体素内不相干运动(IVIM)与扩散加权成像(DWI)在前列腺癌与良性前列腺增生鉴别诊断中的附加价值

《Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine》：The added value of intravoxel incoherent motion (IVIM) and diffusion-weighted imaging (DWI) in differentiation between prostate cancer and benign prostatic hyperplasia

　　

目的：评估体素内不相干运动(IVIM)–扩散加权成像(DWI) MRI对前列腺癌(prostate cancer, PCa)诊断的附加价值。患者与方法：纳入160例患者，DWI图像分别采用IVIM双指数模型和单指数模型进行后处理，定量测量真扩散系数(D)、伪扩散系数(D*)、灌注分数(f)及表观扩散系数(ADC)。比较PCa组与良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia, BPH)组各参数差异；采用Spearman秩检验评估IVIM参数与Gleason评分的相关性；采用受试者工作特征(ROC)曲线评价各参数鉴别PCa与BPH的诊断效能；采用Logistic回归模型评估不同直方图参数联合的诊断性能。结果：共纳入160例前列腺病变患者，平均年龄62.3±7.93岁，BPH占55.6%，前列腺腺癌占44.4%。PI-RADS v2.1判读灵敏度83.1%、特异度97.75%、准确率91.3%。IVIM参数中，ADC诊断效能最高（灵敏度95.51%，特异度91.55%，AUC＝0.915）。结论：IVIM可在前列腺癌诊断中发挥辅助作用，其中ADC结合PSA水平及PI-RADS评分具有重要临床意义。

《Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine》刊载论文解读——体素内不相干运动(IVIM)与扩散加权成像(DWI)在前列腺癌与良性前列腺增生鉴别诊断中的附加价值

一、研究背景与立题依据

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是西方男性最常见的癌症相关死亡原因，多见于45～60岁人群。确诊依赖前列腺穿刺活检，但活检为有创操作，可并发疼痛、出血及感染，且存在过度诊断或漏诊风险。多参数磁共振成像(multi?parametric MRI, mpMRI)是目前检出并定位PCa最精确的影像学手段，其中扩散加权成像(diffusion?weighted imaging, DWI)衍生的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)已是鉴别PCa与良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia, BPH)的重要定量指标。然而，传统单指数模型所得ADC混叠了水分子真实扩散与毛细血管微灌注效应，在细胞密度增高的BPH结节与PCa之间存在数值重叠，影响鉴别准确性。

体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion, IVIM)模型采用双指数衰减函数，可将真性分子扩散（真扩散系数 D）与毛细血管网内微循环灌注（伪扩散系数 D^*、灌注分数 f）分离量化。本研究旨在前瞻性评估3.0 T mpMRI上IVIM?DWI参数在PCa与BPH鉴别诊断中的附加价值，并探讨其对PI?RADS(Prostate Imaging – Reporting and Data System) v2.1评分为3分这一模棱两可病灶的辅助判别作用。

二、主要关键技术方法

研究设计为前瞻性队列，于埃及曼苏拉大学泌尿与肾脏中心放射科开展（2021年11月—2023年10月），经伦理委员会批准（IRB #MD.22.01.588）并获所有受试者知情同意。连续纳入临床疑诊PCa（依据PSA升高及直肠指检异常）、未接受过内分泌或放疗、MRI与经直肠超声(transrectal ultrasound, TRUS)引导12针系统性穿刺活检间隔≤3个月且IVIM?DWI图像质量合格的患者共160例。MRI采用3.0 T机型（Philips Ingenia）配18通道盆腔相控阵线圈，DWI采集 b 值分别为0、10、20、50、100、200、400、600、800、1000 s/mm2用于IVIM分析；另采集T2WI等常规序列，未将动态对比增强(dynamic contrast?enhanced, DCE)用于本研究的定量分析。两名具10年和25年前列腺影像经验的放射科医师盲法按PI?RADS v2.1独立勾画感兴趣区(region of interest, ROI)——包括明确BPH区域、外周带(peripheral zone, PZ)高度可疑恶性区及对侧正常PZ。IVIM双指数模型拟合得出 D、D^*、f，单指数模型得出 ADC。金标准为TRUS引导12针系统穿刺活检病理结果。统计学采用SPSS 25行独立样本 t 检验/Mann?Whitney U 检验、χ2/Fisher确切概率法、Spearman相关分析、ROC曲线及Logistic回归(p＜0.05为差异有统计学意义)。

三、研究结果

人口学、实验室及组织病理学资料(Demographic, laboratory & histopathological data)：160例患者平均年龄62.3±7.93岁，主诉为梗阻刺激性下尿路症状(65.6%)或血尿(34.4%)；中位PSA 15.5 ng/mL（范围10～100 ng/mL）；BPH 55.6%(n=89)，前列腺腺癌44.4%(n=71)；T分期T2b 29.6%、T3b/T4 22.5%、T2a 14.1%、T2c 11.3%；PI?RADS≥4者38.1%。

PI?RADS MRI鉴别BPH与PCa的准确性及其对PI?RADS 3病灶的扩展分析(Diagnostic accuracy of PIRADs MRI…expanded analysis regarding equivocal PIRADS 3 lesions)：PI?RADS整体判读灵敏度83.1%、特异度97.75%、准确率91.3%(p＜0.001)。单独分析PI?RADS 3病灶发现，PCa组的 D 与 ADC 显著低于BPH组（提示恶性病变弥散受限、细胞密度增高），D^*显著高于BPH组（反映肿瘤新生血管增多致微血管灌注增强），而 f 差异无统计学意义；其中 ADC 差异最具显著性(p＜0.001)，其次为 D^*，提示二者可作为PI?RADS 3模棱两可病灶的辅助定量标志物。

单指数模型ADC与IVIM?DWI鉴别BPH与PCa的诊断准确性(Diagnostic accuracy of monoexponential ADC and IVIM?DWI in discrimination between BPH and PCa)：PCa组直方图 D 与 ADC 均显著低于BPH组(p均＜0.001)，直方图 D^*显著高于BPH组(p＝0.031)，f 组间无显著差异。ROC显示：ADC诊断效能最高(AUC＝0.915，截断值≈1.35×10?3 mm2/s，灵敏度95.51%，特异度91.55%)；D 亦具较好效能(AUC＝0.85，截断值≈1.0×10?3 mm2/s，灵敏度92.13%，特异度85.92%)；f (AUC＝0.55)与 D^*(AUC＝0.41，虽特异度100%但灵敏度仅16.85%)单独鉴别价值有限。

单指数ADC与IVIM参数的相关性分析(Correlation analysis of monoexponential ADC and IVIM?DWI parameters)：PSA、最大径、PI?RADS评分与直方图 D 及 ADC 呈显著负相关；PSA及最大径与直方图 D^*呈显著正相关；上述变量与 f 均无显著相关性；年龄与 ADC 呈弱负相关(p＝0.04)，与 D、D^*、f 无关。

前列腺病变中PCa患病预测因子(The predictors of PCa possibility among patients with a prostate lesion)：多因素Logistic回归显示PSA、最大径、PI?RADS是PCa独立预测因子，PI?RADS OR最高(37.3, p＜0.001)；将ADC引入模型后，PI?RADS OR升至68.3(p＜0.001)，PSA(p＝0.008)与ADC(p＝0.02)仍具独立预测意义，最大径失去显著性(p＝0.06)，提示ADC可提升基于常规临床?影像指标的预测能力。

Gleason评分与ADC及IVIM参数的相关性(Correlation of Gleason score to ADC and IVIM parameters)：中分化(GS 6～7)与低分化(GS≥8)PCa间，ADC、D、D^*、f 差异均无统计学意义，IVIM参数未能在本队列中进一步区分PCa分化程度。

四、讨论与结论总结

研究人员指出，本研究PI?RADS判读效能与既往文献相符。IVIM所得真扩散系数 D 在PCa中低于BPH（符合恶性组织细胞外间隙缩小、细胞膜密度增加所致弥散受限），D^*高于BPH（与肿瘤血管生成相关），但 D 的诊断效能仍略低于传统ADC，可能源于IVIM参数对噪声及 b 值选取更敏感、拟合误差较大，而ADC因融合扩散与灌注成分反而增强PCa与BPH对比度及稳定性。灌注分数 f 在本研究中未显示组间差异，考虑与低 b 值信噪比不足、前列腺微血管分布生理变异大及IVIM模型对采集参数敏感有关。年龄仅与ADC呈弱负相关，IVIM参数不受年龄明显影响。ADC、D 被证实可提升模棱两可PI?RADS 3病灶的鉴别信心。本研究局限为单中心中等样本量及 b 值方案尚未标准化。

原文结论翻译：单指数模型ADC与IVIM?DWI参数（尤其是真扩散系数 D）在前列腺癌与良性前列腺增生间具良好鉴别能力。将单指数ADC及IVIM?DWI（特别是 D）整合入多参数MRI有助于提高前列腺癌的诊断水平。