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单指数、双指数扩散加权成像及其参数图直方图分析在前列腺癌诊断中的应用价值研究

曾桔  
【摘要】:目的:探讨超高b值扩散加权成像(Diffusion-weighted imaging,DWI)、体素内不相干运动(Intravoxel incoherent motion,IVIM)成像及其参数图直方图分析在前列腺癌(Prostate cancer,PCa)与前列腺增生(Benign prostate hyperplasia,BPH)鉴别诊断、预测PCa侵袭性和分化程度中的价值。方法:前瞻性纳入2018年11月~2019年12月在四川省人民医院行前列腺 IVIM-DWI(b=0、50、100、150、200、400、600、800、1000、1500、2000s/mm2),且之后通过超声引导经直肠穿刺活检或手术病理确诊为PCa或BPH的73名的患者作为研究对象。所有患者依据病理结果及MRI图像信号特点,特别是轴位T2WI及DWI图像特点,在相应参数图上进行感兴趣区(Region of interest,ROI)勾画。比较 ADC 值(b=50、2000s/mm2)、IVIM成像(b=0~600s/mm2)参数D值、D*值、f值及其参数图直方图指标均值(mean)、方差(variance)、偏度(skewness)、峰度(kurtosis)、百分位数(1%、10%、50%、90%、99%)在PCa组与BPH组间的差异,绘制差异有统计学意义的参数的受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve,ROC)得到相应参数鉴别诊断PCa与BPH的阈值并比较它们的诊断效能。根据Gleason评分系统将PCa患者分为低级别组(Low-grade,LG,Gleason 评分≤3+4)和高级别组(High-grade,HG,Gleason评分≥4+3),比较上述各参数的组间差异,绘制差异有统计学意义的参数的ROC曲线得到相应参数区分不同分化程度PCa的阈值并比较它们的诊断效能。分析PCa组各参数与Gleason评分的相关性。结果:①PCa组45例,年龄51.0-92.0岁,平均年龄72.5±7.9岁;前列腺特异性抗原(Prostate specific antigen,PSA)4.1-1000.Ong/ml,中位 PSA 83.5ng/ml(31.1ng/ml,255.5ng/ml)。BPH 组 28 例,年龄 59.0-90.0 岁,平均年龄 72.5±8.1 岁;PSA 2.0-45.0ng/ml,平均 PSA 15.6±11.8ng/ml。PCa组与BPH组的年龄差异没有统计学意义(P0.05);PCa组的PSA水平高于BPH组,其差异有统计学意义(P0.05)。根据Gleason评分将前列腺癌患者分为LG组和HG组,其中LG组13例,HG组32例。②PCa患者病灶在T2WI图上呈均匀或不均匀低信号,DWI图呈明显高信号,ADC图及D图呈明显低信号,D*图及f图分辨率较低,呈混杂信号。BPH患者T2WI图示中央腺体区域(包括移行带、尿道周围腺体和中央带)散在高、等、低混杂信号结节,17例DWI图、ADC图及D图呈等信号,1 1例DWI图为稍高信号,相应ADC图及D图呈稍低信号,D+图及f图分辨率较低,呈混杂等、低信号。③比较PCa组与BPH组间各参数的差异。参数平均值比较结果表明:PCa组的平均ADC值及平均D值低于BPH组,平均f值高于BPH组,其差异均有统计学意义(P0.05)。参数图直方图指标比较结果表明:ADC图及D图的所有直方图参数、D+图的部分直方图参数在两组间的差异有统计学意义(P0.05),其中PCa组ADC方差、ADC偏度、ADC峰度、D方差、D偏度及D峰度均高于BPH组,其余ADC图及D图的直方图参数均低于BPH组,PCa组D*方差、D*99%均高于BPH组。进一步绘制ROC曲线得到上述参数鉴别诊断PCa的阈值并比较它们的的诊断效能。结果表明:平均ADC值、平均D值及平均f值的曲线下面积(Area under curve,AUC)与诊断阈值分别为 0.983 与 0.8×10-3mm2/s、0.994 与 0.95×10-3mm2/s、0.752 与 0.1;ADC 均值、ADC 方差、ADC 偏度、ADC 峰度、ADC1%、ADCio%、ADC50%、ADC90%、ADC99%的 AUC 与诊断阈值分别为 0.933 与 151.36、0.721与 242.73、0.757 与 0.16、0.668 与 0.16、0.963 与 107、0.948 与 115、0.933与 1 51、0.887 与 155、0.843 与 177;D 均值、D 方差、D 偏度、D 峰度、D1%、D10%、D50%、D90%、D99%的 AUC 与诊断阈值分别为 0.972 与 69.94、0.706 与 286.45、0.834 与 0.36、0.724 与 0.26、0.972 与 39、0.985 与 55、0.972 与 70、0.919与95、0.781与115;D*方差、D*99%的AUC与诊断阈值分别为0.698与393.70、0.654与91。上述参数中诊断效能较高(AUC0.9)的有平均ADC值、平均 D 值、ADC 均值、ADC1%、ADCio%、ADC50%及 D均值、Di%、D10%、D50%、D90%,其中D90%的AUC分别低于平均ADC值、平均D值及D均值、D10%、D50%的AUC(P0.05),其余高诊断效能参数之间的AUC没有显著差异(P0.05)。④比较LG组与HG组间各参数的差异。参数平均值比较结果表明:LG组平均ADC值、平均D值显著高于HG组,f值显著低于HG组(P0.05)。参数图直方图指标比较结果表明:ADC图和D图的大部分直方图参数、f图的部分直方图参数在两组间的差异有统计学意义(P0.05),其中 LG 组 ADC 均值、ADC1%、ADC10%、ADC50%、ADC90%、ADC99%及D均值、D10%、D50%、D90%均高于HG组,D偏度、D峰度及f方差、fso%均低于HG组。绘制ROC曲线得到上述参数区分不同分化程度PCa的阈值并比较它们的诊断效能。结果表明:平均ADC值、平均D值及平均f值的AUC与诊断阈值分别为0.885与0.63×10-3mm2/s、0.883与0.78×10-3mm2/s、0.707 与 0.13;ADC 均值、ADC1%、ADCio%、ADC50%、ADC90%、ADC99%的AUC与诊断阈值分别为的0.776与110.97、0.798与81、0.754与 91、0.756 与 108、0.764与139、0.721与159;D均值、D偏度、D峰度、D10%、D50%、D90%的 AUC 与诊断阈值分别为 0.743 与 59.48、0.786 与 0.75、0.834与 0.35、0.688 与 46、0.754 与 55、0.744 与 78;f 方差、f50%的AUC 与诊断阈值分别为0.695与312.56、0.665与34。其中平均ADC值、平均D值与D峰度的诊断效能相对较高(AUC0.8),三者AUC均无显著差异(P0.05)。通过Logistic回归分析得到联合平均D值、平均f值与D90%的ROC曲线下面积为0.950,显著高于独立参数的AUC(P0.05)。⑤采用Spearman相关分析评价PCa组各参数与Gleason评分的相关性。参数平均值分析结果表明:平均ADC值、平均D值及平均f值与Gleason评分相关系数(r)分别为-0.682、-0.554及0.364(P0.05)。参数图直方图指标分析结果表明:ADC 均值、ADC1%、ADCio%、ADC50%、ADC90%及 D50%与 Gleason 评分均呈负相关,而D偏度、D峰度、D*峰度、f方差、f峰度、f99%与Gleason评分均呈正相关(P0.05),上述参数的r绝对值范围在0.3~0.5之间。结论:①超高b值DWI参数ADC值、IVIM成像参数D值及f值均能鉴别诊断PCa与BPH,其中ADC值、D值的诊断效能较高,且二者的诊断准确性相当。②ADC图及D图的所有直方图参数、D*图的部分直方图参数能鉴别诊断PCa与BPH,其中ADC均值、ADC1%、ADC10%、ADC50%与D均值、D10%、D50%的诊断效能较高,与平均ADC值、平均D值的诊断准确性相当。直方图参数能提供更多的、反映肿瘤内部异质性的信息,且诊断准确性与常规参数相当。③ADC值、D值及f值均能区分不同分化程度的PCa。ADC图及D图的大部分直方图参数、f图的部分直方图参数能区分不同分化程度的PCa,其中D峰度诊断效能相对较高,与平均ADC值、平均D值的诊断准确性相当。联合平均D值、平均f值与D90%预测PCa分化程度的准确性高于独立参数。直方图参数在预测PCa分化程度与侵袭性方面,不仅能提供更多的、反映肿瘤内部异质性的信息,与常规参数相结合还能提高诊断的准确性。④ ADC值、D值与Gleason评分均呈中度负相关,f值与Gleason评分呈低度正相关。ADC均值、ADC1%、ADC10%、ADCso%、ADC90%及D50%与Gleason评分均呈低度负相关,D偏度、D峰度、D*峰度、f方差、f峰度、f99%与Gleason评分均呈低度正相关。


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