集成磁共振成像技术在前列腺癌中的研究进展
2026-01-26 来源:磁共振成像

作者:贝明洁,祝新,南京中医药大学附属江苏省中医院放射科

 

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是全球男性第二常见恶性肿瘤,是男性癌症死亡的重要原因之一。根据2022 年美国的全球癌症统计数据显示PCa 占全球男性癌症新发病例的7.3%。经直肠超声引导下穿刺活检是PCa 诊断及病理分级的金标准,但临床中穿刺活检检测PCa 的敏感度较低,并且穿刺活检为有创检查,可能导致感染、尿潴留等不良事件。

 

MRI 是诊断PCa 的最佳影像学方法,不但能提高临床显著性PCa 的检出率,还有助于减少非必要的活检。前列腺影像报告和数据系统(prostate imaging-reporting and data system, PI-RADS)的提出促进了前列腺MRI 采集标准化和图像解释规范化。然而,不同观察者经验水平的异质性会导致PI-RADS 评分的差异,造成病灶检出存在一定漏诊和误诊。

 

集成磁共振成像(synthetic magnetic resonance imaging, SyMRI)是一种MRI 定量成像技术,能无创性获取客观的定量指标,从微观角度提供更多病灶信息,以便于实现对疾病的精准化评估。多项研究报道SyMRI 在颅脑、乳腺和前列腺疾病中的潜在价值。目前,SyMRI 对前列腺的研究集中在PCa 的鉴别诊断和侵袭性评估等方面,对PCa 预后评估的研究相对较少,限制了该技术在临床上的广泛运用。

 

本文通过阐述SyMRI 技术基本原理,就现有文献对SyMRI 技术在PCa 鉴别诊断、侵袭性预测及预后评估等方面的应用进行综述,探讨其未来发展方向,旨在为SyMRI 技术在前列腺的后续研究提供参考。

 

1. SyMRI 技术概述

 

SyMRI 技术是一种快速同步定量MRI 技术,一次图像扫描时间仅需4~6 min便可生成T1 mapping、T2 mapping 等定量图谱和多种对比度图像,获得组织的横向弛豫时间(T2)、纵向弛豫时间(T1)及质子密度(proton density, PD)等组织固有物理参数。SyMRI 为组织的定量研究提供客观稳定的指标,定量参数T1、T2 及PD 值的改变能反映组织成分及病理学的变化,有助于提高病灶的检出率,满足放射科医师对病灶进行定量分析和精准诊断的要求。

 

多项研究证实SyMRI 中的定量T1 值和T2 值具有良好的可重复性和稳定性。刘雅文等研究对SyMRI和传统定量MRI 进行比较,结果两种方法测量的T1 值及T2 值差异无统计学意义,SyMRI 检查时间更短、操作简单、定量测量准确,更具临床应用价值。

 

徐良洲等研究中使用同种1.5 T MRI 扫描仪在不同的时间点测量T1 值和T2 值,结果显示组内和组间之间一致性良好,进一步验证了SyMRI 定量测定的准确性。HAGIWARA等用不同3 T MRI 同样证实了SyMRI 定量测定T1 值和T2 值的可行性,不同MRI设备之间变异度<5%。以上均表明SyMRI 中T1 值和T2 值的准确性和可靠性,可用于临床定量研究。

 

2. SyMRI 在前列腺癌中的应用

 

2.1 SyMRI 对前列腺良恶性病变的鉴别诊断

 

通过无创性手段对前列腺疾病做出精准诊断,对临床决策至关重要。MRI 软组织分辨率高,能准确区分前列腺各解剖结构和病变部位,已成为PCa检测的常规方案。MRI 扫描参数对信号强度影响较大,且MRI 信号的解读具有个体主观性,无法实现量化比较。SyMRI 通过测量组织定量参数值,提供了一种可靠的方法来反映组织结构特征,从而实现信号强度的定量化分析,定量参数有助于将PCa 与正常组织和非PCa 病变如前列腺炎和良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia, BPH)区分开,从而达到提高PCa 的诊断效能的目的。

 

2.1.1 外周带PCa 与正常组织或前列腺炎的鉴别

 

多项研究证实了SyMRI 中定量参数T1 值和T2 值对前列腺良恶性病变鉴别的潜在价值,已有研究报道了外周带PCa 和非PCa 组织的T2 值差异存在统计学意义。孟铁豹等研究对20 名外周带PCa 患者和20 名健康受试者的SyMRI 定量参数进行分析,结果发现外周带PCa 的T1 值和T2 值均低于正常组织(P<0.001),表明定量T1 值和T2 值有鉴别外周带PCa 和正常组织的潜力。

 

有报道称定量T2 值是诊断外周带PCa 的独立预测因子。CAO等[27]认为T2 值诊断外周带PCa 的最佳阈值为81 ms,而MAI 等研究表明选择T2 值为134 ms 作为诊断阈值时,诊断PCa 效能最佳,曲线下面积(area under thecurve, AUC)为0.871,敏感度为85%,特异度为65%。导致T2 诊断阈值存在差异的原因可能包括:样本量大小不同、MRI 扫描参数的差异、ROI 选择及处理方式不同、PCa 组织特性的差异和PCa 周围微环境改变等。

 

同时,MAI 等研究还发现T2 值也是区别外周带PCa 和前列腺炎的可靠指标,外周带PCa 的T2 值显著低于前列腺炎,T2 值对两者鉴别效能的AUC为0.846。宋娜等研究结果显示T2 值在区分在外周带PCa 和非PCa 组(包含前列腺炎)时,T2 值与表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)的AUC相近(0.963 vs. 0.991,P=0.105)。也有学者提出不同观点,CUI 等得出T1 值和T2 值区分外周带PCa 与非PCa 组织的有用参数,但两者的诊断效能低于ADC 值。

 

总之,在外周带PCa 与正常组织以及外周带PCa 与和前列腺炎的鉴别方面,T1 值和T2 值均显示出一定的潜能,T2 值的表现比T1 值更加稳定,T2 值可作为诊断外周带PCa 的有效定量指标。

 

2.1.2 移行带PCa 与BPH 的鉴别

 

移行带PCa 的诊断相对于外周带PCa 而言更具挑战性。老年男性常发生移行带BPH,由于BPH的增生结节含腺体、基质和纤维肌成分的不同,在T2WI 上表现的T2 信号强度不同,例如:T2 高信号的腺体增生(glandular hyperplasia, GH)结节、T2 低信号的基质增生(stromal hyperplasia, SH)结节或高低混杂信号结节。

 

基质增生结节和移行带PCa 均表现为T2 低信号,两者诊断存在一定难度。SyMRI 中T1 值和T2 值与组织的纤维化、脂肪、水分等性质的变化相关,能提供额外的组织成分信息,成为近年移行带PCa 定量研究的热点方向。PI-RADS 评分已被证明与具有临床意义的PCa 相关,评分越高,PCa的可能性越大,但是对于PI-RADS 3 分良恶性不明的病灶,是否需要穿刺是临床医师关注的重点。

 

徐文娟等研究显示T2 值能预测移行带PI-RADS 3 分病灶的性质,有助于减少非必要的穿刺活检,得出T2 值的诊断阈值为77 ms。李茜玮等发现移行区PCa 的T2 值和ADC 值显著低于BPH,T2 值和ADC 值是区分移行区良恶性病变的独立预测因子,两者联合模型诊断效能优于单一参数,与临床指标结合的综合模型效益最大,为无创诊断移行带PCa 提供了可靠的指标。宋娜等研究表明T1 值、T2 值和ADC值均能准确有效区分移行带PCa 和BPH,三者诊断效能相当(AUC值分别为0.930、0.867、0.938)。

 

CAO等认为T2 值对移行区PCa 诊断效能更高,其次为T1 值。陈曦等根据病理组织类型的不同,探索了移行带PCa 与GH结节和SH结节之间定量参数的差异性,GH结节的T1、T2 和PD值均高于PCa 和SH结节(P<0.001),但三者在移行带PCa 和SH结节间差异无统计学意义,此结论尚存在一定争议。

 

崔亚东等报道了不同观点,报道中肯定了T1 值和T2 值对移行带PCa 诊断的积极作用,但在不同病理组成的BPH 中有所差异,研究以ADC 值作对照,T1 值和T2 值在移行带PCa 与SH 结节鉴别价值低于AUC值,但是在移行带PCa 与GH 结节的鉴别中T1 值和T2 值的效能与ADC值相当。

 

CUI 等研究同样证实了此观点。推测出现不同研究结果的原因可能如下:(1)不同学者对病灶的分类不同;(2)SH结节的成分主要为增生的纤维基质及平滑肌,腺体成分较少,而PCa 灶中癌细胞浸润破坏正常腺泡结构,液体含量减少,且癌细胞生长迅速,细胞排列密集,自由水含量减少,这些原因均可导致移行带PCa 和SH结节的T1 值及T2 值存在一定重叠;(3)研究样本量过少,也可能引起结果偏差,还需扩大样本量进一步验证。

 

综上所述,SyMRI 能无创性对前列腺疾病组织成分进行定量测定,在PCa 的诊断方面展现出良好的应用价值。T2 值对前列腺不同解剖区良恶性病变的鉴别均有一定的潜力,总体效能优于T1 值,但定量T2 的最佳诊断阈值需仍在多中心大样本的研究中进一步确立并验证。

 

2.2 SyMRI 对PCa 侵袭性的预测

 

2.2.1 预测Gleason 分级

 

Gleason(GS)评分系统是使用最广泛的PCa 病理组织学分级方法,PCa 的侵袭性通过GS 评分来表征,GS 评分越高肿瘤恶性程度越高。有报道称T2 值不但具有鉴别PCa 的潜力,还能表征PCa 侵袭性,与GS 评分具有显著相关性。ADC值能反映水分子自由扩散受限程度,是评估PCa 侵袭性的生物标志物之一。

 

ADC值与GS 评分呈负相关性,已在既往研究中得以证实。关于PCa 侵袭性的定量研究多以ADC 值作为参照。MAI 等研究分析了177 个不同GS 评分的PCa 的定量值差异,结果显示T2 值会随GS 评分的升高而降低,与ADC 值呈显著相关性。T2 值能提供PCa 侵袭性的有效证据,对外周带PCa 的GS 分级效能优于移行带PCa(GS=6 分vs. GS≥7 分)。然而,之前的一项研究认为GS 评分和T2 值之间没有相关性。

 

宋娜等对58 例PCa 患者(9 例GS≤6,49 例GS≥7)的ADC和SyMRI 图像分析,结果显示GS≥7 分的PCa 的ADC 值和T2 值均低于GS≤6 分的PCa(Z=−4.22、−2.74,P 均<0.01),且T2 值和ADC 值的诊断效能相当,亦证实T2 值与GS 分级的相关性。CUI 等得出相同的结果,研究还表示PD 值在区分GS=6 分及GS≥7 分的PCa 时表现出与T2 值和ADC值相似的AUC,PD值对PCa 的GS 分级可能也有一定作用,PCa 具有更高的细胞密度和较低的水分含量,这可能导致了PD 值的变化。

 

T2 值和ADC 值作为反映含水量、细胞密度和组织组成的生物标志物,两者存在一定的关联。PCa 细胞增殖迅速,细胞密度增加,水分子的弥散受限,导致ADC 值降低,高GS 评分的PCa 具有更高侵袭性,癌细胞破坏正常腺体结构,液体含量减少,会导致T2 值降低,两者可以相互补充。T2 值是评估PCa 侵袭性的潜在指标,低T2 值可能预示着较高的GS 评分,T2 值与ADC值联合可能会提高对GS 分级的预测效能,还有待后续研究进一步验证。

 

2.2.2 评估PCa 的TNM 分期

 

TNM分期与PCa 患者的侵袭性和预后密切相关,同时也是临床医师制订个体化治疗方案的重要依据。但目前关于SyMRI 在评估PCa 的TNM分期方面的文章鲜有报道。PCa 具有高度的成骨性转移倾向,据统计70%~80% 的PCa 患者会生骨转移,进展为PCa 晚期阶段(M1 期)。

 

若是能早期检测骨转移灶的存在,将有利于PCa 治疗策略的制订,改善患者预后及生存质量。SyMRI 中的PD值是组织的固有物理参数之一,反映的是组织中水分子的浓度。既往研究认为PD 值在PCa 诊断中的价值有待商榷。

 

近期的一项研究发现PD 值在PCa 骨转移的评估方面显示出良好的应用价值。ARITA等探索定量PD值用于评估PCa 骨转移的可行性,发现PCa 骨转移灶和非活动性病灶的差异能通过PD值来区分,PD值的诊断效能显著高于T1 和T2 值,这表明PD值有助于提高早期隐匿性PCa 骨转移灶的检出,并具有评估骨转移治疗变化的潜能,未来将有可能使用PD 值作为检测PCa 是否存在骨转移的生物学指标之一。

 

以上研究表明,SyMRI 可以作为PCa 侵袭性评估的有力工具之一,在GS 分级和TNM分期(M1 期)中骨转移灶的识别等方面表现出一定的应用价值,对PCa 的准确分期有一定的帮助,但是SyMRI 对PCa的包膜外侵犯和淋巴结转移(N分期)等方面的研究尚未有文章报道,此技术未来的研究和发展仍有巨大空间。

 

2.3 SyMRI 对PCa 的预后评估

 

PCa 的预后评估是临床医生长久以来关注的重点内容,准确评估PCa 的预后状况能帮助临床医生判断当前治疗方案是否有效,直接影响到PCa 患者的治疗方案和生存质量。近期一项关于PCa 放疗后T2 弛豫时间变化的纵向分析,提示T2 值可能有益于PCa 患者疗效的判断,HANZLIKOVA 等对24 例低中级别PCa(GS3+3 或3+4,分期T1、N0 或T2aN0)患者在1.5T MRI 行7 次T2 mapping 检查,分别为放疗前1 次,放疗后6 次(放疗后1 周及5 个月内每月各1 次)共7 次,结果表明T2 值能反映PCa 中肿瘤瘢痕形成的量化过程,放疗过程中对T2值变化的监测能了解整个前列腺即时和延迟变化。

 

T2 值可能是监测低中等风险PCa 患者放疗效果的潜在指标,有助于指导患者治疗方案的选择—继续主动监测或是手术治疗。目前,关于SyMRI在PCa 预后评估的相关文章鲜有发表,还有待进一步验证。HANZLIKOVA等研究给未来SyMRI(T2 mapping)在PCa 患者的临床管理开拓了新的思路。

 

3. 总结与展望

 

SyMRI 一次扫描可以获得多个定量参数值及不同mapping 图像,在不降低图像质量的同时还能克服传统单定量MRI 技术扫描时间的限制,其定量参数值有助于较客观且稳定对病变组织特性进行定量分析。目前,SyMRI 在PCa 鉴别诊断、侵袭性预测和预后评估等方面已有一定研究进展。

 

但还存在一定的问题和挑战:(1)针对PCa 的SyMRI 研究多为单个中心且样本量有限,缺乏多样化数据支持;(2)SyMRI扫描参数和后处理的标准需进一步规范化,提高图像对比的一致性;(3)SyMRI 在PCa 中的应用尚存在一定空白,对TNM分期的评估目前仅局限于PCa 骨转移(M1 期)的监测,暂未涉及包膜外侵犯和淋巴结转移(N分期)等方面。

 

此外,SyMRI 在PCa 预后评估的研究仍处于初步探索阶段,有待深入研究。随着SyMRI 技术的不断发展和完善,未来有可能作为常规前列腺MRI 检查的重要补充,提供更多定量评估的信息,为实现精准医疗添砖加瓦。

 

来源:贝明洁,祝新.集成磁共振成像技术在前列腺癌中的研究进展[J].磁共振成像,2025,16(02):210-214.


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