MRI-TRUS融合導航成像引導前列腺癌穿刺活檢的臨床應用

孫 彥 綜述，崔立剛 審校

北京大學第三醫院超聲科，北京 100191

MRI-TRUS融合導航成像引導前列腺癌穿刺活檢的臨床應用

孫 彥 綜述，崔立剛 審校

北京大學第三醫院超聲科，北京 100191

崔立剛，醫學博士，北京大學第三醫院超聲科主任，主任醫師，副教授，博士生導師。1998年畢業于北京大學醫學部醫療系，1999年考入北京大學第三醫院攻讀超聲專業研究生并于2002年獲得提前攻讀博士學位資格。目前主要從事超聲造影、超聲彈性成像及肌肉骨骼系統超聲成像的臨床工作及研究，并于2008年赴加拿大西安大略大學影像學系及美國費城托馬斯杰斐遜超聲研究所研修8個月，主要學習肌肉骨骼系統的超聲診斷和介入治療。2010年獲得衛生部國際交流中心西門子青年醫師國際交流項目資助，赴美國芝加哥西北大學乳腺影像中心參觀學習。2009年受聘為《中華醫學超聲雜志（電子版）》編委，2007及2011年依次當選中華醫學會超聲分會中青年委員會委員，2013年當選中國超聲醫學工程學會肌肉骨骼系統委員會副主任委員，海峽兩岸醫藥衛生交流協會超聲分會中青年委員會副主任委員，2011年擔任中國醫學影像技術研究會超聲分會常務委員。迄今，在相關領域發表論文10余篇，多次在國際及國內會議上做學術匯報。參與編著《腹部影像診斷圖譜》《實用腹部超聲診斷學》《肌肉骨骼系統超聲影像學》《肌肉骨骼系統超聲解剖圖譜》《現代超聲診斷學》《外周神經超聲解剖圖譜》《危重疾病超聲診斷必讀》及影像學教材的編寫與翻譯。

超聲引導下系統性穿刺活檢前列腺一直是前列腺癌的確診方法，由于存在穿刺針數多、靈敏度較低等局限性，人們一直在不斷探索新的成像方法來提高超聲引導的靈敏度，從而提高診斷效率。本文綜述了融合導航成像應用于前列腺癌診斷，包括經直腸超聲（transrectal ultrasound，TRUS）引導前列腺穿刺的現狀、MRI-TRUS融合導航成像引導前列腺穿刺的應用、目前融合導航成像研究新進展和成果及存在問題，旨在客觀全面地評價融合導航成像在前列腺癌穿刺活檢中的價值。

前列腺癌；超聲；融合成像；進展

前列腺癌（prostate cancer）在歐美地區發病率較高，是老年男性最常見的惡性腫瘤，在美國約占男性惡性腫瘤的23%［1］，在惡性腫瘤中死亡率位居第2位［2］。近年來隨著我國對健康體檢的重視及前列腺癌檢查的進步，前列腺癌的發病率不斷上升，已占男性泌尿和生殖系統惡性腫瘤的第3位［3］。目前，臨床上常用的前列腺癌篩查和診斷方法包括血清前列腺特異性抗原（prostate-specific antigen，PSA）測定及前列腺影像學檢查，如腹部超聲、經直腸超聲（transrectal ultrasound，TRUS）、CT、MRI等。影像學檢查能發現前列腺癌的異常影像，但受多種因素干擾，最終確診還需穿刺活檢病理證實。

1 前列腺癌的影像學引導穿刺現狀

TRUS引導下前列腺穿刺活檢是術前診斷前列腺癌的主要手段。TRUS的主要優勢在于便捷，缺點是超聲影像不能敏感地顯示前列腺癌病灶，尤其是早期病灶顯示率較低，因此TRUS引導無法進行可疑區域定點靶向穿刺。為提高TRUS引導前列腺癌穿刺的靈敏度，目前多采用6～12點的前列腺系統性穿刺，可明顯提高檢出率。缺點是穿刺針數較多，單針診斷效率低，術中及術后出血較多，患者耐受性較差。

相比于CT及PET，MRI檢查不受骨盆骨的干擾，可清楚顯示前列腺的細微結構，因此目前前列腺癌的影像學檢查多采用MRI。前列腺癌在T2W1上表現出不同的特征性信號，MRI對前列腺具有比較高的診斷正確率，特別是近年來多序列掃查成像的應用，磁共振彌散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）及表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）等的聯合應用，早期診斷前列腺癌的敏感性進一步提高。有研究將MRI診斷結果與病理檢查結果比較，發現兩者差異無統計學意義［4］。然而，也有文獻報道MRI診斷前列腺癌的準確率差異比較大。Kirkham等［5］認為常規MRI診斷前列腺癌的特異度為50%左右，靈敏度為37%～96%；而國內劉汀等［6］對396例患者的研究結果顯示，MRI診斷前列腺癌的靈敏度為83.06%，特異度為68.54%，準確率為75.25%。相比TRUS引導下的前列腺穿刺活檢，MRI引導可對靶向結節穿刺，穿刺活檢準確率更高［7］。但MRI引導穿刺耗時長、設備要求高、成本高，尚難推廣應用。

2 融合成像導航技術及其步驟

融合成像導航技術是將其他影像學方法的圖像融合到實時超聲動態掃查過程中，即將超聲圖像與其他影像學圖像（CT、MRI、PET）結合起來實時同步，對比動態觀察人體各臟器。導航系統通過磁感應定位器專利技術，使任何一個切面的超聲圖像與相應切面的其他影像學圖像完全對應，達到兩種圖像完全融合，實現兩種圖像對診療過程的共同引導，發揮各種影像學技術的定位和導航作用。目前，臨床上主要將融合成像應用于肝臟腫瘤的術中定位及神經系統腫瘤的定位，對前列腺腫瘤的定位仍處于研究階段［8］。

MRI-TRUS融合導航成像引導前列腺穿刺活檢的主要方法是在穿刺操作前先行多序列多參數的MRI檢查，獲得不同序列下前列腺內可疑癌灶的位置。然后，操作者進行TRUS前列腺掃查，通過定點、定面方式進行三維空間的定位融合。

三維空間定位中的基面，一般采用橫斷面，取前列腺尖部下方恥骨直腸肌對稱的近水平切面超聲及MRI切面，標定兩者一致后，再設定特征性的定標點（點的匹配根據不同患者情況，采用前列腺內病變、尖部、底部或中央溝等不同方式）。同樣，在MRI圖像和TRUS圖像上標定同一定標點，隨后即可進行圖像疊加顯像，觀察融合的準確度，再根據需要進行微調使MRI與TRUS精準融合。融合成功后，操作者調整進針位置，就可在超聲圖像上對MRI顯示的病灶進行靶向穿刺。

3 前列腺穿刺活檢的發展與現狀

1989年首次提出TRUS引導6點前列腺系統穿刺活檢術用于診斷前列腺癌，當時被視為前列腺癌穿刺活檢術的“金標準”。隨后多數學者認同穿刺針數越多漏穿部位越少的觀點。因此，為提高診斷陽性率，不同研究中系統穿刺針數不斷增加，8、10、12、l3、14、18、21點等，甚至有人提出最少行22～24針的飽和穿刺活檢法。然而，一味增加穿刺針數，不僅增加患者痛苦，還增加術后血尿、發熱等并發癥的危險。

基于這種情況，更多學者進行了進一步細致的研究。Giannarini等［9］提出只有綜合考慮前列腺的體積、形狀、解剖區域才能使穿刺活檢達到所期望的效果。Jiang等［10］提出了“體積/穿刺針數比”的概念，并認為體積/穿刺針數比的最佳值為4，可避免過多的穿刺針數，獲得較高的腫瘤檢出率。但無論是哪種超聲引導下的經直腸前列腺活檢均不能低于6針，且隨著體積增大，針數只增不減，但診斷率不見明顯提高。甚至有研究認為8針與12針的診斷準確率差異無統計學意義［11］。

此外，Hambrock等［12］認為TRUS引導下的穿刺活檢易低估Gleason分級。與之相比，MRI引導下的前列腺穿刺活檢能明顯提高風險分級的預測。因為MRI能檢出超聲無法顯示的前列腺外周帶的等回聲前列腺癌病灶。多參數MRI是目前公認的診斷前列腺癌的最佳影像學技術，其靈敏度及特異度較高，靈敏度為85%～90%，特異度為88%～100%［13］。因此，MRI引導下的前列腺穿刺活檢能獲得與根治性前列腺切除術后更接近的Gleason分級，但操作過程繁瑣，設備要求高，成本大，尚難廣泛應用于臨床。與此同時，國內外不斷有學者將兩者圖像進行聯合比較，對于TRUS檢查陰性但MRI檢查陽性的患者，可在超聲引導下對MRI診斷的可疑區域進行定向穿刺，使不同影像學檢查相互彌補，以避免多次穿刺或誤診。

以往研究認為MRI-DWI診斷前列腺癌的靈敏度優于TRUS，MRI-DWI與TRUS聯合定位進行12針法進行前列腺穿刺，可顯著減少前列腺癌的漏診率［14］。但這種方法需多學科多人配合，操作者要提前閱讀MRI圖像，確定穿刺點位置及數目。以往只能通過穿刺前操作者記住相應的MRI圖像上可疑病灶位置后，才能在超聲引導下穿刺相應部位，這種僅憑記憶及個人經驗的穿刺方法對操作者要求較高，需較強的空間想象力，極易產生偏差。因此，需更為精確、客觀、便捷的聯合成像方式來指導穿刺。

MRI-TRUS融合成像技術在此基礎上應運而生。Pinto等［15］證實MRI-TRUS融合引導前列腺穿刺的準確率為54.4%，其中低、中、高危準確率分別為27.9%、66.7%、89.5%。國內有研究報道MRI-超聲融合成像靶向穿刺（targeted biopsy，TB）與系統性穿刺（systemic biopsy，SB）及聯合穿刺（TB+SB）對前列腺癌的檢出率為TB+SB＞TB＞SB，但差異無統計學意義。靶向穿刺檢出的Gleason≥7分前列腺癌占其檢出的總前列腺癌的88.9%，系統性穿刺檢出Gleason≥7分前列腺癌占其檢出的總前列腺癌的62.5%，兩者差異有統計學意義［16］。Siddiqui等［17］的研究也顯示，MRI-TRUS融合成像引導下靶向穿刺對高危前列腺癌的檢出率高于系統性穿刺活檢，差異有統計學意義，這可能與MRI對Gleason評分較高的腫瘤靈敏度較高有關。該學者還通過臨床對照試驗表明，對于Gleason評分較高的前列腺癌，與傳統的單獨12針穿刺術相比，MRI-超聲融合成像導航技術引導前列腺穿刺活檢使前列腺癌的檢出率提高了32%［18］。

前列腺癌指標升高伴前列腺明顯增大一直是TRUS診斷前列腺癌的難題，隨著前列腺體積增大，超聲往往采用增加穿刺針數來保證檢出率，但不可避免地帶來并發癥增加。因此，對于體積大的可疑前列腺腫瘤患者，MRI是目前診斷的最理想影像學方法，可發現80%～95%體積＞0.5 mL的前列腺癌［19］。MRI本身耗時長等因素，不宜用于引導性穿刺，因此利用兩者圖像的實時融合導航，能最大限度地克服這個問題，盡量客觀反映病灶情況，從而提高檢出率，減少穿刺針數，最大限度減少并發癥的發生。

4 MRI-US融合導航在前列腺癌穿刺活檢中的應用問題

目前，MRI-US融合成像存在的主要問題在于操作中前列腺位置的移動，包括因MRI線圈、超聲探頭壓迫造成的變形，患者因呼吸、疼痛等原因導致的移動，以及穿刺槍等金屬對磁感應定位器的干擾引起的位置移動。前者可通過TRUS操作者的規范操作盡量減少移動造成偏差，即在操作時盡量減少對直腸壁及前列腺的壓迫有利于融合圖像的顯示。也有學者提出在MRI檢查時于直腸內置入與超聲探頭形狀相似的模型，可減少TRUS探頭的影響［20］。后者需通過盡量選擇長度較長的穿刺針進行融合穿刺，避免使金屬穿刺槍進入導航磁感應區域，或選用非金屬穿刺設備，從而減少穿刺槍的金屬干擾。另有研究認為融合成像的偏差仍在可接受的范圍，有研究利用電腦模擬MRI-超聲融合引導下激光局部治療，前列腺與尿道的平均融合偏差分別為（2.18±0.25） mm和（1.55±0.31） mm，且重復性好［21］。Ukimura等［22］進行彈性融合MRI-三維超聲引導下穿刺，準確率為89%，偏差為2.92 mm。

總之，由于系統性穿刺活檢甚至飽和穿刺活檢的應用，引起部分學者對前列腺癌過度診斷、過度治療的擔憂。MRI-TRUS融合導航實時精確定位前列腺結節并于引導下進行前列腺穿刺活檢，在融合圖像引導下進行經直腸前列腺可疑區域靶向定點穿刺，一方面可增加高級別癌、減少低級別癌的檢出，從而減少過度診斷和過度治療；另一方面可明顯減少穿刺針數，提高單針及對高級別前列腺癌診斷的靈敏度和特異度，從而降低并發癥，減輕患者痛苦。

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A fusion system of transrectal ultrasound with magnetic resonance imaging in guidance of prostate cancer biopsy

SUN Yan， CUI Ligang
（Department of Ultrasonography， Peking University Third Hospital， Beijing 100191， China）Correspondence to： CUI Ligang E-mail： cuijuegang@126.com

Transrectal ultrasound （TRUS） in the guidance of prostate cancer biopsy is the definite method， however， some limitations still exist， such as high number of biopsy cores， low sensitivity and so on. Many researchers continue to find new technical methods to improve the sensitivity and efficiency of prostate cancer diagnosis. This paper reviews and comments the fusion system of transrectal ultrasound with magnetic resonance imaging （MRI） in the guidance of prostate cancer biopsy， including the situation and development of transrectal ultrasound in the guidance of prostate cancer biopsy， the application of the fusion system of transrectal ultrasound with MRI in the guidance of prostate cancer biopsy， the progress on the fusion system and existing problems， so as to objectively and comprehensively evaluate the fusion system.

Prostate cancer； Ultrasound； Fusion technique； Progress

R445.2

A

1008-617X（2016）02-0127-04

崔立剛 E-mail：cuijuegang@126.com

2016-06-07）