MRI纹理分析%2BZOOMit体素内不相干运动序列诊断前列腺良恶性结节的价值.pdf

前列腺结节是男性泌尿系统的常见疾病，我国前列腺结节的发病率和死亡率较高，呈现持续上升的趋势 1-2。MR扩散加权成像（DWI）是一种无创检查技术，其检查原理与活体组织水分子的布朗运动有密切相关性，该方式被看做前列腺癌的典型诊断方式之一 3。T2WI是另一种诊断前列腺癌的典型方法，但此种方法对于影像医师的经验依赖性强，因此价值有限 4。纹理分析能够观察到肉眼不可见的微小异常，鉴别出结节的异质性，对结节良恶性的鉴别有重要意义 5。作为DWI的进阶模型，体素内不相干运动（IVIM）能够在一次成像后获得微循环灌注和组织内水分子扩散信息，相对于Value of MRI texture analysis combined with ZOOMit IVIM sequence for differential di-agnosis of benign and malignant prostate nodulesSUN Huihui,HE Yongsheng,LUO Xiao,XU QiDepartment of Imaging,Maanshan Peoples Hospital,Maanshan 243000,China摘要：目的 探究MRI纹理分析和基于并行发射平台选择性激发成像（ZOOMit）的体素内不相干运动（IVIM）序列对于前列腺结节良性和恶性的鉴别诊断价值。方法 选取我院2021年3月2022年8月收治的95例前列腺结节患者作为研究对象，共112个结节，根据结节良恶性将其分为良性组（n=59）和恶性组（n=53）。所有患者均行均MRI T2WI和ZOOMit IVIM序列扫描，形成平扫T2WI图像、表观扩散系数（ADC）、纯扩散系数（D）、伪扩散系数（D*）、灌注分数（f）伪彩图，获取纹理分析参数ADC、D、D*、f值，比较两种扫描序列的误诊率，采用ROC曲线评估个参数对于前列腺良恶性结节的诊断价值。结果 MRI纹理分析、ZOOMit IVIM序列扫描单独及联合诊断前列腺结节的良恶性情况的误判率差异无统计学意义（P0.05）。与良性组相比，恶性组结节的平均ADC值、方差、D值和f值降低（P0.05），偏度、峰度和熵上升（P0.05）。ROC 曲线分析可知，ADC值鉴别诊断前列腺良恶性结节的敏感度较高，D值鉴别诊断前列腺良恶性结节的特异性较高，ADC值、D值和f值联合诊断的整体效能最高。结论 MRI纹理分析和ZOOMit IVIM序列对于鉴别前列腺结节的良恶性有较高的价值。关键词：MRI纹理分析；体素内不相干运动；前列腺；良性结节；恶性结节Abstract:Objective To investigate the value of MRI texture analysis and intravoxel incoherent motion(IVIM)sequences basedon zoomed imaging with parallel transmission technique(ZOOMit)for the differential diagnosis of benign and malignantprostate nodules.Methods Ninety-five patients with prostate nodules in our hospital between March 2021 and August 2022were selected.A total of 112 nodules were divided into benign group(n=59)and malignant group(n=53).All patientsunderwent MRI including T2*mapping and ZOOMit IVIM sequence scans before surgery,then the MRI plain scanningimages,diffusion weighted imaging(DWI)images,parameters including apparent diffusion coefficient(ADC),diffusioncoefficient of pure diffusion(D),pseudo-diffusion coefficient(D*)and perfusion fraction(f)were obtained.The misjudgmentrates of the two scanning sequences were compared.ROC curve was plotted to evaluate the diagnostic value of each parameterfor benign and malignant prostate nodules.Results There was no significant difference in the misjudgment rate betweenbenign and malignant prostate nodules diagnosed by MRI texture analysis and ZOOMit IVIM sequence scan alone and incombination(P0.05).Compared with benign group,malignant group had remarkably decreased ADCMean,variance,D valueand f value(P0.05),notably increased skewness,kurtosis and entropy(P0.05).Among the parameters in the differential diagnosis of benign and malignant prostate nodules,ADC value had high sensitivityand D value had high specificity,while the diagnostic efficacy of ADC combined with D and f values was the highest.Conclusion MRI texture analysis and ZOOMit IVIM sequence have high value in differentiating benign and malignantprostate nodules.Keywords:MRI texture analysis;intravoxel incoherent motion;prostate;benign nodule;malignant noduleMRIMRI纹理分析纹理分析+ZOOMit+ZOOMit 体素内不相干运动序列诊断前列腺良体素内不相干运动序列诊断前列腺良恶性结节的恶性结节的价值价值孙辉辉，何永胜，罗 潇，徐 琦马鞍山市人民医院影像科，安徽 马鞍山 243000收稿日期：2022-09-08基金项目：安徽省重点研究与开发计划项目（2022年）(2022e07020065)；皖南医学院教学医院科研项目（JXYY202128）作者简介/通信作者：孙辉辉，主治医师，E-mail:分子影像学杂志,2023,46(4):741-745doi 10.12122/j.issn.1674-4500.2023.04.29 741传统DWI 计算模型，IVIM能够更精准的获取组织微观结构 6。但是IVIM对于成像技术和设备要求较高，研究显示 ZOOMit能够有效提高成像质量7。但是目前将纹理分析和ZOOMit IVIM结合起来应用的研究还不足，其对于前列腺良恶性结节的诊断效能不明确。本研究以我院收治的前列腺结节患者作为研究对象，探究MRI纹理分析和ZOOMit IVIM序列对于前列腺良恶性结节的鉴别诊断价值。1 资料与方法1.1 一般资料选取我院2021年3月2022年8月收治的95例前列腺结节患者作为研究对象。纳入标准：于术前半月内行MRI检查；经病理学检查确诊；结节图像清晰，可供测量；自愿参与本研究。排除标准：心肝肾功能严重受损；MRI检查前接受过放射治疗；存在前列腺手术史；临床资料不完整。95例患者的年龄4688（63.477.58）岁，单发结节70例，多发结节25例。选取多发同质结节中较大的结节纳入研究，共纳入112个结节。根据结节良恶性将其分为良性组（n=59）和恶性组（n=53）。本研究经医院医学伦理委员会审批同意。1.2 方法1.2.1 MRI 检 查 采 用 Siemens MANGETO Prisma3.0T超导型 MR成像仪，令受检者呈仰卧位，扫描采用18 通道体部线圈，扫描序列包含横断面 T2WI 和ZOOMit IVIM。T2WI参数：FOV 320 mm256 mm，TR 3500 ms，TE 85 ms，层厚4 mm。ZOOMit IVIM参数：FOV 190 mm160 mm，体素3 mm3 mm4 mm，TR 3600 ms，TE 65 ms，层厚 4 mm，b 值为 0、40、80、120、160、200、400、600、800、1000、2000 s/mm2。1.2.2 图像分析 由2位分别有15年和16年工作经验的放射科副主任医师独立分析图像资料，2人对病理结果均不知情。通过后处理工作站（Siemens Syngo.via）处理生成标准扩散系数ADC伪彩图，经MITK软件处理，可获取纯扩散系数（D）、伪扩散系数（D*）、灌注分数（f）伪彩图。结合以上多种图像，选取显示最好的伪彩图层面，进行三维感兴趣区的手动勾画，对ADC、D、D*和f值进行测量，重复进行3次，取其平均值。在重复进行感兴趣区勾画时，参考平扫T2WI图像、扩散加权成像（DWI）伪彩图，尽可能保证勾画形态与大小一致，将病灶实质部位勾画进去，同时避免将出血、囊变和坏死的位置勾画进去。1.3 统计学分析采用SPSS20.0对数据进行统计分析。计量资料以均数标准差形式表示，两组间比较采用独立样本t检验；计数资料以n(%)表示，组间比较采用2检验;采用ROC曲线分析诊断效能。以P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 两种方法对于前列腺良恶性结节的误判情况比较比较MRI纹理分析、ZOOMit IVIM序列扫描单独及联合诊断前列腺结节的良恶性情况发现，误判率：联合诊断ZOOMit IVIM序列0.05，表1）。表1 两种方法对于前列腺良恶性结节的误判情况比较Tab.1Comparison of misjudgment rates of two scanning sequences for differential diagnosis of benign andmalignant prostate nodulesGroupBenign group(n=59)Malignant group(n=53)Texture analysis15(25.42)20(37.74)ZOOMit IVIM sequence14(23.73)17(32.06)Combined diagnosis9(15.25)12(22.64)22.07762.8909P0.35390.2356IVIM:Intravoxel incoherent motion.2.2 两组结节的MRI纹理分析参数比较与良性组相比，恶性组的平均ADC值和方差降低（P0.001），偏度、峰度和熵上升（P0.001，表2）。2.3 两组结节的ZOOMit IVIM序列参数比较与良性组相比，恶性组结节的D值和f值降低（P0.05，表3）。GroupBenign group(n=59)Malignant group(n=53)tPADCMean(mm2/s)1.120.160.910.196.34700.001Variance3472.631020.412170.871019.546.74350.001Skewness0.300.110.510.158.50630.001Kurtosis-0.230.070.560.1145.80870.001Entropy7.062.1010.492.278.30600.001表2 两组结节的MRI纹理分析参数比较Tab.2 Comparison of MRI texture parameters between two groups(MeanSD)分子影像学杂志,2023,46(4):741-745http:/www.j- 7422.4 ROC曲线分析通过ROC 曲线分析可知，ADC值鉴别诊断前列腺良恶性结节的敏感度较高，D值鉴别诊断前列腺良恶性结节的特异性较高，ADC值、D值和f值联合诊断的整体效能最高（表4、图1）。GroupBenign group(n=59)Malignant group(n=53)tPD(mm2/s)1.150.260.810.118.83330.001D*(mm2/s)10.383.5811.574.041.65281.1012f(%)15.593.4611.372.157.64930.001表3 两组结节的ZOOMit IVIM序列参数比较Tab.3 Comparison of ZOOMit IVIM sequence parameters between two groups(MeanSD)D:Diffusion coefficient of pure diffusion;D*:Pseudo-diffusion coefficient;f:Perfusion fraction.ParametersADCDfCombined testCut-off value0.990.9213.57-AUC0.8040.8140.7780.91195%CI0.723-0.8840.730-0.8970.689-0.8670.856-0.966P0.0010.0010.0010.001Sensitivity(%)81.177.471.786.8Specificity(%)64.484.783.186.4表4 MRI纹理分析和ZOOMit IVIM序列参数诊断前列腺良恶性结节ROC曲线分析Tab.4 ROC curve analysis of MRI texture analysis and ZOOMit IVIM sequence parameters for differential diagnosis ofbenign and malignant prostate nodules.图1 ROC曲线图Fig.1 ROC curve.Sensitivity1-Specificity0.00.20.40.60.81.01.00.80.60.40.20.0Curve sourceADCDfJoint inspectionReference curve2.5 典型案例患者男性，75岁。T2WI图中病灶为稍低信号（图2A）；DWI图中病灶为高信号（图2B）；ADC图中病灶为低信号（图1C）；IVIM的D、D*、f（图2DF）。3 讨论纹理分析是一种通过已获得图像来进行分析，进而获取传统影像学方法无法获得的信息的方法，相比于传统影像学方法鉴别结节的良恶性，该方法的优势在于其客观性和独立性，能够避免因影像医师的主观性和临床经验而造成的误判，而只提供图像本身的客观信息 8-9。有研究表明，前列腺良性结节与恶性结节图像在空间信息、像素分布水平等方面均存在明显差异 10。有关于MRI纹理分析对前列腺癌的诊断价值研究表明，多参数http:/www.j-分子影像学杂志,2023,46(4):741-745 743MRI纹理分析能够在鉴别诊断中高危前列腺癌中发挥重要作用，且熵值对肿瘤病理分级有量化作用。另有关于前列腺导管内癌的研究表明，相较于T2WI，MRI纹理分析的诊断价值更高 11-12。本研究中，良性结节和恶性结节的纹理分析参数之间有明显差异，与良性组相比，恶性组的平均ADC值和方差显著降低，偏度、峰度和熵显著上升，这与既往研究结果 13 趋势一致，再次验证了MRI纹理分析对于前列腺结节的良恶性的鉴别有重要价值。IVIM成像技术对于组织内的微循环灌注和水分子扩散均有较好的反映作用，且该技术在成像过程中无需任何对比剂，有潜力将磁共振在临床使用重的最大争议，对比剂的过敏与沉积问题解决 14-15。目前，IVIM成像多采用SS-EPI技术，但是该技术成像回波链较长，且相位方向带较宽小，使得成像存在明显缺陷，如空间分辨率低、失真变形等 16-17。另一方面，该技术用于前列腺结节的鉴别时，由于解剖位置与膀胱直肠等较为接近，容易产生伪影，对成像质量有较大的影响，而较好的成像质量是进行有效影像学检查的基础 18。为获取更好的图像，本研究采用ZOOMit技术进行前列腺结节IVIM序列检查。本研究通过MRI纹理分析和ZOOM-it IVIM序列对前列腺结节的良恶性进行判定，结果显示，通过ZOOMit IVIM技术成像来判定结节的良恶性的误判率均低于MRI纹理分析，而两种方法联合诊断的误判率更低；但是MRI纹理分析和ZOOMit IVIM技术成像单独使用和联合应用，对于前列腺结节的良恶性情况的误判率的差异无统计学意义，提示两种方法对于前列腺结节良恶性的鉴别有相当的效能。有关于ZOOMit技术诊断子宫内膜癌的研究表明，相较于常规SS-EPI技术，ZOOMit技术能够获取更优质的图像，其图像在解剖细节、伪影、几何失真、信噪比等各方面均优于SS-EPI IVIM图像 19。提示ZOOMit技术在成像上明显优于常规技术，对于恶性肿瘤的鉴别价值较高。本研究通过对前列腺结节进行ZOOMit IVIM成像，获取了定量参数D、D*和f值。其中D值是一种受干扰较少的参数，其具有客观、稳健的特点，其与细胞形态和密度等有关 20-21。D*值受体素内微血管血流速度影响，其数值与血流量有较强的相关性，f值是灌注成分占比，也与血流量有关 22-23。本研究中，与良性组相比，恶性组结节的D值和f值降低，提示D值和f值在良性结节与恶性结节的ZOOMit IVIM图像中有差异。分析其原因，可能是在恶性结节中，组织内实质性成分增多，细胞密度上升，细胞外空间受到挤压，水分子的扩散被限制，导致D值和f值下降 24。通过ROC曲线分析发现，ADC值、D值和f值对于良恶性结节均有较高的鉴别效能，其中ADC值鉴别诊断前列腺良恶性结节的敏感度较高，D值鉴别诊断前列腺良恶性结节的特异性较高，ADC值、D值和f值联合诊断的整体效能最高。有研究发现，在IVIM序列鉴别良恶性结节时，f值的诊断效能最佳 25，与本研究结果相悖，存在这种差异的原因可能与不同组图2 不同扫描模式所得前列腺图像比较Fig.2 Comparison of prostate images obtained by different scanning modes.A:Image of nodules with slightly lowsignal intensity on T2WI;B:Image of nodules with high signal intensity on DWI;C:Image of nodules with low sig-nal intensity on ADC map;D:Pseudo-colour map of pure diffusion coefficient D of IVIM;E:Pseudo-colour map ofpseudo-diffusion coefficient D*of IVIM;F:Pseudo-colour map of perfusion fraction f of IVIM.ABCDEF分子影像学杂志,2023,46(4):741-745http:/www.j- 744织中结节的发生发展过程中差异有关。综上所述，MRI纹理分析和ZOOMit IVIM序列对于鉴别前列腺结节的良恶性有较高的价值，其中ADC值鉴别诊断前列腺良恶性结节的灵敏度较高，D值鉴别诊断前列腺良恶性结节的特异度较高，ADC值、D值和f值联合诊断的整体效能最高。参考文献：1 崔亚东,李春媚,韩思圆,等.合成MRI定量参数对前列腺癌的诊断价值 J .中华放射学杂志,2021,55(9):975-80.2 Hayee A,Lugo I,Iakymenko OA,et al.Anterior or posterior pros-tate cancer tumor nodule location predicts likelihood of certain ad-verse outcomes at radical prostatectomy J .Arch Pathol Lab Med,2022,146(7):833-9.3 孟 祥,王庆国,邵福明,等.MR扩散加权成像在小脑良、恶性占位病变鉴别诊断中的价值 J .实用放射学杂志,2021,37(4):535-8.4 李振凯,杜红娣,王 莺,等.基于磁共振T2WI的影像组学在前列腺癌诊断中的应用研究 J .重庆医学,2021,50(22):3892-5,3899.5 楚 蕾,斯 艺,刘荣波.MRI纹理分析在识别前列腺导管内癌成分中的价值 J .四川大学学报:医学版,2020,51(1):42-8.6 Merisaari H,Federau C.Signal to noise and b-value analysis foroptimal intra-voxel incoherent motion imaging in the brain J .PLoS One,2021,16(9):e0257545.7 Stabinska J,Ljimani A,Zllner HJ,et al.Spectral diffusion analysisof kidney intravoxel incoherent motion MRI in healthy volunteersand patients with renal pathologies J .Magn Reson Med,2021,85(6):3085-95.8 刘健萍,金亚彬,成东亮,等.基于FireVoxel软件MR-T2WI纹理分析在前列腺癌诊断中的初步应用 J .临床放射学杂志,2021,40(7):1426-30.9 肖建明,彭 涛,张仕慧,等.基于磁共振纹理及定量分析提高前列腺癌诊断效能的研究 J .实用放射学杂志,2020,36(5):764-7.10 Taher A,Jensen CT,Yedururi S,et al.Imaging of neuroendocrineprostatic carcinoma J .Cancers,2021,13(22):5765.11 肖建明,牛翔科,王 娜,等.双参数纹理分析结合机器学习在高级别前列腺癌中的诊断价值 J .中国医学影像学杂志,2021,29(2):177-80.12 沈 力,徐 圆,叶 靖,等.基于MRI T2WI图像的游程矩阵纹理分析联合ADC值对前列腺癌分化程度的评估 J .临床放射学杂志,2020,39(1):102-6.13 郭 丹,刘爱连,孙美玉.体素内不相干运动与动态对比增强磁共振成像纹理分析鉴别前列腺癌与前列腺增生的价值 J .实用放射学杂志,2020,36(12):1980-4.14 王荣甲,任 克,王永芳.体素内不相干运动扩散成像及血氧水平依赖成像评估碘对比剂致兔急性肾损伤 J .中国医学影像技术,2020,36(5):641-7.15 汪 林,陈向荣,许淑惠,等.IVIM定量分析在不同分子分型乳腺癌鉴别诊断中的效果分析 J .影像科学与光化学,2020,38(2):368-75.16 何珍珍,周清清,余玉盛,等.基于常规DWI和ZOOMit DWI技术对甲状腺图像质量的对比评估 J .中国医学计算机成像杂志,2020,26(4):324-8.17 尹 希,吴 慧,高 阳,等.不同弥散模型对子宫内膜癌诊断及分级的价值 J .临床放射学杂志,2019,38(10):1904-8.18 罗 潇,何永胜,戚 轩,等.T 2*mapping和ZOOMit IVIM序列鉴别诊断甲状腺良恶性结节的价值 J .中华放射学杂志,2021,55(7):729-33.19 但汉丽,谭钰川,杨 露,等.MR不同弥散加权序列前列腺图像质量评价研究 J .磁共振成像,2021,12(3):54-8.20 Markiet K,Glinska A,Nowicki T,et al.Feasibility of intravoxel in-coherent motion(IVIM)and dynamic contrast-enhanced magneticresonance imaging(DCE-MRI)in differentiation of benign parotidgland tumors J .Biology,2022,11(3):399.21 张丽君,邢 伟,邢士军.3.0T磁共振扩散峰度成像联合扩散加权成像评估侵袭性前列腺癌 J .分子影像学杂志,2020,43(1):76-81.22 Shor N,Sen T,Zuber K,et al.Discriminating between IgG4-relat-ed orbital disease and other causes of orbital inflammation with in-tra voxel incoherent motion(IVIM)MR imaging at 3T J .DiagnInterv Imaging,2021,102(12):727-34.23 冷晓明,韩晓蕊,徐 嬿,等.IVIM-DWI和定量DCE-MRI鉴别前列腺癌和前列腺增生:灌注系数的相关性研究 J .影像诊断与介入放射学,2016,25(5):390-5.24 王 睿,任 静,杨如武,等.IVIM在前列腺癌诊断中的价值及其与第八版AJCC临床病理分级的相关性研究 J .临床放射学杂志,2020,39(1):86-90.25 谭 慧,陈 军,许启仲,等.体素内不相干运动在甲状腺良恶性结节中的诊断价值 J .中国医学影像学杂志,2016,24(3):166-9,174.（编辑：郎 朗）http:/www.j-分子影像学杂志,2023,46(4):741-745 745