多参数MRI在前列腺癌靶向活检中的应用进展

赵阳，刘爽，曹琳，张雪宁

前列腺穿刺活检是目前临床上诊断前列腺癌(prostate cancer，PCa)的金标准，主要通过超声引导下经直肠或会阴穿刺完成。超声引导下经直肠的6点系统穿刺法应用于前列腺癌的诊断是在1989年由Hodge等[1]首次提出，此后这种方法成为了诊断前列腺癌最有价值的技术[2]。但是，这种方法检出前列腺癌的假阴性率可高达49%[3]，还会导致严重的并发症，如直肠出血、发热、败血症、血尿和急性尿潴留等[4]。经会阴超声引导下的前列腺穿刺虽在一定程度上减少了穿刺引起的并发症，然而其诊断准确性并无明显提高[5]。因此，需要更多的研究来探索更加有效的前列腺癌诊断方法。

随着影像及穿刺技术的发展，影像介导的靶向活检(targeted biopsy，TB)在临床上已逐步成为最常用的诊断前列腺癌的方法，而其中MRI介导的靶向活检显示出了极大的应用价值及发展前景。因MRI对前列腺癌灶的诊断效能明显优于超声，目前已成为诊断前列腺癌的最佳影像学方法之一[6]。

多参数磁共振成像(multi-parametric magnetic resonance imaging，mp-MRI)是将常规扫描与功能序列相结合的新型MR检查方案，得益于扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)和动态对比增强(dynamic contrast enhancement，DCE)MRI等新型序列对前列腺癌灶内水分子扩散及血管成分的显示，mp-MRI对癌灶的诊断和定位准确性较常规MRI检查大幅提高。相对于超声引导下前列腺癌靶向活检，多参数MRI可检出更多有效的可疑前列腺病灶，并提供更为精准的穿刺靶点信息，从而实现显著提高癌灶检出率的目标。

近年来，MRI和计算机融合成像技术不断发展，以MRI单独或共同引导下的前列腺癌靶向活检方式已逐渐从实验进入正式的临床应用阶段，为前列腺癌的诊断、定位和术前分期带来了前所未有的进步。本文对当前mp-MRI(以PI-RADs V2.1为前列腺癌的诊断标准)在靶向融合定位穿刺中的主要应用方式在前列腺癌穿刺中的应用进展进行综述。

MRI直接引导下靶向穿刺活检

mp-MRI通过联合应用T2WI、DWI及DCE-MRI等常规及功能成像序列，使得对前列腺癌的诊断特异性和敏感性得到了显著提高[6]，目前已成为前列腺癌定性和定位诊断的最佳影像学方法之一。有报道证实无论肿瘤位于外周带还是移行带，T2WI和DWI联合应用对前列腺癌的检出具有较高敏感性，而DCE-MRI可进一步提高诊断的特异性[7]。在Russo等的研究中对115例经活检证实的前列腺癌患者的mp-MRI进行分析，显示mp-MRI对临床有意义前列腺癌的诊断敏感度高达93.3%[8]。同时，另一项相关研究结果表明，与常规MRI比较，mp-MRI对前列腺癌的诊断特异度可提高至90%[9]。上述研究结果表明，mp-MRI可显著提高对前列腺癌的诊断敏感性和特异性，诊断效能高，具有较好的临床应用价值，有助于提高前列腺癌的检出率，进而为前列腺癌的靶向穿刺提供更多的穿刺靶点和更为精准的定位。

尽管发生在中央区的前列腺癌仅约占总数的1/4，但移行带好发前列腺增生结节，这极大的影响了对中央区癌灶的检出，然而有研究表明通过联合应用DCE和DWI等功能性MRI序列，可显著提高对位于移行区的前列腺癌的诊断敏感性[10]。此外，为了促进多中心临床评估及实施，2012年欧洲泌尿生殖学会发布了前列腺成像报告和数据系统版本1 (PI-RADS v1)。目前，随着研究的进展及技术的进步，此系统已更新至PI-RADS v2.1。最新的研究结果表明相对于PI-RADS v2，PI-RADS v2.1提高了移行区临床显著前列腺癌诊断的敏感性和特异性，进一步提高了移行区前列腺癌的检出[11]。因此，mp-MRI既能够检出更多位于前列腺任何部位的有效病灶，又可为靶向活检提供精确靶点，进而显著提升了前列腺癌癌灶的检出。

MRI引导的靶向穿刺是在MRI技术的基础上，发展出来的一种单独应用磁共振设备进行的前列腺癌靶向穿刺，此穿刺术的特点是应用无磁穿刺针和其他辅助设备，直接在MRI 扫描仪检查床上进行操作。术中在磁共振实时引导下，定位模板匹配先期MRI选定的可疑病变组织的位置，经直肠或会阴穿刺至目标位置，经再次MRI扫描验证后精确获取病变组织[12]。多项研究表明，与经直肠超声引导下活检相比，MRI-TB在更少穿刺针数的条件下，可检出更多具有临床意义的前列腺癌[13-14]。在van Der Leest课题组的一项前瞻性的多中心研究中，通过对626例首次行 MRI-TB和经直肠超声(transrectal ultrasound，TRUS)引导穿刺的患者结果进行比较，再次印证了上述结果，即MRI-TB在降低穿刺点数的同时改善了对临床显著癌的检出，并降低了无意义前列腺癌的检出率，成功避免了过度穿刺、并发症的出现及部分低风险患者的重复活检[13]。此外，Elfatairy等[15]回顾性分析了7例多次进行MRI-TB患者的19个病灶的结果，发现与TRUS相比，MRI-TB在前列腺重复活检中可能也具有更好的可靠性。但由于纳入病例较少，最终结论仍需要纳入更多患者的前瞻性研究来证实。

MRI直接引导下的靶向穿刺主要优点是改善了前列腺癌穿刺定位的准确性和靶向性。在活检过程中，MR图像的指导有助于确保获取指定病变的样本，这一优势对于小病变的活检尤其有价值。此外，此方法只对目标病变活检，而不是整个前列腺，因此可降低并发症发生的风险。经会阴MRI-TB可能有助于进一步降低并发症的发生，然而目前此类研究较少，仍需要进一步的研究来证实。

需要指出的是，MRI直接引导下的靶向穿刺也存在一定局限性。此方法缺乏实时的信息反馈，穿刺持续时间也较长，需要长时间占用磁共振设备。操作人员需要专业影像技师及反复的操作训练。此外，活检还需要购置专用的穿刺设备，能够与MR成像仪兼容的针头的成本高昂。因此在一定程度上限制了此方法在临床上的大规模开展。

MRI/US认知融合靶向活检

经直肠超声引导的前列腺癌靶向活检仍是目前临床检查的主要手段[16]。但超声较低的成像分辨力，使其仅能识别前列腺本身而无法准确显示肿瘤病灶，从而导致采集活检样本时有较高的盲目性与随机性。然而，大多数其他实体器官进行活组织检查时，多通过组织成像识别病变区域后进行穿刺，这与超声引导的前列腺活检形成了对比。同时，早期前列腺癌灶较小、前列腺前部及尖部穿刺操作困难等问题，往往使操作者更加无法准确穿刺到前列腺癌灶[17]。这些因素导致前列腺穿刺活检取材时可能缺失重要的病灶组织[18-19]，部分前列腺癌被低估或高估，造成漏诊或过度检出[20-21]，严重影响了临床上对患者治疗方式的选择[22-24]。

尽管目前联合应用多种扫描序列的MRI检查手段——mp-MRI的应用显著提高了对前列腺癌的定位和定性诊断准确性和敏感性，但与超声检查相比，MRI引导下的靶向活检占用磁共振设备时间较长，并需购置专用的穿刺设备，成本高昂，故难以实现在普通医院的推广和普及。因此，一种建立在MRI与经直肠超声二者互补基础上的新型靶向方式MRI/超声认知融合靶向活检(cognitive fusion-TB，COG-TB)应运而生。

MRI/US认知融合前列腺癌靶向活检是一种集MRI精准定位与超声检查实时成像和操作为一体的便捷靶向定位穿刺方法，该方法是通过操作者将MR图像上的可疑病变主观融合至实时超声来指导靶向穿刺活检的方式。MRI/US认知融合前列腺癌靶向活检时，首先由放射科医师在活检前对mp-MRI图像进行分析，选定可疑病变并准确定位，而后在超声引导下由操作者对选定病灶进行活检。MRI/US认知融合靶向活检相较于经直肠超声穿刺，具有检出率高、穿刺针数少、结果更准确等优势，能够更为真实地反映前列腺癌灶的体积及分级[25-27]。有研究结果表明，MRI/US认知融合前列腺靶向活检对前列腺癌的检测优于系统穿刺活检[28]，由经验丰富的临床医师操作COG-TB时，甚至可达到与MRI-TB相同的临床有意义肿瘤的检出率[29]。此外，Puech等[30]通过一组多中心的前瞻性研究对MRI/US软件辅助融合靶向活检(software fusion，FUS-TB)和COG-TB的诊断效能进行了比较，其最终也得出FUS-TB和COG-TB诊断效能相当的结论。与MRI引导下的靶向穿刺及 FUS-TB相比，COG-TB操作简单，不需要额外设备或软件，即可达到与之相当的诊断准确率；并且，有研究表明增加穿刺针数，还可进一步提高COG-TB的诊断效能[31]，因此COG-TB目前在临床上被广泛应用。临床实际应用中，一般将MRI/US认知融合与前列腺癌系统穿刺方法相结合，两者的互补能明显提高对前列腺癌灶的检出率。然而，Tonttila等[32]的前瞻性临床实验结果显示，MRI/US认知融合前列腺癌靶向活检与TRUS在前列腺癌的检测方面效能相当，这可能与参与研究的放射科医师及泌尿科医师在MR成像及活检方面缺乏经验有关。MR图像与超声切片的平面有很大不同，因此COG-TB严重依赖操作者的经验及其将 mp-MRI 结果转换成超声图像的能力，这种对操作者的依赖仍然是此方法的一大挑战。

MRI/US软件辅助融合靶向活检(FUS-TB)

目前，前列腺癌在TRUS中的诊断依据主要是包括以下几点：前列腺低回声结节；前列腺形态局部改变，饱满或隆起；前列腺内局部血流增多或者出现异常粗大的血管等[33]，然而，实际临床工作中并非前列腺癌灶均呈现出上述表现，研究表明在TRUS引导靶向前列腺活检时会漏诊约40%呈等回声的癌灶[34]。同时，对于mp-MRI检出的较大病灶，MRI/US认知融合方式的靶向活检仍可凭术者经验实现相对精准的活检，然而对于较小病灶，尤其是病灶位于重要位置(前列腺前部或尿道旁等)时，COG-TB的准确性很难得到保证，因此临床亟需一项更为方便、客观、精准的方式来引导靶向活检的实施，计算机辅助融合成像的出现较好地解决了这一难题。MRI/US软件辅助融合靶向活检是借助磁共振成像仪、超声仪及专用的磁共振/超声图像融合计算机辅助设备等实现的靶向穿刺技术。MRI/US软件辅助融合靶向活检时，首先在计算机辅助下识别并描绘mp-MRI图像上的前列腺正常组织和可疑病变区，再将描绘图像上传至靶向活检融合专用软件平台，最后在实时超声的引导下，结合软件提示的位置信息进行靶向活检。近期Cattarino等[35]的研究结果显示，应用FUS-TB对前列腺癌的检出率可高达60%，明显优于单一超声引导下的系统穿刺。一项对1003例可疑前列腺癌患者进行MRI/US软件辅助融合靶向活检的大样本分析也显示，FUS-TB较传统的超声引导的活检显著提高了临床显著前列腺癌的检出率[25]。尽管在Wysock等[36]的研究中，FUS-TB和COG-TB的癌灶检出率相当，但该课题组也表明FUS-TB可提供更多的肿瘤组织学信息，并且提高了对小病变的检测准确性。此外，FUS-TB可减少COG-TB所需的学习曲线，其操作及价格也较MRI-TB更为简单及便宜。大多数辅助MRI/US融合靶向活检的软件为经直肠引导的前列腺活检，但因其可导致感染和败血病发生率增加，经会阴入路被建议作为一种减少并发症的代替方法[37]。

然而，FUS-TB在临床实践中也存在诸多挑战。首先，这种方法需要MR/US融合设备，前期投资成本较大；并且此方法也需要一定的学习曲线，诊断效果会随着操作者经验的增加而得到更好的表现。因此为了确保诊断的质量，需要泌尿科医师、病理学家和放射科医师在学习期间进行持续的反馈。此外，MR图像与超声融合的质量也需要重视，图像分割不准确、人工配准不准确或操作过程中前列腺移位等均会导致配准误差，影响该方法对前列腺癌的检出。

前列腺癌靶向穿刺活检方式的性能比较

mp-MRI介导的前列腺癌靶向活检具有精确度高、穿刺针数少、术后并发症低等优势，但以上何种方式最适于临床应用仍存在争议。一项近期对665例患者的多中心随机对照试验结果显示，mp-MRI介导的前列腺癌靶向活检对临床显著前列腺癌的检出率：FUS-TB 34%,COG-TB 33%和 MRI-TB 33%(P>0.9)，因此该研究者认为FUS-TB、COG-TB和MRI-TB对临床显著前列腺癌的检出率无明显差异[29]，此结果与Wysock等[36]课题组的研究结果一致。而在Kaufmann等[38]对156例患者进行的非随机队列研究中，其研究结果虽然肯定了上述结论，但其同时认为对于对PCa的总体检出率，MRI-TB和FUS-TB优于COG-TB，这可能与COG-TB存在很大的主观性有关。尽管FUS-TB对总体PCa检出率可能优于COG-TB，且在直接与根治性前列腺切除标本相关时，FUS-TB较COG-TB可更准确、可重复且更快的克服学习曲线[39]，但由于FUS-TB定位方式的局限，无法避免的存在一定的图像配准问题，往往造成部分病灶的大小及位置误差。而MRI-TB不仅在临床显著前列腺癌的检出方面优于系统活检，并且可在穿刺过程中同时直接地显示前列腺病灶和穿刺针，这对小病变的检出具有明显优势。此外，MRI-TB还减少了穿刺针数，进而降低了并发症发生的风险。MRI-TB可有效避免了穿刺主观性大、学习曲线时间长以及图像配准误差等问题，穿刺时具有极高的靶向性和准确性，因此，一些学者认为这种方法比其它穿刺方式更准确[40]。总而言之，mp-MRI极大地提高了前列腺癌活检的安全性和靶向性。目前，FUS-TB及COG-TB由于操作相对简单易行，且诊断效能优于系统穿刺活检，已广泛应用于临床；而MRI-TB，尽管其较FUS-TB及COG-TB的定位更为直观，且不存在图像配准问题，但由于操作困难、手术费用高昂等问题，在国内的推广受到了一定程度的限制。

总结与展望

与超声引导穿刺相比，多参数磁共振介导的靶向穿刺借助MRI具有的多方位、多角度和高软组织分辨力等成像优势，最终实现了应用相对较少穿刺针数检出更多临床有意义前列腺癌癌灶的目的，从而使得mp-MRI介导的靶向活检在前列腺癌诊断方面的应用前景更为广阔。尽管目前mp-MRI介导的靶向穿刺仍存在一些问题，如应用软件进行MRI与超声图像融合的过程中出现前列腺位移和形变所致的配准偏差、MRI引导下穿刺活检存在的场地及需要专用穿刺设备等的限制，但我们有理由相信，随着MRI直接引导下的靶向穿刺活检方法的简化及图像配准技术的提高，三种穿刺方式将越发趋于融合，未来有望开发出更为便捷、精准的MRI-超声融合定位方式，实现更为精准的前列腺癌穿刺定位与诊断。