第三章　磁共振在前列腺癌诊断中的进展及临床价值

第一节　磁共振在前列腺癌诊断中的发展历程和进展情况

一、磁共振的基本原理及发展历程

磁共振现象（magnetic resonance phenomenon）指在外加磁场的作用下，具有自旋特性的原子核经过与磁场垂直且频率与其进动频率相同的射频脉冲激励后，原子核吸收射频脉冲并发射电磁波能量的现象。早在20世纪30年代，物理学家Isidor Isaac Rabi探索到，位于磁场中的原子核会呈正向或反向沿磁场方向有序平行排列，但在施加无线电波之后，原子核的自旋方向会发生翻转。1946年，物理学家Felix Bloch和Edward Mills Purcell发现位于磁场中的原子核受到高频电磁场激发会发生倾斜，而当高频磁场关闭后，原子核能释放吸收的能量并回归到原始状态，释放能量过程中发生共振的原子核也发射出一个能被外界采集到的射频脉冲，即磁共振信号。在磁共振现象被发现之初，因成像条件苛刻、成像时间长等缺陷，其应用范围受到较大限制，直到1968年Richard R.Ernst团队改进激发脉冲序列和分析算法，大大提高信号的灵敏度及成像速度后，磁共振技术才逐步成熟。

磁共振成像是基于原子核自旋运动的特点，在外加磁场的条件下，使用探测器检测原子核经过射频脉冲后产生的信号，最终通过计算机数据处理后以可视化的方式展示图像，达到成像的目的。MRI仪器可以激发体内水分子中的氢原子核通过无线电脉冲的方式吸收能量并产生共振，当射频脉冲停止后，氢原子核会将吸收的能量释放且按照某种特定频率将电信号发射。MRI在临床中应用正是利用了人体不同组织含水量存在差异的特点，体内不同组织器官所发出的电信号不尽相同，通过电子接收器接收差异能量信号，经过信号处理后就能够描绘出一幅相对完整的人体内部结构的图像。

最早将MRI应用于人体前列腺的研究在1982年由Steyn和Smith发表。该研究对25名男性进行前列腺MRI扫描（磁场强度：0.04T；扫描厚度：17.53mm），在将影像结果与术后的病理检查结果进行比对和总结之后（20名患者诊断为良性前列腺增生，5名患者诊断为前列腺癌），提出MRI在前列腺癌的诊断方面具有潜在应用价值。之后，随着高场强磁体、相控阵线圈以及多种参数的引入，图像质量进一步提高，到目前已经有许多序列成像技术，包括T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）、T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）、弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）、磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）和动态对比增强磁共振成像（dynamic contrast enhanced-magnetic resonance imaging，DCE-MRI）等。根据欧洲泌尿生殖放射协会（European Society of Urogenital Radiology，ESUR）发布的《前列腺MR指南（2012版）》推荐，前列腺的MRI评估应包含多种参数，即联合高分辨T2WI和至少两种功能磁共振技术，称为mpMRI。其中T2WI主要用来显示解剖结构，而DWI和MRS则能提高识别病灶的特异度，DCE-MRI在肿瘤检出方面具有较高灵敏度，后文将分别对不同参数成像特点及临床应用作进一步介绍。

二、MRI在前列腺癌诊断中的不同评分系统介绍

2011年，Dickinson等人召开前列腺诊断影像学共识会议并制订第一个前列腺MRI国际会议共识，共识建议采用Likert评分量表（1～5分）对MRI上前列腺癌可疑病灶进行评分。但该评分系统主要依据评估者的主观评价，对评估者经验要求较高，而且评估结果的异质性高，可重复性低。为了减少前列腺MRI在检查、解读及报告中的异质性，推动其标准化报告进程，ESUR在2012年进一步完善了前列腺MRI临床应用规范并首次提出前列腺影像评分系统（prostate imaging-reporting and data system version 1，PI-RADS V1.0）。此次共识推荐结构化报告模式，由影像科医师根据ROI特点用多个参数（T2WI、DWI、DCE-MRI、MRS）对病灶分别进行评分（1～5分：1分，肿瘤可能性极低；5分，肿瘤可能性极高），综合不同参数图像评估后给出病灶被诊断为有临床意义肿瘤的可能性。文献汇总分析结果显示，该系统在预测肿瘤风险大小方面的灵敏度和特异度分别为78%和79%。

2015年，ESUR联合美国放射学院和AdMe Tech基金会在PI-RADS V1.0评分系统的基础上进行了更新并推出PI-RADS V2.0评分系统。为了增加评分系统的稳定性和可重复性，PI-RADS V2.0系统对不同参数下的评分标准进行了简化（尤其是DCE-MRI），同时为可疑病灶的最终分值设定了统一标准。为了提高评分系统的准确性和特异性，PI-RADS V2.0系统中为不同区域的可疑病灶设定了主要和次要评分序列（例如外周带主要序列为DWI，移行带主要序列为T2WI）（图3-1）。系统评价的结果显示更新后的PI-RADS V2.0评分系统相较于PI-RADS V1.0，在诊断前列腺癌的灵敏度方面有明显的提升（特异度基本保持一致），提示2.0版本对肿瘤的诊断能力有所增加。2019年又有PI-RADS V 2.1被推出，对V 2.0版本再次进行了完善与更新，但是其整体检验效能是否有相应提升需要未来更多的临床研究加以验证。

三、MRI在前列腺癌诊断中的应用现状和禁忌证

MRI具有良好的软组织分辨率、多方位成像、多参数功能成像等优点，可以很好地显示前列腺内部结构及周围组织。通过多个成像序列的结合，不仅可以检测出前列腺癌原发病灶，还可以识别前列腺癌病灶范围及其与前列腺包膜、精囊、神经血管束或直肠的关系，指导肿瘤临床分期。另外，前列腺癌的确诊依赖于穿刺活检病理，标准的经直肠超声引导的10～12针系统穿刺活检的效率较低，前列腺MRI为疑似肿瘤的病灶提供影像引导下穿刺活检的可能。MRI或MRI-超声融合图像引导下前列腺靶向穿刺活检可针对性地对可疑病灶进行精准穿刺，提高csPCa的检出率。研究报道，对可疑病灶进行单独靶向穿刺的肿瘤诊断灵敏度不低于单独系统穿刺，而联合系统穿刺和磁共振引导的靶向穿刺能最大程度减少有临床意义的肿瘤漏诊和降低根治术后病理升级的风险。

MRI是一种依赖于成像范围内磁场特性变化的断层成像技术，不需要电离放射而成像。但MRI检查也存在禁忌，其绝对禁忌证包括：①安置心脏起搏器、人工金属心脏瓣膜和神经刺激器等的患者，因磁场干扰会导致相应装置功能障碍出现生命危险；②体内有不可拆卸铁磁性植入物（如动脉瘤夹、眼内金属异物、内耳植入、金属假体、金属假肢、金属关节等）的患者；③重度高热患者。相对禁忌证主要包括：①体内有可拆卸金属异物（如金属假牙、胰岛素泵等）的患者，如必须进行MRI检查，应慎重告知或确保全部取出后行检查；②病情危重需要心电监护仪、氧气瓶等生命支持系统的患者，如必须行MRI检查，可评估后暂时移除相应金属物品后检查，但应告知患者及家属相关风险，密切关注患者病情变化；③精神分裂、躁狂症等精神疾病患者及癫痫患者，应该在医务人员或家属的陪同下进行检查，检查前应充分控制症状；④幽闭恐怖症患者，可在给予适量镇静剂后进行MRI检查。