前列腺癌(prostatic cancer, PCa)是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，居全球新发肿瘤病例第四位、男性死亡第五大病因[1,2]。随着我国人口老龄化的加剧，PCa发病率逐年上升，对其早期诊断有助于精准治疗方案的制定，并有效改善患者的生存期。

血清前列腺特异性抗原(prostate specific antigen, PSA)相关指标是临床检测PCa最常用的生物学标志物，但具有检测结果不稳定、假阳性高等诸多局限性[3,4]。前列腺特异性抗原密度(prostate-specific antigen density, PSAD)是PSA最具代表性的参数，以血清PSA与前列腺体积(cm3)的比值表示，在鉴别前列腺良恶性方面较PSA具有更高的准确率[5]。扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)是一种探测水分子扩散并根据局部扩散特性生成具有对比度的MRI技术，其定量参数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)可提供与细胞密度相关的生物信息[6]。多参数MRI是目前公认的疑似PCa患者的一线影像学评估方法，在PSA水平持续升高或既往系统活检阴性的患者中应用价值更高，但在不典型前列腺增生、前列腺炎等良性病变与PCa的鉴别诊断中仍存在诊断误区，其中以前列腺影像报告和数据系统(PI-RADS) 3分病变的鉴别诊断最为困难[7,8]。酰胺质子转移成像(amide proton transfer, APT)技术是一种新型MRI代谢成像技术，通过特定频率预饱和脉冲，选择性激发酰胺质子，再通过探测游离蛋白质及多肽链上的胺质子与水中氢质子的交换速率，来评估组织代谢或生理状况[9,10]。APT技术已在PCa的诊断、鉴别诊断、危险程度分层等方面显示初步的应用价值，但其定量参数在前列腺不同解剖分区中的分布差异、与血清PSA相关指标的联合诊断效能等方面仍具有较大的研究潜力。

本研究旨在观察APT定量参数在前列腺不同解剖分区良恶性病变中的分布差异，探讨其对PCa的单独诊断价值以及联合DWI及PSAD的诊断效能。

1、资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2023年6月至12月于安徽医科大学第一附属医院行MRI APT检查的前列腺病变患者。纳入标准：(1)患者的MRI图像资料完整(包含APT及ADC序列),图像质量符合分析要求；(2)检查前未接受过各种局部或系统治疗者(手术、内分泌治疗、放化疗等);(3)检查前两周内行PSA检测；(4)检查后两周内行穿刺活检或手术病理者。排除标准：(1)MRI检查前接受过局部或系统治疗者(手术、内分泌治疗、放化疗等); (2)图像质量差，影响诊断及后处理分析；(3)前列腺病灶<5 mm, 存在测量误差者。最终纳入74例患者，其中良性病变患者41例，PCa患者33例。本研究经安徽医科大学第一附属医院医学伦理委员会审批。

1.2 设备与扫描方法

Philips 3.0 T(Ingenia CX)MRI扫描仪，采用16通道相控阵体线圈对受检者进行前列腺常规MRI和APT序列扫描，扫描序列包括常规矢状位、轴位、冠状位T1WI/T2WI及斜轴位抑脂T2WI序列：视野(FOV) 220 mm×220 mm、TR 3000 ms、TE 105 ms、层厚3.0 mm、层间距0.3 mm; 斜轴位 DWI序列：FOV 220 mm×220 mm、TR 2900 ms、TE 80 ms、b=2000 s/mm2、层厚3.5 mm、层间距0.4 mm; 以及斜轴位APT序列：FOV 300 mm×300 mm、TR 4500 ms、TE 7.3 ms、层厚6.0 mm、层间距0 mm、翻转角90°、 激励次数1次。检查前嘱被检者排空肠道以避免肠道内容物及气体对图像质量的影响，适量饮水保持膀胱适度充盈。

1.3 图像处理

数据传输至IntelliSpace Portal(ISP,Philips Healthcare)工作站，将T2WI图像与APT图像融合，根据T2WI及DWI确认选择病灶最大层面勾画感兴趣区(region of interest, ROI),若前列腺内有多个病灶，选择直径最大者进行测量，同时在与T2WI图像同一层面的DWI图像上勾画ROI并测算ADC值。Philips Intelli Space Portal后处理软件可自动测算共振频率偏移在水信号为3.5 ppm下的非对称性磁化转移率(magnetization transfer ratio asymmetry, MTRasym),其公式为：APTw (%) = MTRasym (3.5 ppm) × 100%=[Ssat(-3.5 ppm)/S0-Ssat(+3.5 ppm)/S0)]×100%,其中Ssat为施加饱和脉冲后的信号强度，S0为施加饱和脉冲前的信号强度，从而得到APT的定量参数APTmax、APTmean和APTmin[11]。由两名影像科医师(分别具有5年、10年诊断经验)采用双盲法进行测量，每位测量者分别测量3次取平均值，取两者的平均值作为最终结果。ROI尽量避免尿道、肉眼可见的囊变、坏死、钙化及出血，且与病灶边缘保持一定距离避免容积效应。APT定量值越小越接近绿色，定量值越大颜色越接近红色，ADC值越小越接近黑色，值越大颜色越接近白色(图1～4)。

1.4 统计学分析

采用SPSS 26.0软件对数据进行统计分析，通过组内相关系数(intraclass correlation, ICC)对两名影像科医师的测量数据进行一致性检验(ICC>0.75表示一致性高，ICC=0.4～0.75表示一致性中等，ICC<0.4表示一致性低)。采用Kolmogorov-Smirnov检验进行正态性检验，采用Levene进行方差齐性检验。符合正态分布及方差齐性的数据以均数±标准差

表示，不符合的数据以中位数(最小值～最大值)表示。使用独立样本t检验或Wilcoxon秩和检验分析各组数据间的差异，有统计学差异的数据绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，并分析计算组合参数的预测概率。P<0.05为差异具有统计学意义。

2、结果

本研究共纳入74例患者，平均年龄(71.34±8.52)岁，将其分为前列腺良性病变(benign lesions, BL)组(n=41)和PCa组(n=33)。BL组包括正常前列腺组织、前列腺增生(benign prostatic hyperplasia, BPH)及前列腺炎。将前列腺病变按照解剖分区分为外周带(peripheral zone, PZ)区和移行带(transition zone, TZ )区，正常前列腺组织6例，PZ区有13例BL病变(分别为6例前列腺炎和7例BPH)和7例PCa; TZ区有9例BL病变(分别为6例前列腺炎和3例BPH)和9例PCa, 另有13例BL、17例PCa同时累及PZ区和TZ区。

2.1 一致性分析

两名观察者测量的TZ APTmax、TZ APTmean、TZ APTmin、PZ APTmax、PZ APTmean、PZ APTmin、TZ ADC、PZ ADC值一致性结果依次为0.970、0.875、0.887、0.939、0.854、0.797、0.756、0.763,ICC均>0.75,P为<0.05,表明结果一致性高。

2.2 BL组与PCa组定量参数的差异分析

APT伪彩图特征： PZ区与TZ区的BL病灶区在APT与T2WI融合伪彩图像中均呈绿色(绿圈中区域),提示相应区域的蛋白质与多肽含量较少；PCa病灶区在APT与T2WI融合图像中为橘黄色(绿圈中区域),提示病灶区域的蛋白质与多肽含量较多(图1、2)。

APT定量参数的统计学差异： 根据前列腺不同解剖分区分别测量，得到APT定量参数。TZ区BL组患者的APTmax和APTmean均显著低于PCa组患者[APTmax: (2.460±0.630)% vs.(3.066±0.779)%,P<0.001;APTmean: (1.467±0.516)% vs. (1.823±0.555)%,P=0.006],两组患者的APTmin无统计学差异。PZ区BL组患者的APTmax、APTmean和APTmin均显著低于PCa组患者 [APTmax: (2.094±0.639)% vs. (2.591±0.835)%,P=0.005;APTmean: (1.150±0.544)% vs. (1.711±0.702)%,P<0.001;APTmin: 0.133%(-0.767%～1.133%)vs. 0.600%(-1.167%～2.100%),P=0.009](表1)。

DWI序列定量参数ADC的统计学差异： 不同解剖分区BL组患者ADC均高于PCa组患者[TZ区：1.007×10-3mm2/s(0.550×10-3mm2/s～1.580×10-3mm2/s)vs. 0.750×10-3mm2/s(0.550×10-3mm2/s～1.430×10-3mm2/s);PZ区：1.093×10-3mm2/s(0.660×10-3mm2/s～1.510×10-3mm2/s)vs. 0.770×10-3mm2/s(0.420×10-3mm2/s～1.670×10-3mm2/s)],且两组间差异具有统计学意义。

血清PSA相关指标的统计学差异： 血清PSA检测包括总前列腺特异性抗原(total prostate specific antigen, TPSA)、游离前列腺特异性抗原(free prostate specific antigen, FPSA)、FPSA/TPSA及PSAD等。BL组患者的TPSA、FPSA、PSAD均显著低于PCa组患者[TPSA:9.000 ng/ml(2.088 ng/ml～33.550 ng/ml) vs. 41.950 ng/ml(4.440 ng/ml～352.840 ng/ml),P<0.001;FPSA:2.069 ng/ml(0.850 ng/ml～6.320 ng/ml) vs. 6.085 ng/ml(0.590 ng/ml～120.080 ng/ml),P=0.003;PSAD:0.100 ng/ml/cm3(0.024 ng/ml/cm3～0.399 ng/ml/cm3vs. 0.812 ng/ml/cm3(0.063 ng/ml/cm3～11.468 ng/ml/cm3),P<0.001],两组间各参数的差异有统计学意义(表1)。

表1各参数鉴别前列腺良恶性病变

2.3 APT定量参数及其与ADC、血清PSA相关指标的联合鉴别诊断效能分析

APT对BL和PCa的鉴别诊断效能分析： 对前列腺不同解剖分区BL组和PCa组有统计学差异的APT定量参数分别进行ROC曲线分析(表2,图5),TZ区示APTmax的曲线下面积(area under curve, AUC)最高(AUC=0.756),以2.650为临界值时，对BL和PCa鉴别诊断的敏感度和特异度分别为78.6%和78.1%。PZ 区示APTmean的AUC最高(AUC=0.794),以1.683为临界值时，对BL和PCa鉴别诊断的敏感度和特异度分别为67.9%和90.6%。

ADC对BL和PCa的鉴别诊断效能分析： 对前列腺不同解剖分区两组间的ADC分别进行ROC曲线分析(表2,图5)。TZ区ADC的AUC为0.736,以0.802为临界值时，对BL和PCa鉴别诊断的敏感度和特异度分别为63.2%和92.7%。PZ区ADC的AUC为0.863,以0.950为临界值时，对BL和PCa鉴别诊断的敏感度和特异度分别为89.5%和78.0%。

血清PSA相关指标对BL和PCa的鉴别诊断效能分析： TPSA、FPSA与PSAD中，PSAD的AUC最高(AUC=0.905),以0.383为临界值时，对BL和PCa鉴别诊断的敏感度和特异度分别为78.600%和96.9%(表2,图5)。

APT定量参数联合ADC、PSAD对BL和PCa的鉴别诊断效能分析： 将有统计学差异的APT定量参数与ADC、PSAD相联合进行诊断效能分析，TZ区示APTmax+ADC+PSAD的AUC最高(AUC=0.918),敏感度和特异度分别为78.9%和97.6%;PZ区示APTmean+ADC+PSAD的AUC最高(AUC=0.929),敏感度和特异度分别为78.9%和100%(表2,图5)。

3、讨论

APT技术是化学交换饱和转移(chemical exchange saturation transfer, CEST)技术的分支，已在PCa的诊断、鉴别诊断、危险程度分层等方面显示初步的应用价值[12～15]。本研究对前列腺PZ区和TZ区的APT定量参数分别测算，在排除解剖分区影响的因素下，显示APT定量参数在前列腺BL和PCa中存在显著的统计学差异，在两者的鉴别诊断中具有重要价值，且与ADC及PSAD相联合可进一步提高诊断价值。[13]

3.1 APT定量参数的鉴别诊断价值

本研究结果显示PCa组的APT定量参数均显著高于BL组，其原因与癌区细胞增殖速率高、代谢活跃、局部区域的蛋白及多肽含量增高。既往研究均提示恶性病变的APT值可能高于良性病变，Jia等[16]首次评价了APT成像检测PCa的可行性和能力，显示PCa的APT定量参数 (5.8±3.2)%显著高于良性区域(0.3±3.2)%,殷慧佳等[17]的研究也显示癌区MTRasym值[(4.47±0.59)%]显著高于非癌区[(2.23±0.37)%]。本研究与既往研究结果一致，说明APT定量参数在鉴别前列腺良恶性病变中具有稳定、可重复的诊断价值。

图1 A～D男，76岁，BPH，病灶区为红色箭头所指区域，ROC为右侧TZ增生结节，呈绿色

图2 A～D 78岁，PCa，病灶区为红色箭头所指区域。A.T2WI示右侧TZ病灶区信号减低，B.APT伪彩图示右侧TZ病灶区呈橘黄色，C.DWI示右侧TZ病灶区高信号，D.ADC示右侧TZ病灶区低信号，ROC为右侧TZ病灶区橘黄色区域

图3 A～D男，55岁，前列腺炎，病灶区为红色箭头所指区域。A.T2WI示左侧PZ病灶区信号减低，B.APT伪彩图示左侧PZ病灶区呈绿色，C.DWI示左侧PZ病灶区等信号，D.ADC示左侧PZ病灶区等信号，ROC为左侧PZ病灶区绿色区域

图4 A～D男，69岁，PCa，病灶区为红色箭头所指区域。A.T2WI示右侧PZ病灶区信号减低，B.APT伪彩图示右侧PZ病灶区呈橘黄色，C.DWI示右侧PZ病灶区高信号，D.ADC示右侧PZ病灶区低信号，ROC为右侧PZ病灶区橘黄色区域

图5 A～D A.TZ APT及ADC的ROC曲线，B.PZ APT及ADC的ROC曲线，C.PSA相关指标的ROC曲线，D.TZ APT联合ADC及PSAD的ROC曲线

3.2 APT定量参数在前列腺不同解剖分区良恶性病变中的鉴别诊断价值

前列腺TZ区的良性病变主要是增生结节，而PZ区的良性病变除前列腺增生外，还包括前列腺炎或正常前列腺组织，不同良性病变的APT值可能存在较大的差异。既往研究多不区分TZ区和PZ区而一并进行良恶性病变的鉴别研究，忽视了良性病变的APT值差异，可能导致结果偏倚。本研究对前列腺不同解剖分区的APT值分别进行测算，结果显示TZ 区的APTmax、APTmean, PZ区的APTmax、APTmean、APTmin在两组间均存在显著的统计学差异，说明APT定量参数在前列腺精准解剖分区的前提下仍具有重要的鉴别诊断价值。Guo等[18]分析了APT成像在前列腺TZ区良恶性病变间的鉴别能力，发现TZ区PCa与基质型BPH、腺体型BPH之间的APT值有明显差异[分别为(3.48±0.83)%、(2.76±0.49)%、(2.72±0.45)%],提示APT能够鉴别TZ区的良恶性病变，与本研究的结论一致。此外，本研究发现，TZ区两组间的APTmin无统计学差异，PZ区的APTmin虽然存在统计学差异，但鉴别诊断效能较低，其原因可能与最小质子交换速率不能很好地反映组织中蛋白质与多肽含量有关；且PZ区体积相对较小，受到的部分容积效应影响更大，导致APT定量参数出现误差的可能性更大。

3.3 APT定量参数联合ADC、PSAD的鉴别诊断价值

依据PI-RADS第2版中，DWI在PZ区病变的诊断中表现出与病理结果更高的一致性，是PZ区病变评分的主要序列[19]。本研究结果显示，在PZ区ADC诊断效能优于APT相关定量参数，这也与PI-RADS评分标准提出的DWI是PZ区病变主要观察序列的观点相符，但本研究试图探讨ADC联合APT定量参数对前列腺良恶性病变是否具有更高的诊断效能。PSAD是诊断有临床意义PCa和评估PCa侵袭性的有效方法，既往研究显示，与单独的血清PSA相比，PSAD是临床显著性PCa的预测指标，其在诊断前列腺良恶性病变方面具有更高的诊断效能，可减少PSA升高的假阳性结果[20,21]。本研究结果说明，相比于单独使用APT定量参数、ADC和血清PSA相关指标，PZ区和TZ区APTmax、APTmean联合ADC和PSAD的诊断效能更高，这与Yang[22]的研究结果相一致，也为临床工作中前列腺良恶性病变的鉴别诊断提供了新的方法和思路。

本研究的局限性：(1)研究样本量较小，研究结果可能存在偏差；(2)APT定量参数仅在单一层面获取，难以反映病变的整体特征；(3)本研究中前列腺病变的穿刺活检术采用系统穿刺联合靶向穿刺的方法，且笔者尽可能将穿刺区域与MRI图像相对应，但ROI的勾选仍存在一定的主观性，无法避免小部分病例的位置偏移误差。在今后研究中，将进一步扩大样本量，优化ROI的选择方法，并对不同危险度分层的患者分别进行研究。

综上所述，前列腺不同解剖分区中PCa组的APT定量参数均显著高于BL组，其中以APTmax和APTmean的效能更高，且APT定量参数联合ADC、PSAD可进一步提高前列腺良恶性病变的鉴别诊断效能。

参考文献:

3季金涛,康波,苏燕胜.前列腺特异性膜抗原在前列腺癌组织中的表达与临床病理特征的关系及预后价值[J].临床外科杂志,2022,30:130-133.

17殷慧佳,闫瑞芳,任继鹏,等.磁共振酰胺质子转移成像对前列腺癌的诊断价值研究[J].临床放射学杂志,2019,38:1698-1702.

21刑慧,刘文亚,王云玲,等.联合双参数MRI及临床相关指标建立预测前列腺癌风险的预测模型[J].临床放射学杂志,2022,41:2263-2267.

基金资助:2022年安徽省转化医学研究院科研基金项目(编号:2022zhyx-B14);

文章来源:方宏坤,侯唯姝,李小虎,等.酰胺质子转移成像对前列腺不同解剖分区良恶性病变的诊断价值[J].临床放射学杂志,2024,43(09):1552-1558.