MRI多b值DWI联合血清PSA相关参数对PSA灰区移行区前列腺癌的诊断效能.pdf

699 论著 MRI多b值DWI联合血清PSA相关参数对PSA灰区移行区前列腺癌的诊断效能刘娜，王聪，李玉泽，卑贵光（北部战区总医院放射诊断科，沈阳110812）摘要 目的 探讨磁共振成像（MRI）多b值弥散加权成像（DWI）及表观弥散系数（ADC）联合血清前列腺特异性抗原（PSA）相关参数对PSA灰区的移行区前列腺癌（TZ-PCa）的诊断效能。方法 回顾性分析2018年1月至2019年10月我院诊治的血清总PSA（tPSA）410ng/mL、采用前列腺常规MRI及多b值DWI检查的80例前列腺疾病患者的临床资料。其中37例为TZ-PCa（TZ-PCa组），43例为移行区良性前列腺增生（TZ-BPH组）。检测tPSA、游离PSA（fPSA），计算fPSA/tPSA、前列腺特异性抗原密度（PSAD）。采用受试者操作特征（ROC）曲线分析标准化ADC（ADCstand）、快速ADC（ADCfast）、慢速ADC（ADCslow）及快速扩散所占比例（ffast）在前列腺良恶性病变中的水平变化，并建立4种模型分析MRI多b值DWI及血清PSA相关参数对TZ-PCa的诊断效能。4种模型包括：ffast+PSAD（A）、ffast+fPSA/tPSA（B）、ADCslow+PSAD（C）、ADCslow+fPSA/tPSA（D）。对4种模型进行logistic多因素回归分析，建立回归预测模型。利用4种模型ROC曲线的曲线下面积（AUC）来评价诊断效能。结果 TZ-PCa组ADCstand、ADCfast、ADCslow、ffast均显著低于TZ-BPH组（均P0.01）。MRI多b值DWI各参数诊断TZ-PCa的AUC中ffast最高，为0.858，且特异度最高；其次是ADCslow，AUC为0.821，且灵敏度最高。与TZ-BPH组比较，TZ-PCa组PSAD显著增高，fPSA/tPSA显著降低（均P0.01）。A模型的AUC为0.927，对TZ-PCa的诊断效能最高。结论 ffast联合PSAD对PSA灰区TZ-PCa的诊断效能最高，对PSA灰区TZ-PCa和TZ-BPH的鉴别诊断具有较大价值。关键词 移行区前列腺癌；磁共振弥散加权成像；表观弥散系数；诊断效能；前列腺特异性抗原中图分类号 R445.2 文献标志码 A 文章编号 0258-4646（2023）08-0699-07网络出版地址 https:/ 4646.2023.08.006Diagnostic efficacy of MRI multi-b-value DWI combined with serum PSA-related parameters forpatients with prostate cancer in the gray zone of PSA transition zoneLIUNa，WANGCong，LIYuze，BEIGuiguang（DepartmentofRadiologyandDiagnostics，GeneralHospitalofNorthernTheaterCommand，Shenyang110812，China）Abstract Objective Toinvestigatethediagnosticefficacyofmagneticresonanceimaging（MRI）multi-b-valuediffusionweightedimaging（DWI）andapparentdiffusioncoefficient（ADC）combinedwithserumprostate-specificantigen（PSA）-relatedparametersforprostatecancerinthegrayzoneofthePSAtransitionzone（TZ-PCa）.Methods Aretrospectiveanalysiswasconductedontheclinicaldataobtainedfrom80patientsdiagnosedandtreatedforprostatecanceratourhospitalbetweenJanuary2018andOctober2019.ThestudyincludedpatientswithaserumtotalPSA（tPSA）levelof4-10ng/mLwhounderwentconventionalprostateMRIandmulti-bvalueDWI.Theyweredividedintotwogroups：37patientsdiagnosedwithTZ-PCa（TZ-PCagroup），and43patientsdiagnosedwithbenignpros-tatichyperplasia（TZ-BPHgroup）.SerumtPSAandfreePSA（fPSA）weremeasured，andfPSA/tPSAandPSAdensity（PSAD）werecal-culated.Thereceiveroperatingcharacteristic（ROC）curvewasusedtoanalyzestandardizedADC（ADCstand），fastADC（ADCfast），slowADC（ADCslow），andfractionofADCfast（ffast）inbenignandmalignantprostatelesions.Fourdiagnosticmodelswereestablishedtoana-lyzetheefficacyofMRImulti-BvalueDWIandserumPSArelatedparametersforTZ-PCa.Themodelincludesfourmodes：ffast+PSAD（A），ffast+fPSA/tPSA（B），ADCslow+PSAD（C），ADCslow+fPSA/tPSA（D）.Logisticmultivariateregressionanalysiswasperformedandregressionpredictionmodelswereestablished.Thediagnosticefficiencyofthefourmodelswereevaluatedbycalculatingtheareaunderthecurve（AUC）oftheROCcurve.Results TheADCstand，ADCfast，ADCslowandffastintheTZ-PCagroupweresignificantlylowerthanthoseintheTZ-BPHgroup（allP0.5mL及侵犯外周带的PCa定义为CSP-Ca 4，这种CSPCa容易被MRI检出 5。但对于一些小体积、弥散加权成像（diffusion-weightedimaging，DWI）阴性、移行区T2加权成像（T2-weightedimag-ing，T2WI）阴性、间质增生型结节或隐藏于前列腺炎表现下的CSPCa及CIPCa容易漏检。已有研究 6 显示，PI-RADSv2评分3分患者中仍有一定比例的CIPCa，尤其当tPSA410ng/mL（灰区）7 时，病灶阳性穿刺率低（30%）8、移行区BPH（transitionalzoneBPH，TZ-BPH）与TZ-PCa在影像及临床表现上有较大重叠，且PI-RADS评分受主观因素影响较大 9，极大增加了两者鉴别诊断的难度。为了提高灰区PCa诊断的灵敏度及特异度，中华泌尿外科疾病诊断指南 10 建议灰区时参考PSA相关指标 游离前列腺特异性抗原（freeprostate-spe-cificantigen，fPSA）、fPSA/tPSA、前列腺特异性抗原密度（prostate-specificantigendensity，PSAD）等 进行诊断。既往研究 11 表明PCa早期诊断中PSAD诊断价值高于tPSA。研究 12 已证实多参数磁共振成像（multiparametermagneticresonanceimaging，Mp-MRI）在诊断PCa方面具有重要价值。DWI是Mp-MRI检查的关键部分 13，扩散敏感系数b值是DWI的重要参数之一，不同b值会直接影响DWI及表观弥散系数（apparentdispersioncoefficient，ADC）诊断TZ-PCa的准确性，且高b值DWI诊断PCa的价值更高 14。近年来，影像医生希望能找到一种仅检出CSPCa的途径，并且能从CIPCa中筛出CSPCa。以往以PSAD联合双参数磁共振成像（bi-parameticmagneticresonanceimaging，Bp-MRI）或Mp-MRI检 测PSA灰 区PCa的 研究居多 15-16，从多b值角度联合fPSA/tPSA、PSAD等血清相关参数诊断PSA灰区TZ-PCa的研究鲜有报道。既往研究 17 表明Bp-MRI比Mp-MRI具有更高的灵敏度和特异度。本研究选取Bp-MRI（T2WI+DWI）从多b值角度进行分析，探讨多b值DWI（multi-b-valueDWI，MB-DWI）联合血清PSA相关指标对PSA灰区TZ-PCa的诊断价值。1 材料与方法1.1 临床资料回顾性分析2018年1月至2019年10月我科行前列腺常规MRI及MB-DWI检查并接受前列腺穿刺活检患者的临床资料。纳入标准：（1）均行MRI检查且资料齐全，经直肠超声穿刺活检或前列腺根治术取得病理结果确诊，穿刺时间在MRI检查后3个月以内，穿刺结果为肿瘤性病变及非肿瘤性病变；（2）穿刺前1周内进行血清PSA检查，血清tPSA410ng/mL；（3）入院前未接受任何相关抗肿瘤治疗；（4）临床病历资料齐全。排除标准：（1）未接受DWI检查或相关图像质量较低；（2）既往接受过下尿路手术治疗或有外伤史；（3）意识障碍或伴有精神疾病；（4）非移行区PCa及BPH；（5）因各种原因无法完成本次研究者。本研究获得北部战区总医院伦理委员会批准increased，andfPSA/tPSAweresignificantlydecreased（allP0.01）intheTZ-PCagroupthanthoseintheTZ-BPHgroup.TheAUCofmodelAwas0.927，whichdemonstratedthehighestdiagnosticefficiencyforTZ-PCa.Conclusion ThecombinationofffastandPSADdemonstratedthehighestdiagnosticefficiencyforTZ-PCainthePSAgrayzoneandexhibitedasignificantvalueinthedifferentialdiag-nosisofTZ-PCaandTZ-BPHinthiszone.Keywords transitionalzoneprostatecancer；magneticresonancediffusion-weightedimaging；apparentdispersioncoefficient；diag-nosticeffectiveness；prostate-specificantigen中国医科大学学报 第52卷701（BL201813）。共纳入80例，以穿刺活检组织学结果作为参考标准，TZ-PCa组纳入37例，年龄4381岁，平均（60.3714.13）岁。TZ-BPH组纳入43例，年龄4179岁，平均（59.357.13）岁。前列腺特异性抗原（prostate-specificantigen，PSA）4.339.86ng/mL，平均（7.392.53）ng/mL。TZ-PCa组4.969.86ng/mL，平均（7.784.59）ng/mL；TZ-BPH组4.339.33ng/mL，平均（7.041.43）ng/mL。1.2 PSA相关指标检测采集空腹患者肘静脉血2mL，分离血清后化学发光法检测tPSA、fPSA水平并计算fPSA/tPSA、PSAD。MRI测定前列腺前后径、左右径、上下径，计算前列腺体积。1.3 影像检查检查前适量饮水，将盆腔置于线圈内，采用美国GEDiscovery7503.0TMRI扫描设备和腹部相控阵线圈，将耻骨联合上缘作为扫描中心，包括前列腺以及精囊腺的横断位、矢状位以及冠状位，并实施T2WI以及DWI检查。1.3.1扫描参数：（1）T2WI，重复时间4000ms，回波时间95ms，层厚为4mm，层间距0.8mm，视野20cm20cm，矩阵460512，激励次数4。（2）DWI，重复时间2000ms，回波时间67ms，层厚3.5mm，层间距0.35mm，视野20cm20cm，矩阵460512，b值分别为0、600、1000、2000、3000s/mm2，分别激励1次、1次、1次、4次和6次。1.3.2 图像处理：将图像传输至AW4.6工作站，避开尿道、出血、囊变、钙化灶等结构，选取DWI呈高信号、相应ADC呈低信号结节实质部分作为感兴趣区（regionofinterest，ROI），并测量ADC值，计算标准化ADC（standardADC，ADCstand）、快速ADC（fastADC，ADCfast）、慢速ADC（slowADC，ADCslow）、快速扩散所占比例（fractionofADCfast，ffast）。ADCstand=ADC病灶/ADC参考标准，以正常外周带ADC值作为参考标准。ROI面积不宜过小，亦不能超出病灶范围，每个ROI的ADC值重复计算3次。1.4 统计学分析采 用Medcalc20.0软 件 进 行 统 计 分 析，计 量资料采用x-s表示，组间比较采用Z检验。建立ffast+PSAD（A）、ffast+fPSA/tPSA（B）、ADCslow+PSAD（C）、ADCslow+fPSA/tPSA（D）4种诊断模型。对4种诊断模型进行logistic多因素回归分析，建立回归预测模型，绘制受试者操作特征（receiveroperatingchar-acteristic，ROC）曲线，计算曲线下面积（areaunderthecurve，AUC），采用Z检验比较4种诊断方案的差异，P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 TZ-PCa组与TZ-BPH组MRI图像比较结果显示，TZ-PCa组T2WI上均呈低或等信号，边缘模糊，部分病灶可见低信号“包膜影”；TZ-BPH组T2WI上表现多样，可呈现高、低信号结节或高低信号混杂结节，但大部分低信号结节有“包膜影”、少数低信号结节未见确切包膜影。见图1、2。TZ-PCa组DWI序列上31例呈现高信号结节，6例呈现等信号结节；TZ-BPH组DWI序列上19例呈现稍高信号结节，24例呈现等信号结节。2.2 TZ-PCa组与TZ-BPH组ADC比较结果显示，TZ-PCa组ADCstand、ADCfast、ADCslow及ffast均低于TZ-BPH组（P0.0001），见表1。2.3 MRIMB-DWI各参数诊断TZ-PCa效能的ROC曲线分析A，T2WIshowedahypointensenoduleintheleftanteriorapex；B，diffusion-limitednodulesintheleftanteriorapexonDWI；C，theADCshowdahypoin-tensenoduleintheleftanteriorapex；D，theresultofpathology（40）.图1 TZ-PCa组患者（74岁）MRI图像Fig.1 MRIimageofthepatient（74yearsold）intheTZ-PCAgroupABCD第8期 刘娜等.MRI多b值DWI联合血清PSA相关参数对PSA灰区移行区前列腺癌的诊断效能702结果显示，AUC从大到小依次是ffast、ADCslow、ADCfast、ADCstand，ffast特异度最高，ADCslow灵敏度最高。见图3、表2。2.4 TZ-PCa组与TZ-BPH组PSA各项参数比较结果显示，TZ-PCa组PSAD均高于TZ-BPH组，fPSA/tPSA、前列腺体积、fPSA均低于TZ-BPH组（P0.05），见表3。2.5 tPSA、fPSA、fPSA/tPSA、PSAD对TZ-PCa诊断价值的比较ROC曲线分析结果显示，AUC从大到小依次是PSAD、fPSA/tPSA、fPSA、tPSA。PSAD为0.16ng/（mL cm3）时，约登指数最大，为0.667；灵敏度最高（81.08%）。fPSA/tPSA为0.15时，约登指数最大，为0.541；特异度最高（97.85%）。见表4、图4。2.6 4种模型ROC曲线分析（图5、表5）结果显示，ffast+PSAD（A）、ffast+fPSA/tPSA（B）、ADCslow+PSAD（C）、ADCslow+fPSA/tPSA（D）4种诊 断 模 型 中，模 型A、B、C、D的AUC分 别 为0.927、A，T2WIshowedahypointensenoduleintherightposterior；B，DWIshowedanodulewithlimiteddiffusionintherightposteriorpart；C，theADCshowedahypointensenoduleintherightposterior；D，theresultofpathology（40）.图2 TZ-BPH组患者（70岁）MRI图像Fig.2 MRIimageofthepatient（70yearsold）intheTZ-BPHgroup表1 TZ-PCa组与TZ-BPH组ADC比较Tab.1 ComparisonofADCvaluesbetweenTZ-PCaandTZ-BPHgroupsGroupnADCstand（10-3mm2/s）ADCfast（10-3mm2/s）ADCslow（10-3mm2/s）ffast（%）TZ-PCa370.6330.1454.0840.7340.9540.17639.7368.052TZ-BPH430.7030.1554.1830.8111.0240.24441.8049.184Z6.9655.4236.84610.684P0.00010.00010.00010.0001表2 MRIMB-DWI各指标对TZ-PCa诊断效能的ROC曲线分析Tab.2 ROCcurveanalysisofMRIMB-DWIparametersinthediagnosticefficiencyofTZ-PCaItemROC95%CIYoudenindexSensitivity（%）Specificity（%）ADCstand0.7000.587-0.7980.41664.8676.74ADCfast0.7250.614-0.8190.43175.6867.44ADCslow0.8210.720-0.8980.69094.5974.42ffast0.8580.62-0.92670.55966.5788.37ABCD图3 MRIMB-DWI各参数诊断TZ-PCa能效的ROC曲线Fig.3 ROCcurveofMRIMB-DWIparametersinthediagnosticefficiencyofTZ-PCa1.00.80.60.40.20Sensitivity00.20.40.60.81.01-specificityADCslowffastADCfastADCstand中国医科大学学报 第52卷7030.902、0.894和0.829。模型A的AUC最大。与模型D比较，模型A、模型B差异有统计学意义（P90%，但两者比较无统计学差异（P0.05）。与模型D比较，模型A、B的AUC均有统计学差异（均P0.05）。表明ffast联合PSAD、fPSA/tPSA检测更能提高PSA灰区TZ-PCa的检出率，且Bp-MRI多b值的诊断效能高于PSAD及fPSA/tPSA。表明两者联合诊断较单一指标检测具有更高的临床价值。3.1 Bp-MRI多b值对TZ-PCa与TZ-BPH鉴别诊断价值既往研究 20 证实，MB-DWI更能准确反映b值升高时组织水信号衰减的方式，升高b值可避免循环灌注引起的干扰。结合前列腺组织实际情况来分析，在高b值下，ADCslow反映受缚于结缔组织、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主要反映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，ffast反映体内毛细血管容积与体素容积的比值 21。本研表3 TZ-PCa组与TZ-BPH组血清PSA各项指标比较Tab.3 ComparisonofserumPSA-relatedparametersbetweentheTZ-PCaandTZ-BPHgroupsGrouptPSA（ng/mL）fPSA（ng/mL）PSAD ng/（mL cm3）fPSA/tPSAProstatevolume（cm3）TZ-PCa7.7845.941.0011.080.1892.970.1310.8141.190.54TZ-BPH7.0471.421.0466.670.1416.630.1504.7650.245.12Z1.9392.5517.3674.85283.56P0.05250.01070.00010.00010.0001表4 tPSA、fPSA、fPSA/tPSA和PSAD对TZ-PCa诊断价值的ROC曲线分析Tab.4 ROCcurveanalysisofthediagnosticvalueoftPSA，fPSA，fPSA/tPSA，andPSADinTZ-PCaItemROC95%CIYoudenindexSenstivity（%）Specificity（%）tPSA0.6230.507-0.7300.25070.2754.76fPSA0.6650.550-0.7680.39148.6590.48fPSA/tPSA0.7760.669-0.8620.54154.0597.85PSAD0.8430.744-0.9150.66781.0894.59图4 tPSA、fPSA、fPSA/tPSA、PSAD对TZ-PCa诊断效能的ROC曲线Fig.4 ROCcurveoftPSA，fPSA，fPSA/tPSA，andPSADinthediagnosticefficiencyofTZ-PCa1.00.80.60.40.20Sensitivity00.20.40.60.81.01-specificityfPSAfPSA/tPSAPSADtPSA图5 4种诊断模型ROC曲线Fig.5 ROCcurvesoffourdiagnosticmodels1.00.80.60.40.20Sensitivity00.20.40.60.81.01-specificityABCD第8期 刘娜等.MRI多b值DWI联合血清PSA相关参数对PSA灰区移行区前列腺癌的诊断效能704究结果显示，TZ-PCa组ADCstand、ADCfast、ADCslow及ffast均显著低于TZ-BPH组（均P0.05）。分析其原因可能为癌细胞大量增殖会引起细胞排列紧密，且肿瘤细胞核质比更高，水分子扩散受限进一步加重，因此ADCstand明显下降。同时，肿瘤细胞核质比高以及细胞密度增加均会在一定程度导致ffast下降，因此，这些参数可作为鉴别TZ-PCa与TZ-BPH有效指标。另外本研究结果显示，ffast的AUC最高，特异度最高；而ADCslow灵敏度最高。分析其原因可能是TZ-PCa往往同时存在细胞密度增大引起ADC降低和循环高灌注引起ADC升高两种截然相反的状况，因此ADC值存在个体差异；ADCslow主要反映扩散以及灌注两种信息，TZ-PCa细胞数量及致密组织多，细胞外间隙少，所以反映这部分水分子扩散的ADCslow值较小，因此其灵敏度较高。3.2 血清PSA相关参数对TZ-PCa的诊断价值临床上PCa的筛查主要依靠tPSA检测，但tPSA水平易受多种因素影响。SAUVAIN等 22 大样本随机试验研究表明，单一tPSA筛查导致了CIPCa过度诊疗。通常tPSA10ng/mL时倾向PCa诊断。为了提高410ng/mL灰区PCa诊断的准确性，临床上采用联合PSA相关参数来评估，进而改善PSA的低特异性。本研究结果显示，TZ-PCa组与TZ-BPH组fPSA比较差异有统计学意义（P0.05）。TZ-PCa组PSAD值显著高于TZ-BPH组，fPSA/tPSA与前列腺体积均显著低于TZ-BPH组（均P0.0001）。提示PSAD、fPSA/tPSA具有显著区分前列腺良恶性病变的能力。PSAD越大，提示PCa的可能性越大，fPSA/tPSA越小，提示PCa的可能性越大。进一步对其诊断效能的分析结果显示，PSAD和fPSA/tPSA的AUC分 别 为0.843、0.776，PSAD灵 敏 度 最 高，fPSA/tPSA特异度最高，与陈建森等 23 研究结果一致，进一步验证了PASD和fPSA/tPSA在鉴别前列腺良恶性病变中有较好的诊断价值。ROC曲线确定PSAD、fPSA/tPSA的最佳截断值分别为0.16ng/（mL cm3）、0.15，与以往研究 10，24 结果相似。3.3 4种模型诊断效能分析既 往 研 究 25 显 示ADCslow鉴 别TZ-PCa与TZ-BPH有一定优势，但本研究结果显示ffast优势更明显。本研究结果显示PSAD灵敏度最高，fPSA/tPSA特异度最高，国外研究 26 表明PSAD和fPSA/tPSA均能提高PCa诊断的灵敏度及特异度。因此，本研究构建4种诊断模型，综合评价其对前列腺移行区病变的鉴别诊断价值。研究结果显示，A模型的AUC最高，且A、B模型与D模型间AUC比较有统计学差异（均P0.05）。由此可见ffast的诊断效能高于ADCslow，PASD的诊断效能高于fPSA/tPSA，ffast联合PASD、fPSA/tPSA对PSA灰区的TZ-PCa诊断效能最高。因此，综合评估PSA相关指标及相关影像学检查可以提高TZ-PCa的检出率，并能突显出一些“隐藏”于CIPCa中的CSPCa，避免PSA灰区TZ-PCa患者过度治疗。同时，尽管PI-RADSV2 27 指出关于移行区以T2WI为主要评分序列，也提供了比较客观的影像诊断依据，但由于疾病的复杂性及一些既往罹患前列腺炎或前列腺穿刺病史的患者，其良恶性的影像表现存在一定的模糊性，增加了影像诊断的困难性，容易造成PI-RADS评分主观意识的偏颇。PI-RADSV2也指出对于评分3分的病变仍需结合DWI来鉴别，强调了bp-MRI的优势。综上所述，ffast联合PSAD对于PSA灰区TZ-PCa的诊断效能最高，对PSA灰区TZ-PCa和TZ-BPH的鉴别诊断具有较大价值。本研究的不足之处：（1）样本量小，纳入logistic回归分析的观察指标较少，建立的联合预测模型不够全面；（2）部分病理结果为超声穿刺结果，可能存在一定偏倚；（3）血清PSA相关测定可能因部分不可抗拒因素存在偏差。今后应扩大样本量来进一步论证。表5 4种模型两两比较结果Tab.5 AnalysisofpairwisecomparisonresultsofthefourmodelsItemAandBAandCAandDBandCBandDCandD95%CI-0.0431-0.0946-0.0121-0.07900.0041-0.1920-0.0771-0.09250.0097-0.1340-0.0357-0.1640Z0.7331.4392.0450.1782.2641.261P0.46350.15000.04010.85830.02360.2073中国医科大学学报 第52卷705参考文献：1 方友强，周祥福.2020版欧洲泌尿外科学会前列腺癌诊疗指南更新要点解读 J .中华腔镜泌尿外科杂志（电子版），2020，14（6）：401-404.2 KANGJK，CHUNGJW，CHUNSY，etal.Oncologicalandfunc-tionaloutcomesfollowingrobot-assistedlaparoscopicradicalpros-tatectomyatasingleinstitution：aminimum5-yearfollow-up J.YeungnamUnivJMed，2018，35（2）：171-178.DOI：10.12701/yujm.2018.35.2.171.3 ASVADINH，MIRAKSA，BAJGIRANAM，etal.3TmultiparametricMRimaging，PIRADSv2-baseddetectionofindexprostatecancerle-sionsinthetransitionzoneandtheperipheralzoneusingwholemounthistopathologyasreferencestandard J.AbdomRadiol，2018，43（11）：3117-3124.DOI：10.1007/s00261-018-1598-9.4 张宇，曾娜，朱一辰，等.基于PIRADs-v2预测临床有意义前列腺癌：模型的构建及内部认证 J .临床和实验医学杂志，2018，17（5）：5.DOI：10.3969/j.issn.1671-4695.2018.05.007.5 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