动态增强MRI定量研究中感兴趣区设置方法和定量参数直方图分析在前列腺癌诊断中的初步评价

摘要

第一部分前列腺癌动态增强MRI定量研究中感兴趣区设置方法对定量参数一致性的影响
　　目的：
　　探讨前列腺癌动态增强MRI（dynamic contrast enhanced MRI,DCE-MRI）定量研究中选择不同的感兴趣区（region of interest,ROI）设置方法对DCE-MRI定量参数测量结果一致性的影响。
　　材料和方法：
　　回顾性分析我院2015年5月至2015年12月间行前列腺常规MRI和DCE-MRI扫描并获得穿刺病理结果的33例前列腺癌病例资料，所有纳入病例均做 DCE-MRI定量分析。由两名放射科医师（医师1和医师2）分别按照三种ROI设置方法，包括1.小ROI法；2.轮廓ROI法；3.全容积ROI法，对前列腺癌灶进行ROI设置，测定癌灶DCE-MRI定量参数，包括转运常数（Ktrans）、速率常数（Kep）和血管外细胞外间隙体积百分数（Ve）。医师1间隔3个月以后重复上述测量。医师1和医师2共3次（医师1前后2次、医师2仅1次）采用上述三种ROI设置方法，分别独立测量癌灶各定量参数（Ktrans、Ve和 Kep）值。将上述两位医师共3次采用每一种ROI设置方法测得的各参数值集合为该ROI设置方法测得的相应参数值的最终测值，采用配对样本 t检验比较三种ROI设置方法所测得的 DCE-MRI各定量参数最终测值间的差异；通过计算组内相关系数（intraclass correlation coefficient,ICC）对医师1前后2次、医师1与医师2同时分别采用三种ROI设置方法所测得的DCE-MRI定量参数值间的一致性进行对比，并通过Bland-Altman法画散点图作进一步比较。
　　结果：
　　在医师1和医师2前后共3次分别采用三种ROI设置方法测得的Ktrans、Kep和Ve值比较中，采用轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的Ktrans、Kep和Ve值间的差异均无统计学意义（t值分别为1.82、1.11、1.66，P值分别为0.78、2.77、0.11）；采用小ROI法所测得的Ktrans、Kep和Ve值均高于轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的参数值，差异有统计学意义（t值分别为4.66、3.55、3.75、4.57、3.73、2.73，P值均＜0.05）。医师1前后2次间采用小ROI法设置 ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为：0.62（0.58,0.66）、0.65（0.57,0.69）和0.48（0.43,0.53）；采用轮廓ROI法设置 ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为0.93（0.88,0.96）、0.90(0.85,0.92)和0.75(0.69,0.79)；采用全容积ROI法设置ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为0.98（0.97,0.99）、0.93(0.88,0.96)和0.82(0.77,0.85)。Bland-Altman散点图示轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的各定量参数值分布较小ROI法集中，提示轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的DCE-MRI定量参数在同一医师前后两次测量间的一致性水平高于小ROI法，而全容积ROI法所测得的定量参数一致性水平略高于轮廓ROI法。2名医师分别采用小ROI法设置ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为0.49（0.18，0.71）、0.53(0.47,0.60)、0.41(0.37,0.45)；采用轮廓ROI法设置 ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为0.88（0.86,0.91）、0.82(0.77,0.86)和0.69(0.62,0.74)，采用全容积ROI法设置ROI所测得的Ktrans、Kep和Ve的ICC值分别为0.92（0.88,0.95）、0.86(0.81,0.90)和0.74(0.70,0.77)。Bland-Altman散点图示轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的各定量参数值分布较小ROI法更集中，提示轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的DCE-MRI定量参数在不同医师间测量结果的一致性水平高于小ROI法，其中全容积ROI法所测得的定量参数一致性略高于轮廓ROI法。
　　结论：
　　本研究采用三种ROI设置方法（小ROI法、轮廓ROI法和全容积ROI法）分别作前列腺癌DCE-MRI定量参数（Ktrans、Kep和Ve）测量，所获DCE-MRI各定量参数结果和参数的一致性水平并不相同，其中小ROI法所测得的DCE-MRI各定量参数值均高于轮廓ROI法和全容积ROI法所测得的参数值，轮廓ROI法和全容积ROI法所测参数值的一致性水平均高于小ROI法，而全容积ROI法所测参数值的一致性水平略高于轮廓ROI法。因此ROI设置方法对前列腺癌DCE-MRI定量参数测定具有一定的影响，在上述三种ROI设置方法中全容积ROI法所测参数值的一致性水平最高，为第二部分研究选择适宜的ROI设置方法提供依据。
　　第二部分动态增强MRI定量参数直方图分析在前列腺癌诊断中的初步应用评价
　　目的：
　　探讨DCE-MRI定量参数全容积直方图（Histogram）分析结果对前列腺癌的诊断价值，初步评价前列腺癌DCE-MRI定量参数全容积Histogram分析结果与Gleason评分的相关性。
　　材料和方法：
　　回顾性分析我院2015年5月至2015年12月间行前列腺常规MRI和DCE-MRI检查，并获得穿刺病理结果的53例病例资料，其中前列腺癌33例，前列腺增生20例，所有纳入病例均作DCE-MRI定量分析。采用临床常用的小ROI法和全容积ROI法（本研究第一部分已证实其在所采用的三种ROI设置方法中的一致性最好），由两名放射科医师在已知病理结果的条件下，采用上述2种ROI设置方法共同协商完成所有病例的ROI设置，测量前列腺癌区、外周带非癌区和中央腺体非癌区的DCE-MRI定量参数，包括转运常数（Ktrans）、速率常数（Kep）和血管外细胞外间隙体积百分比（Ve）。对全容积ROI法测得的定量参数作感兴趣区（包括：前列腺癌区、外周带非癌区和中央腺体非癌区）全容积Histogram分析，分析指标包括平均数、10％位数、90%位数、偏度和峰度。通过ROC曲线比较小ROI法和全容积Histogram分析这两种方法所获各定量参数的诊断效能；用Spearman相关分析对前列腺癌区Ktrans、Kep和Ve值的全容积Histogram分析结果与Gleason评分的相关性进行评价。
　　结果:
　　本部分研究感兴趣区全容积Histogram分析结果为：1.前列腺癌区Ktrans值的平均数、10%位数、90%位数均高于外周带和中央腺体非癌区，差异有统计学意义（t值分别为7.98、5.55、8.56、3.19、2.17、3.5，P均＜0.05），前列腺癌区Ktrans值的偏度和峰度低于外周带非癌区，差异有统计学意义（U值分别为42、51，P均＜0.05），但与中央腺体非癌区间的差异无统计学意义（U值分别为70、76，P均＞0.05）；2.前列腺癌区Kep值的平均数、10%位数、90%位数均高于外周带非癌区，差异有统计学意义（t值分别为4.53、3.47、4.39，P均＜0.05），但与中央腺体非癌区间的差异无统计学意义（t值分别为1.25、0.84、1.15，P均＞0.05），前列腺癌区Kep值的偏度、峰度与外周带非癌区和中央腺体非癌区间的差异均无统计学意义（与外周带非癌区U值分别为:80、69，与中央腺体非癌区U值分别为:78、80，P均＞0.05）；3.前列腺癌区Ve值除偏度低于外周带非癌区（U=49，P＜0.05）外，其余Ve值（平均数、10%位数、90%位数和峰度）与外周带非癌区和中央腺体非癌区间的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。前列腺癌区全容积Histogram分析Ktrans值的平均数、90%位数的诊断效能高于二维小ROI法Ktrans值的诊断效能（Z值分别为2.0、2.0,P均＜0.05）。前列腺癌区全容积Histogram分析Ktrans值的10%位数、90%位数、偏度和Kep值的平均值、10%位数、90%位数与Gleason评分间具有一定的相关性（Spearman相关系数分别为0.53、0.56、0.55、0.63、0.66、0.68，P＜0.05）。
　　结论：
　　本部分前列腺DCE-MRI定量参数全容积Histogram分析研究结果表明：1.前列腺癌区Ktrans值的平均数、10%位数、90%位数均高于外周带和中央腺体非癌区，偏度和峰度低于外周带非癌区，差异均有统计学意义；前列腺癌区Kep值的平均数、10%位数、90%位数均高于外周带非癌区，Ve值偏度低于外周带非癌区，差异均有统计学意义。因此，DCE-MRI定量参数全容积Histogram分析有助于前列腺癌诊断及其与前列腺外周带和中央腺体非癌区的鉴别；2.由于前列腺癌区全容积Histogram分析Ktrans值的平均数、90%位数的诊断效能高于小ROI法Ktrans值，因此，DCE-MRI定量技术在前列腺癌诊断的应用中推荐使用全容积Histogram分析法；3.前列腺癌全容积Histogram分析Ktrans值的10%位数、90%位数、偏度和Kep值的平均值、10%位数、90%位数与Gleason评分间的相关性均有统计学意义，由此可见，前列腺癌DCE-MRI定量参数Ktrans、Kep值的全容积Histogram分析结果具有术前无创性预测癌灶Gleason评分的潜能，有望成为临床术前评估前列腺癌恶性程度潜在的功能影像学检测指标。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

参考文献：

第一部分 前列腺癌动态增强MRI定量研究中感兴趣区设置方法对参数一致性的影响

资料与方法

结果

讨论

参考文献

附图

第二部分 动态增强MRI定量参数直方图分析在前列腺癌诊断中的初步应用评价

资料与方法

结果

讨论

参考文献

附图

结论

综述: DCE-MRI在前列腺疾病诊断中的应用

攻读硕士学位期间公开发表的论文

中英文缩略词表

致谢