不同b值下前列腺影像报告与数据系统v2.1对前列腺病变的诊断效能

孙明华，沈中原，徐丽，陈英，陈芳，李飞

安徽医科大学附属阜阳医院放射科，安徽阜阳 236000； *通讯作者 孙明华 aydfyyysmh@163.com

近年随着我国前列腺癌发病率逐年递增，磁共振多参数成像在早期前列腺癌（prostate cancer，PCa）检出的价值得到临床认可[1-3]；尤其前列腺影像报告与数据系统第2 版（prostate imaging reporting and data system version 2，PI-RADS v2）的推出进一步规范和统一了不同工作经验、不同科室和单位间诊断医师对MRI 图像阅片的一致性[4-5]。但研究显示，其诊断效能与PI-RADS v1 结果不统一[6-7]。基于大量研究，PIRADS 管理委员会于2019年推出PI-RADS v2.1 版本，其提供了推荐的扩散加权成像（DWI）及表观扩散系数（ADC）图像的b 值取值范围，但并未明确最优b 值。在不同b 值下，DWI 及ADC 图像信号强度不同，可能会对前列腺病变PI-RADS 评分产生影响。本研究以PIRADS v2.1 为基础，研究不同b 值DWI 及其自动生成的ADC 图像对前列腺病变的诊断效能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年8月—2019年5月安徽医科大学附属阜阳医院收治的78例前列腺病变患者，其中 PCa 41 例，前列腺增生（benign prostatic hyperplasia，BPH）37 例，共92 枚病灶，外周带PCa 32 枚、BPH 14 枚，移行带PCa 20 枚、BPH 26 枚。所有患者均行MRI T2WI、DWI 及动态增强（dynamic contrast enhancement，DCE）扫描。纳入标准：①MRI检查前均未行穿刺、手术及其他治疗；②所有组织病理学结果均在MRI 检查后8 周内通过穿刺活检或手术获取；③图像质量均达到PI-RADS v2.1 评分要求。患者年龄53～90 岁，平均（70.67±8.84）岁。前列腺特异性抗原（26.83±30.31）ng/ml。本研究经医院伦理委员会批准，所有入组患者检查前均签署知情同意书。

1.2 检查方法 使用Siemens Avanto 1.5T 超导MR仪，8 通道腹部相控阵线圈。前列腺轴位T2WI 采用快速抑脂序列：TR 4000 ms，TE 95 ms，回波链长度14，层厚4 mm，层间距1 mm，视野（FOV）20 cm×20 cm，激励次数4，矩阵460×512。DWI 轴位采用单次激发EPI 序列：TR 6000 ms，TE 85 ms，FOV 26 cm×30 cm，矩阵122×128，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数4。b 值分别为800、1200、1500 s/mm2，相应b 值下ADC 图像自动生成。DCE 使用高压注射器在T2WI、DWI 序列结束后经肘静脉以2 ml/s 注入钆喷酸葡胺15 ml，使用VIBE 序列：TR 6.0 ms，TE 2.8 ms，层厚3.0 mm，FOV 20 cm×22 cm，连续扫描15 期，扫描时间3 min 26 s。

1.3 图像分析及评分方法 由1 位医学影像诊断专业副主任医师及1 位主治医师依据PI-RADS v2.1 评分标准，分别采用盲法在Syngo 工作站上对T2WI、DWI、DCE 图像进行评分，并记录每位患者在不同b 值（800 s/mm2、1200 s/mm2、1500 s/mm2）时PIRADS v2.1 评分[8]。当前列腺外周带DWI PI-RADS 评分为3 分时，若DCE 阴性则其分值不变，若DCE 阳性则其分值升至4 分；DCE 阳性或阴性对PI-RADS v2评分1、2、4、5 分无影响。当前列腺移行带T2WI 为2 分、DWI≥4 分时，分值升为3 分；当T2WI 为3 分、DWI 为5 分时，分值升为4 分[9]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0 和Medcalc 18.2.1软件。2 位医师在不同b 值时基于PI-RADS v2.1 对所有病变评分结果进行Kappa检验。计算2 位医师在不同b 值下每个b 值PI-RADS v2.1 评分的平均值，将平均值及ADC 值进行独立样本t检验及方差分析，比较不同b 值下前列腺良、恶性病变的PI-RADS v2.1评分及ADC 值的差异。绘制受试者工作特征（ROC）曲线，并对曲线下面积（AUC）进行Delong 检验，确定PI-RADS v2.1 评分及ADC 值最大诊断效能下的b 值。P<0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同b 值下前列腺病变DWI、ADC 图像及其PIRADS 评分结果的一致性 不同b 值下，b 值越高，ADC 图上前列腺移行带病变与周围正常组织信号对比越低，在DWI 图像上信号对比越明显（图1）。

b 值分别为800、1200、1500 s/mm2时，2 位医师对所有病变的PI-RADS v2.1 评分具有较强的一致性（Kappa=0.767，P=0.012；Kappa=0.808，P=0.000；Kappa=0.779，P=0.000）。

2.2 不同b 值前列腺良、恶性病变的PI-RADS v2.1 评分 b 值分别为800、1200、1500 s/mm2时，前列腺外周带与移行带良、恶性病变PI-RADS v2.1 评分比较，差异均有统计学意义（P=0.000）；b 值为1500 s/mm2时，外周带、移行带AUC 最大，特异度最高（图2），Delong 检验显示外周带AUC 差异有统计学意义（P<0.05，表1）。

图1 男，75 岁，前列腺癌。

图2 b 值分别为800、1200、1500 s/mm2时，前列腺外周带（A）及移行带（B）良、恶性病变PI-RADS v2.1 评分的ROC 曲线

表1 不同b 值下前列腺外周带、移行带PCa 及BPH PI-RADS v2.1 评分比较（±s）

表1 不同b 值下前列腺外周带、移行带PCa 及BPH PI-RADS v2.1 评分比较（±s）

注：与PCa 患者比较，*P<0.05；与b=1500 s/mm2 比较，#P<0.05

分区 b 值（s/mm2） 800 1200 1500 外周带 PCa 3.84±0.92 3.81±0.78 4.00±0.67 BHP 2.29±1.20* 2.21±1.25* 2.07±1.14* 敏感度（%） 81.3 74.5 78.2 特异度（%） 79.0 78.9 86.3 AUC 值 0.838# 0.838# 0.905 移行带 PCa 3.85±0.59 3.80±0.52 3.70±0.73 BHP 2.42±1.14* 2.46±1.03* 2.19±1.02* 敏感度（%） 75.0 75.0 74.8 特异度（%） 80.8 81.3 85.2 AUC 值 0.846# 0.851# 0.860

2.3 不同b 值前列腺良、恶性病变的ADC 值及诊断效能分析 b 值分别为800、1200、1500 s/mm2时，前列腺外周带、移行带PCa 的ADC 值均小于BPH，差异均有统计学意义（P<0.05），且不同b 值下诊断前列腺良、恶性病变均有较高的敏感度及特异度（表2）。当b 值为1200 s/mm2时，前列腺外周带、移行带AUC 值均最大（图3），差异有统计学意义（P<0.05，表2）。

3 讨论

2019年，前列腺影像报告与数据系统指导委员会在PI-RADS v2 基础上推出PI-RADS v2.1[10]。本研究基于该版本，DWI 及ADC 图像b 值分别取800、1200、1500 s/mm2。b 值越高，ADC 图上前列腺移行带病变与周围正常组织信号对比越低，在DWI 图像上信号对比越明显，其原因为随着b 值的增加，DWI序列对水分子运动的敏感度提高，T2 透过效应影响 减小，信号衰减越明显；且长时间扫描会导致图像信噪比下降。前列腺病变组织与正常组织信号对比发生变化，其原因是PCa、BPH 细胞密度高于正常组织，其受微循环灌注影响不同。因此随着b 值的变化，其信号改变不同。

图3 b 值分别为800、1200、1500 s/mm2 时，前列腺外周带（A）及移行带（B）良、恶性病变ADC 值的ROC 曲线

表2 前列腺外周带、移行带PCa、BPH 不同b 值下ADC 值比较（±s）

表2 前列腺外周带、移行带PCa、BPH 不同b 值下ADC 值比较（±s）

注：与PCa 患者比较，*P<0.05；与b=1200 s/mm2 比较，#P<0.05

分区 b 值（s/mm2） 800 1200 1500 外周带 PCa 0.87±0.23 0.77±0.21 0.67±0.19 BHP 1.29±0.25* 1.16±0.22* 1.02±0.22* 敏感度（%） 86.1 86.3 78.7 特异度（%） 81.1 86.8 87.2 AUC 值 0.883# 0.901 0.886# 移行带 PCa 0.92±0.23 0.80±0.22 0.70±0.20 BHP 1.26±0.27* 1.12±0.24* 0.96±0.23* 敏感度（%） 74.4 71.6 76.3 特异度（%） 85.8 84.4 74.1 AUC 值 0.828# 0.838 0.808#

由于图像灌注效应及信噪比因素，对于DWI 及ADC 图像的获取，PI-RADS v2.1 推荐了2 个不同的b 值取值区间。为减少扫描时间，本研究尝试运用单一DWI 序列下同时获得的ADC 值及DWI 图像对前列腺病变进行PI-RADS v2.1 评分。结果显示，b 值分别取800、1200、1500 s/mm2时，PI-RADS v2.1 评分诊断前列腺病变均有较高的敏感度及特异度。其中b 值为1500 s/mm2时，前列腺外周带及移行带的特异度均最高，分别为86.3%、85.2%，AUC 分别为0.905、0.860；Delong 检验显示外周带b 值为1500 s/mm2时诊断效能高于800、1200 s/mm2；移行带不同b 值下，AUC 值差异无统计学意义，其原因在于PI-RADS v2.1评分移行带以T2WI 为主，b 值不同对评分结果影响较小。Wang 等[11]选取高b 值（1000、1500、2000 s/mm2），分析DWI、ADC 图像发现，b 值为1500 s/mm2时，图像信噪比及AUC 值均高于b 值为1000、2000 s/mm2时。李慧燕等[12]研究显示，含b 值为1500 s/mm2的不同b 值组合的DWI 图像对PCa 的检出率均高于b 值为1000 s/mm2时。结合本研究，在800～2000 s/mm2的b 值取值范围内单一DWI 序列下，b 值取1500 s/mm2时对前列腺外周带及移行带良、恶性病变的诊断特异度最高，外周带诊断效能最高。因此，前列腺病变PI-RADS评分，DWI 序列单一b 值评分时，推荐1500 s/mm2作为最佳b 值。

本研究显示，b 值分别取800、1200、1500 s/mm2时，前列腺外周带、移行带良、恶性病变ADC 值差异均有统计学意义；且随着b 值升高，病变ADC 值均逐渐减低。同一b 值下，PCa 与BPH 的ADC 值均有不同程度的重叠，尤其移行带，3 个b 值下ADC 值诊断前列腺病变的AUC 值均低于外周带，推测其原因在于本研究以老年患者为主，多数有移行带癌灶、增生结节并存，影响ADC 值测量的准确性。此外，当PCa 发生囊变、出血时，可能也会导致ADC 值出现误差。b 值为1200 s/mm2时，外周带的敏感度及特异度最高（86.3%、86.8%），AUC 值最大（0.901），诊断效能最高，差异有统计学意义；移行带b 值为800、1200 s/mm2时AUC 值差异无统计学意义，但均高于1500 s/mm2时，考虑与上述移行带复杂的病理结构有关。林军等[13]研究显示，b 值分别为50、800 s/mm2时，PCa 组DWI 信号显著高于BPH 组，PCa 组ADC值显著低于BPH 组。张永胜等[14]研究显示，移行带PCa 的ADC 值低于BPH，差异有统计学意义，但两者存在重叠。上述研究结果均与本研究一致，表明ADC值可作为评估前列腺肿瘤良恶性的定量诊断指标。PIRADS 对前列腺病变的诊断主要依据MRI 图像信号强度对比，结果存在一定的主观依从性。Jordan 等[15]研究认为ADC 值联合PI-RADS v2 对PCa 的诊断效能高于单独使用PI-RADS v2，尤其对PI-RADS v2 评分为4 分的结节。这为PI-RADS 评分系统的改进提供了新的思路，可降低PI-RADS v2.1 评分的主观依从性，也是未来研究的方向。

本研究使用1.5T MR 仪，未使用直肠线圈，未能设置更多b 值及超高b 值进行研究；另外，本研究样本量较小，对统计结果可能造成影响；病理结果部分来自穿刺活检，也会对诊断效能产生影响。

总之，PI-RADS v2.1 对前列腺外周带及移行带病变均有较高的诊断价值。单一DWI 扫描序列b 值为1500 s/mm2时，PI-RADS v2.1 评分外周带诊断效能最高。ADC 值可作为PI-RADS v2.1 评分的补充。