体素内不相干运动成像对前列腺癌盆腔转移淋巴结的诊断价值

石林，白辉，郑石磊，刘金磊，郭辉，曹婧，马贺骥

锦州医科大学附属第一医院放射科，辽宁锦州 121000； *通讯作者 马贺骥 maheji9831@sina.com

前列腺癌是西方国家男性常见的恶性肿瘤[1]，我国发病率也逐年上升[2]。前列腺癌盆腔淋巴结转移情况是影响前列腺癌分期及预后的重要指标。扩散加权成像（DWI）对于盆腔淋巴结转移情况的应用价值已经得到证实[3]。基于常规DWI，体素内成像不相干运动成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI）在无需对比剂的情况下采用双指数模型评估组织内水分子的扩散及血液循环灌注的信息[4]。该成像序列已应用于前列腺癌和前列腺增生的鉴别诊断[5-6]；但国内关于IVIM-DWI 各参数在前列腺癌盆腔淋巴结中的应用鲜有报道。本研究以病理结果为“金标准”，探讨IVIM-DWI 定量参数对于前列腺癌盆腔转移淋巴结的诊断价值，以提高盆腔淋巴结切除术（pelvic lymph node dissection，PLND）中阳性淋巴结的切除率。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性收集2017年10月—2019年5月于锦州医科大学附属第一医院行前列腺癌根治术（radical prostatectomy，RP）联合PLND 的27 例患者的临床及影像资料，年龄56～75 岁，中位年龄64 岁。所有患者术前2 周内均行常规前列腺MRI 及IVIMDWI 扫描。其中外周带前列腺癌21 例，中央腺体前列腺癌6 例；低分化前列腺癌（Gleason 评分8～10 分）7 例，中分化前列腺癌（Gleason 评分7 分）13 例，高分化前列腺癌（Gleason 评分≤6 分）7 例。11 例患者合并盆腔淋巴结转移。有效淋巴结98 枚，其中非转移淋巴结69 枚，转移淋巴结29 枚。非转移淋巴结中，闭孔淋巴结23 枚，髂内淋巴结22 枚，髂外淋巴结24 枚；转移淋巴结中，闭孔淋巴结11 枚，髂内淋巴结8 枚，髂外淋巴结10 枚。淋巴结短径0.43～1.61 cm，平均（0.74±0.37）cm。纳入标准：①所有患者均经术前穿刺病理证实为前列腺癌，癌灶无邻近器官侵犯及远处转移；②术前未行放化疗或者内分泌治疗；③患者临床资料、手术记录及术后病理资料完整。排除标准：①MRI 检查前接受过任何抗肿瘤治疗或盆腔手术；②MRI 扫描范围内未见短径≥4 mm 的淋巴结；③所有切除淋巴结均无法与MRI 成功匹配。

1.2 检查方法 采用Siemens Verio 3.0T 超导型MR扫描仪和16 通道相控阵腹部线圈，患者取仰卧位。MRI 平扫序列包括T2WI（高分辨小FOV 轴位）、T2WI（矢状位、冠状位）、T1WI（轴位）及IVIMDWI（轴位）。扫描范围包括前列腺癌淋巴结转移率及转移密度均较高的闭孔、髂内和髂外区域[7]。上达髂总动脉分叉处，下至前列腺下缘。所有轴位扫描定位线均保持一致。扫描参数：①高分辨小FOV 轴位T2WI：采用TSE 序列，层厚3.0 mm，层间距0.6 mm，TR 6700 ms，TE 101 ms，矩阵320×262，FOV 20 cm ×20 cm，激励次数2 次。②轴位IVIM-DWI：采用单次激发自旋平面回波序列，取9 个b 值（b＝0、50、100、150、200、500、800、1000、1500 s/mm2），层厚3 mm，层间距0.6 mm，TR 9600 ms，TE 97 ms，矩阵260×221，FOV 26 cm×26 cm，激励次数4 次，扫描时间11 min 29 s。

1.3 手术与组织学病理 手术采用RP 联合PLND，淋巴结切除范围包括髂内、髂外及闭孔区域淋巴结。术前手术医师根据MRI 图像及报告了解患者盆腔淋巴结的数目、大小及分布情况，术中共摘除118 枚淋巴结。将位于不同侧、不同区域的单个或区域内淋巴结单独装袋、编号并标明位置及数目后送检病理。切除的淋巴结用10%甲醛固定，石蜡包埋、切片，并记录其长短径。行常规苏木精-伊红染色并得出病理结果，根据其转移情况进行分组。

1.4 图像分析 获得术后病理报告后，由2 名经验丰富的放射科副主任医师依据MRI 图像（主要是轴位T2WI 以及IVIM-DWI 原始图像）独立完成术中淋巴结与MRI 图像之间的位置匹配工作，并汇总匹配结果。如意见不一致，则排除相应的淋巴结。如同一区域内多枚淋巴结在术中未明确分离，则在该区域仅选取短径最大和最小的淋巴结进行匹配。IVIM-DWI 原始图像传输至后处理软件IMAge/enGINE[8]。2 名医师独立操作，分别选择匹配成功的淋巴结最大层面，手动勾画感兴趣区（ROI），范围覆盖除坏死区域外的淋巴结组织，尽量避开淋巴结外区域。排除任何1 名医师认为坏死严重而勾画ROI 不佳的淋巴结后，测量有效淋巴结的ADC 值、D 值、D*值及f 值。3 次勾画、测量，并取平均值，如2 名医师参数测量一致性好，取两者测量的平均值进行分析。

1.5 统计学方法 应用SPSS 16.0 及Medcalc 软件，淋巴结ADC 值、D 值、D*值及f 值以表示，组间比较采用成组资料t检验。利用受试者工作特征（ROC）曲线分析各参数对前列腺癌盆腔转移淋巴结的诊断效能，采用Z检验两两比较各参数间诊断效能的差异。使用组内相关系数（ICC）检验2 名医师参数测量的一致性，ICC<0.40 表示一致性差，0.40≤ICC≤0.75 表示一致性中等，ICC>0.75 表示一致性良好。P<0.05 表示有统计学意义。

2 结果

2.1 入组前列腺癌盆腔淋巴结情况 本研究成功匹配105 枚淋巴结，其中7 枚淋巴结因坏死较严重而被排除，最终纳入98 枚淋巴结。

2.2 IVIM-DWI 各定量参数测量一致性及组间差异 比较 2 名医师各参数测量结果的一致性高（ICC均>0.75）。转移淋巴结组患者ADC 值、D 值及f 值均小于非转移淋巴结组，差异均有统计学意义（P<0.05）；两组间D*值差异无统计学意义（P>0.05，表1、图1、2）。

表1 前列腺癌盆腔转移与非转移淋巴结IVIM-DWI 各定量参数比较（±s）

表1 前列腺癌盆腔转移与非转移淋巴结IVIM-DWI 各定量参数比较（±s）

分组 例数 ADC 值（×10-3 mm2/s） D 值（×10-3 mm2/s） f 值（%） D*值（×10-3 mm2/s） 转移组 29 1.10±0.21 0.88±0.14 24.74±7.43 11.44±2.29 12.44±4.16 t 值 -7.31 -6.28 -2.51 -1.52 非转移组 69 1.44±0.21 1.15±0.28 29.40±10.32 P 值 ＜0.01 ＜0.01 0.01 0.13

图1 男，65 岁，前列腺癌盆腔转移淋巴结，箭示被勾画的淋巴结。

图2 男，59 岁，前列腺癌盆腔非转移淋巴结，箭示被勾画的淋巴结。

2.3 IVIM-DWI 各定量参数对前列腺癌转移淋巴结的诊断效能 ADC 值、D 值对前列腺癌盆腔淋巴结转移 的诊断效能高，f 值稍低（表2、图3）。各参数两两比较，ADC 值与D 值诊断效能差异无统计学意义 （Z=1.25，P=0.21）；且均高于f 值，差异均有统计学 意义（Z=3.31、2.50，P<0.01）。

表2 ADC 值、D 值及f 值对前列腺癌盆腔转移淋巴结的诊断效能

图3 ADC 值、D 值及f 值对前列腺癌盆腔转移淋巴结诊断效能的ROC 曲线

3 讨论

IVIM-DWI 理论最早由Le Bihan 等[4]提出，该理论指出体素内的扩散信号不仅来源于单纯水分子扩散，还来源于微血管血液灌注形成的假性扩散。通过双指数衰减模型公式Sb/S0＝（1-f）exp（-bD）+fexp[-b（D*+D）]，可计算出D、D*以及f 值。较小的b 值可反映微循环的灌注情况；较大的b 值可反映纯水分子的单纯扩散[4]。既往研究表明，b 值越多，越能够获得更加准确的灌注参数[9]。本研究在权衡图像质量及扫描时间后，选用9 个b 值，其中低b 值（b≤200 s/mm2）5 个，高b 值（200 s/mm2

既往研究评估了IVIM-DWI 在前列腺及膀胱、乳腺、子宫颈等其他器官中的应用[5-6,10-12]。大多数研究认为ADC 值、D 值能反映良、恶性组织间的差异；而关于D*值、f 值的研究结果并不一致。本研究证明前列腺癌盆腔转移淋巴结的ADC 值、D 值及f 值均低于非转移淋巴结，差异有统计学意义；而D*值对于鉴别前列腺癌盆腔转移淋巴结并无统计学意义。ROC曲线显示，ADC 值、D 值对前列腺癌盆腔淋巴结转移具有较高的诊断效能，且均高于f 值，差异有统计学意义。

ADC 值反映体素内水分子扩散情况，而D 值反映单纯水分子扩散情况，且与组织细胞密度呈负相关[13]。转移淋巴结中癌细胞密度大，核质比高，核分裂象显著导致水分子扩散受限。非转移的炎性淋巴结通常由大量的淋巴细胞和浆细胞组成，细胞排列稀疏，因此转移淋巴结的ADC 值和D 值低于非转移淋巴结。与Sauer 等[14]对于前列腺癌转移淋巴结的研究结果一致。本研究中，D 值较ADC 值略低，间接说明ADC值不仅取决于单纯水分子扩散情况，还有一小部分来源于微循环灌注。此外，D 值理论上应比复合参数ADC 值具有更高的诊断价值；而本研究显示两者对于前列腺癌盆腔淋巴结转移的诊断效能差异并无统计学意义，推测其原因可能是b 值个数及样本数量较少。

f 值为灌注分数，反映组织微循环灌注所致伪扩散运动占整体扩散的百分比。相关病理学研究证实，非转移淋巴结是由于特异性或非特异性感染或肉芽肿所致，血管改变明显，包括血管舒张、渗透率增加、血流增加，而转移淋巴结内肿瘤血管并不够成熟，基底膜破裂或不完整，其完整血管的生成速度并不能超过炎性淋巴结血管系统的良性扩张[15]。本研究证明转移淋巴结的f 值低于非转移淋巴结，这与直肠癌淋巴结转移[16]及肺癌纵隔淋巴结转移[17]的研究结果一致；但与Sauer 等[14]的研究结论相反，推测其原因是淋巴结微循环特性与前列腺癌分化程度存在潜在的关系。本研究中，低、中、高分化前列腺癌占比与Sauer 等[14]的研究存在较大差异，这可能需要进一步分组及进行相关性分析。D*代表微循环灌注的扩散效应，反映毛细血管内血液的动态流率。本研究显示，D*对转移及非转移性淋巴结的鉴别不敏感。推测一方面可能由于低b 值的个数不足，需采用更多的低b 值才能阐明伪灌注效应的特征；另一方面D*值受信噪比影响大，测量可重复性差[18]。这可能需要更加准确的参数测量以及相关的病理学研究。

本研究存在一定的不足：①未能将所有可见淋巴结纳入研究范围，包括短径<4 mm 的淋巴结以及匹配不成功的淋巴结；②由于盆腹部呼吸运动等可能导致不同b 值下的同一淋巴结出现位置微移，进而导致计算偏差；③样本数量少。

总之，IVIM-DWI 相关参数ADC 值、D 值及f值在前列腺癌盆腔转移与非转移性淋巴结中存在差异，且在其鉴别诊断方面具有较高的效能。因此，IVIM-DWI 可以在RP 联合PLND 术前评估中发挥重要作用，以指导临床更精准地制订手术方案，进而提高患者的预后。