0 引言

       PCa是男性泌尿系统常见恶性肿瘤之一，近年来其新发病例与死亡率居于恶性肿瘤前列^{[1, 2, 3]}。外周带是PCa主要发病部位，早期无特异性症状，不易与CP鉴别诊断^[4]，特别是外周带CP表现为局灶性病变时，往往直接被诊断为PCa，局灶性CP被误诊为PCa的现象越来越受到临床医生及影像科医生的重视^{[5, 6]}。这两种疾病具有相似的影像学表现，但治疗方式却差别很大，因此，探寻准确度高的诊断方案有重要临床意义。

       2012年欧洲泌尿放射学会发布了前列腺影像报告和数据系统（prostate imaging reporting and data system, PI-RADS）V1版，后经多次修订更新为PI-RADS V2.1版，将前列腺磁共振多种序列成像推荐为鉴别PCa的常用手段^{[7, 8, 9]}。T2加权成像（T2-weighted imaging, T2WI）、扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）、动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging, DCE-MRI）等多种MRI技术联合检测明显提高了PCa定性、定位及随诊等方面评估的准确性，且对穿刺活检及手术治疗有重要的指导价值^[10]。由于MRI多种扫描图像的获取、判读及报告存在主观性及不一致性，PI-RADS V2.1尚未被广泛、科学地用于外周带PCa与局灶性CP鉴别诊断，其临床实用性有一定限制^{[11, 12, 13]}。在上述背景下，本研究采用DCE-MRI定量值对外周带PCa与局灶性CP患者进行鉴别诊断，并与bp-MRI、mp-MRI诊断方案进行对比。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       回顾性分析2022年1月至2023年4月期间芜湖市第二人民医院收治的病理诊断为外周带PCa的57例患者（研究组）和病理诊断为CP的21例患者（对照组）。纳入标准：（1）MRI检查前未进行过放射治疗及内分泌治疗，且检查前未做过穿刺；（2）穿刺活检或手术治疗与MRI检查时间间隔小于1个月；（3）经系统+认知融合穿刺活检或根治性前列腺切除术病理检查获得明确病理诊断结果；（4）病灶均发生在外周带且均为局灶性病变；（5）临床资料和影像资料完整。排除标准：（1）PCa合并CP者；（2）图像不清晰无法评估者。本研究遵循《赫尔辛基宣言》，经芜湖市第二人民医院伦理委员会审核批准，批准文号：2024-KY-037，免除受试者知情同意。

1.2 MRI扫描方法

       采用3.0 T Philips Achiver超导磁共振扫描仪，16通道相控阵柔软体部线圈，检查前尽量排空膀胱、直肠，仰卧位，扫描范围：耻骨联合上方2cm为扫描中心，包括前列腺、精囊腺及盆腔。参数设置：（1）抑脂T2WI横断位，TR 4569 ms，TE 91 ms，FOV 200 mm×200 mm，矩阵320×320，层厚4 mm；矢状位，TR 3206 ms，TE 100 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵320×320，层厚4 mm；冠状位，TR 3000 ms，TE 100 ms，FOV 300 mm×300 mm，矩阵384×384，层厚4 mm。（2）DWI采用平面回波成像（echo planar imaging, EPI）单次激发序列，TR 3997 ms，TE 70 ms，FOV 200 mm×200 mm，b值为0、800、2000 s/mm²，矩阵128×128，层厚4 mm。（3）DCE-MRI采用THRIVE序列，TR 3.20 ms，TE 1.53 ms，激励次数1次，层厚4 mm，层间距0 mm，矩阵224×224，翻转角15°，单期扫描时间7 s，共80期，于第4个动态时相结束时，同步肘正中静脉注射钆对比剂，剂量0.2 mmol/kg，速率4 mL/s，随后团注20 mL生理盐水冲管。T2WI、DWI和DCE-MRI的层厚均为4 mm，以确保图像的一致性和对比度。

1.3 图像分析

       由2名不知晓病理结果的具有10年以上磁共振诊断工作经验的高年资主治医师独立阅片。首先进行不同序列的评分或分类，再使用bp-MRI [T2WI、DWI及相应表观扩散系数（apparent diffusion coefficient, ADC）图，ADC值由b=0、800 s/mm²计算完成]、mp-MRI（T2WI、DWI、DCE-MRI）两种方案分别进行PI-RADS V2.1评分^[9]，为使DCE-MRI评估不受T2WI、DWI的影响、减少记忆偏差，需对DCE-MRI图像重新排序并且间隔2周进行评估。

       DCE-MRI定量值测量：数据传输后处理软件，由两名具有10年以上MRI诊断工作经验的主治医师在不知道病理结果的情况下勾画病灶的感兴趣区（region of interest, ROI），绘制ROI时尽量包括T2WI所有低信号区域，对应绘制邻近正常外周带组织ROI，避开交界处、血管、钙化灶。由软件自动生成容积转运常数（volume transport constant, K^trans）、速率常数（rate constant, Kep）、血管外细胞外间隙容积分数（extravascular extracellular volume fraction, Ve）。为了验证重复性，随机选取30个病例，由另一名具有10年以上MRI诊断工作经验的主治医师重新勾画ROI，并进行一致性检验。

1.4 统计学方法

       采用SPSS24.0软件进行统计学分析，计量资料符合正态分布者以（x¯±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验，偏态分布者以M（Q1, Q3）表示，采用非参数检验进行两组间比较；计数资料用例数和百分率表示，两组间比较采用卡方（χ²）检验。采用ROC曲线进行诊断效能评价，单变量分析时，使用ROC曲线评估bp-MR1、mp-MRI、K^trans和Kep的诊断效能，计算约登指数最大值时对应的敏感度、特异度、准确度及阈值，曲线下面积（area under the curve, AUC）比较采用DeLong检验，在多变量联合诊断分析中，将bp-MRI、mp-MRI、K^trans、Kep作为自变量，前列腺外周带良恶性为因变量（恶性=1，良性=0）纳入MedCalc软件进行logistic回归分析，回归方法采用Enter法，设定剔除标准α=0.10，入选标准α=0.05，以预测概率P>0.5时预测为PCa，P<0.5时为CP。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       研究组年龄、血清前列腺特异抗原（prostate specific antigen, PSA）水平高于对照组（P<0.05），两组吸烟史、饮酒史及前列腺体积比较差异无统计学意义（P>0.05），详见表1。

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表1  两组一般资料比较
Tab. 1  Comparison of general information between the two groups

2.2 两组MRI不同扫描序列表现

       57例外周带PCa患者中，T2WI上40例呈均质中等低信号、边界清晰；10例不均一强度信号，边界不清；6例中等低信号，边界不清；1例楔形低信号，边界不清。DWI显示40例ADC图明显低信号，高b值（2000 s/mm²）DWI明显高信号；10例ADC图轻度低信号，DWI等信号；6例ADC图中度低信号，DWI轻度高信号；1例ADC图弥漫性稍低信号，DWI稍高信号。DCE-MRI显示51例局灶性早期强化，与T2WI/DWI可疑病变位置相符；6例均质强化。典型病例见图1。

       21例CP患者中，T2WI上5例均质中等低信号，边界清晰；5例不均一强度信号，边界不清；11例楔形低信号，边界不清。DWI显示5例ADC图明显低信号，高b值（2000 s/mm²）DWI明显高信号；5例ADC图轻度低信号，DWI等信号；11例ADC图弥漫性稍低信号，DWI稍高信号。DCE-MRI显示7例局灶性早期强化，与T2WI/DWI可疑病变位置相符；14例均质强化。典型病例见图2。

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图1  男，77岁，前列腺癌患者MRI图像及病理结果。1A：抑脂T2WI横断位示右侧外周带结节状等低信号，边界清晰，ROI面积37.5 mm²；1B：DWI示病灶呈明显高信号（b=2000 s/mm²）；1C：ADC图呈低信号；1D：DCE K^trans图，病灶区放置ROI测量定量参数K^trans为0.482 min^-1；1E：DCE Kep图，测得DCE-MRI定量参数Kep为5.053 min^-1；1F：前列腺组织病理图（HE 20×10）。
图2  男，60岁，慢性前列腺炎患者MRI图像及病理结果。2A：抑脂T2WI横断位示右侧外周带局灶性信号减低，边界欠清，ROI面积43.6 mm²；2B：DWI示病灶呈轻度高信号（b=2000 s/mm²）；2C：ADC图呈稍低信号；2D：DCE K^tran图，病灶区放置ROI测量定量参数K^trans为0.208 min^-1；2E：DCE Kep图，测得定量参数Kep为0.606 min^-1；2F：前列腺组织病理图（HE 20×10）。ROI：感兴趣区；DWI：扩散加权成像；ADC：表观扩散系数；DCE：动态对比增强；K^trans：容积转运常数；Kep：速率常数。
Fig. 1  Male, 77-year-old, MRI images and pathological results of prostate cancer patients. 1A: Fat-suppressed T2WI transverse position shows nodular iso-low signal in the right peripheral band with clear boundary and ROI area is 37.5 mm²; 1B: DWI shows a lesion with a marked high signal (b=2000 s/mm²); 1C: ADC diagram shows a low signal; 1D: The K^trans chart, lesion area placed ROI measuring quantitative parameter K^trans of 0.482 min^-1, 1E: The Kep chart, quantitative parameter Kep is measured as 5.053 min^-1; 1F: Histopathological picture of the prostate (HE 20×10).
Fig. 2  Male, 60-year-old, MRI images and pathological results of chronic prostatitis patients. 2A: Fat-suppressed T2WI transverse position shows focal signal reduction in the right peripheral band with unclear borders and region of interest area 43.6 mm²; 2B: DWI shows mild high signal in the lesion (b=2000 s/mm²); 2C: ADC shows a slightly lower signal; 2D: The K^trans chart, lesion area placed ROI measuring quantitative parameter K^trans of 0.208 min^-1; 2E: The Kep chart, quantitative parameter Kep is measured as 0.606 min^-1; 2F: Histopathological picture of the prostate (HE 20×10). ROI: region of interest; DWI: diffusion weighted imaging; ADC: apparent diffusion coefficient; K^trans: volume transport constant; Kep: rate constant.

2.3 不同MRI扫描方案PI-RADS V2.1评分比较

       两位高年资医师之间对bp-MRI、mp-MRI扫描方案的Kappa一致性系数分别为0.811、0.864（P<0.05），选取任一高年资医师的阅片数据进行下一步分析。前列腺病变的PI-RADS V2.1评分结果显示，bp-MRI评分为1~2分有12例（病理证实外周带PCa 1例、CP 11例），3分21例（外周带PCa 16例、CP 5例），4分20例（外周带PCa 15例、CP 5例）、5分25例（均为外周带PCa），将bp-MRI评分3分的患者应用mp-MRI扫描方案重新评估后，外周带PCa患者中有11例（19.30%）的PI-RADS V2.1评分从3分升至4分，CP患者中有2例（9.52%）的评分从3分升至4分。最终，研究组bp-MRI、mp-MRI扫描方案PI-RADS V2.1评分分别为（4.12±0.88）分、（4.31±0.70）分，分别高于对照组的（2.42±1.14）分、（2.52±1.22）分，P<0.05。研究组bp-MRI和mp-MRI扫描方案的PI-RADS V2.1评分分别为4分和5分的比例显著高于对照组，差异有统计学意义（χ²=8.971，P<0.05；χ²=9.082，P<0.05）。

2.4 两组DCE-MRI定量值比较

       研究组与对照组DCE-MRI定量值K^trans分别为（0.45±0.09） min^-1、（0.24±0.08） min^-1，Kep分别为（2.30±0.58） min^-1、（0.85±0.20） min^-1，Ve分别为（0.36±0.05）、（0.31±0.03）。研究组K^trans、Kep均高于对照组（t=9.404，P<0.001；t=11.174，P<0.001），两组Ve比较差异无统计学意义（t=0.735，P=0.465）（图3）。

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图3  两组DCE-MRI定量值比较。^***表示与对照组比较P＜0.001。DCE-MRI：动态对比增强磁共振成像；K^trans：容积转运常数；Kep：速率常数；Ve：血管外细胞外间隙容积分数。
Fig. 3  Comparison of quantitative DCE-MRI values between the two groups. *** is comparison with control group, P<0.001. DCE-MRI: dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging; K^trans: volume transport constant; Kep: rate constant; Ve: extravascular extracellular volume fraction.

2.5 不同诊断方案对外周带PCa的诊断效能比较

       ROC分析显示，bp-MRI、mp-MRI、K^trans、Kep诊断外周带PCa的AUC [95%置信区间（confidence interval, CI）]分别为0.780（0.672~0.866）、0.857（0.759~0.926）、0.734（0.622~0.828）、0.818（0.716~0.896），mp-MRI诊断效能较bp-MRI稍高（Z=1.988，P=0.047），其余各项比较差异无统计学意义（P>0.05）。采用logit（p）法建立ROC拟合诊断模型：Kep+K^trans联合模型=-4.160+1.905×Kep+19.942×K^trans；mp-MRI+K^trans联合模型=-7.925+1.735×mp-MRI+25.941×K^trans；mp-MRI+Kep联合模型=-5.720+1.362×bp-MRI+1.147×Kep；ROC分析结果显示，Kep+K^trans、mp-MRI+K^trans、mp-MRI+Kep对外周带PCa诊断效能比较，差异均无统计学意义（P>0.05）；Kep+K^trans的诊断效能与bp-MRI、mp-MRI、K^trans、Kep比较均无统计学意义（P>0.05）；mp-MRI+K^trans的诊断效能分别高于bp-MRI、mp-MRI、Kep、K^trans（Z=3.549，P=0.004；Z=2.457，P=0.014；Z=1.985，P=0.047；Z=3.229，P=0.001）；mp-MRI+Kep的诊断效能分别高于bp-MRI、K^trans（Z=4.261，P<0.001；Z=3.292，P=0.001）。一致性检验结果表明，各诊断方法的一致性较好。bp-MRI和mp-MRI之间的一致性为κ=0.75（P<0.001），K^trans和Kep之间的一致性为κ=0.68（P<0.001），联合模型间的一致性为κ=0.82（P<0.001）（表2、图4）。

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图4  不同诊断方案诊断外周带前列腺癌的受试者工作特征曲线。bp-MRI：双参数磁共振成像；mp-MRI：多参数磁共振成像；K^trans：容积转运常数；Kep：速率常数。
Fig. 4  Receiver operating characteristic curves of different diagnostic protocols for the diagnosis of prostate cancer in peripheral bands. bp-MRI: bi-parameter MRI; mp-MRI: multi-parameter MRI; K^trans: volume transport constant; Kep: rate constant.

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表2  不同诊断方案对外周带前列腺癌的诊断效能比较
Tab. 2  Comparison of the diagnostic efficacy of different diagnostic programme for prostate cancer in the peripheral zone

3 讨论

       本研究基于PI-RADS V2.1版采用mp-MRI和bp-MRI对外周带PCa与局灶性CP进行比较研究，发现mp-MRI能够更敏感地检测PCa，通过对bp-MRI评分3分患者的重新评估，mp-MRI能够有效提高PCa的检出率，与以往报道相似^[14]。本研究提出mp-MRI结合K^trans、Kep定量值能显著提高外周带PCa的诊断效能，具有重要的临床价值。

3.1 mp-MRI提高外周带PCa诊断效能

       mp-MRI中DCE序列的引入，显著提高了PCa的诊断准确性。分析原因，DCE-MRI能够捕捉到肿瘤和炎症在对比剂注入后强化模式的差异。PCa通常伴随着新生血管的增生、血管通透性的增强，这使癌组织的血流动力学特征与周围正常组织或炎症部位有所不同。在DCE-MRI中，由于肿瘤组织的血管灌注率增加，PCa呈现出更高的强化程度和速率，而这种特征与局灶性慢性前列腺炎是不同的^[15]。PCa通常表现出早期明显强化、随后快速减退，这与其高血管灌注有关。相比之下，慢性前列腺炎由于炎性肉芽组织及纤维结缔组织增生也会引起微血管增多，但其微血管数量、结构与正常组织相近，血管通透性无明显增高，DCE上往往表现出早期轻度强化、之后强化持续增强^[16]。值得注意的是，尽管本研究中bp-MRI和mp-MRI在诊断效能上表现相当，但具体到ROC分析结果显示，mp-MRI诊断效能略高于bp-MRI，具体而言，bp-MRI的AUC为0.85，mp-MRI的AUC为0.88。这说明尽管DCE在提高诊断敏感度方面发挥了作用，但也增加了过度诊断的可能性，导致特异度明显降低。为了进一步验证这一点，我们对敏感度和特异度进行了McNemar检验。结果显示，两者在敏感度上的差异具有统计学意义（P<0.05），而在特异度上的差异则无统计学意义（P>0.05）。这也是PI-RADS委员会提议保留bp-MRI的原因，为临床中不同适应证患者提供更多选择^[17]。

3.2 DCE-MRI定量值在外周带PCa诊断中的作用

       本研究提出将mp-MRI与K^trans、Kep定量参数结合使用，显著提高了外周带PCa的诊断效能。这一发现不仅弥补了当前PI-RADS V2.1版应用中的不足，还为临床前列腺疾病的筛查和诊断提供了更可靠的方法。

       K^trans、Kep、Ve值是DCE扫描数据运用后处理软件分析获得的参数，K^trans反映单位时间内单位体积中对比剂从血管转运至血管外细胞间隙（extracellular space, EES）的剂量，其大小与血流量及血管渗透性呈正相关；Kep指单位时间对比剂从组织间隙转入血管中的量；Ve值是指渗透至EES对比剂体积占EES的比例常数^{[18, 19, 20]}。本研究显示，DCE-MRI定量值K^trans、Kep在PCa患者中显著高于CP患者，说明这两项定量参数可作为鉴别外周带PCa与局灶性CP的参考指标。这与PCa病灶中癌细胞增殖加速、新生血管增多、组织血流灌注量增大及血管渗透性强有关^{[21, 22]}。尽管部分文献指出PCa的Ve值更高，但本研究未发现Ve值在PCa与CP鉴别中存在显著差异，这可能与选取的CP患者外周带组织成局灶性改变有关。本研究显示研究组与对照组Ve值比较差异无统计学意义，这与先前部分研究结果一致^{[23, 24]}。但也有部分学者认为前列腺恶性病灶Ve值更高^[24]，关于Ve的鉴别效能仍存在一定争议^{[24, 25, 26, 27]}。本研究经ROC分析显示，bp-MRI、mp-MRI、K^trans、Kep四种方案诊断外周带PCa的AUC分别为0.780、0.857、0.734、0.818，mp-MRI联合K^trans或Kep可显著提高诊断效能，弥补了mp-MRI评分中DCE判断主观性的不足，说明K^trans、Kep作为鉴别外周带PCa与局灶性CP定量指标具有可行性。本研究将mp-MRI与DCE定量值进行联合诊断的原因为mp-MRI诊断效能高于bp-MRI，应用mp-MRI联合DCE定量值能获得更优的诊断方法。

3.3 未建立mp-MRI+Kep+Ktrans的综合模型分析

       在本研究中，我们没有建立mp-MRI+Kep+K^trans的综合模型，主要有以下几方面原因：（1）参数冗余性，K^trans和Kep在反映血流灌注和血管渗透性方面具有一定的重叠性^[28]。K^trans代表对比剂从血管转运到组织间隙的速率，Kep则表示从组织间隙返回血管的速率。这两个参数通常相互关联，在模型中同时引入可能会导致多重共线性问题，从而影响模型的稳定性和诊断效能。（2）模型复杂性，增加更多的参数可能提高模型的复杂性，反而不利于临床实际应用。过于复杂的模型可能会导致诊断过程中计算量增加，操作烦琐，不利于在临床实践中推广和应用。（3）已有组合的优越性，研究结果表明，mp-MRI+K^trans和mp-MRI+Kep的组合已经显著提高了诊断效能。这两种组合在ROC分析中表现良好，进一步增加参数可能不会显著提高诊断效能，反而增加模型的复杂性。

3.4 研究局限与未来方向

       尽管本研究在提高PCa诊断准确性方面取得了重要进展，但仍存在一定的局限性：首先，本研究样本量有限，未来需要更大规模的临床试验来验证研究结果的普适性；其次，对于Ve值在PCa与CP鉴别中的作用仍需进一步研究。未来的研究应重点关注不同患者群体和病灶特性对定量参数的影响，进一步优化和改进前列腺MRI评估标准。

4 结论

       综上所述，基于PI-RADS V2.1的mp-MRI、bp-MRI以及DCE-MRI定量值K^trans和Kep在鉴别外周带PCa与局灶性CP方面具有较高的诊断效能。尤其是当两种定量参数联合，或分别与mp-MRI联合使用时，能进一步提高诊断效能。这为PI-RADS V2.1评分提供了有力的补充方法，为临床不同适应证患者的诊断提供更多选择。