前列腺癌的影像學診斷進展

高泳

【摘要】 前列腺癌在我國的發病率呈上升趨勢，近年來影像技術在不斷改進與更新，影像檢查方法不僅可通過形態學改變來檢測前列腺癌，還可從腫瘤的血流動力學、代謝及分子水平等角度提高病灶的檢出率，并可對病灶進行靶向穿刺。本文就近年來國內外前列腺癌在磁共振成像（MRI）、正電子發射斷層掃描（PET）、超聲、分子影像及影像組學方面研究新進展進行綜述。

【關鍵詞】 前列腺癌 影像診斷 分子影像 影像組學

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

在我國泌尿系惡性腫瘤中，前列腺癌的發病率逐年增高，且60%的前列腺癌患者初診時即處于中晚期階段[1]。利用血清前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）篩查前列腺癌，其敏感性較高，但特異性極低。前列腺癌，尤其早期癌灶，其病理組織學上具有多灶性和異質性的特點，即使采用系統穿刺甚至飽和穿刺活檢仍有較高的假陰性率。因此，早期診斷及精準治療對患者預后非常重要。目前影像學除了從形態學上進行診斷，還能通過功能成像、分子成像、影像組學等新技術有效提高前列腺癌的早期診斷、術前分期及預測術后生化復發等。本文就近年來國內外前列腺癌影像技術方面的新進展進行綜述。

1 磁共振成像（MRI）在前列腺癌診斷中的新進展

目前多參數MRI已被公認為前列腺癌首選的影像學檢查方法，不僅通過形態學，還能通過功能學對前列腺癌做出較為準確的診斷。其功能成像包括彌散加權成像[2]，其通過水分子在不同組織間的運動強度不同來發現病灶，并通過計算表觀彌散系數反映水分子運動的強度。腫瘤組織與正常組織比較，腫瘤細胞增多，使癌灶內水分子運動受到限制，因此癌灶往往表現為高信號，且病灶的表觀彌散系數值明顯低于良性組織。優點是圖像掃查時間比較短、對比度和分辨率較高，但空間分辨率低，圖像質量會受穿刺后出血等使磁場不均因素的影響。動態增強磁共振成像可通過腫瘤內微血管灌注情況，繪制病灶時間-強度曲線，與正常組織相比，腫瘤組織往往表現為“早進早退”的特征。但對于前列腺移行區呈富血供的良性腫瘤，或者前列腺內瘤樣增生結節，動態增強成像難以鑒別[3]。還有一種功能成像是磁共振波譜成像[4]，典型前列腺癌的磁共振波譜成像表現為枸櫞酸峰的明顯降低，而膽堿峰的明顯升高。研究表明，波譜成像能大大提高前列腺癌診斷的敏感性和特性性，從而提高早期前列腺癌的檢出率[4]。然而，過長的掃描時間、圖像需要后期處理及勻場、前列腺周圍解剖結構顯示不直觀等局限性，大大限制了波譜成像在臨床上的應用，目前常規多參數MRI已不將波譜成像列為必檢序列。

在2019年歐洲泌尿外科學會年會上，荷蘭Jelle Barentsz教授提出了他在前列腺癌中的最新研究結果。其研究表明，快速雙參數MRI與傳統多參數MRI相比，不僅對有臨床意義前列腺癌具有相似的檢出率，還提高了穿刺陽性率;同時，由于快速雙參數MRI只包括軸位的T2序列和彌散加權序列，大大縮短了掃描時間，減少了患者近一半的費用，而且減少了動態增強序列，不需要使用造影劑，對造影劑過敏的患者也可進行前列腺MRI掃查[5]。

2 正電子發射斷層掃描（PET）在前列腺癌診斷中的新進展

目前臨床前列腺癌PET掃描最常選用的示蹤劑為18F-氟脫氧葡萄糖（18F-FDG），但18F-FDG有一定的局限性，主要是由于分化較好的前列腺癌與18F-FDG的親和力較差[6]，且18F-FDG在膀胱內堆積會影響病灶的檢出率。此外，前列腺增生、前列腺炎組織同樣會增加對18F-FDG的攝取，因此對于癌灶與良性前列腺增生或前列腺炎之間鑒別診斷較為困難。

前列腺特異性膜抗原（PSMA）是一種跨膜蛋白，位于前列腺上皮細胞，PSMA基因位于11號染色體的短臂上，與正常前列腺組織相比，幾乎所有前列腺癌細胞的細胞膜均能高表達PSMA[7]。PSMA小分子探針對腫瘤的穿透性好，且本底活性較低，是目前構建前列腺癌分子探針的首選，也是目前PET在前列腺癌分子影像診斷方面研究的前沿和熱點。68Ga標記的PSMA-617蛋白結合率較高，可隨血液到達高表達PSMA的腫瘤處[8]。68Ga-PSMA PET/CT對淋巴結轉移的檢出率及特異性均大大高于傳統影像學手段[9]，可在術前為外科精準治療提供重要信息。在Gupta等[9]對68Ga-PSMA PET/CT與MRI的比較研究中，以病理結果為判斷標準，結果表明68Ga-PSMA PET/CT對病灶和淋巴結的探查均優于MRI。通過對比放療前分別行68Ga-PSMA PET/CT和CT的前列腺癌患者，Sterzing等[10]研究結果表明，68Ga-PSMA PET/CT能有效提高前列腺癌病灶及轉移淋巴結的檢出率，糾正近50.8%前列腺癌患者的病理分期。總之，68Ga-PSMA PET/CT在原發性前列腺癌的診斷及分期等方面有較好的應用價值[11-13]。68Ga-PSMA PET/CT和PSA水平有很強的相關性，因此，對于復發性前列腺癌病灶，68Ga-PSMA PET/CT在PSA輕微升高時即可提前檢出微小病灶[14]，基于該項技術，可使復發性前列腺癌患者的治療方式更加精確和有效[15]。

近年來，PET/MRI掃描儀應用于前列腺癌的研究不斷增多。PET/MRI是可以組合代謝受體、解剖和功能的多模態成像，同時具有PET高敏感度、MRI高特異度及軟組織對比度好的優勢，在原發性前列腺癌的診斷和分期、生化復發評估、預測和監測腫瘤侵襲性、指導靶向治療中具有重要價值，使前列腺癌患者獲得更精準治療方案。與PET/CT相比，PET/MRI中多參數MRI對局部病灶的定位略有優勢，同時可以減少輻射劑量[6]。同樣，基于PET/MRI的分子影像在前列腺癌研究中有了初步的發展。Ferraro等[16]發現68Ga-PSMA PET/MRI能夠準確檢測出盆腔可疑淋巴結，顯示更多的骨轉移病灶，同時還發現骨外病變，在中高危前列腺癌中具有減少不必要手術的潛力。WANG等[17]Meta分析結果提示，68Ga-PSMA PET/MRI對原發性和生化復發性前列腺癌均有較高的診斷效能，是一種臨床評估生化復發非常有潛力的檢查方法。

3 超聲在前列腺癌診斷中的新進展

常規經直腸腔內超聲雖然較經腹途徑超聲能更清楚地顯示前列腺的形態和內部結構，但其診斷前列腺癌敏感性、特異性不高，可能與前列腺癌組織學多灶性、散發性的特點有關。目前常利用多模態超聲引導靶向穿刺來提高前列腺癌的檢出率，減少不必要的“盲目”活檢，減少不必要的穿刺活檢針數，同時也減少穿刺并發癥的發生[18]。

超聲彈性成像技術反映的是不同組織的硬度。研究發現超聲彈性成像能提高常規超聲對良惡性前列腺疾病的鑒別診斷能力，引導穿刺與系統穿刺法相結合可提高穿刺陽性率，減少穿刺針數[19]，但彈性成像與前列腺易受壓發生形變及受檢者操作經驗有較大關系。超聲造影技術已廣泛應用于肝、腎、甲狀腺、乳腺等器官，目前已有較多文獻報道前列腺超聲造影能有效提高癌灶的檢出率，超聲造影引導的前列腺靶向穿刺活檢既可有效提高陽性針數，又可減少不必要的針數，減少并發癥的發生和患者的痛苦[20]。有學者基于超聲造影結合常見影響因素建立列線圖，可以較精確預測前列腺癌患者治療后生化復發的概率，有助于臨床及時采取預防措施以改善患者預后[21]。三維超聲可同時多平面成像，可對病灶及某一解剖結構行多平面觀察及準確定位，因此有學者研究經直腸三維超聲造影技術能提高前列腺癌的檢出率，尤其是當患者PSA>10 ng/mL時，診斷效能與多參數MRI相似[22]。近年來，聯合MRI與超聲容積導航成像用于引導前列腺癌靶向穿刺活檢顯示出了巨大優勢[23]。融合穿刺聯合系統穿刺大大提高了有臨床意義前列腺癌的檢出率，有助于患者選擇精準的治療方案，減少過度治療，同時避免了不必要穿刺針數的增加，有效減少并發癥。

以微氣泡為載體的聲學造影劑表面，如果鏈接了分子靶向標記物，就能構筑成特異性靶向目標腫瘤的聲學造影劑，而該靶向造影劑隨血液循環后若能到達靶目標并聚集，超聲分子成像便是利用該原理從分子水平達到對靶組織顯像的目的。目前超聲分子成像已成為前列腺癌診斷與治療中的研究熱點之一[24]。有研究合成PSMA靶向納米微泡，發現可以靶向進入早期前列腺癌灶中特異性顯影并持續較長時間[25]。WANG等[26]構建的多模態PSMA靶向納米微泡，其可以特異性靶向PSMA呈強陽性表達的腫瘤周圍，進行超聲、光聲和熒光多模態成像。目前，針對前列腺癌的超聲分子成像研究已經取得了較多實驗成果，但仍處于實驗階段，靶向造影劑在體內的安全性、特異性及持續時間仍需進一步的比較和篩選。

4 影像組學在前列腺癌診斷中的新進展

影像組學是通過高通量地從CT、MRI、PET及超聲等影像中自動化地、可重復地提取大量多維的定量影像特征，通過量化分析來提高診斷準確性并進行預測[27]。已有研究采用常規mp-MRI圖像進行影像組學分析[28-29]。前列腺癌影像組學研究通常應用人工分割方法對圖像進行分割，然后對圖像進行特征提取，如一階特征、二階特征及高階特征。接著將高維特征數據進行降維，常用的方法有LASSO Cox回歸模型、主成分分析法以及最大相關最小冗余和等。最后建立預測或評估模型，在影像組學建模中，logistic回歸模型是目前最受歡迎且常用的監督分類器。文獻[28]報道，據多參數MRI的影像特征能較好預測有臨床意義前列腺癌的存在，能較好區分有臨床意義前列腺癌與無臨床意義前列腺癌所在。影像組學還能對前列腺癌Gleason評分進行預測[30]，建立前列腺癌骨轉移模型[31]，預測前列腺癌術后復發的模型等[32]。此外，有學者提出了新的mp-MRI紋理特征模型[33]，高b值擴散加權成像（CHB-DWI）和相關擴散成像（CDI）較傳統MRI圖像，從視覺上更能區分前列腺癌灶與正常組織，因此提取的紋理特征建立的組學模型診斷前列腺癌效能更佳[34]。

雖然前列腺癌影像組學已取得較多研究成果，但是目前仍處于早期探索階段，還有許多問題待解決。如圖像數據來源不同（不同儀器、不同研究中心等）導致數據難以標準化，影像采集切面與病理切片之間由于時間、空間差異導致兩者間的分子特征難以精準匹配等。因此，要想使不同數據來源標準化，需要建立多中心間的共同數據庫，開展多學科、多中心研究，利于推動影像組學研究盡快應用于臨床研究[35]。

綜上所述，影像技術的快速發展大大提高了前列腺癌的檢出率。如今的影像學檢查，不僅可準確提供前列腺解剖、血流動力學方面的信息，還能通過代謝、分子運動等狀態的變化，發現早期前列腺癌，而各影像技術之間的聯合應用、傳統影像技術與分子影像、影像組學技術的結合更是近年來前列腺癌研究的熱點，新技術的使用將引領前列腺癌進入精準診治新時代。

參考文獻

[1] FENG R M，ZONG Y N，CAO S M，et al.Current cancer situation in China： good or bad news from the 2018 Global Cancer Statistics？[J].Cancer Communications，2019，39（1）：22.

[2]單穎嬋，周建軍.擴散加權成像技術在輔助前列腺癌臨床診治中的進展[J].實用腫瘤雜志，2020，35（2）：115-119.

[3]劉嘯峰，翟建.前列腺癌MRI新技術進展[J].醫學影像學雜志，2019，29（1）：152-155.

[4]李雯，于天依，郭依廷.磁共振波譜聯合MRI多參數技術組合對提高前列腺癌診斷特異度的價值探討[J].醫學影像學雜志，2021，31（1）：83-86.

[5]劉南，楊斌，徐駿，等.通過2019年歐洲泌尿外科學會年會解讀前列腺癌診療進展[J].中華泌尿外科雜志，2019，40（4）：241-246.

[6] Perner S，Hofer M，Kim R，et al.Prostate-specific membrane antigen expression as a predictor of prostate cancer progression[J].Human Pathology，2007，38（5）：696-701.

[7]韓雪迪，朱華，劉菲，等.68Ga-PSMA-617的制備及microPET顯像研究[J].中華核醫學與分子影像雜志，2017，37（9）：568-571.

[8]馮亞琪，崔邦平，王朋，等.68Ga-PSMAPET/CT在前列腺癌診斷中的研究進展[J].中華核醫學與分子影像雜志，2019，39（4）：237-240.

[9] Gupta M，Choudhury P S，Hazarika D，et al.A Comparative Study of 68Gallium-Prostate Specific Membrane Antigen Positron Emission Tomography-Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging for Lymph Node Staging in High Risk Prostate Cancer Patients： An Initial Experience[J].World Journal of Nuclear Medicine，2017，16（3）：186-191.

[10] Sterzing F，Kratochwil C，Fiedler H，et al.68Ga-PSMA-11 PET/CT： a new technique with high potential for the radiotherapeutic management of prostate cancer patients[J].European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging，2016，43（1）：34-41.

[11] Hirmas N，Alibraheem A，Herrmann K，et al.[68Ga]PSMA PET/CT Improves Initial Staging and Management Plan of Patients with High-Risk Prostate Cancer[J].Molecular Imaging and Biology，2019，21（3）：574-581.

[12] Bagguley D，Ong S，Buteau J P，et al.The role of PSMA PET/CT imaging in the diagnosis， staging and restaging of prostate cancer[J].Future Oncology，2021，17（1）：2217.

[13] Afshar O A，Hilland L T，Giesel F L，et al.Diagnostic performance of 68Ga-PSMA-11 （HBED-CC） PET/CT in patients with recurrent prostate cancer： evaluation in 1007 patients[J].European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging，2017，44（8）：1258-1268.

[14] Eissa A，Elsherbiny A，Coelho R F，et al.The role of 68Ga-PSMA PET/CT scan in biochemical recurrence after primary treatment for prostate cancer： a systematic review of the literature[J].Minerva Urologica E Nefrologica，2018，70（5）：462-478.

[15]李海軍，彭德昌.PET/MRI顯像在前列腺癌中的診治研究進展[J].中國醫學影像學雜志，2021，29（7）：645-650.

[16] Ferraro D A，Muehlematter U J，Schuler H G，et al.68Ga-PSMA-11 PET has the potential to improve patient selection for extended pelvic lymph node dissection in intermediate to high-risk prostate cancer[J].European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging，2020，47（1）：147-159.

[17] WANG R，SHEN G，YANG R，et al.68Ga-PSMA PET/MRI for the diagnosis of primary and biochemically recurrent prostate cancer：A meta-analysis[J].European Journal of Radiology，2020，130（9）：109131.

[18]李盈盈，張明博，吳凡，等.經直腸多模態超聲與多模態MRI檢查對前列腺癌診斷價值的對照研究[J].中華泌尿外科雜志，2020，41（1）：19-25.

[19]梁蕾，孫錚，孫亞，等.經直腸超聲剪切波彈性成像在鑒別前列腺外周帶良惡性病變中的應用[J].中國超聲醫學雜志，2021，37（9）：1049-1052.

[20]李丹丹，高振森，寇光玲.經直腸前列腺超聲造影靶向活檢診斷前列腺癌的可行性研究[J].中國超聲醫學雜志，2020，36（1）：63-66.

[21]辛艷芬，閆珊玲，周柱玉，等.基于超聲造影建立列線圖預測前列腺癌治療后生化復發的價值[J].放射學實踐，2021，36（9）：1152-1157.

[22]陳明，徐錦洋，呂國榮，等.經直腸三維超聲造影斷層成像與多參數MRI診斷前列腺癌的對比研究[J].臨床超聲醫學雜志，2020，22（6）：435-439.

[23]孔凡雷，方建華，徐陳柯，等.超聲與MRI融合導航穿刺在前列腺癌Gleason分級中的應用研究[J/OL].中華醫學超聲雜志（電子版），2019，16（11）：860-864.

[24]包森林，紅華.前列腺癌分子影像學診斷與治療進展[J].分子影像學雜志，2021，44（2）：396-399.

[25] Reshani H P，Alde L，Xinning W，et al.Real time ultrasound molecular imaging of prostate cancer with PSMA-targeted nanobubbles[J].Nanomedicine： Nanotechnology， Biology and Medicine，2020，28（8）：102213.

[26] WANG Y，LAN M，SHEN D，et al.Targeted Nanobubbles Carrying Indocyanine Green for Ultrasound， Photoacoustic and Fluorescence Imaging of Prostate Cancer[J].International Journal of Nanomedicine，2020，15（6）：4289-4309.

[27] Gillies R J，Kinahan P E，Hricak H.Radiomics：Images Are More than Pictures，They Are Data[J].Radiology，2016，278（2）：563-577.

[28] MIN X，LI M，DONG D，et al.Multi-parametric MRI-based radiomics signature for discriminating between clinically significant and insignificant prostate cancer： cross-validation of a machine learning method[J].European Journal of Radiology，2019，115（3）：16-21.

[29] ZHANG Y，CHEN W，YUE X，et al.Development of a Novel， Multi-Parametric， MRI-Based Radiomic Nomogram for Differentiating Between Clinically Significant and Insignificant Prostate Cancer[J].Frontiers in Oncology，2020，10（6）：888.

[30] Nketiah G，Elschot M，Kim E，et al.T2-weighted MRI-derived textural features reflect prostate cancer aggressiveness： preliminary results[J].European Radiology，2016，27（7）：3050-3059.

[31] WANG Y，YU B，ZHONG F，et al.MRI-based texture analysis of the primary tumor for pre-treatment prediction of bone metastases in prostate cancer[J].Magnetic Resonance Imaging，2019，60（7）：76-84.

[32] Rakesh S，Soumya G，Ivan J，et al.Radiomic features from pretreatment biparametric MRI predict prostate cancer biochemical recurrence：Preliminary findings[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging：JMRI，2018，48（6）：1626-1636.

[33] Dulhanty C，Wang L，Cheng M，et al.Radiomics Driven Diffusion Weighted Imaging Sensing Strategies for Zone-Level Prostate Cancer Sensing[J].Sensors，2020，20（5）：1539.

[34] Wong A，Glaister J，Cameron A，et al.Correlated diffusion imaging[J].BMC Medical Imaging，2013，13（1）：26.

[35]賈杰東，張彬，韓帥紅，等.前列腺癌多參數磁共振成像影像組學研究進展[J/OL].中華腔鏡泌尿外科雜志（電子版），2021，15（1）：80-83.

（收稿日期：2021-11-12） （本文編輯：占匯娟）