此，正常前列腺组织、前列腺癌及前列腺增生不同b值ADC的变化的程度不同，存在统计学差异。

本研究也存在一些不足之处，由于受扫描时间及场强因素的影响，和3.0 T相比，本研究中最高b值1 000 s/mm2相对偏低，而b值的覆盖范围小可能会对数据分析带来一定的偏差。

表1 相同b值时正常前列腺、前列腺增生及前列腺癌ADC值比较(×10–3mm2/s)Tab. 1 Comparisons of ADC value in normal prostate, benign prostatic hyperplasia and prostate cancer groups of at the same b value (×10–3mm2/s)

表2 不同b值时正常前列腺、前列腺增生及前列腺癌组间ADC值比较(×10–3mm2/s)Tab. 2 Comparisons of ADC value in normal prostate, benign prostatic hyperplasia and prostate cancer groups of five different b values (×10–3mm2/s)

总之，本研究初步表明不同b值的对应ADC值的变化的程度不同，这有助于前列腺癌、前列腺增生及正常前列腺的鉴别诊断。国内外学者已开展联合常规T2压脂成像、扩散成像、波谱成像以及动态增强扫描进行前列腺癌诊断[10-11]，本研究下一步也将多b值成像与其他方法结合起来，进一步提高前列腺癌诊断的灵敏度和特异度。

[References]

[1]Shimizu T, Nishie A, Ro T, et al. Prostate cancer detection: the value of performing an MRI before a biopsy. Acta Radiol, 2009, 50(9): 1080-1088.

[2]Li CM, Chen M, Li SY, et al. Prostate cancer detection: comparison of T2-weighted imaging, diffusion-weighted imaging, proton magneticresonance spectroscopy, and the combination of three techniques. Chin J Magn Reson Imaging, 2010, 1(4): 257-263.

李春媚, 陈敏, 李飒英, 等. 前列腺癌的MRI诊断: T2WI、DWI、MRS及其综合应用. 磁共振成像, 2010, 1(4): 257-263.

[3]Liang YT, Jin EH, Zhang Y, et al. Diff usion-weighted imaging in the detection and differentiation of prostate cancer. Chin J Magn Reson Imaging, 2010, 1(4): 272-276.

梁宇霆, 靳二虎, 张艺, 等. 磁共振扩散加权成像在前列腺癌检出和鉴别诊断中的价值. 磁共振成像, 2010, 1(4): 272-276.

[4]Koh DM, Collins DJ. Diffusion-weighted MRI in the body: applications and challenges in the oncology. AJR Am J Roentgenol, 2007, 188(6): 1622-1635.

[5]Bammer R. Basic principles of diffusion-weighted imaging. Eur J Radiol, 2003, 45(3): 169-184.

[6]Rosenkrantz AB, Kong X, Niver E, et al. Prostatecancer: comparison of tumor visibility on trace diffusion weightedimages and the apparent diffusion coefficient map. AJR Am J Roentgenol, 2011, 196(1): 123-129.

[7]Pang YX, Turkbey B, Bernardo M, et al. Intravoxel incoherent motion MR imaging for prostate cancer: an evaluation of perfusion fraction and diffusion coefficient derived from different b-value combinations. Magn Reson Med, 2013, 69(2):553-562.

[8]Katahira K, Takahara T, Kwee TC, et al. Ultra-high b-value diffusion weightedMR imaging for the detection of prostate cancer: evaluation in 201 cases with histopathological correlation. Eur Radiol, 2011, 21(1): 188-196.

[9]Wang LW, Wang M, Wang SJ, et al. The value of magnetic resonance diffusion weighted imaging in the diagnosis of prostate cancer. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 5(3): 198-201.

王利伟, 王牧, 王绍娟, 等. MR扩散加权成像诊断前列腺癌的价值分析. 磁共振成像, 2014, 5(3): 198-201.

[10]Min XD, Wang L, Feng ZY, et al. Evaluation of T2WI and readout-segmented echo-planarimaging in diagnosing early prostate cancers: a study based on PI-RADS system. Chin J Magn Reson Imaging, 2015, 6(4): 294-298.

闵祥德, 王良, 冯朝燕, 等. 基于前列腺影像报告和数据系统评估T2WI联合分段读出弥散加权成像诊断早期前列腺癌的价值. 磁共振成像, 2015, 6(4): 294-298.

[11]Langer DL, van der Kwast TH, Evans AJ, et al. Prostate cancer detection with multiparametric MRI: logistic regression analysis of quantitative T2, diffusion-weighted imaging, and dynamic contrast-enhanced MRI. J Magn Reson Imaging, 2009, 30(2): 327-334.

资讯 Information

第五届全国磁共振分子影像研究与应用高层论坛征文通知

由《磁共振成像》杂志社、山西省医学会、山西省医学会放射学分会举办的第五届全国磁共振分子影像研究与应用高层论坛暨第六届山西省磁共振学术大会拟于2016年7月15-17日在山西省太原市召开。届时将邀请知名分子影像学、磁共振领域海内外专家莅临并进行学术讲座，充分展示磁共振领域的前沿知识、最新技术动态和规范化的诊疗经验，并设课题设计和SCI论文写作专场讲座，会议将同时提供学术讲座、病例讨论、科研合作圆桌会议等多种形式的学术交流。参会者可获得国家级继续医学教育项目I类学分。

征文内容：以磁共振分子影像学相关研究内容为主，包括功能磁共振临床研究。稿件类型可为：临床研究、实验研究、综述等。稿件文种：中英文皆可。

征文要求：1、应征论文未在其他会议或正式刊物上发表，具有科学性、先进性、实用性，重点突出，文字表述准确。2、格式：提供中英文摘 要（目的、方法、结果、结论）和全文，鼓励英文投稿。3、截稿日期：2016年7月1日。

投稿方式：1、本次会议采用E-mail投稿：E-mail：xxb@cjmri.cn，E-mail主题：“第一作者姓名+太原+题目”。2、注意事项：投稿请注明姓名、作者单位、详细通信地址、邮政编码、手机号码及E-mail。如申请大会发言请注明。

稿件处理：经审核合格者将在会议论文汇编刊发。部分优秀论文可推荐至中国科技核心期刊《磁共振成像》杂志以及美国SCI数据库收录期刊发表。

会议报到通知将在磁共振成像杂志官网(www.cjmri.cn)公布。

磁共振成像编辑部

2016年5月

The diagnostic value of multiple b-value diffusion weighted imaging in prostate disease

QU Yuan, REN Yong-fang, CHEN Jie, JIANG Jie*
Image center of the Xinjiang Uygur Autonomous Region people's Hospital, Urumqi 830001, China

Objective:To retrospectively evaluate the diagnostic value of multiple bvalue diffusion weighted imaging in prostate disease of MRI.Materials and Methods:Ten healthy volunteers, 36 cases of prostatic hyperplasia (BPH) and 24 cases of prostate cancer (PCa) which pathologically confirmed were included in this study. ADC values were measured at b-value of 200, 400, 600, 800 and 1000 s/mm2respectively. The quantitative comparison was applied between these groups.Results:With the increase of b value, the ADC value of PCa decreased gradually. However, in BPH patients, the ADC values did not show a significant change. The difference of the b-values of prostate cancer, prostatic hyperplasia and normal prostate tissue had statistical difference between groups.Conclusions:The ADC values of different b-values measured by DWI could help to differentiate between prostatic hyperplasia, prostate cancer and normal prostate.

Diffusion magnetic resonance imaging; Prostatic hyperplasia; Prostatic neoplasms

新疆维吾尔自治区人民医院院内科研项目(编号：20130107)

新疆维吾尔自治区人民医院影像中心，乌鲁木齐 830001

蒋杰，E-mail: a13353@soho.com

2016-02-02

接受日期：2016-04-05

R445.2；R697.3

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.05.005

曲源, 任永芳, 陈杰, 等. 探讨磁共振多b值扩散加权成像在前列腺病变中的应用价值. 磁共振成像, 2016, 7(5): 342–346.

*Correspondence to: Jiang J, E-mail: a13353@soho.com