前列腺癌的影像学诊断进展

高泳

【摘要】 前列腺癌在我国的发病率呈上升趋势，近年来影像技术在不断改进与更新，影像检查方法不仅可通过形态学改变来检测前列腺癌，还可从肿瘤的血流动力学、代谢及分子水平等角度提高病灶的檢出率，并可对病灶进行靶向穿刺。本文就近年来国内外前列腺癌在磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）、超声、分子影像及影像组学方面研究新进展进行综述。

【关键词】 前列腺癌 影像诊断 分子影像 影像组学

Progress in Imaging Diagnosis of Prostate Cancer/GAO Yong. //Medical Innovation of China， 2021， 18（36）： -183

[Abstract] The incidence of prostate cancer in China is increasing year by year， with the rapid development of imaging technology， imaging examination can not only detect prostate cancer through morphological changes， but also improve the detection rate of lesions from the perspective of tumor hemodynamics， metabolism and molecular level， and can target puncture the lesions. This article reviews the recent research progress of prostate cancer in magnetic resonance imaging （MRI）， positron emission tomography （PET）， ultrasound， molecular imaging and imaging omics.

[Key words] Prostate cancer Imaging diagnosis Molecular imaging Imaging omics

First-author’s address： First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University， Guangxi， Nanning 530021， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.36.043

在我国泌尿系恶性肿瘤中，前列腺癌的发病率逐年增高，且60%的前列腺癌患者初诊时即处于中晚期阶段[1]。利用血清前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）筛查前列腺癌，其敏感性较高，但特异性极低。前列腺癌，尤其早期癌灶，其病理组织学上具有多灶性和异质性的特点，即使采用系统穿刺甚至饱和穿刺活检仍有较高的假阴性率。因此，早期诊断及精准治疗对患者预后非常重要。目前影像学除了从形态学上进行诊断，还能通过功能成像、分子成像、影像组学等新技术有效提高前列腺癌的早期诊断、术前分期及预测术后生化复发等。本文就近年来国内外前列腺癌影像技术方面的新进展进行综述。

1 磁共振成像（MRI）在前列腺癌诊断中的新进展

目前多参数MRI已被公认为前列腺癌首选的影像学检查方法，不仅通过形态学，还能通过功能学对前列腺癌做出较为准确的诊断。其功能成像包括弥散加权成像[2]，其通过水分子在不同组织间的运动强度不同来发现病灶，并通过计算表观弥散系数反映水分子运动的强度。肿瘤组织与正常组织比较，肿瘤细胞增多，使癌灶内水分子运动受到限制，因此癌灶往往表现为高信号，且病灶的表观弥散系数值明显低于良性组织。优点是图像扫查时间比较短、对比度和分辨率较高，但空间分辨率低，图像质量会受穿刺后出血等使磁场不均因素的影响。动态增强磁共振成像可通过肿瘤内微血管灌注情况，绘制病灶时间-强度曲线，与正常组织相比，肿瘤组织往往表现为“早进早退”的特征。但对于前列腺移行区呈富血供的良性肿瘤，或者前列腺内瘤样增生结节，动态增强成像难以鉴别[3]。还有一种功能成像是磁共振波谱成像[4]，典型前列腺癌的磁共振波谱成像表现为枸橼酸峰的明显降低，而胆碱峰的明显升高。研究表明，波谱成像能大大提高前列腺癌诊断的敏感性和特性性，从而提高早期前列腺癌的检出率[4]。然而，过长的扫描时间、图像需要后期处理及匀场、前列腺周围解剖结构显示不直观等局限性，大大限制了波谱成像在临床上的应用，目前常规多参数MRI已不将波谱成像列为必检序列。

在2019年欧洲泌尿外科学会年会上，荷兰Jelle Barentsz教授提出了他在前列腺癌中的最新研究结果。其研究表明，快速双参数MRI与传统多参数MRI相比，不仅对有临床意义前列腺癌具有相似的检出率，还提高了穿刺阳性率;同时，由于快速双参数MRI只包括轴位的T2序列和弥散加权序列，大大缩短了扫描时间，减少了患者近一半的费用，而且减少了动态增强序列，不需要使用造影剂，对造影剂过敏的患者也可进行前列腺MRI扫查[5]。

2 正电子发射断层扫描（PET）在前列腺癌诊断中的新进展

目前临床前列腺癌PET扫描最常选用的示踪剂为18F-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG），但18F-FDG有一定的局限性，主要是由于分化较好的前列腺癌与18F-FDG的亲和力较差[6]，且18F-FDG在膀胱内堆积会影响病灶的检出率。此外，前列腺增生、前列腺炎组织同样会增加对18F-FDG的摄取，因此对于癌灶与良性前列腺增生或前列腺炎之间鉴别诊断较为困难。

前列腺特异性膜抗原（PSMA）是一种跨膜蛋白，位于前列腺上皮细胞，PSMA基因位于11号染色体的短臂上，与正常前列腺组织相比，几乎所有前列腺癌细胞的细胞膜均能高表达PSMA[7]。PSMA小分子探针对肿瘤的穿透性好，且本底活性较低，是目前构建前列腺癌分子探针的首选，也是目前PET在前列腺癌分子影像诊断方面研究的前沿和热点。68Ga标记的PSMA-617蛋白结合率较高，可随血液到达高表达PSMA的肿瘤处[8]。68Ga-PSMA PET/CT对淋巴结转移的检出率及特异性均大大高于传统影像学手段[9]，可在术前为外科精准治疗提供重要信息。在Gupta等[9]对68Ga-PSMA PET/CT与MRI的比较研究中，以病理结果为判断标准，结果表明68Ga-PSMA PET/CT对病灶和淋巴结的探查均优于MRI。通过对比放疗前分别行68Ga-PSMA PET/CT和CT的前列腺癌患者，Sterzing等[10]研究结果表明，68Ga-PSMA PET/CT能有效提高前列腺癌病灶及转移淋巴结的检出率，纠正近50.8%前列腺癌患者的病理分期。总之，68Ga-PSMA PET/CT在原发性前列腺癌的诊断及分期等方面有较好的应用价值[11-13]。68Ga-PSMA PET/CT和PSA水平有很强的相关性，因此，对于复发性前列腺癌病灶，68Ga-PSMA PET/CT在PSA轻微升高时即可提前检出微小病灶[14]，基于该项技术，可使复发性前列腺癌患者的治疗方式更加精确和有效[15]。

近年来，PET/MRI扫描仪应用于前列腺癌的研究不断增多。PET/MRI是可以组合代谢受体、解剖和功能的多模态成像，同时具有PET高敏感度、MRI高特异度及软组织对比度好的优势，在原发性前列腺癌的诊断和分期、生化复发评估、预测和监测肿瘤侵袭性、指导靶向治疗中具有重要价值，使前列腺癌患者获得更精准治疗方案。与PET/CT相比，PET/MRI中多参数MRI对局部病灶的定位略有优势，同时可以减少辐射剂量[6]。同样，基于PET/MRI的分子影像在前列腺癌研究中有了初步的发展。Ferraro等[16]发现68Ga-PSMA PET/MRI能够准确检测出盆腔可疑淋巴结，显示更多的骨转移病灶，同时还发现骨外病变，在中高危前列腺癌中具有减少不必要手术的潜力。WANG等[17]Meta分析结果提示，68Ga-PSMA PET/MRI对原发性和生化复发性前列腺癌均有较高的诊断效能，是一种临床评估生化复发非常有潜力的检查方法。

3 超声在前列腺癌诊断中的新进展

常规经直肠腔内超声虽然较经腹途径超声能更清楚地显示前列腺的形态和内部结构，但其诊断前列腺癌敏感性、特异性不高，可能与前列腺癌组织学多灶性、散发性的特点有关。目前常利用多模态超声引导靶向穿刺来提高前列腺癌的检出率，减少不必要的“盲目”活检，减少不必要的穿刺活检针数，同时也减少穿刺并发症的发生[18]。

超声弹性成像技术反映的是不同组织的硬度。研究发现超声弹性成像能提高常规超声对良恶性前列腺疾病的鉴别诊断能力，引导穿刺与系统穿刺法相结合可提高穿刺阳性率，减少穿刺针数[19]，但弹性成像与前列腺易受压发生形变及受检者操作经验有较大关系。超声造影技术已广泛应用于肝、肾、甲状腺、乳腺等器官，目前已有较多文献报道前列腺超声造影能有效提高癌灶的检出率，超声造影引导的前列腺靶向穿刺活检既可有效提高阳性针数，又可减少不必要的针数，减少并发症的发生和患者的痛苦[20]。有学者基于超声造影结合常见影响因素建立列线图，可以较精确预测前列腺癌患者治疗后生化复发的概率，有助于临床及时采取预防措施以改善患者预后[21]。三维超声可同时多平面成像，可对病灶及某一解剖结构行多平面观察及准确定位，因此有学者研究经直肠三维超声造影技术能提高前列腺癌的检出率，尤其是当患者PSA>10 ng/mL时，诊断效能与多参数MRI相似[22]。近年来，联合MRI与超声容积导航成像用于引导前列腺癌靶向穿刺活检显示出了巨大优势[23]。融合穿刺联合系统穿刺大大提高了有临床意义前列腺癌的检出率，有助于患者选择精准的治疗方案，减少过度治疗，同时避免了不必要穿刺针数的增加，有效减少并发症。

以微气泡为载体的声学造影剂表面，如果链接了分子靶向标记物，就能构筑成特异性靶向目标肿瘤的声学造影剂，而该靶向造影剂随血液循环后若能到达靶目标并聚集，超声分子成像便是利用该原理从分子水平达到对靶组织显像的目的。目前超声分子成像已成为前列腺癌诊断与治疗中的研究热点之一[24]。有研究合成PSMA靶向纳米微泡，发现可以靶向进入早期前列腺癌灶中特异性显影并持续较长时间[25]。WANG等[26]构建的多模态PSMA靶向纳米微泡，其可以特异性靶向PSMA呈强阳性表达的肿瘤周围，进行超声、光声和荧光多模态成像。目前，针对前列腺癌的超声分子成像研究已经取得了较多实验成果，但仍处于实验阶段，靶向造影剂在体内的安全性、特异性及持续时间仍需进一步的比较和筛选。

4 影像组学在前列腺癌诊断中的新进展

影像组学是通过高通量地从CT、MRI、PET及超声等影像中自动化地、可重复地提取大量多维的定量影像特征，通过量化分析来提高诊断准确性并进行预测[27]。已有研究采用常规mp-MRI图像进行影像组学分析[28-29]。前列腺癌影像组学研究通常应用人工分割方法对图像进行分割，然后对图像进行特征提取，如一阶特征、二阶特征及高阶特征。接着将高维特征数据进行降维，常用的方法有LASSO Cox回歸模型、主成分分析法以及最大相关最小冗余和等。最后建立预测或评估模型，在影像组学建模中，logistic回归模型是目前最受欢迎且常用的监督分类器。文献[28]报道，据多参数MRI的影像特征能较好预测有临床意义前列腺癌的存在，能较好区分有临床意义前列腺癌与无临床意义前列腺癌所在。影像组学还能对前列腺癌Gleason评分进行预测[30]，建立前列腺癌骨转移模型[31]，预测前列腺癌术后复发的模型等[32]。此外，有学者提出了新的mp-MRI纹理特征模型[33]，高b值扩散加权成像（CHB-DWI）和相关扩散成像（CDI）较传统MRI图像，从视觉上更能区分前列腺癌灶与正常组织，因此提取的纹理特征建立的组学模型诊断前列腺癌效能更佳[34]。

虽然前列腺癌影像组学已取得较多研究成果，但是目前仍处于早期探索阶段，还有许多问题待解决。如图像数据来源不同（不同仪器、不同研究中心等）导致数据难以标准化，影像采集切面与病理切片之间由于时间、空间差异导致两者间的分子特征难以精准匹配等。因此，要想使不同数据来源标准化，需要建立多中心间的共同数据库，开展多学科、多中心研究，利于推动影像组学研究尽快应用于临床研究[35]。

综上所述，影像技术的快速发展大大提高了前列腺癌的检出率。如今的影像学检查，不仅可准确提供前列腺解剖、血流动力学方面的信息，还能通过代谢、分子运动等状态的变化，发现早期前列腺癌，而各影像技术之间的联合应用、传统影像技术与分子影像、影像组学技术的结合更是近年来前列腺癌研究的热点，新技术的使用将引领前列腺癌进入精准诊治新时代。

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（收稿日期：2021-11-12） （本文编辑：占汇娟）