一种基于多参数磁共振成像与经直肠超声融合引导的认知融合前列腺活检

摘要

前列腺活检是前列腺癌诊断的金标准方法。认知融合引导的前列腺活检将经直肠超声与预先测量的MRI参数相结合，可提高活检准确性，并增强临床显著性前列腺癌的检出率。

摘要

传统的经直肠超声（TRUS）引导前列腺活检由于缺乏对病灶的精确定位，其敏感性和特异性有限，尤其在检出早期前列腺癌方面存在不足。为提高病灶定位准确性，现已开发出一种改进的认知融合引导前列腺活检方法，该方法通过将前列腺多参数磁共振（mpMRI）图像的三个参数整合至TRUS图像中，实现更精准的靶向。首先进行前列腺mpMRI测量，获取三个关键参数：旋转角度（α）、距直肠壁的距离（X）以及距前列腺尖部的距离（Y）。这些参数随后在实时TRUS引导的经会阴前列腺穿刺活检中通过认知匹配加以应用，以识别目标病灶。这种改进的经会阴认知融合活检方法提高了诊断准确性，增强了可重复性，并减少了对操作者经验的依赖。在423例患者的临床应用中，前列腺癌检出率达到73.5%，其中62.9%被判定为临床显著性癌症。与依赖专用设备的MRI-超声融合活检等技术相比，该方法更具成本效益，操作实用，更适合广泛临床推广。此外，该方法具有良好的灵活性，可与其他影像技术（如⁶⁸Ga-PSMA PET/CT）联合使用，进一步提高高危前列腺癌患者的检出率。

引言

前列腺癌是一个重大的全球健康问题，据估计，2022年全球报告了1,466,680例新发病例和396,792例死亡病例。前列腺癌是男性中最常见的第二大癌症，也是男性癌症死亡的第五大原因¹。到2040年，前列腺癌新发病例数预计将达到290万例，死亡病例预计将升至70万例²。早期诊断和规范化治疗对于提高前列腺癌患者的生存率至关重要，而前列腺活检仍是早期诊断的金标准。

自1968年以来，经直肠超声（TRUS）一直是引导前列腺活检的重要工具。然而，TRUS引导的前列腺活检的敏感性和特异性分别仅为65-74%和40-57%³，尤其在检出早期或小体积病灶方面存在局限性⁴。为克服这些局限，多参数磁共振成像（mpMRI）作为一种更优的影像学技术应运而生，能够对前列腺组织进行更详细的评估，并更准确地定位具有临床意义的前列腺癌。与传统的TRUS引导活检相比，mpMRI能更精确地识别前列腺内的可疑病灶，并提高靶向活检的准确性^5,6。

已开发出多种磁共振成像（MRI）引导的前列腺活检技术，利用前列腺多参数MRI增强的诊断能力。这些技术包括MRI靶向前列腺活检、MRI-经直肠超声融合前列腺活检以及认知融合引导前列腺活检^7,8。MRI靶向前列腺活检在MRI扫描仪内直接进行，可在活检过程中实现实时影像引导。该技术具有优异的病灶定位能力；但由于需要长时间成像和操作，成本较高且耗时。MRI-经直肠超声融合前列腺活检通过专用软件将MR图像与实时TRUS图像融合，技术复杂且成本高昂。

相比之下，基于认知融合的前列腺活检需要临床医生记忆磁共振（MR）图像中的病灶位置，并在活检过程中将这些信息与实时经直肠超声（TRUS）进行 mentally 整合。该技术无需额外设备，因此操作简便、成本低廉，非常适合临床推广。然而，基于认知融合的前列腺活检高度依赖医生的经验，病灶定位过程完全依靠记忆和主观判断，导致可重复性降低，限制了其广泛应用。为应对这些挑战，研究人员开发了一种改进的经会阴认知融合活检方法，通过将前列腺多参数磁共振（mpMR）图像中的三个关键参数与TRUS结合，提高了操作的准确性。该方法可重复性高、操作简便，适合在临床实践中广泛实施，为前列腺癌的精确诊断提供了有力支持。本文详细阐述了这一标准化方法的操作流程及其临床应用价值，强调其在常规诊疗中提升前列腺癌检出率的潜力。

方案

本研究在涉及人类参与者时，遵循《赫尔辛基宣言》中概述的原则进行。所有参与者在纳入研究前均签署了书面知情同意书。纳入与排除标准经过仔细定义，以确保参与者的安全及操作的适宜性。

1. 患者选择

1. 设定以下患者纳入标准：前列腺特异性抗原（PSA）> 10 ng/mL；经直肠指检（DRE）发现可疑前列腺结节，无论PSA水平如何；经经直肠超声（TRUS）、MRI或PSMA PET/CT检查发现可疑病灶，无论PSA水平如何；PSA水平在4至10 ng/mL之间，且伴有游离/总PSA（f/tPSA）< 0.16，和/或PSA密度（PSAD）> 0.15 ng/mL²，和/或PSA速率（PSAV）> 0.75 ng/mL/年；其他前列腺相关检查结果异常，如前列腺健康指数（PHI）升高或尿液前列腺癌抗原3（PCA3）检测阳性。
2. 根据以下标准排除研究参与者：研究期间存在急性感染或发热；高血压危象；失代偿性心力衰竭；严重出血性疾病；控制不佳或不稳定的合并症，如高血压或糖尿病；严重的肛门或直肠疾病，包括进展期的内/外痔或显著的直肠/肛门病理改变；严重免疫抑制状态；严重精神障碍，或患者不愿或无法配合操作。

2. 在多参数磁共振成像（mpMRI）上确定病灶的三维坐标

1. 仔细回顾多参数 MRI（mpMRI）扫描的 T2 加权成像（T2WI，图 1A）、扩散加权成像（DWI，图 1B）以及表观扩散系数（ADC，图 1C）图谱，以识别前列腺病灶。
   注：在活检前，可能需要与放射科医生会诊，以确认病灶的位置。
2. 以距前直肠壁约 7 mm 处为顶点。通过身体中线（可通过耻骨联合或球部尿道确定）画一条线，再通过病灶中心画另一条线。这两条线之间的夹角即为角位移，记为 α（图 2A）。
   注：该角度 α 用于确定活检过程中超声探头需旋转多少角度以对准病灶。
3. 在 T2WI 序列上测量病灶中心至直肠浆膜面的距离，并记录为 X（图 2A）。
   注：距离 X 用于指导活检时的穿刺进针点，确定活检针相对于直肠的插入位置。
4. 测量前列腺尖部的距离（Y）：使用带有 MPR（多平面重建）或其他切片功能的 DICOM 图像查看器，创建一个通过 α 角顶点中心和病灶中心的平面。在此平面上测量病灶至前列腺尖部的距离，并记录为 Y（图 2B）。
   注：距离 Y 对确定穿刺针的穿入深度至关重要；它对应于活检过程中穿刺针需要达到的深度。

3. 患者准备与成像

1. 将患者置于截石位，臀部位于检查台边缘正中央，双腿对称放置于腿架上。
2. 向上牵拉阴囊，充分暴露会阴区域。
3. 使用聚维酮碘（碘伏）对会阴区域进行消毒，并铺巾，保留操作部位暴露。
4. 在会阴皮肤上前列腺最大横切面的投影位置，皮下注射1%利多卡因以实施局部麻醉。
5. 轻柔地将双平面经直肠超声（TRUS）探头插入直肠，使探头与肛门呈45°向上倾斜。
   注意：麻醉注射点通常距离肛门1.5 cm（图3）。
6. 在矢状面超声引导下，向肛提肌、前列腺包膜及前列腺尖部注射1%利多卡因，以确保活检过程中充分麻醉。

4. 经直肠超声与认知融合

1. 通过在经直肠超声图像上找到与多参数磁共振成像（mpMRI）T2加权横断面图像中病灶位置相近的平面，将超声探头与人体中线对齐。确定该平面后，保持探头稳定，并在此横断层面冻结超声图像。
   注意：确保超声探头的矢状面与身体中线对齐。在标准截石位时，探头的矢状面通常位于正上方。
2. 冻结图像后，以探头中心为顶点，在超声图像上测量α角。将α角的一条边与横断面超声图像上的中心引导线对齐（图4A）。
   注意：α角另一条边的位置对应于超声图像上病灶的位置。
3. 解冻图像并旋转探头，直至横断面超声图像的中心引导线与MRI上确定的病灶位置对齐。当旋转至α角位置后，保持探头稳定，不再进一步旋转。
4. 在将探头旋转至正确的α角后，沿直肠水平推进超声探头，直至线阵超声探头显示出前列腺图像，从而将探头置于病灶平面。
   注意：当前显示的图像对应于先前MRI测量所确定的病灶平面（图4B）。
5. 测量从直肠浆膜表面到MRI上先前测得的X值对应位置的距离，以确认穿刺活检针的进针点。
6. 沿平行于直肠的方向，测量从前列腺尖部到MRI上先前测得的Y值对应位置的距离，确保活检针插入的正确深度（图4B）。
   注意：X和Y的测量值可确认探头已在超声图像上准确对准病灶，从而在活检过程中实现精确定位。

5. 靶向活检

1. 在矢状面超声引导下，使用线性阵列探头，沿对应于直肠距离（在超声图像上测量为 X）的穿刺针导向线插入活检针。
2. 根据先前测量的 Y 值调整穿刺针深度，Y 值代表前列腺尖端的距离。到达正确深度后，在病灶区域进行 2–3 次靶向活检取芯（图 4B）。
3. 若发现多个病灶，则对每个目标病灶重复上述步骤。
   注意：在整个操作过程中，必须保持超声探头的稳定性，并准确应用每个活检位点的 X 和 Y 坐标。为确保精度并减少手部移动，建议使用超声探头支撑臂辅助操作。

6. 系统性活检

1. 从前列腺左叶的外周带和中央带的尖部、中线和基底部各取一个穿刺组织样本。
2. 调整穿刺针位置，从上述两侧区域的尖部、中线和基底部各取一个样本；然后在前列腺右叶重复相同操作。
   注意：建议在系统性穿刺活检过程中总共采集12个组织样本。

7. 完成

1. 轻柔地将经直肠超声探头从直肠中取出，以避免活检后造成任何不适。
2. 使用无菌擦拭巾清洁会阴和直肠区域，清除残留的凝胶或血液。
3. 将每一条活检组织核心放入已预先标记并含有适当保存液的容器中。在每个容器上标注患者信息及活检部位。
4. 将装有活检组织核心并已标记的容器送至病理科进行组织病理学分析。

结果

在此病例中，基于认知融合引导的前列腺活检准确定位出具有临床意义的前列腺癌病灶。该病灶在磁共振成像（MRI）中显示位于前列腺左侧尖部，最大直径约6 mm，PI-RADS评分为4分，提示存在具有临床意义的前列腺癌的可能性较高。

该活检病变的病理诊断为前列腺腺泡腺癌，具体细节如下（图5）：

Gleason评分：4 + 4 = 8，其中主要Gleason模式4占60%，次要Gleason模式3占40%
WHO/ISUP分级组：归类为分级组4，提示癌症进展风险中等
肿瘤负荷：肿瘤占活检组织核心的30%
神经周围侵犯：阴性（无神经受累证据）
血管侵犯：阴性（无血管内扩散证据）
其余前列腺系统性活检组织核心均报告为良性。

讨论

磁共振成像引导的活检（MRI-GB）是靶向前列腺活检的核心技术，包括磁共振成像靶向活检（MRI-TB）、磁共振成像-经直肠超声融合活检（FUS-TB）和认知融合活检（COG-TB）。MRI-TB 通过实时磁共振成像实现高诊断准确性，总体癌症检出率为 80%，临床显著性癌症检出率达到 55%⁹。然而，其高昂的成本和操作复杂性限制了其广泛应用。FUS-TB 利用专用软件将磁共振成像的精确性与实时超声引导相结合，可实现精确定位；但该方法需要额外设备和复杂的操作流程。相比之下，COG-TB 完全依赖操作者在手术过程中对磁共振图像与超声图像进行脑内融合的能力，无需使用专用设备。该方法成本低、操作简便，在临床广泛应用方面具有重要潜力。

研究表明，COG-TB 在检出临床显著性前列腺癌（csPCa）方面的诊断准确性与先进的 MRI 引导活检技术（如 MRI-TB 和 FUS-TB）相当^7,10。这种相当的效能凸显了 COG-TB 作...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
5% 聚维酮碘溶液	成都永安制药有限公司	H51022885	用于手术区域的消毒
10% 中性缓冲福尔马林固定液	广州维格斯生物科技有限公司	24010506	用于活检组织固定
AccuCARE 经会阴穿刺辅助溶液	CIVCO Medical Instruments Co., Inc	620-119	用于支撑探头
注射 器（20 mL）	山东威高集团医用高分子制品股份有限公司	20211001	用于局部麻醉
利多卡因	湖北天生制药有限公司	H42021839	用生理盐水稀释至1%用于局部麻醉
MRI 3.0T	Philips	Ingenia	用于前列腺检查
RadiAnt DICOM 查看器	Medixant	V2024.1	用于阅读前列腺 MRI 图像、勾画病灶、测量距离和角度
一次性活检针 MC1820	Bard Peripheral Vascular, Inc.	REHU3231	用于穿刺活检取样
一次性无菌针 0.7 x 80 TWLB	浙江康德利医疗器械有限公司	C20230923	用于局部麻醉
氯化钠 注射 液	西南药业股份有限公司	H50021610	用于稀释利多卡因
超声设备	BK Medical	bk3000-01	用于引导前列腺活检