第二节　前列腺磁共振成像新技术介绍

目前，磁共振成像是前列腺癌诊断和评估的最佳影像学技术，但常规磁共振成像的准确性仍未能令人满意。因此，多种功能性成像方法被开发，以期提高前列腺癌的诊断和评估效能。本节将对应用较为广泛的几种新技术进行简要介绍。

一、DWI不同模型

目前，对于DWI已提出了许多函数模型，除了临床最广泛使用的单指数模型（monoexponential model，MEM），还有体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）模型、拉伸指数模型（stretched- exponential model，SEM）、扩散峰度（diffusion kurtosis imaging，DKI）模型以及将DKI模型与IVIM模型相结合的体素内不相干运动-峰度（diffusion kurtosis imaging incorporation into intravoxel incoherent motion，IVIM-Kurtosis）模型，这些不同的函数模型为前列腺癌的诊断和评估提供了更多的参数信息。

IVIM模型是一种双指数模型，由Le Bihan等在1988年提出，能够同时反映组织本身水分子的扩散情况和组织中微循环灌注情况，其公式为：

S/S0=（1 - f）exp（-b D）+ fexp（-b D*）

其中S为信号强度，S0为b=0时的信号强度，f为灌注分数（perfusion fraction，f），D*为与IVIM效应相关的假扩散系数（pseudo diffusion coefficient，D*），D为真实扩散系数（pure molecular diffusion coefficient，D）。其优势在于在获取扩散信息的同时可以额外获取组织的灌注信息，从扩散和灌注两方面同时关注肿瘤的特点。图1-2-1为应用IVIM模型成像的示例。既往研究认为前列腺癌的D值较非前列腺癌低，且与Gleason评分相关，但D*和f值的研究结果存在较大差异。该模型局限性包括：相关研究结果本身存在一定争议，且IVIM模型可重复性相比其他模型较差；相对MEM，扫描时间较长且后处理相对复杂。今后还需进一步完善、规范、优化扫描参数，尤其在b值的选择方面，从而进一步改善IVIM模型本身的不足。

SEM模型由Bennett等在2003年提出，他们认为SEM更适合异质性较大的组织，能更好反映组织体素内扩散率，其公式为：

S/S0=exp（-b DDC）α

其中DDC（distribution diffusion coefficient）为分布扩散系数，α为拉伸指数，范围0到1，反映体素内水分子扩散的异质性。与MEM和IVIM相比，SEM优势在于理论上能够更为真实地反映组织内水分子扩散情况，更加适用于异质性较大的前列腺癌组织，且较MEM可以提供更多的信息。目前部分研究表明SEM可以用于前列腺癌的检出和评估，具有潜在的临床应用价值。但是目前关于SEM模型的研究相对较少，今后仍需更多大规模的研究来探索SEM模型的价值。

DKI模型由Jensen等在2005年首次提出，其公式为：

S/S0=exp（-b×D + b2×D2×K/6）

其中D为非高斯模型校正后表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，D），K为表观峰度系数（apparent kurtosis coefficient，K）。DKI模型采用的扩散敏感梯度方向数更多，可以更好地反映组织的微观结构和不均质性。图1-2-2为前列腺癌患者DKI参数图。DKI的参数K值及D值有助于诊断与鉴别前列腺癌，且多数研究者认为DKI比常规DWI在鉴别前列腺癌与良性病变及对前列腺癌的分级中具有更大价值。但鉴于目前研究结果还存在不一致之处，尚需扩大样本量进行深入研究证实结论。

DKI模型在选取高b值时可以更好地反映组织内水分子的非高斯扩散，而IVIM在选取低b值时可以反映组织灌注情况，这两种模型涵盖了扩散的不同方面，因此又提出了将二者结合的IVIM-Kurtosis模型，可以更好地同时描述组织内的扩散与灌注情况。与传统的IVIM方法相比，IVIM-Kurtosis模型可以更好地拟合测量信号的衰减曲线。其计算公式为：

S/S0=f·exp（-b·D*）+（1 - f）·exp［-b·D +（b·D）2·K/6］

其中f为灌注分数（perfusion fraction，f），D*是与IVIM效应相关的假扩散系数（pseudodiffusion coefficient，D*），D为真实扩散系数（pure molecular diffusion coefficient，D），K为峰度系数（kurtosis，K）。目前IVIM-Kurtosis模型的相关临床研究仍处于起步阶段。IVIM-Kurtosis模型在肿瘤的诊断评估方面具有潜在的临床应用价值，在前列腺癌方面也有初步结果发表，可能成为未来研究的重要方向之一。与此同时，IVIM-Kurtosis模型较为复杂，参数也较其他模型有所增多，图像质量较其他模型差，因此其参数选择与其稳定性及可重复性方面有待进一步论证。

二、DCE-MRI定量分析

DCE-MRI的量化分析方法包括半定量分析和定量分析。其中，定量分析最复杂的，需借助其他软件。双室药代动力学模型是最常用的，该方法不依赖于信号强度，而是依赖于肿瘤中钆的计算浓度，能够量化血管内和细胞外空间之间的对比剂交换。主要包括以下3个参数：转运常数（Ktrans）、血管外细胞外间隙体积百分数（Ve）及速率常数（kep）。Ktrans代表单位时间内每单位体积组织中从血液进入血管外细胞外间隙的对比剂量，单位为min-1，它取决于单位体积的流量、渗透性及毛细血管的表面积。Ve代表单位体积组织内血管外细胞外间隙的体积，取值介于0和l之间。理论上，这3个参数存在以下的数学关系：kep=Ktrans/Ve。这些参数打破了半定量分析所存在的局限性，可直接反映组织生理学信息，在使用统一处理软件的前提下，这些参数具有恒定性，允许患者个体内、个体间及不同影像中心间进行比较。

近来有学者报道DCE-MRI有助于前列腺癌灶的检出和定位，目前比较一致的观点是前列腺癌Ktrans值显著高于正常外周带，而前列腺癌与中央腺体的Ktrans值是否存在差异，以及kep和Ve值是否有助于鉴别前列腺癌与正常前列腺组织，仍存在争议。参数与肿瘤分级、分期之间的关联需进一步验证。

DCE-MRI定量分析的主要局限性包括：需进行复杂、费时的计算，肠蠕动等运动伪影会导致图像失真、质量降低；模型的选择至关重要，直接影响处理结果；时间分辨率要求很高，导致空间分辨率下降等。

三、磁共振弹力成像

人体内软组织的弹力特性与它们的组织结构和病理生理密切相关。几个世纪以来，触诊作为一种有价值的传统诊断手段在临床广泛应用，医生通过触摸感觉组织在外力作用下的形变反应来探测肿瘤或其他异常组织的存在。事实上触诊的依据是组织的另一个物理参数：弹力模量。不同组织的弹力模量变化范围远比上述其他的影像手段所利用的物理参数变化范围大，超过4个量级。基于这个原理，在近二十年来，发展了一系列弹力成像技术。磁共振弹力成像（magnetic resonance elastography，MRE）结合了磁共振成像的技术优势以及组织弹力变化范围广泛、灵敏度高的特点，是一种能直观显示和量化组织弹力的新型无创成像方法，近年来在临床得到越来越广泛的应用。

作为一种新的影像方法，MRE能够非创伤性地评估组织弹力特性，超越了传统MRI仅依赖解剖信息对前列腺癌的诊断性评估，通过探查前列腺的弹力特征为临床提供前列腺疾病诊断和鉴别诊断的重要信息。研究发现，前列腺MRE能够可靠地探查到穿过体部深层并有其他组织遮盖的前列腺的压缩波，对施加到前列腺的这种压缩波的测量提示前列腺良恶性病变的机械特性之间存在着显著性差异。依据黏滞弹力度的差异，MRE能够将前列腺良恶性病变很好地区别开。硬度较高的前列腺病变为前列腺癌的可能性较大，应用MRE对外科手术切下的前列腺标本进行机械剪切波测量，MRE的测量结果与病理结果有较高的一致性。

（李春媚 崔亚东 姜雨薇 陈 敏）