?泌尿生殖系统放射学?
作者单位：100034北京大学第一医院医学影像科［周良平（现在复旦大学附属肿瘤医院放射科）、王霄英、丁建平、李飞宇、肖江喜、蒋学祥］，泌尿外科（山刚志）
通信作者：王霄英
正常前列腺、前列腺癌和良性前列腺增生的MR 波谱成像代谢特征并与病理结果对照
周良平 王霄英 丁建平 李飞宇 山刚志 肖江喜 蒋学祥
【摘要】 目的 以三维质子磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy ，MRS ）的方法定
量分析正常前列腺、前列腺癌（prostate cancer ，PCa ）和良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia ，BPH ）的代谢特征，并与病理结果对照。方法 对经手术病理或穿刺活检证实的PCa 21例、BPH 23例和正常前列腺17例进行MRS 定量分析。将前列腺分为左、右两侧，每侧由上到下分为底部、中部和尖部3部分，
共6分区。在MRS 代谢图上标记出手术病理或穿刺活检取材位置归入相应的分区，测量其（胆碱+肌酸）/枸橼酸盐［（Choline +Creatine ）/Citrate ，CC /C ］的比值。结果 正常前列腺外周带、PCa 癌区和BPH 中央带的CC /C 平均比值分别为0.42±0.19、2.13±0.82和0.62±0.19，组间差异有统计学意义（F =277.464，P =0.000）。PCa 与正常前列腺和BPH 之间的差异均有统计学意义（t 值分别为0.725、0.684，P 值均为0.000）。结论 PCa 和BPH 的代谢差异显著，MRS 有助于PCa 的鉴别诊断。
【关键词】 磁共振波谱学； 前列腺肿瘤； 前列腺增生
MR spectroscopy of normal prostate ，prostate cancer and benign prostate hyperplasia ：correlative study of metabolic characteristics with histopathological findings ZHOU Liang-ping ，WANG Xiao-ying ，DING Jian-ping ，LI Fei-yu ，SHAN Gang-zhi ，XIAO Jiang-xi ，JIANG Xue-xiang .Department of Radiology ，Peking University First Hospital ，Beijing 100034，China Corresponding author ：WANG Xiao-ying
【Abstract 】 Objective To quantify and compare the metabolic characteristics of normal prostate ，prostate cancer （PCa ），and benign prostate hyperplasia （BPH ）by using MR spectroscopy （MRS ）.Methods Twenty-one cases of Pca ，23cases of BPH proved by operation or systemic biopsy ，and 17cases of normal prostate were examined by MRS.The prostate was divided into 6regions （left /right bottom ，middle ，and tip ），and the （Choline +Creatine ）/Citrate （CC /C ）value of each region was measured.After biopsy ，all the puncture locations were marked and enrolled in one of the regions mentioned above.The average CC /C ratios of the normal prostate peripheral zone ，the area of Pca ，and the central zone of BPH were calculated.Results The average ratio of CC /C for prostate cancer （2.13±0.82）was statistically higher than that of normal prostate tissue （0.42±0.19）and the regions of BPH （0.62±0.19）（t =
0.725，P =0.000；t =0.684，P =0.000）
.Conclusion The difference of metabolic levels measured by MRS between PCa and BPH is statistically significant.MRS may be useful in the differential diagnosis of PCa and BPH.
【Key words 】 Magnetic resonance spectroscopy ； Prostatic neoplasms ； Prostatic hyperplasia
前列腺三维质子磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy ，MRS ）是最新的能显示前列腺代谢变化的无创性检查方法。在常规MRI 的基础上加上MRS 的代谢信息能显著提高前列腺病变MRI 诊断的准确性
［1-4］
。本研究通过对经手术病理
和穿刺活检确诊的21例前列腺癌（prostate cancer ，
PCa ）和23例良性前列腺增生（benign prostate hyperplasia ，BPH ）
的MRS 检查结果进行定量分析，并与17例中老年前列腺正常值对照，探讨中国人PCa 和BPH 的代谢改变及MRS 对PCa 和BPH 患者鉴别的价值。
材料与方法
一、临床资料
经手术病理和穿刺活检证实的未行任何治疗的PCa 21例、BPH 23例和正常前列腺17例，所有病例
活检时间与MR检查间隔不超过1个月。
1.超声引导下系统穿刺活检：根据前列腺大小
和临床需要先常规系统活检6～13针，并对重点怀疑部位行靶穿刺2～5针。由操作医师记录活检位置，以10%福尔马林固定，用石蜡包埋切片，由泌尿病理医师负责观察报告，并标明Gleason评分［5］。
2.分区方法：将前列腺分为左、右两侧，每侧由上到下分为底部、中部和尖部3部分，共6分区。根据手术病理或穿刺活检的结果，将病变归入相应的分区［6］。
3.正常组：年龄43～77岁，平均63.1岁。检查当时均无明显前列腺疾病的症状和体征，血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）<
4.0μg/L，影像学检查外周带正常（只测量外周带代谢），中央带允许有轻度的BPH。
4.BPH组：年龄61～85岁，平均72.4岁，PSA 2.12～29.65μg/L，平均13.29μg/L。23例BPH患者共系统穿刺276针，均无癌组织。经耻骨上前列腺摘除2例，经尿道前列腺切除（transurethral prostatectomy，TURP）21例。病理显示均为混合性BPH，其中以基质增生为主5例，以腺体增生为主10例，混合性增生8例。
5.PCa组：年龄57～83岁，平均71.2岁。血清PSA5.76～205.2μg/L，平均35.7μg/L。共系统穿刺236针，其中122针无癌组织，归入52个分区。114针为PCa，归入74个分区，Gleason评分为3～9，平均
6.29。根治切除2例，病理显示肿瘤范围与穿刺结果相符，但1例Gleason评分较穿刺活检高2分。
二、检查方法
使用GE1.5T MR扫描仪。患者检查前一天多饮水，进食少渣饮食并口服缓泻剂，以保证直肠内清洁。盆腔MRI检查用腹部相控阵线圈（TorsoPA），线圈外面用绑带固定以尽量减少呼吸运动的影响。前列腺3D MRS检查时将直肠内线圈（ERC）和TorsoPA联合使用。
盆腔MR检查序列包括：前列腺局部薄层轴面和冠状面压脂快速自旋回波T
2
WI，TR3500ms，TE 85ms；回波链19；层厚5mm；层距0.5mm；显示野24cm×24cm；采集次数4；矩阵320×256。并行快
速自旋回波T
1
WI扫描，TR450ms，TE12ms；层厚5mm；层距0.5mm；显示野24cm×24cm；采集次
数2；矩阵256×192。大范围轴面T
1
WI从前列腺基底部扫描至主动脉分叉水平，TR450ms，TE 12ms；层厚8～10mm；层距1～2mm；显示野34cm×
34cm；采集次数2；矩阵256×192。
置入直肠内线圈后先行快速自旋回波轴面T
2
WI扫描，TR3500ms，TE85ms；回波链19；层厚3mm；层距0mm；显示野16cm×16cm；采集次数4；矩阵320×256。MRS用3D-PROSE序列扫描，TR 1000ms，TE130ms；显示野11cm×11cm；采集次数1；矩阵16×8×8。矩形兴趣区平面内的范围和上、下界尽量包括全部前列腺组织而尽量少包括前列腺周围脂肪和直肠内气体。采集MRS数据前进行常规自动预扫描，包括自动匀场和抑水，要求线宽小于15，方可进行MRS数据采集。波谱分辨率约
0.32ml。
三、数据分析和统计
以functoolCSI软件对扫描数据进行自动后处理，并以软件自带的测量和计算公式分别测量相关代谢物平均峰值和比值。可用体素的标准是：75%以上位于兴趣区，没有受到未能抑制的水和脂肪信号的污染，主要代谢物波谱的信噪比大于5。测量正常前列腺外周带、PCa患者外周带癌区和BPH患者中央带相应区域（胆碱+肌酸）/枸橼酸盐［（Choline，Cho）+（Creatine，Cr）/（Citrate，Cit）］（CC/C）的比值。各组内先进行正态分布性（K-S）检验。经证实数据为正态分布后，先进行Levene方差齐性检验，再用One-way ANOVA进行不同组间的比较。F检验有统计学意义时，行LSD检验。P< 0.05认为有统计学意义。所有统计分析在SPSS 10.0上完成。
结果
一、MRS波谱形态表现
正常前列腺外周带MRS谱线上可见2.6～2.7ppm（×10-6）处较高的Cit峰。在3.25及3.05ppm 处分别可见Cho峰和Cr峰，两者距离较近，常不能完全分离。PCa区MRS谱线表现为Cit明显下降［其中6分区信噪比（signal noise ratio，SNR）降至接近噪声水平］，Cho峰显著升高。PCa患者非癌区和BPH患者一般均有较显著的Cit共振峰（图1～6）。
二、MRS定量测量
正常前列腺外周带、PCa区和BPH中央带的CC/C平均比值分别为0.42±0.19、2.13±0.82和0.62±0.19，组间差异有统计学意义（F=277.464，P=0.000）。PCa与正常前列腺和BPH之间的差异均有统计学意义（t值分别为0.725、0.684，P值均为0.000）。PCa区的CC/C比值显著较高，但各组
图1，2 PCa的MRS表现。图1为MRS定位图。图2为MRS谱线，显示左侧低信号区（下图）的Cho明显升高，Cit显著降低，其CC/C的比值为2.22，符合PCa的代谢表现。右侧高信号区（上图）的MRS未见异常，其CC/C的比值为0.53。穿刺活检病理证实为左侧外周带前列腺腺癌，Gleason评分3/3=6 图3，4 BPH的MRS表现。图3为MRS定位图。图4为MRS谱线。显示代表腺体增生为主的高信号结节处（第3、4组图）的Cit高于代表基质增生为主的低信号区（第1、2组图）。病理证实为混合性BPH，腺肌型，以腺体增生为主图5，6中央带PCa的MRS表现。图5为MRS定位图（与同侧外周带比较），右侧中央带大片T
2
低信号区并从右侧外周带的前部突破包膜；图6为MRS图，显示右侧中央带低信号区（上图）的Cho明显升高，Cit显著降低，其CC/C的比值为1.86。左侧中央带对照区（下图）的Cit峰高于（Cho+Cr），其CC/C的比值为0.95，符合基质型BPH的MRS表现。穿刺活检证实为右侧中央带前列腺腺癌，Gleason评分3/2=5
间CC/C比值有少量重叠。PCa分区有3/74（约4%）分区CC/C<1.0，而PCa患者非癌区和BPH组分别有3/52（约6%）分区和5/138（约4%）分区的CC/C>1.0。
讨论
PCa和BPH均是老年男性常见的疾病，其临床症状和体征相似，且可以共同发生，但治疗和预后迥异，因此鉴别诊断对于临床治疗方案的制定至关重要。MR T
2
WI能区分前列腺的外周带和中央带，对于外周带内低信号的肿瘤，MRI诊断敏感性很高。
但正常前列腺中央带T
2
WI亦呈低信号，位于中央带的肿瘤常规MRI很难检出。外周带内的其他病变包括炎症、增生、瘢痕等亦可表现为低信号，常规MRI往往无法鉴别［2，7］。MRS通过观察代谢变化显示病变，与信号的对比无关，可在很大程度上弥补常规MRI的局限，有很重要的临床价值［1-4，7］。
一、MRS代谢变化与病理基础
1.正常前列腺：正常前列腺外周带MRS的代谢特点是在
2.6～2.7ppm附近可见到显著的Cit峰，其峰值高于Cho和Cr。本组结果也表明正常前列腺外周带CC/C的比值均<1，与文献报道相符［1，2，6］。原因是正常前列腺腺体细胞独特的线粒体和胞质转运能合成Cit，而细胞内高浓度的Zn2+导致顺乌头酸酶的活性降低，三羧酸循环中的Cit 氧化受限。因此前列腺分泌液中含有极高浓度的Cit，约为血浆的240～1300倍［4，8，9］。
2.PCa：文献报道PCa最显著的代谢变化是Cit 明显下降和Cho水平的升高［8-10］。本研究结果也表明，PCa的CC/C比值显著高于正常前列腺和BPH，结果与文献报道相符。病理上PCa表现为异型的肿瘤细胞增多、细胞核大，核仁明显和不同程度地丧
失形成正常腺管的能力，堆积的恶性上皮细胞取代了正常的腺泡和导管形态［11］。Cit下降的原因有两方面：一是PCa细胞不同程度减少或丧失了产生和分泌Cit的能力，Cit净产生量减少；二是无法分化形成能浓缩和储存高浓度Cit的腺管，Cit的浓缩和储存能力下降。两种因素作用的结果是在PCa 组织内Cit的浓度很低。Cho化合物与细胞膜的合成与降解有关，Cho升高是PCa的MRS代谢变化的又一特征。本组中71/74分区Cho+Cr代谢的平均水平高于Cit。与文献的研究结果相符［8-10］。3分区Cit水平高于Cho+Cr，病理证实为灶状癌，可能受周围健康组织的影响，也表明目前的MRS对小体积肿瘤的诊断尚有难度。
3.BPH：BPH病理组织学变异很大，表现为不同程度的腺体萎缩和萎缩后增生、基底细胞增生和非典型腺瘤样增生。本组BPH绝大多数有显著的Cit 峰，仅约4%BPH的Cit峰值低于Cho+Cr。部分BPH的Cit甚至高于正常外周带，病理均显示为腺体增生为主，部分伴腺管潴留囊肿，与文献报道一致［12］。低信号结节的Cit峰值较高信号结节较低，CC/C的比值有所增高，但本组资料未见文献报道的类似典型PCa的基质型BPH代谢表现［12］。5例有较大的低信号结节，MRS均显示有明显的Cit峰。仅5分区的Cit水平低于Cho+Cr，2分区病人有数年服用治疗前列腺中药史，3分区为前列腺底部，基线稍差。说明治疗后改变及波谱采样位置可能会影响MRS的结果。BPH的Cho代谢文献未做深入研究，一般认为BPH组织增殖速率加快，Cho可有小幅上升，Kurhanewicz等［1，8］报道BPH的Cho较志愿者中央带约升高15%。本组BPH结果与文献相仿，Cho无显著升高趋势。即使是在CC/C的比值>1的病例，也主要是Cit下降所致，Cho并未见异常升高。
二、PCa和BPH的鉴别
PCa组和BPH组的CC/C差异有统计学意义，两者仅有约4%的重叠。表明MRS是PCa和BPH 鉴别的可靠方法。在实际工作中，典型的PCa与BPH的鉴别可根据病变的影像表现进行诊断。PCa 多起源于外周带，而BPH多发生在中央带，所以鉴别不是非常困难。但对外周带非肿瘤性的信号异常及中央带的癌，目前诊断的准确性并不是很高。
中央带PCa的诊断在临床上一直是个难题，长期以来一直只能依靠PSA监测和穿刺活检诊断或因BPH行TURP或前列腺摘除时偶然发现。但穿刺活检组织条的长度有限，中央带PCa的假阴性率偏高。因中央带的回声与信号均与PCa相近，且老年男性前列腺中央带往往合并有程度不同的BPH，超声与常规MRI均难发现。目前文献报道只有团注钆喷替酸葡甲胺后的动态增强MRI对检出中央带的PCa有一定价值［13］。MRS使我们看到了应用无创方法术前诊断中央带PCa的可能性。笔者见到1例检查前确诊的前列腺中央带癌，MRI表现为右侧中央带大片较均匀的低信号，有膨胀感，右侧前方包膜破坏中断，而右侧外周带未见异常（图5，6）。MRS病变部位可见显著的Cho升高和Cit下降。所以MRS可能会成为无创性的术前诊断中央带PCa 的有用方法。
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（收稿日期：2004-03-11）
（本文编辑：任晓黎）