引用本文
张洪涛, 俞鸿凯, 郭勃毅, 王海屹, 白旭, 叶慧义. 不同b值的表观弥散系数值对前列腺癌分期分级的诊断价值[J]. 微创泌尿外科杂志, 2021,10(1): 55-60.
ZHANG Hongtao, YU Hongkai, GUO Boyi, WANG Haiyi, BAI Xu, YE Huiyi. Classification of T staging of prostate cancer by ADC values of different b-value on DWI. JOURNAL OF MINIMALLY INVASIVE UROLOGY,2021,10(1): 55-60.  
Doi:10.19558/j.cnki.10-1020/r.2021.01.013
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不同b值的表观弥散系数值对前列腺癌分期分级的诊断价值
张洪涛1,2, 俞鸿凯3, 郭勃毅4, 王海屹1, 白旭1, 叶慧义1
1中国人民解放军总医院第一医学中心放射诊断科 100853 北京
2中国人民解放军总医院第五医学中心放射诊断科
3中国人民解放军总医院第一医学中心泌尿外科
4迁安市人民医院核磁室
通信作者：叶慧义,13701100368@163.com
收稿日期: 2019-03-14
基金项目:国家自然科学基金面上项目（81771785）
摘要

目的: 探讨应用扩散加权成像（DWI）的表观弥散系数（ADC）值区分前列腺癌T分期高危组与低危组的价值。方法: 收集2016年1月—2018年4月217例前列腺癌患者的病例资料进行研究。所有患者均在GE 3.0T磁共振上获得图像,图像序列包含横轴位高分辨率T2WI、DWI（b=0、1 000、2 000、3 000 s/mm2）,所有病例均有手术病理结果。由两名10年以上有前列腺疾病诊断经验的放射科医师分别对病灶进行ADC值的测量,并进行一致性和可重复性分析;对前列腺癌T分期高危组与低危组间的ADC值进行比较;利用ROC曲线对使用不同b值的ADC值区分前列腺癌T分期高、低危组的效能进行评价。结果: 前列腺癌病灶ADC值的一致性和可重复性极好,前列腺癌T分期高危组与低危组间ADC值有明显差别（ P<0.05）。不同b值的ADC值能够区分T分期的高危组和低危组,但其效能无明显差别。结论: DWI的ADC值对区分前列腺癌T分期高低危组有一定帮助,可以在临床上起到辅助诊断的作用。

关键词: 前列腺癌; T分期; 扩散加权成像; 表观弥散系数
Classification of T staging of prostate cancer by ADC values of different b-value on DWI
ZHANG Hongtao1,2, YU Hongkai3, GUO Boyi4, WANG Haiyi1, BAI Xu1, YE Huiyi1
1Department of Radiology, the First Medical Center of Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China
2Department of Radiology, the Fifth Medical Centre, Chinese PLA General Hospital
3Department of Urology, the First Medical Center of Chinese PLA General Hospital
4Magnetic Room, People's Hospital of Qian'an City
Corresponding author: YE Huiyi, 13701100368@163.com
Abstract

Objective: To investigate the value of ADC value in distinguishing high risk group and low risk group of T staging of prostate cancer.Methods: 217 eligible prostate cancer patients from January 2016 to April 2018 were enrolled in the study. The images of all patients were obtained on GE 3.0T MRI. The image sequences included axial high resolution T2WI and DWI （b = 0, 1 000, 2 000 and 3 000 s/mm2）. The postoperative pathological results were obtained in all cases. The ADC values of prostate cancer lesions were measured by two prostate diagnostic physicians with more than ten-year experience, and consistency and repeatability analysis were done. The ADC values between high risk group and low risk group of T stage of prostate cancer were compared. The ROC curve was used to evaluate the ability of ADC values of different b values to distinguish the high and low risk groups of T stage of prostate cancer.Results: The consistency and repeatability of the ADC values of prostate cancer lesions measured by two physicians were excellent. There was significant difference in T stage of prostate cancer between high risk group and low risk group （ P< 0.05）. The ADC value of different b value could distinguish the high and low risk groups of prostate cancer, but there was no significant difference in efficiency.Conclusions: ADC values provided some help for the judgment of high and low risk group of T stage of prostate cancer. ADC values between the two groups were statistically different.

Keyword: prostate cancer; T staging; diffusion weighted imaging; apparent diffusion coefficient

前列腺癌决定预后的一个关键因素在于是否存在癌细胞的局部前列腺包膜外受侵（extraprostatic extension, EPE）。EPE患者在根治性前列腺切除术后的手术切缘阳性率、生化复发率、转移和癌症特异性死亡率方面更高[1, 2]。MRI已经被证明是目前前列腺癌治疗前评估最好的成像方法。尽管如此, 对于非转移性前列腺癌的危险分层和手术策略的选择, MRI的作用仍然存在争议[3, 4]。对前列腺术后标本的研究表明, 肿瘤体积大小和Gleason评分与前列腺癌包膜外受侵有关, 而肿瘤的表观弥散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）也与肿瘤的Gleason评分相关, 所以ADC可能是预测前列腺癌包膜外受侵的一种有用的方法[5]。我们初步探讨不同b值扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）的ADC值在区分前列腺癌T分期高危组与低危组中的应用价值, 现报告如下。

1 资料与方法
1.1 研究对象

收集2016年1月—2018年4月中国人民解放军总医院第一医学中心符合纳入标准的患者的临床资料进行回顾性研究。本研究获得医院伦理委员会的批准。纳入标准：①年龄≥ 40岁, PSA升高和或直肠指诊阳性, 且尿检白细胞在正常范围内; ②MRI检查后2个月内有前列腺癌根治术后病理结果; ③无其他恶性肿瘤病史。排除标准：①已接受过前列腺癌相关治疗（如内分泌治疗、放化疗）; ②MRI检查后未取得手术病理结果; ③图像伪影重不能进行影像数据分析; ④有相关MRI检查禁忌证患者（如人工耳蜗、心脏起搏器等）。

1.2 一般资料

2016年1月—2018年4月我们收治298例前列腺癌患者, 对照纳入及排除标准, 共纳入符合标准者217例。入组患者年龄46~80岁, 平均（65.6±7.3）岁。PSA：3.39~289 μg/L, 平均（19.56±6.53）μg/L。前列腺癌T分期位于低危组患者共155例, 其中T2a期10例（4.6%）, T2b期14例（6.5%）, T2c期131例（60.4%）; 高危组患者共62例, 其中T3a期12例（5.5%）, T3b期32例（14.7%）, T4期18例（8.3%）。高危组与低危组间的临床资料比较详见表1。

表1 前列腺癌T分期高危组与低危组间临床资料比较
1.3 MRI及参数设置

使用3.0T MRI成像设备（Discovery 750, GE Healthcare）进行MRI检查。使用8通道心脏线圈, 患者取仰卧位成像, 检查前尽量排气以减少直肠肠气伪影。MRI扫描序列包括高分辨率横轴位T2WI图像, 扫描参数：采用不加脂肪抑制propeller FRFSE序列, 覆盖整个前列腺和精囊, TR 6 627 ms; TE 115.1 ms; 层厚 3 mm; 层间距 0.5 mm; 视野为20 cm×20 cm; 矩阵288×288; 激励次数2; 横轴位DWI序列（b=0、1 000、2 000和3 000 s/mm2）, 扫描定位时需保证横轴位T2WI和DWI所有序列层面一致, TR 2 700 ms; TE 76.8 ms; 层厚3 mm; 层间距0.5 mm; 视野40 cm×36 cm; 矩阵130×128; 激励次数分别为6、12和16。

1.4 前列腺病理检查

所有入组患者均行前列腺根治性切除术, 标本病理检查报告中应包含以下内容：标本的解剖部位、病变的性质、病变的病理类型及分级、病变的部位及范围、术后肿瘤的T分期。将切除的前列腺标本在甲醛液中固定过夜, 然后以3 mm的间隔进行连续切片。请同一位具有10年以上阅片经验的医师观察并确定所有病灶的肿瘤位置和边界。对于每位患者, 选取Gleason评分最高的临床显著癌区域（体积≥ 0.5 cm3）进行分析并得到具有明确T分期的病理结果。再由病理科医生与放射科医师共同讨论, 确定最高Gleason评分的临床显著癌在MRI图像上的位置, 并由两名具有10年以上有前列腺疾病诊断经验的放射科医生分别独立测量病灶的ADC值。

以前列腺癌灶是否突破包膜外生长为分界点。根据前列腺癌T分期将入组患者分为低危组和高危组, 低危组包括T2a、T2b和T2c患者, 高危组包括T3a、T3b和T4患者。

1.5 图像分析

全部原始数据传送到图像后处理工作站（Advantage Workstation 4.6, GE Healthcare）进行分析, ADC图由工作站的Function Tools软件计算得出。测量ADC值时, 观察者应选择病灶的最大层面放置感兴趣区（region of interests, ROI）, ROI的面积范围为10~187 mm2, ROI尽可能包含整个病灶, 同时避开血管、尿道和出血等, 以保证不同b值ADC图上的ROI一致, 每个病灶测量3次后取平均值。两名医师测量时间的间隔不能超过一周。我们选取1例62岁前列腺癌患者的ADC及病理图示意如下（图1）, 癌灶位于右侧移行区, 全切术后Gleason评分为4+4, 总PSA为7.41 μg/L, 术后癌灶T分期为T2c, 属于T分期的低危组。

图1 前列腺癌患者ADC及病理图
A:DWI（b=1 000 mm2·s-1）示病变呈明显的高信号; B:ADC图（b=1 000 s·mm-2）, 在ADC图上放ROI, 尽可能多的包含整个病灶, 同时避开血管、尿道和出血等, ADC值=0.633×10-3mm2·s-1; C:DWI（b=2 000 s·mm-2）示病变呈明显的高信号; D:ADC图（b=2 000 s·mm-2）, ADC值=0.581×10-3 mm2·s-1; E:DWI（b=3 000 s·mm-2）示亦呈明显的高信号。F:ADC图（b=3 000 s·mm-2）, ADC值=0.435×10-3 mm2·s-1; G~H:前列腺癌全切术后HE染色病理图片, 分别为低倍（×10）和高倍（×40）图片

1.6 统计学方法

采用SPSS 22.0和Medcalc 11.4软件进行统计学分析, 双侧P< 0.05为差异有统计学意义。不同b值前列腺癌的ADC值采用$\bar{x}\pm s$表示。对前列腺癌T分期高危组与低危组患者的ADC值进行比较, 符合正态分布的数据使用独立t检验, 非正态分布的数据使用Mann-Whitney检验。

在不同观察者测量ADC值的一致性及可重复性检验中, 使用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）评价不同观察者间测量ADC值的一致性, 使用变异系数（coefficient of variation, CV）评价不同观察者间测量ADC值的可重复性。评价标准如下：0.81≤ ICC≤ 1.00, 一致性极好; 0.61≤ ICC≤ 0.80, 一致性好; 0.41≤ ICC≤ 0.60, 一致性适中; 0.21≤ ICC≤ 0.40, 一致性一般; 0≤ ICC≤ 0.20, 一致性差。CV< 10%可重复性极好, 10%~< 20%为可重复性好, 20%~30%为可重复性可接受, > 30%为可重复性差。

利用ROC曲线对使用不同b值前列腺癌病灶的ADC值区分前列腺癌T分期高、低危组的效能进行分析。

2 结果
2.1 不同观察者间前列腺DWI不同b值的ADC值测量的一致性及可重复性分析

不同观察者测量不同b值的前列腺癌T分期高危组的ADC值一致性极好, 可重复性亦极好; 测量不同b值的前列腺癌T分期低危组的ADC值一致性也极好, 可重复性亦极好, 详见表2。

表2 测量不同b值的前列腺癌T分期高低危组的ADC值分析
2.2 前列腺癌T分期高危组与低危组之间ADC值的比较及其诊断价值。

前列腺癌T分期高危组与低危组之间不同b值的ADC值有明显的差别（P< 0.05）, 相同b值前列腺癌T分期高危组的ADC值明显小于低危组（表3）。

表3 前列腺癌T分期高危组与低危组之间不同b值的ADC值比较 x¯±s

在前列腺癌T分期高、低危组中, 不同b值的ADC值的ROC曲线下面积分别为0.603、0.604、0.598（观察者1）和0.614、0.599、0.592（观察者2）（详见图2）。当约登指数最大时, 确定最佳临界点的ADC值、敏感度与特异度（表4）。通过DeLong检验, 不同b值的诊断效能差异无统计学意义（表5）。

图2 不同b值的ADC值的ROC曲线下面积
上图：观察者1不同b值的ADC值的区分前列腺癌T分期高低危组的ROC曲线; 下图：观察者2不同b值的ADC值的区分前列腺癌T分期高低危组的ROC曲线

表4 不同b值区分前列腺癌T分期高低危组的价值
表5 不同b值诊断效能的比较
3 讨论

本研究对不同观察者测量前列腺癌的ADC值的一致性和可重复性进行了分析, 结果显示不同观察者测量不同b值前列腺癌的ADC值一致性极好, 所有的ICC均大于0.9; 不同观察者测量不同b值前列腺癌的ADC值可重复性亦极好, 所有的CV均小于10%。这表明ADC值作为定量测量的方法, 依赖个人经验的程度较低, 其结果具有可靠性高、重复性强的特点。所以把ADC值作为评价前列腺病灶的指标之一, 具备临床应用的基本条件。

Mp-MRI在前列腺癌T分期的诊断中是一种很好的辅助手段, 但在临床工作中有25%~30%的患者T分期出现错误[6]。Mp-MRI对于前列腺外侵犯诊断的特异性非常高, 但灵敏度一般, 尤其对显微镜下的包膜外侵犯类型的诊断预测能力更低[7]。T2WI对前列腺外侵犯的诊断率不同文献相差很大, 而且观察者的一致性比较差[8]。功能成像可提高总体灵敏度[9]。目前已证明, T2WI与功能成像序列（例如DWI、DCE和MRS等）结合使用能够对肿瘤进行风险分类[10]。DWI的ADC值能够定量评价, 而且在临床工作中应用越来越广泛。所以本文主要关注ADC值能否对前列腺癌T分期高低危组进行区分。

许多研究已经证明DWI-MRI对前列腺癌的定位和诊断具有额外的帮助[11, 12]。DWI和ADC值对前列腺外周区病变的评估尤为重要, 比T2WI序列具有更高的敏感性[13]。ADC值与前列腺癌Gleason评分和局部肿瘤的侵袭性也相关。此外, 较低的ADC值是前列腺切除术后复发风险的生物标记物[14, 15]。本研究把前列腺癌T分期高危组与低危组的Gleason评分的组成进行对比分析, 结果显示高危组内Gleason评分更高的病例更多, 这说明前列腺癌T分期的不同与癌灶本身的生物学行为有一定的相关性。本研究对前列腺癌T分期高危组与低危组之间的ADC值的比较结果显示, 两组间不同b值的ADC值均有明显的差异, 相同b值时高危组的ADC值低于低危组的ADC值, 这可能与肿瘤的生物学行为相关[16], 肿瘤的侵袭性越高而其ADC值越低。本研究通过ROC曲线分析显示, 不同b值的ADC值能够区分前列腺癌T分期高、低危组, 但其诊断效能比较低, 不同b值的诊断效能无明显差别, 也许与本研究的样本量少有关, 后续还要进一步加大样本量。另外ADC值与前列腺癌Gleason评分呈负相关, 但ADC值与T分期的相关性还需进一步研究。

本研究的局限性主要有以下三点：①影像数据及病理结果, 都是来自单一机构, 后续需进行多中心研究; ②病灶ADC值的测量来自两位不同的观察者, 但没有专家共识的标准, 执行起来会导致一定的偏差; ③样本量较少, 也许会影响最终的结果。

总之, DWI的ADC值能够对临床判断前列腺癌T分期高、低危组提供一定的帮助, 前列腺癌T分期高危组与低危组间的ADC值差异有统计学意义。

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