目的：探讨3.0T核磁共振扩散张量成像（DTI）与三维氢质子波谱成像（3D-1H-MRS）联合应用于前列腺癌（PCa）的诊断价值。方法：45例临床上高度怀疑的PCa患者同时行DTI、3D-1H-MRS检查，对照病理学结果，分别观察平均表观扩散系数（ADC）图、部分各向异性（FA）图、MRS波谱图及扩散张量示踪成像（DTT）图的变化；分别定量分析外周带（PZ）、中央区（CG）癌区和非癌区的ADC值、FA值、（胆碱+肌酐）/枸橼酸盐（CC/C）值的差异。通过逻辑回归构建诊断模型，分别对比分析ADC、FA、DTI、MRS、“DTI联合MRS”诊断外周带及中央区癌的受试者工作特征曲线（ROC）下面积（AUC），并计算DTI、MRS、“DTI和MRS”、“DTI或MRS”的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。结果：38例患者顺利通过检查并获得可分析图像。PCa的ADC图多呈低/稍低信号，FA图多呈高/稍高信号，FA彩图多呈不规则扭曲的异常色彩，DTT图上纤维束明显紊乱、并癌区纤维局部连续性中断或消失；PCa的Cho波峰不同程度抬高，Cit波峰不同程度降低或未见显示。无论PZ或CG，癌区的ADC值均显著低于非癌区（P＜0.01），癌区的FA、CC/C值均显著高于非癌区（P＜0.01，P＜0.05）。在PZ，“DTI联合MRS”的AUC显著高于单独应用DTI、MRS（P＜0.01）；在CG，“DTI联合MRS”的AUC显著高于单独的DTI（P＜0.01），与MRS无显著差异（P＞0.05）。“DTI和MRS”在PZ、CG均获得最高特异度，显著高于单独的DTI、MRS（P＜0.05）；“DTI或MRS”均获得最高敏感度，在PZ显著高于单独的MRS（P＜0.01），在CG显著高于单独的DTI（P＜0.01）。结论：DTI联合3D-1H-MRS较单独的DTI、3D-1H-MRS有助于提高PCa的诊断效能。