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    多模態(tài)影像引導(dǎo)前列腺靶向穿刺技術(shù)的研究進(jìn)展

    2017-03-08 23:50:38申艷光葉慧義王海屹
    微創(chuàng)泌尿外科雜志 2017年3期
    關(guān)鍵詞:前列腺癌直腸前列腺

    申艷光 葉慧義 王海屹△

    1中國人民解放軍總醫(yī)院放射科 100853 北京

    綜 述

    多模態(tài)影像引導(dǎo)前列腺靶向穿刺技術(shù)的研究進(jìn)展

    申艷光1葉慧義1王海屹1△

    1中國人民解放軍總醫(yī)院放射科 100853 北京

    △審校者

    前列腺癌在我國呈逐年上升趨勢,早期前列腺癌的篩查及診斷尤為重要。隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)診斷技術(shù)的進(jìn)步,利用多模態(tài)成像技術(shù)引導(dǎo)前列腺靶向穿刺有了較大進(jìn)步,提高了前列腺癌檢出率,降低了穿刺并發(fā)癥。本文就多模態(tài)影像技術(shù)引導(dǎo)下前列腺癌穿刺的現(xiàn)狀與進(jìn)展進(jìn)行綜述。

    前列腺;腫瘤;多模態(tài)影像;靶向穿刺

    前列腺癌是老年男性常見惡性腫瘤之一,2015年中國腫瘤登記年報(bào)顯示我國前列腺癌位列男性惡性腫瘤發(fā)病率第6位,近10年發(fā)病率上升趨勢明顯,且隨年齡增長而增長[1,2]。早期診斷對提高患者生存期有重要意義,早期前列腺癌治療首選根治術(shù)[3]。

    早期前列腺癌篩查手段有前列腺特異性抗原、直腸指診,超聲成像、磁共振成像等多模態(tài)成像等,確診仍需前列腺穿刺活檢。經(jīng)直腸超聲成像(transrectal ultrasonography,TRUS)引導(dǎo)前列腺穿刺活檢是臨床常用的方法,初篩人群初次穿刺陽性率26%~40%,漏診率30%~50%,重復(fù)活檢率較高[4,5]。為改善TRUS的缺陷,近年引導(dǎo)前列腺穿刺的影像學(xué)技術(shù)有較大進(jìn)展,本文綜述有關(guān)技術(shù)進(jìn)展。

    1 多模態(tài)影像成像概念

    多模態(tài)影像成像指聯(lián)合多種影像成像技術(shù)、融合機(jī)體解剖成像和人體功能或代謝成像等不同模態(tài)圖像信息,多組信息互補(bǔ)及交叉驗(yàn)證,提高診斷疾病的綜合成像模式[6]。解剖成像包括普通X線、CT、MRI、超聲成像(US)、數(shù)字減影血管造影術(shù)等。功能成像有功能磁共振成像、擴(kuò)散張量成像、磁共振波譜分析、灌注成像、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像、單光及正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)體層成像等。臨床上對同一患者常行多種模態(tài)或同一模態(tài)的多次成像。

    2 多模態(tài)超聲成像引導(dǎo)前列腺穿刺的應(yīng)用

    隨著TRUS由單模態(tài)成像發(fā)展為多模態(tài)成像,如經(jīng)直腸前列腺三維成像、前列腺實(shí)時(shí)彈性成像及前列腺超聲造影等,有利于前列腺癌灶精確靶向穿刺及提高穿刺活檢陽性率。

    2.1 經(jīng)直腸二維超聲成像引導(dǎo)前列腺穿刺

    經(jīng)直腸二維超聲成像(two-dimensional transrectal ultrasonography,2D-TRUS)優(yōu)點(diǎn)是操作靈巧及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掃查,是引導(dǎo)前列腺穿刺的常用方法。缺點(diǎn)是解剖結(jié)構(gòu)分辨率低、癌灶檢出率低、穿刺陽性率低[7],原因除與2D-US成像本身缺陷外,還與臨床醫(yī)生自己發(fā)揮空間想象力來確定靶點(diǎn)而產(chǎn)生偏差有關(guān);也與系統(tǒng)穿刺部位(易于漏診前列腺前部、尖部及近尿道部腫瘤)、前列腺癌多灶性及多樣性有關(guān)。為提高穿刺檢出率,許多學(xué)者建議增加穿刺點(diǎn)數(shù),但即使飽和穿刺在初次TRUS穿刺中仍有大部分前列腺癌被漏診。隨著超聲技術(shù)的發(fā)展,其常與超聲造影、三維成像等聯(lián)合應(yīng)用。

    2.2 經(jīng)直腸三維超聲成像引導(dǎo)前列腺穿刺的應(yīng)用

    經(jīng)直腸三維超聲成像(three-dimensional transrectal ultrasonography,3D-TRUS)通過旋轉(zhuǎn)超聲探頭同時(shí)獲取二維和三維成像信息,幫助定位系統(tǒng)識別解剖標(biāo)志,提供三維實(shí)時(shí)穿刺路徑模型,精確定位引導(dǎo)靶向穿刺,記錄穿刺針位置,覆蓋足夠感興趣區(qū),有利于明確靶點(diǎn)及重復(fù)活檢病例。Cool等[8]、Long 等[9]認(rèn)為3D-TRUS活檢準(zhǔn)確性、檢出率、可重復(fù)性均優(yōu)于2D-TRUS。

    2.3 經(jīng)直腸超聲組織彈性成像引導(dǎo)前列腺穿刺

    經(jīng)直腸超聲組織彈性成像(transrectal real-time tissue elastography,TRTE)指利用數(shù)字信號或圖像處理技術(shù),將不同組織彈性用不同顏色編碼成像來顯示病灶。惡性腫瘤組織因細(xì)胞增殖快、細(xì)胞密度大,所以病灶較硬,具有部分壓縮彈性或無壓縮性的特點(diǎn)。Pallwein等[10]發(fā)現(xiàn)癌癥患者中TRTE引導(dǎo)前列腺靶向穿刺活檢的陽性率是系統(tǒng)活檢的2.9倍,并可減少一半的穿刺活檢針數(shù)。Brock等[11]認(rèn)為TRTE引導(dǎo)前列腺靶向穿刺活檢陽性率較2D-TRUS高,但仍不能代替系統(tǒng)穿刺活檢。

    2.4 經(jīng)直腸超聲造影成像引導(dǎo)前列腺穿刺

    經(jīng)直腸超聲造影成像引導(dǎo)(contrast-enhanced transrectal ultrasonography,CE-TRUS)指利用低機(jī)械指數(shù)聲能接收微泡震蕩產(chǎn)生的非線性基波超聲信號成像。機(jī)理為增加了前列腺惡性結(jié)節(jié)微血管灌注,提高了惡性結(jié)節(jié)的可視化,診斷特異度較2D-TRUS明顯提高,利于引導(dǎo)靶向穿刺。Sano等[12]認(rèn)為CE-TRUS引導(dǎo)靶向穿刺陽性率高于系統(tǒng)穿刺陽性率。Strazdina等[13]認(rèn)為CE-TRUS 對Gleason 評分高的前列腺癌易檢出;對評分較低、浸潤范圍較廣的前列腺癌敏感性較低,有較大局限性;與690例患者研究結(jié)果相似[14]。

    盡管超聲多模態(tài)成像提高了對前列腺癌的檢出率及引導(dǎo)靶向穿刺陽性率,但仍無法與MR成像相媲美。為此有學(xué)者提出通過圖像融合技術(shù)引導(dǎo)前列腺靶向穿刺,互補(bǔ)不足。

    3 超聲成像與MR圖像融合引導(dǎo)前列腺靶向穿刺的應(yīng)用

    基于MRI的融合技術(shù)常見MRI/TRUS融合、認(rèn)知融合[15]。

    3.1 MRI/TRUS融合成像引導(dǎo)前列腺靶向穿刺進(jìn)展

    MRI/TRUS融合成像通過多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和融合技術(shù),結(jié)合MRI與TRUS各自優(yōu)勢,被認(rèn)為是引導(dǎo)前列腺靶向穿刺技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一。融合圖像關(guān)鍵是兩種模態(tài)圖像的精確配準(zhǔn)。

    圖像融合基本模型:①形狀統(tǒng)計(jì)模型和生物力學(xué)模型的前列腺M(fèi)RI-TRUS圖像非剛體配準(zhǔn)方法。②自適應(yīng)聚焦形變模型,經(jīng)典方法。③個(gè)性化統(tǒng)計(jì)形變模型[16]。以上方法解決了MRI-TRUS配準(zhǔn)誤差以及個(gè)性化差異問題,但臨床醫(yī)生仍需大量時(shí)間分割MRI和US數(shù)據(jù),常因分割結(jié)果不穩(wěn)定而影響配準(zhǔn)效果。

    圖像融合基本過程:①穿刺前,行MRI多模態(tài)成像及超聲檢查并分別重建三維圖像,依尿道、射精管等為定標(biāo)點(diǎn)融合,或選取最大橫斷面經(jīng)過尿道的縱切面或前列腺尖部、基底部等切面融合。②操作者可在融合圖像上模擬穿刺計(jì)劃。③穿刺過程可實(shí)時(shí)在屏幕上顯示探頭位置,并記錄并在圖像上融合穿刺針軌跡[15]。Singh等[17]認(rèn)為融合成像引導(dǎo)定位穿刺前列腺癌的敏感度和特異度明顯增加。Ukimura等[18]進(jìn)行MRI/3D US融合引導(dǎo)下穿刺,準(zhǔn)確率為89%。而Sonn等[19]研究105例前列腺穿刺陰性后PSA持續(xù)增高的患者行MRI/TRUS融合成像引導(dǎo)的靶向穿刺,穿刺陽性率為34%,陽性者中有臨床意義者明顯高于系統(tǒng)穿刺活檢。也有文獻(xiàn)報(bào)道認(rèn)為融合成像引導(dǎo)靶向穿刺較系統(tǒng)活檢對前列腺臨床顯著癌檢出率增加22%[20]。

    總之,融合圖像引導(dǎo)前列腺穿刺有一定優(yōu)勢,但存在融合過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力、易有誤差等缺點(diǎn)。近來又有學(xué)者研究3D打印技術(shù)輔助認(rèn)知融合引導(dǎo)前列腺穿刺[15],所謂認(rèn)知融合指醫(yī)師在前列腺穿刺前通過閱讀MRI影像選取可疑區(qū)域后在TRUS引導(dǎo)下穿刺。

    3.2 3D打印技術(shù)輔助認(rèn)知融合引導(dǎo)前列腺靶向穿刺

    通過Mp-MRI定位診斷信息精確地對前列腺腫瘤進(jìn)行空間3D建模、利用計(jì)算機(jī)模擬穿刺及利用3D打印技術(shù)行3D圖像重現(xiàn)輔助認(rèn)知融合引導(dǎo)前列腺靶向穿刺。3D打印技術(shù)利用透明樹脂材料客觀顯示腫瘤位置、形狀、大小,并模擬穿刺及制訂個(gè)體化穿刺方案。較傳統(tǒng)認(rèn)知融合提高了認(rèn)知融合效率,避免嚴(yán)重依賴醫(yī)師經(jīng)驗(yàn),具有一定精確性和可重復(fù)性。缺點(diǎn):①前列腺作為軟組織器官的數(shù)據(jù)的圖像處理較骨骼等高密度組織難度大;②精確的建模需在數(shù)據(jù)建模階段熟悉盆腔解剖結(jié)構(gòu)及在影像科醫(yī)師的協(xié)助下才能較好完成;③前列腺癌具有多灶性,磁共振多模態(tài)成像尚不能發(fā)現(xiàn)體積較小的癌灶,因此3D打印技術(shù)也難以全部顯示。

    因此,基于多模態(tài)的融合圖像引導(dǎo)的靶向穿刺仍是間接引導(dǎo),尚不能完全取代系統(tǒng)穿刺,而精確靶向穿刺的發(fā)展依賴于更高敏感性和特異性的影像學(xué)的發(fā)展,對避免漏診高危前列腺癌具有重要意義。

    4 MR成像引導(dǎo)前列腺靶向穿刺

    4.1 多模態(tài)MR成像在前列腺癌診斷中的作用

    多模態(tài)MR成像(multi-parametric magnetic resonance imaging,Mp-MRI)是目前公認(rèn)前列腺癌診斷最好的影像檢查方法,可發(fā)現(xiàn)80%~90%體積大于0.5 ml的前列腺癌,從解剖和功能上很好定義病灶體積和相關(guān)功能特征[21]。2012 年歐洲泌尿與生殖放射協(xié)會(huì)推薦用 Mp-MRI,至少包括橫斷位高分辨率 T2WI 的解剖像和兩個(gè)功能像(DWI、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像)[22]。Mp-MRI 對于體積<0.5 ml、Gleason 評分≤6分的前列腺癌檢出率并不高,但隨著病灶體積增大、Gleason評分增高,檢出率明顯增高。Mp-MRI 對于體積>0.5 ml,尤其Gleason 評分>7分的前列腺癌有高度的準(zhǔn)確性[23]。

    MRI越來越多用于早期前列腺癌診斷、癌灶定位,為有效避免早期診斷中TRUS穿刺的假陰性問題,2013年美國泌尿外科學(xué)會(huì)年會(huì)指出“MRI是提升前列腺穿刺準(zhǔn)確度的有力工具”;2014 年歐洲泌尿外科協(xié)會(huì)專業(yè)指南推薦,對經(jīng)超聲活檢陰性的患者重復(fù)活檢應(yīng)采用直接Mp-MRI引導(dǎo)的靶向穿刺活檢[24]。

    4.2 MR引導(dǎo)前列腺靶向穿刺技術(shù)的應(yīng)用

    Mp-MRI成像引導(dǎo)前列腺穿刺技術(shù)近年取得較大發(fā)展:①由開放式低場強(qiáng)MR到高場強(qiáng)引導(dǎo)靶向穿刺。2000年D'Amico等[25]首次用0.5 T MR經(jīng)前列腺T2WI圖像引導(dǎo)經(jīng)會(huì)陰穿刺前列腺取得成功,但圖像質(zhì)量差。隨著穿刺設(shè)備的發(fā)展,1.5 T及3.0 T MRI直接引導(dǎo)穿刺獲得應(yīng)用,提高了影像質(zhì)量。Zangos等[26]首次研究利用1.5 T MRI及穿刺輔助系統(tǒng)在尸體上行前列腺穿刺取得成功。2014年Zamecnik等[27]在3.0 T MR引導(dǎo)靶向穿刺活檢11例,64%患者穿刺活檢前列腺癌陽性。265例TRUS穿刺陰性后PSA持續(xù)升高且Mp-MRI發(fā)現(xiàn)可疑癌灶者,3.0 T MRI引導(dǎo)靶向穿刺陽性率為41%,87%的有臨床意義[28]。②應(yīng)用快速成像引導(dǎo)序列,縮短了靶向穿刺時(shí)間。Zamecnik等[27]利用實(shí)時(shí)純相位交叉相關(guān)算法序列(phase-only cross correlation)自動(dòng)跟蹤導(dǎo)引經(jīng)直腸前列腺穿刺活檢,該序列每秒成像一層的時(shí)間分辨率,接近實(shí)時(shí)成像,與超聲實(shí)時(shí)成像相似,提高了穿刺效率。③由人工手動(dòng)調(diào)整穿刺針到機(jī)器輔助自動(dòng)穿刺。應(yīng)用與MR匹配的機(jī)器輔助自動(dòng)穿刺設(shè)備,克服了操作空間的局限性,利于穿刺針準(zhǔn)確放置、定位。Tilak等[29]認(rèn)為使用自動(dòng)穿刺模板較手動(dòng)穿刺模板準(zhǔn)確率高,穿刺活檢樣本時(shí)間短及前列腺癌陽性率高。④患者穿刺并發(fā)癥減少。Egbers等[30]認(rèn)為患者疼痛感、忍受程度、出血量在經(jīng)MR引導(dǎo)的穿刺活檢前列腺較超聲好,受到廣大患者的首選。⑤前列腺癌穿刺活檢陽性率提高。多個(gè)研究表明MR引導(dǎo)的前列腺靶向穿刺陽性率達(dá)51%~59%[31,32],而Moore等[33]在TRUS陰性者經(jīng)MR引導(dǎo)前列腺靶向穿刺,陽性率可達(dá)70%。⑥前列腺介入治療應(yīng)用。早期前列腺癌可局部放射治療,Mp-MRI成像較超聲更好的引導(dǎo)及顯示前列腺癌放射治療粒子植入情況[34]。

    4.3 MR引導(dǎo)前列腺靶向穿刺的局限性

    ①靶向穿刺僅適用于Mp-MRI檢查有明確可疑前列腺癌灶者,極少數(shù)影像學(xué)表現(xiàn)不典型及MR掃描禁忌的患者不適用于此。②穿刺用一次性耗材費(fèi)用相對較高。③MR引導(dǎo)靶向穿刺仍是非實(shí)時(shí)顯像、術(shù)中仍需反復(fù)掃描定位。④較小病灶活檢可因穿刺針的偽影而掩蓋。⑤穿刺針較傳統(tǒng)鋼針柔軟,每次穿刺樣本量較傳統(tǒng)少,需同軸套管多次穿刺取樣本組織[35,36]。

    5 小結(jié)

    總之,前列腺M(fèi)p-MRI成像是目前診斷前列腺疾病最好的手段,由于超聲方便及廉價(jià),TRUS引導(dǎo)前列腺系統(tǒng)穿刺仍是主要手段。相信在未來,MRI直接引導(dǎo)下前列腺靶向穿刺越來越成為主要手段,并在穿刺輔助系統(tǒng)幫助下能縮短手術(shù)操作時(shí)間、提高穿刺活檢精確性及陽性率。

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    Progress of multimodality image-guided prostate targeted biopsy

    ShenYanguang1YeHuiyi1WangHaiyi1

    (1Department of Pathology,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China)

    Ye Huiyi,13701100368@163.com

    Prostate cancer is increasing year by year in our country.Diagnosis of early prostate cancer is important.With the development of medical imaging technology,multimodality image-guided biopsy has improved the detection rate of prostate cancer,and reduced the complications.This review focused on the present status of and advances in multimodality imaging technology-guided biopsy for prostate cancer.

    prostate; tumor; multimodality image; targeted biopsy

    軍隊(duì)干部保健專項(xiàng)科研課題(14BJZ02)

    葉慧義,13701100368@163.com

    2016-12-03

    R737

    A

    10.19558/j.cnki.10-1020/r.2017.03.015

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