PLoS ONE: Evaluering af Multiparametric Magnetic Resonance Imaging i Detection og Forudsigelse af prostatakræft

Abstrakt

Baggrund

Selvom European Society of Urogenital Radiologi foreslog potentialet i multiparametric magnetisk resonans (MP-MRI) som et redskab i den diagnostiske vej for prostatakræft (PCA) og udgivet en samlet pointsystem opkaldt Prostata Imaging Rapportering og data System (PI-RADS version 1), disse stadig skal valideres af real-life undersøgelser.

Målsætning

for at vurdere betydningen af MP-MRI i detektering og forudsigelse af PCa.

Metoder

Patienter med klinisk mistanke om PCa der gennemgik prebiopsy MP-MRI 2002-2009 blev rekrutteret. MP-MRI resultater blev retrospektivt tildelt som samlede score ved hjælp af PI-RADS af to radiologer. Patienterne blev fulgt og slutpunktet var diagnosen PSA. Receiver Operating egenskaber (ROC) kurve blev udført for at teste diagnostiske effektivitet af MP-MRI, under resultaterne af biopsi inden tre måneder. Cox proportional hazard model blev brugt til at identificere uafhængige variabler til påvisning af PSA.

Resultater

Endelig 1113 af de inkluderede patienter 1806 blev inkluderet til analyse. Den mediane opfølgning var 56,0 måneder (1-137 mo). For 582 patienter biopsi inden for tre måneder, areal under kurven til påvisning af PCa med MP-MRI var 0,88 (95% konfidensinterval [CI], 0,75-1,00) i gruppen af ​​baseline prostata specifikt antigen (PSA) 0,01-4,00 ng /ml (n = 31), 0,90 (95% CI, 0,84-0,95) i PSA 4,01-10,00 ng /ml (n = 142), og 0,91 (95% CI, 0,87-0,94) i PSA 10,00 ng /ml (n = 409), henholdsvis. I cox model justeret for alder og baseline PSA-niveau, til påvisning på PCa sammenlignet med PI-RADS 1-2 (reference), var hazard ratio 6,43 (95% CI, 4,29-9,65) for PI-RADS 3 , 18,58 (95% CI, 13,36-25,84) for PI-RADS 4-5 (p 0,001).

konklusioner

Prebiopsy MP-MRI med PI-RADS demonstreres som en værdifuldt diagnostisk og intelligent værktøj til PCa

Henvisning:. Wang R, Wang H, Zhao C, Hu J, Jiang Y, Tong Y, et al. (2015) Evaluering af Multiparametric Magnetic Resonance Imaging i Detection og Forudsigelse af prostatakræft. PLoS ONE 10 (6): e0130207. doi: 10,1371 /journal.pone.0130207

Academic Redaktør: Huiguang han, Chinese Academy of Sciences, KINA

Modtaget: Februar 13, 2015; Accepteret: 17. maj 2015; Udgivet: Juni 12, 2015

Copyright: © 2015 Wang et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden papiret

finansiering:.. forfatterne modtaget nogen specifik finansiering til dette arbejde

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke konkurrerende interesser findes

Introduktion

det er påvist, at multiparametric magnetisk resonans (MP-MRI) er anvendelig til påvisning af prostatacancer (PSA) [1,2]. , Den aktuelle visning er imidlertid, at magnetisk resonans (MRI) har stadig en begrænset rolle i den kliniske behandling af PCa [3,4]. Den verdensomspændende accept af den rolle, MP-MRI blev hæmmet af variationerne i MRI-protokoller, fravær af ensartede diagnostiske kriterier og få validering prospektive undersøgelser [3,5-7].

For at løse problemerne, europæisk urologi og radiologi foreslog et samlet pointsystem for MP-MRI i 2012, opkaldt Prostate Imaging rapportering og data System (PI-RADS), at standardisere indberetningssystemet, fremme den diagnostiske værdi af MP-MRI, og lette kommunikationen mellem klinikere og radiologer [ ,,,0],8]. I mellemtiden, European Society of Urogenital Radiology (ESUR) eksperter drog en konklusion, at MP-MRI, med et væld af rapporter manifesterer sit potentiale som et diagnostisk værktøj til PCA, foregik gennem en periode med udvikling [9].

ikke desto mindre er denne udtalelse trak en hurtig reaktion af redaktionelt som MP-MRI var stadig ikke klar til rutinemæssig brug [10]. I mellemtiden, PI-RADS, baseret på litteratur beviser og konsensus ekspertudtalelser fra ESUR, stadig mangler validering i en real-life indstilling. Så vores undersøgelse var at evaluere den rolle, MP-MRI med PI-RADS i detektering og forudsigelse af PCa i kinesisk patientpopulation.

Materialer og metoder

Patient udvalg

undersøgelsen blev godkendt af institutionens etiske komité af Peking University First Hospital. Mellem juli 2002, og december 2009 1806 konsekutive patienter med klinisk mistanke om PCa (forhøjet prostata specifikt antigen (PSA), unormal digital rektal undersøgelse (DRE) eller familiær disposition for PCA), gennemgik prostata MRI før biopsi, blev rekrutteret. Alle patienter skal have skriftligt informeret samtykke. Før prostata MRI, en spørgeskemaundersøgelse, herunder den nyeste PSA-niveau inden for en måned, DRE, tidligere biopsier, tidligere prostata MRI-scanninger, historie tidligere prostata behandling eller indgreb, blev gennemført. Patienterne blev fulgt konsekvent med intervaller på et til to år, og blev censureret på forekomsten af ​​slutpunktet for PCa, emigration, eller 31 september 2014 alt efter hvad der kom først. Ved slutningen af ​​opfølgningsperioden, blev endelige diagnose stilles i henhold til patologi (biopsi, transuretral resektion af prostata (TURP) eller kirurgisk patologi) eller klinisk omfattende analyse baseret på langsigtet opfølgning fra PSA, DRE, transrektal ultralyd (TRUS) eller MR. Følgende data blev udelukket fra analysen: (a) patienter med tidligere biopsi i tre måneder før prostata MP-MRI; (B) patienter med ufuldstændig MRI data (C) patienter tabt eller nægtet at følge op; (D) patienter undladt at få klinisk evaluering af prostata sygdomme på grund af andre alvorlige comorbide betingelser; (e) patienter med diagnosen ikke-PCa og opfølgning på mindre end 48 måneder. Efter udelukkelsen af ​​693 patienter af forskellige årsager, blev 1113 patienter inkluderet til analyse (figur 1)

PCa:. Prostatakræft; MP-MR:. Multiparametric magnetisk resonans

MR-protokollen

Alle scanninger blev opnået med en 1,5 T MR-scanner med den integrerede endorectal-bækken phased array spole (GE Medical System , Milwaukee, Wis). MP-MRI blev udført, herunder en kombination af høj opløsning T2-vægtet imaging (T2WI) og mindst to funktionelle MRI teknikker (diffusion-vægtet imaging (DWI), magnetisk resonans spektroskopi (MRS) og (eller) dynamisk kontrast forbedret billeddannelse ( DCEI)). MP-MRI parametre er vist i tabel 1.

Rapportering protokol

prostata MR-billeder blev efterfølgende fortolket af to radiologer med 3 år (RW) og 10 år (HW) af erfaring. Læserne blev ikke blindet for spørgeskemaundersøgelsen skrevet af hver patient før MRI. Ifølge PI-RADS version 1 [8], blev en fem point subjektive mistanke samlede score tildelt alle fokale abnormaliteter: score 1: klinisk signifikant sygdom er yderst usandsynligt, at være til stede; score 2: klinisk signifikant kræft er usandsynligt, at være til stede; score 3: klinisk signifikant kræft er tvetydig; score 4: klinisk signifikant kræft sandsynligvis er til stede; score 5: klinisk signifikant kræft er meget sandsynligt at være til stede

Reference Standard

Prostata biopsi blev udført under vejledning af TRUS.. For at beregne den diagnostiske effektivitet af MP-MRI, score 1-2 af PI-RADS blev anset negative resultater og score 3-5 blev betragtet positive resultater. Biopsi inden tre måneder efter, MP-MRI blev defineret som referencestandard.

Patienter med Negativ Initial biopsi og Final Diagnose af PCa

Patienter med negative indledende biopsi resultater og den endelige diagnose af PCa var specielt registreres. Det samlede antal biopsier under opfølgningsperioden og forsinkelsen mellem endelige diagnose og MP-MRI blev registreret henholdsvis.

Statistisk analyse

Statistiske analyser blev udført ved hjælp af SPSS-version 16.0 (SPSS, Chicago, IL). To-sidet p 0.05 var signifikant.

Kolmogorov-Smirnov-testen og Levene

F

testen blev brugt til at teste normalitet og lige varianser af kontinuerte variable, henholdsvis. Mann-Whitney U test blev anvendt til at sammenligne forskellene i baseline karakteristika mellem inkluderede og ekskluderede emner.

Vægtede kappa-koefficienter blev anvendt til at vurdere interreader aftale. Kappa værdi blev fortolket som en indikation af dårlig aftale, når kappa var mindre end 0,4, som en indikation af moderat aftaler, når kappa var 0,4-0,6, og som en indikation af væsentlig aftaler, når kappa var større end 0,6.

at analysere diagnostiske effektivitet af MP-MRI, a priori vi stratificeret baseline PSA-niveau i fire kategorier (0.01-4.00, 4,01-10,00; 10,00 ng /ml og ukendt). Modtager transporterende egenskaber (ROC) kurve blev anvendt, under resultaterne af biopsi inden for tre måneder. Følsomhed, specificitet, negativ prædiktiv værdi (NPV), positiv prædiktiv værdi (PPV) og nøjagtighed blev bestemt til påvisning af PSA.

For at analysere forudsigelse evne MP-MRI i detektering af PCa, blev patienterne opdelt i tre grupper efter PI-RADS: score 1-2; score 3 og score 4-5. Kumulativ opdagelse sats af PCa blev udledt ved hjælp af Kaplan-Meier-metoden, og forskelle mellem kurver blev analyseret ved log-rank test. Død og udvandring under opfølgning resulterede i censurering. En Cox proportionel risiko model blev brugt til at identificere uafhængige variabler til påvisning på PSA. Resultaterne blev præsenteret som hazard ratio (HR) og 95% konfidensinterval (CI). Proportional fare over tid for MP-MRI, som en kategorisk variabel, blev vurderet ved at plotte-log [-log (opdagelse sats)] versus log (follow-up tid). Multivariate modeller blev justeret for alder og baseline PSA-niveau. Alder blev defineret som en kontinuert variabel, mens baseline PSA-niveauet blev defineret som en kategorisk variabel (0,01-4,00; 4,01-10,00; 10,00 ng /ml). Vi havde 95,6% fuldstændige data om baseline PSA værdi. Manglende værdier blev tilregnet med en kode, før multifaktoriel justering

For patienter med negativ initial biopsi og endelige diagnose af PCa ifølge MP-MRI resultater, blev de delt op i to grupper:. Score 1-2 og score 3 -5. Mann-Whitney U test blev anvendt til at analysere forskellene i baseline PSA-niveau, samlet antal biopsier og forsinkelse mellem den endelige diagnose og MP-MRI mellem to grupper.

Resultater

Patienter Egenskaber

i alt 1113 patienter (gennemsnitsalder: 70,0 ± 8,3 år, interval: 26-91) indgik for dataanalyse (figur 2), med median follow-up tid på 56,0 måneder (interval: 1-137) . Der var ingen signifikant forskel i alder mellem patienter inkluderet for analyse med de udelukket (p = 0,06). Medianen baseline PSA-niveau var 11.11 ng /ml (interval: ,02-9474,00), hvilket var højere end dem, udelukket (median: 8,87 ng /ml) (p 0,05). Også den median score på PI-RADS patienter inkluderet var 3, som var større end de udelukket (median: 2) (p 0,05)

PCa:. Prostatakræft; TURP: transuretral resektion af prostata; PSA:.. Prostata specifikt antigen

Interreader aftale

Graden af ​​aftalen var væsentlig for den samlede PI-RADS score mellem de to læsere (kappa = 0,81)

diagnostisk Effektivitet af MP-MRI med PI-RADS i Påvisning af PCa

af 1113 patienter, 586 patienter havde biopsi inden for tre måneder efter MP-MRI. Et resumé af karakteristika for patienter og biopsi resultater er angivet i tabel 2. Detail MP-MRI resultater er vist i tabel 3. Vejviser

Forudsigelse Rolle MP-MRI med PI- RADS i Påvisning af PCa

Patienter blev kategoriseret efter snesevis af PI-RADS: 541 i gruppe score 1-2; 109 i gruppen score 3; 463 i gruppe score 4-5. Den opdagelse sats af PCa i 1-, 5- og 10-årige var 2,4%, 5,8% og 12,1% i gruppen score 1-2; 27,6%, 44,4% og 51,7% i gruppen score 3; 81,4%, 88,3% og 89,7% i gruppe score 4-5 (p 0,001) (Fig 3A). Hos patienter med baseline PSA 0,01-4,00 ng /ml, de tilsvarende værdier var 0,0%, 1,0% og 7,6%; 12,5%, 12,5% og 12,5%; 42,9%, 57,1% og 57,1% (figur 3B). De tilsvarende værdier for baseline PSA 4.01-10.00 ng /ml var 3,1%, 5,8% og 11,4%; 28,2%, 48,5% og 65,5%; 58,3%, 72,4% og 77,8% (figur 3C). De tilsvarende værdier for baseline PSA 10,00 ng /ml var 3,5%, 9,6% og 17,7%; 34,0%, 53,1% og 56,2%; 88,3%, 93,1% og 93,9% (figur 3D). Det er klart, den kumulative opdagelse på PCa steget naturligvis som score på PI-RADS fik højere

PCa:. Prostatakræft; MR-MR: multiparametric magnetisk resonans; PI-RADS: prostata billedbehandling rapportering og data-system. PSA:. Prostata specifikt antigen

der ikke justeres og multivariable justerede hazard ratio med cox proportional hazard model er vist i tabel 5. I univariate analyser, ældre alder, større baseline PSA-niveau og højere score på PI-RADS blev alle signifikant associeret med en øget risiko for opdagelse på PSA. I justerede analyse med alderen og baseline PSA, score på MP-MRI med PI-RADS var stadig den selvstændig risikofaktor, mens alder ikke.

Patienter med Score 5 af PI-RADS

Helt, score 5 i PI-RADS blev diagnosticeret i 285 patienter (Fig 4). Ved slutningen af ​​follow-up, 283 af 285 patienter (99,3%) blev diagnosticeret med PSA. Elleve af 14 patienter med negativ initial biopsi inden for tre måneder blev patologisk diagnosticeret med PCa ved gentagen biopsi og 2 patienter blev diagnosticeret med PCa ved klinisk omfattende analyse. Satsen for PCa detektion ved TRUS-vejledt gentagelse biopsi var 100,0% (11/11)

PI-RADS:. Prostata Imaging Rapportering og Data System; MR-MR: multiparametric magnetisk resonans; PCa:. Prostatakræft

Patienter med Negativ Initial biopsi og Final Diagnose af PCa

Af 1113 patienter, 51 patienter med negative indledende biopsi resultater blev endelig diagnosticeret med PSA. Score 1-2 og score 3-5 var 14 (27,5%) og 37 (72,5%), hhv. Der var ingen signifikant forskel i alder eller baseline PSA-niveau mellem to grupper (p = 0,50). score imidlertid det gennemsnitlige antal biopsier gange i gruppe 3-5 var signifikant mindre end for gruppe score 1-2 (p = 0,01). I mellemtiden er den mediane forsinkelse mellem den endelige diagnose af PCa og MP-MRI hos patienter med score 3-5 var 24,0 måneder, hvilket var kortere end patienter med score 1-2 (42,5 måneder) (p 0,01).

diskussion

Ifølge 2013 European Association of Urology retningslinjer [3], at de vigtigste redskaber diagnosticere PCA omfatter DRE, PSA, og TRUS-vejledt biopsi. Men en mængde problemer forbliver hos den nuværende partnerskabs- og samarbejdsaftale diagnostiske vej [11]. Det resulterer i over-diagnose og over-behandling, mens ubesvarede diagnose også forekommer [12,13]. Undgå unødvendige biopsier uden mangler PCa høj grad afhænger af nøjagtig påvisning af PCa [14].

For nylig flere undersøgelser rapporteret, at fremskridt inden MRI gjort det en lovende rolle i påvisning af PCa, med en multiparametric tilgang og en forenet pointsystem [15-17]. Men med biopsi resultater som referencestandard, disse undersøgelser har stadig problemet med den iboende begrænsning af negative biopsier, som biopsiresultater ikke kan udelukke risikoen for PCa [18]. Desuden blev der opnået nogen opfølgende data til at vurdere eventuelt mistede biopsier i disse undersøgelser [18]. Rosenkrantz et al. rapporterede en undersøgelse med hel-kirtel patologi som reference standard [19]. Men denne undersøgelse befolkning fører til høje bekymringer vedrørende anvendelighed, som radikal prostatektomi kun gælder for en del af patienter med PSA. Til sidst indser MP-MRI i det virkelige liv indstilling som et diagnostisk værktøj, skal det valideres i prospektive studier og velegnet til almindelige befolkning [9].

Til vores viden, vores undersøgelse er den første til at bedømme den diagnostiske og intelligent rolle MP-MRI for PSA med en langsigtet opfølgning. Patienter med negative patologi resultater blev fulgt med gentagne undersøgelser af DRE, PSA, TRUS og MRI, ifølge urologer valg baseret på individuel patientens tilstand. For at øge pålideligheden af ​​endelige diagnose af ikke-PCa, vi udelukkede patienter med diagnosen ikke-PCa baseret på opfølgende mindre end 48 måneder, hvilket majorly førte til den betydelige forskel i PSA og PI-RADS scores mellem patienterne inkluderet og udelukket.

i vores undersøgelse, fremragende NPV (93,1% -100,0%) blev præsenteret i hver gruppe i vores undersøgelse. Evnen til at forudsige med stor tillid fravær af PCa (nutidsværdi) ville kontrollere antallet af unødvendige biopsi gange. Især for patienter med PSA 0,01-4,00 ng /ml, en ikke ubetydelig procentdel har PCa [20-21], som er vanskelig at opdage tidligt [22]. Imidlertid var fremragende følsomhed (100,0%) i denne menneskemængde opnået med MP-MRI, hvilket ville mindske savnet diagnose på PSA. Men kan den høje følsomhed og NPV (100,0%) i denne kohorte være forårsaget af den begrænsede stikprøvestørrelse, som var en af ​​begrænsningerne i vores undersøgelse. Metaanalysen rapporteret af Hamoen et al. viste en samlet følsomhed på 88% (95% CI, 82-93) og specificitet på 45% (95% CI, 27-65) i undersøgelser ved hjælp af en samlet 5-punkts PI-RADS skala med en tærskel på 3 [18] . Vores undersøgelse viste en højere følsomhed (90,9% -100,0%) og specificitet (60,0% -77,0%) i hver gruppe, som kan associere med udelukkelse af patienter med ikke-PCa og opfølgende mindre end 48 måneder.

Vores undersøgelse viste, at opdagelse sats af PCa selv på den 5-årige var 1,0%, 5,8% og 9,6% hos patienter med baseline PSA 0,01-4,00 ng /ml, 4,01 til 10,00 ng /ml og 10,00 ng /ml. For patienter med score 1-2, kan klinikerne overveje at vælge en mere raffineret diagnostisk vej ved at tage klinisk monitorering med PSA-niveau, DRE, TRUS og MP-MRI som yderligere måling i stedet for TRUS-vejledt biopsi direkte. Denne kliniske behandling kunne forbedre den positive sats for biopsi og samtidig reducere de biopsi komplikationer.

Højere score på MP-MRI blev uafhængigt forbundet med en større risiko for påvisning af PCa, som går videre til resultaterne af tidligere undersøgelser [23-25]. Specielt for patienter med score 5 i PI-RADS, 99,3% (283/285) blev endelig diagnosticeret med PCa og 100,0% (11/11) af patienterne med gentage biopsi blev patologisk diagnosticeret med PSA. Mens for patienter med negativ initial biopsi, vores undersøgelse viste, at PCa var mere tilbøjelige til at blive detekteret med mindre antal biopsier og kortere tid efter prostata MP-MRI i score 1-2 end score 3-5. Så selv patienter med negative indledende biopsi resultater, klinikerne stadig bør opretholde aktiv årvågenhed mod PCa når patienter med score 4-5 af PI-RADS, især med score 5.

Et par begrænsninger vores undersøgelse warrant nævne. En primær begrænsning var, at vores MP-MRI-data blev opnået over en længere periode (2002-2009). På nuværende tidspunkt er MRI ved 3 T med kombinationen af ​​T2WI, DWI og DCEI ofte betragtes stade. Selvom nu på vores institution disse avancerede teknikker har allerede været en del af standard prostata MR-protokol, på det tidspunkt, denne undersøgelse blev designet og igangsat (2002), havde disse multiparametric imaging ikke blevet foreslået og bredt introduceret til klinisk praksis. Notatet 1,5 T MR-scanner stadig udgør størstedelen af ​​de nyinstallerede MRI-enheder i Kina. De overordnede snesevis af MP-MRI blev fortolket på grundlag af PI-RADS version 1 i vores undersøgelse. En ny version, PI-RADS version 2, blev foreslået af American College of Radiology (ACR) i december 2014 [26]. PI-RADS version 2 var bygningen og opdatering på fundamentet af versionen 1. Men det skal stadig godkendes af talrige undersøgelser i fremtiden. Endelig blev analysen baseret på den samlede prostata som en enhed, hvilket også er en af ​​de begrænsninger.

Konklusion

Med udviklingen af ​​MP-MRI og pointsystemet (PI-RADS ), MP-MRI viser fremragende diagnostisk effekt og forudsigelse evne PSA. Prebiopsy MP-MRI med PI-RADS har potentiale til at blive et værdifuldt diagnostisk og intelligent værktøj til PSA.

Tak

Vi takker Xuedong Yang, Ge Gao for deres assistance med studiet, og Gangzhi Shan og Shuqing Li for deres indsats hos patienter rekruttering og klinisk opfølgning.