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Medicine

Uso della fusione di MRI-ultrasuono per raggiungere mirata biopsia della prostata

Published: April 9, 2019 doi: 10.3791/59231
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Department of Urology, University of California Los Angeles

Summary

Un protocollo per eseguire la biopsia mirata della prostata utilizzando un sistema di fusione di MRI-ultrasuono è presentato qui.

Abstract

Qui, presentiamo un protocollo per eseguire la biopsia della prostata mirata usando un ultrasuono di imaging a risonanza magnetica (MRI / U.S.) il sistema di fusione. Carcinoma della prostata è tradizionalmente stato diagnosticato tramite biopsia transrectal ultrasuono (TRUS). Anche se considerato il gold standard, TRUS è in grado di visualizzare più lesioni di cancro della prostata e quindi richiede campionamento della intera prostata. Questo metodo di biopsia spesso undergrades cancro alla prostata e non riesce a rilevare fino al 35% dei cancri sulla biopsia iniziale. MRI della prostata ha dimostrato di avere un'eccellente sensibilità nella rilevazione delle lesioni cancerogene, e gli avanzamenti nella tecnologia MRI durante l'ultima decade hanno portato allo sviluppo di biopsia mirata. Nella biopsia mirata, un dati di sovrapposizioni MRI-piattaforma software sul live TRUS immagini per creare un fuso MRI / il modello tridimensionale degli Stati Uniti della prostata. Regioni sospette per malignità su MRI sono sagomate da un radiologo, caricate nel sistema di fusione e quindi visualizzate all'interno di MRI dal vivo / U.S. fuso modello. L'urologo è quindi in grado di direttamente la biopsia questi obiettivi. Rispetto ai convenzionale biopsia TRUS, MRI / tecnologia di fusione degli Stati Uniti ha dimostrata di migliorare la rilevazione di carcinoma clinicamente significativo, riducendo la rilevazione del cancro insignificante. Questa tecnologia, pertanto, ha il potenziale per diagnosticare il cancro della prostata principalmente negli uomini che potrebbero trarre beneficio dal trattamento.

Introduction

Carcinoma della prostata è il secondo tumore più comune negli uomini americani, con circa 165.000 casi diagnosticati nel 20181. La maggior parte di questi casi sono stata diagnosticata tramite ecografia transrettale (TRUS)-biopsia, una metodologia che è stata sviluppata nel 1960 prima guadagnando l'accettazione diffusa in anni 19802. Nella biopsia TRUS, il clinico in genere esegue una biopsia della sestante, campionamento sistematicamente alla base, medio e l'apice di ogni hemigland3. Nonostante sia lunga considerato il gold standard per la diagnosi, la biopsia TRUS ha parecchie imperfezioni. Perché ultrasuono solitamente non riesce a visualizzare il cancro, viene eseguita una biopsia TRUS sistematicamente tutte le parti della prostata di campionamento, piuttosto che mirare a bersagli singoli (Figura 1). Così, la biopsia TRUS è "cieca" e sotto-classificazione si verifica in oltre il 46% dei pazienti e fino al 35% dei tumori sono rilevata sul primo TRUS biopsia4,5.

Della prostata risonanza magnetica (MRI), segnalata già nel 1983, ha rivoluzionato la diagnosi di carcinoma della prostata nel corso degli ultimi dieci anni6. Multiparametrica MRI (mpMRI) combina imaging di contrasto T1 e T2 con formazione immagine diffusione appesantita (DWI) e aumento di contrasto dinamico (DCE) per creare sia una valutazione anatomica e funzionale della ghiandola7. Questa modalità di imaging multiparametrica unita facilita la visualizzazione del tumore e ha dimostrata di avere capacità superiore di rilevare il cancro della prostata. Rispetto alla biopsia TRUS che ha una sensibilità di circa il 60%, mpMRI ha dimostrato di avere sensibilità alta come 96% nella rilevazione delle lesioni che sono successivamente confermato per harbor il carcinoma della prostata8,9,10 ,11. Per aumentare la standardizzazione dell'interpretazione di mpMRI, la società europea di radiologia urogenitale sviluppato la prostata Imaging-Reporting e sistema di dati (PI-Rad) per le regioni di interesse (ROI) che sono sospette per carcinoma della prostata12. ROIs sono classificati su una scala di Likert di cinque-punto, dove ha un punteggio di 1 bassissimo rischio di malignità e un punteggio di 5 è considerato una lesione ad alto rischio. ROIs classificati come grado 3 o superiore sono spesso perseguito durante la biopsia della prostata.

Gli avanzamenti nella tecnologia di MRI hanno portato allo sviluppo di mirate biopsia della prostata, che è facilitata dal MRI-ultrasuono (MRI / U.S.) fusione. In questa modalità, un mpMRI dati di software piattaforma sovrapposizioni sul vivere Immagini ecografia transrettale e crea un fuso modello tridimensionale (3D), permettendo all'operatore di visualizzare un ROI MRI-rilevata in tempo reale su un monitor. Una volta registrati sia il MRI e gli USA, ROIs visto l'immagine di MRI sono trasferiti all'immagine di ultrasuono. Questi ROIs possono quindi essere individualmente mirati, conosciuta come la "biopsia mirata". La traiettoria di ogni posizione di nucleo dell'ago e la biopsia sono monitorati con un alto grado di precisione e registrati all'interno del sistema di software (Figura 2). Questo consente al medico di ricampionare un bersaglio nel raggio di 3 mm a qualsiasi sessione di biopsia follow-up13,14. Biopsia di monitoraggio è particolarmente utile nei programmi di sorveglianza attiva in quanto i fuochi di basso rischio cancro possono essere monitorati in modo affidabile per progressione patologica nel corso del tempo.

Durante la decade passata, diversi MRI / dispositivi di fusione US sono stati sviluppati per uso commerciale, e parecchi studi hanno studiato l'efficacia di questo metodo di biopsia. Due studi prospettici su larga recentemente dimostrato il valore di MRI / tecnologia fusion US nella diagnosi di carcinoma della prostata15,16. In entrambi gli studi, orientamento di MRI / fusione di US è stato confrontato con la biopsia TRUS sestante standard negli uomini con le lesioni di MRI-visibile. Quando MRI / fusione di US è stato usato, biopsia mirata rilevati più casi di carcinoma della prostata clinicamente significativo che biopsia TRUS da solo, e in uno degli studi il nuovo metodo rilevata meno casi di cancro alla prostata insignificante15. Con il rilevamento ridotto di cancro clinicamente insignificante, biopsia guida può risparmiare molti pazienti il disagio emotivo di una diagnosi di cancro, come pure la morbosità connessa con ulteriori biopsie della prostata. Pazienti che harboring intermedio o ad alto rischio di carcinoma della prostata sono probabili essere diagnosticato tramite biopsia guida e possono essere indicati per il trattamento di conseguenza.

UCLA ha lanciato suo MRI / biopsia fusione US programma all'inizio del 2009 con l'uscita del primo Food and Drug Administration FDA-approvato fusione piattaforma di biopsia. Diverse piattaforme ora sono state sviluppate e sono disponibili a livello internazionale. Ognuno utilizza componenti hardware e software proprietario per unire i dati di MRI e noi in tempo reale per consentire la biopsia mirata. La tabella 1 presenta i dati per diversi del fusion più comunemente utilizzati sistemi17. L'esperienza UCLA è principalmente con i sistemi di Artemis e UroNav, attraverso il quale la maggior parte delle biopsie di fusione negli Stati Uniti attualmente eseguita.

Eseguita in ambulatorio in anestesia locale, questo nuovo metodo di biopsia sta rapidamente guadagnando adozione per la diagnosi e la sorveglianza del cancro alla prostata. Qui forniamo un protocollo tecnico per l'esecuzione di biopsia mirata della prostata tramite MRI / fusione di US.

Protocol

Quando utilizzato in una capacità di ricerca, il protocollo fornito di seguito segue rigorosamente le linee guida stabilite dal comitato etico di ricerca umana UCLA.

Nota: I metodi descritti qui sono quelli utilizzati presso la UCLA per effettuazione della biopsia mirata della prostata utilizzando il sistema di Artemis. Tutti i pazienti sottoposti a biopsia di fusione hanno avuto mpMRI della prostata, che è stata interpretata da un uro-radiologo esperto che ha letto oltre 3.500 prostata risonanze magnetiche. Lesioni visibili su mpMRI sono state classificate come PI-Rad 1-5, con le lesioni PI-RADS 3-5, selezionate per la biopsia mirata. Prima della procedura, vengono caricate immagini MRI software per prostata e destinazione contornatura dal radiologo. Tutti i pazienti sottoposti a biopsia mirata anche subiscono la biopsia sistematica, guidata da un modello generato dal software di dispositivo di fusione. Se nessuna destinazione discreta sono visti su MRI, viene eseguita solo la biopsia sistematica software-guida. Pazienti con carcinoma della prostata sospettato o precedentemente diagnosticati sono considerati ammissibili per MRI / biopsia fusione US. I pazienti con sanguinamento diatesi o incapacità di tollerare la biopsia senza sedazione sono considerati non ammissibili.

1. iniziazione e biopsia selezione piano macchina

  1. Accendere il computer workstation e il carrello per stazione.
  2. Immettere le nuove informazioni del paziente o se il paziente è già stato registrato all'interno del sistema software, selezionare un paziente. Importa la MRI dati che sono stati caricati tramite il dispositivo di contorno del software.
  3. Selezionare il tipo di piano di biopsia (ad es., biopsia fusione MRI-TRUS, rivisitare la biopsia o la biopsia sistematica). Selezionare tutti i tre tipi di piano di biopsia per consentire per la biopsia di nuovi bersagli, ricampionamento delle posizioni precedenti e le prestazioni di una biopsia di sistematiche della sestante. Il sistema di fusione chiede al medico di selezionare 6 o 12 posizioni di biopsia per essere proposto se scegliendo la biopsia sistematica (cioè, 1 o 2 core da ogni sestante anatomica).
    Nota: In pratica la UCLA, tutti i pazienti sottoposti a biopsia mirata anche subiscono la biopsia sistematica simultanea. Dodici centri di biopsia sistematica, invece di sei sono di solito prese per ragioni di completezza.

2. paziente preparazione

  1. Prescrivere un clistere e istruire il paziente ad usarlo la mattina della biopsia per pulizia rettale vault.
  2. Somministrare antibiotici un'ora prima dell'inizio della procedura. Amministrare i fluorochinoloni, primo, secondo, o cefalosporine di terza generazione o aminoglicosidi come raccomandato dal Consiglio americano di urologia.
    Nota: È fondamentale per esaminare l'antibiogramma locale quando si seleziona l'antibiotico deve essere utilizzato. Presso la UCLA, 1 g di Ertapenem è somministrato per via intramuscolare un'ora prima della procedura. Questa decisione è stata fatta basato sull'antibiogramma UCLA. Non ci sono stati nessun episodio settico post-biopsia per l'ultima 1.500 MRI-US fusione biopsie effettuate.
  3. Posizionare il paziente in posizione decubitus laterale a sinistra. Posto quasi parallelo al bordo del letto, la schiena del paziente con le gambe del paziente tirate verso il petto per fornire la massima libertà di movimento per braccio Tracking del dispositivo biopsia. Assicurarsi che i glutei del paziente siano posizionati leggermente fuori dal bordo del letto.
  4. Preparare l'ano del paziente. Immergere un spugna bastone nella soluzione antisettica preferita e tampone il perineo e l'ano, a partire dall'ano e spostandosi verso l'ano.
  5. Eseguire un esame rettale digitale. Inserire un dito indice guantato e lubrificato nel retto e diretto anteriormente per palpare la prostata.
    Nota: Se un nodulo o l'indurimento è palpabile, biopsia dell'anomalia dovrebbe essere effettuata.

3. preparazione della sonda TRUS

  1. Fissare l'ago guida per sonda TRUS.
  2. Applicare ultrasuoni gelatina direttamente ad una sonda TRUS pulita.
    Nota: Presso la UCLA, tutte le sonde TRUS sono disinfettate mediante un sistema automatizzato che utilizza vaporizzato soluzione del perossido di idrogeno.
  3. Montare un coperchio preservativo sul TRUS sonda direttamente sopra la gelatina di ultrasuono e fissarlo in posizione con un elastico.

4. somministrare blocco nervoso Periprostatic

  1. Inserire delicatamente la sonda TRUS fine-fuoco lubrificati nel retto del paziente. Far avanzare la sonda finché una vista trasversa di bidimensionale (2D) della prostata è chiaramente visibile sul monitor e regolare la sonda fino a rendere visibile il centro approssimativo della prostata.
  2. Ottenere una stima del volume della prostata misurando la lunghezza, larghezza e altezza della prostata. Calcolare la densità di antigene prostatico specifico (PSA) se lo si desidera, dividendo il valore di PSA di volume della prostata.
  3. Accendere la biopsia guida sullo schermo per visualizzare la traiettoria dell'ago.
  4. Ruotare e far avanzare la sonda fino a quando è visualizzata la giunzione tra prostata e delle vescicole seminali, che rappresenta l'area in cui il fascio neurovascolare prostatica entra la ghiandola.
  5. Inserire un ago spinale 22g attraverso il canale di guida dell'ago sulla sonda TRUS. Avanzare l'ago nell'incrocio tra prostata e delle vescicole seminali.
  6. Infiltrarsi in questo spazio con 10 cc di lidocaina 1%, creando un wheal ad ultrasuoni.
    Nota: Infiltrazione corretta causerà una separazione della prostata e vescicole seminali dalla parete rettale.
  7. Regolare di nuovo la sonda TRUS per amministrare il blocco nervoso periprostatic sul lato controlaterale. Aspettare 1 min per un'anestesia adeguata essere raggiunto.

5. dock il braccio di rilevamento

  1. Regolare la sonda TRUS tale che il diametro più grande di prostata è visibile in orientamento trasversale.
  2. Posizione il carrello per stazione accanto al paziente al fine di visualizzare le schermate di workstation osservando anche il paziente.
  3. Assicurarsi che il braccio di rilevamento sia in posizione di "parcheggio". Posto il tracciamento di due braccia circa 90° gli uni dagli altri.
  4. Sbloccare il braccio di tracking e posizionarla direttamente sotto la sonda TRUS tenendo la sonda TRUS in posizione all'interno del retto del paziente.
  5. Sollevare il braccio di tracking per inserire la sonda TRUS nella base del braccio rilevamento e fissare la fibbia. La sonda TRUS è ormai sicura.
  6. Bloccare il braccio stabilizzante.

6. acquisizione immagine tridimensionale

  1. Ruotare lentamente la sonda TRUS in senso orario lungo il suo asse di circa 200°.
    Nota: Il sistema a ultrasuoni sarà acquisire immagini 2D e ricostruirli per creare un modello 3D ad ultrasuoni che viene memorizzato all'interno della piattaforma software.
  2. Contorni della prostata inserendo indicatori digitali 6−8 verde lungo il suo confine nelle immagini sagittali e trasversale visualizzate sulla schermata di workstation. Una ricostruzione in 3D della prostata verrà quindi creata dal software e visualizzata.
  3. Rivedere il modello 3D di ultrasuono della prostata per assicurare che la prostata è visibile in tutte le sezioni.
  4. Perfezionare i confini proposti della prostata sulla ricostruzione di ecografia 3D facendo il contorno della prostata corretto sull'immagine in scala di grigi. Eseguire solo raffinatezza se c'è una discrepanza tra il contorno verde e il vero limite della prostata.

7. MRI registrazione

  1. Eseguire la registrazione rigida nell'orientamento sagittale del MRI, che sarà presentato sullo schermo del display. Selezionare due punti di riferimento sull'immagine MR (ad esempio: punto più superior e punto più inferiore della prostata lungo la parete del retto) e mettere un segnapunti digitale su ciascuno. Posizionare due indicatori digitali su punti di riferimento corrispondente sull'immagine visualizzata ultrasuono.
  2. Eseguire la registrazione rigida nell'orientamento trasversa. Ancora una volta, selezionare due punti di riferimento sull'immagine MRI (per esempio, la maggior parte anteriore punto e punto più posteriore della prostata) e mettere un segnapunti digitale su ciascuno. Posizionare due indicatori digitali su punti di riferimento corrispondente sull'immagine visualizzata ultrasuono.
    Nota: Registrazione elastico viene eseguito automaticamente dopo aver selezionato il pulsante "Avanti" sullo schermo del display.

8. target di acquisizione

Nota: Obiettivi sagomati da mpMRI, nonché di indicatori digitali che denota un modello per la biopsia sistematica sono ora sovrapposti sul modello della prostata 3D creato durante la fase di acquisizione.

  1. Selezionare il primo ROI essere biopsiato.
  2. Premere la frizione vicino alla maniglia del braccio di tracking per rilasciare il braccio di tracker sistema di frenatura. Spostare delicatamente il braccio di tracking verso la destinazione desiderata. Una volta che l'indicatore digitale giallo è nella posizione desiderata sul bersaglio — ora evidenziato in rosso — rilasciare la frizione per rilanciare i freni sul braccio Tracking. Il braccio di tracking è ora sicuro nello spazio.
  3. Disinserire il freno di rotazione spingendo la leva a sinistra del manico Tracking braccio in avanti. Ruotare delicatamente il braccio di tracking per allineare l'indicatore digitale giallo fino a quando non si è sovrapposta la destinazione desiderata. Tirare la leva per rilanciare i freni rotazionali.

9. motion Compensation

  1. Prima di ogni biopsia, valutare se le immagini di ultrasuono live rimangono registrate entro la ricostruzione di ultrasuono. Se il bordo della prostata sull'ultrasuono live è contenuto all'interno della serie di indicatori digitali verdi, passare alla sezione 10. Se gli indicatori digitali verdi non sono più correttamente demarcare il confine della prostata, effettuare la compensazione del movimento.
    1. Selezionare l'opzione di compensazione di movimento sul monitor.
    2. Scegliere tre punti di riferimento per la ricostruzione 3D della prostata e mettere un segnapunti digitale su ciascuno. Posizionare gli indicatori digitali sui punti di riferimento corrispondente nella visualizzazione dal vivo di ultrasuono della prostata al fine di riportare il modello 3D in registrazione con l'ecografia dal vivo.

10. della prostata biopsia e registrazione dell'ago

  1. Inserire la pistola di biopsia di 18 G della Guida per ago montata sulla sonda TRUS.
  2. Osservando il monitor, far avanzare l'ago biopsia verso lo strumento visivo a forma di papillon rosso che viene visualizzato sopra l'immagine di ultrasuono dal vivo. Avanzare la punta dell'ago da intersecare la metà dell'indicatore a forma di Papillon.
  3. Premere il pedale footswitch per iniziare a registrare la sequenza di immagini di ecografia 2D per la posizione di biopsia 3D di registrazione, che verrà utilizzato per contrassegnare il sito della biopsia completato e può essere rivisitato in un secondo momento per la futura revisione.
  4. Fuoco l'ago biopsia premendo il pulsante sulla pistola di biopsia. Prestare particolare attenzione per la striscia dell'ago per l'ecografia.
  5. Rilasciare l'interruttore a pedale per interrompere la registrazione dell'ago e quindi rimuovere la pistola di biopsia della Guida dell'ago.
  6. Mano la pistola di biopsia per l'assistente. Lasciate che l'assistente aprire la guaina e depositare il nucleo di biopsia nella propria tazza con etichetta campione contenente Formalina 10% tamponata.

11. ago segmentazione

  1. Rivedere la registrazione di traiettoria dell'ago e osservare la striscia bianca che crea l'ago quando hanno visto dall'ultrasuono. Confrontare la striscia sui fotogrammi registrati ad ultrasuoni per la linea di auto-segmentazione ago rosso che appare come una sovrapposizione all'interno della finestra pop-up. Salvare l'auto-segmentazione dell'ago se è accurata al fine di archiviare in modo permanente i dati di posizione per questo nucleo di biopsia.
  2. Se ago automatico-segmentazione è impreciso, correggere manualmente la traiettoria.
    1. Utilizzare le frecce di toggle per scorrere attraverso l'ago di registrazione sequenza finché non viene trovata la cornice dell'immagine dell'ago.
    2. Definire la punta dell'ago e la traiettoria contrassegnando i punti corrispondenti a inizio e fine della striscia dell'ago. Fare clic sulla punta della striscia per definire la punta dell'ago e fare clic sul fondo della striscia per definire la traiettoria dell'ago.
    3. Salvare questa segmentazione dell'ago o correggerne ancora una volta.
      Nota: Risparmio sarà definitivamente memorizzano i dati di posizione per questo nucleo di biopsia e sovrapporre sul modello 3D.

12. restante tessuto estrazione

  1. Ripetere sezioni 8−11 fino a quando il tessuto viene estratta da tutte le posizioni desiderate.
  2. Determinare il numero di core per ottenere da ogni ROI mpMRI-riconosciuto. Al fine di garantire che ogni ROI è ben campionata, è opportuno ottenere nuclei a intervalli prestabiliti (ad esempio ogni 3 mm), o da sia il centro e la periferia.

13. concludere la sessione di biopsia

  1. Sbloccare il braccio stabilizzatore. Rimuovere delicatamente la sonda TRUS dal retto del paziente. Applicare pressione con compresse di garza per 5 min al fine di facilitare l'emostasi.

Representative Results

Tra il 2009 e il 2015, 1.042 uomini hanno subito MRI / biopsia fusione US presso la UCLA per entrambi PSA elevato, esame rettale digitale anormale, o per la conferma di carcinoma della prostata a basso rischio in pazienti considerando la sorveglianza attiva. Gli oggetti hanno subito mpMRI della prostata con un magnete di 3 Tesla prima della biopsia. ROIs sono stati classificati su un sistema di scoring Likert 1−5 basato su sospetto di malignità che è stato sviluppato presso la UCLA prima della creazione di PI-Rad. Simile al PI-Rad, il Punteggio di UCLA è basato su formazione immagine di T2-weighted, DWI e DCE. Regioni, classificate come "1" ha avuto formazione immagine di T2-weighted normale, normale DCE e ADC su DWI di > 1.2 x 10-3 mm2/s, mentre regioni classificate come "5" ha avuto un nodulo scuro con effetto massa su formazione immagine di T2-weighted, profondamente anormale DCE e ADC su DWI di < 0.6 x 10 -3 mm2/s.

A seguito di mpMRI, le immagini di MRI sono state trasferite al software di contorno del sistema biopsia di fusione in cui ROI contornatura era eseguita e poi inviato al MRI / dispositivo per biopsia US fusione. Questo sistema è stato usato per ottenere nuclei mirati da ROIs (se presente). Tutti i pazienti hanno subito una biopsia sistematica di 12 core utilizzando un modello generato dal sistema di fusione indipendentemente da se è stata eseguita biopsia mirata. Tutti i sestanti sono stati provati durante la biopsia sistematica, compresi quelli che conteneva ROIs. L'outcome primario era la rilevazione del carcinoma della prostata clinicamente significativo, definito come ≥ 7 Il Punteggio di Gleason. La rilevazione del carcinoma della prostata clinicamente significativo è stata confrontata fra le strategie di biopsia di fusione differenti in pazienti con almeno 1 ROI di grado ≥ 3. Le strategie di biopsia rispetto erano biopsia mirata, la biopsia sistematica e l'esecuzione simultanea della biopsia sia mirata e sistematica all'interno della stessa sessione, conosciuta come la "biopsia di combinazione".

Nella figura 3 viene illustrato le prestazioni di biopsia di combinazione rispetto alla biopsia mirata e la biopsia sistematica. Tra tutti i pazienti, 825 pazienti hanno avuti almeno un ROI classificati come grado 3 o superiore. Per il massimo grado ROI, 435 pazienti ha avuto una lesione di grado 3, 301 ha avuto una lesione di grado 4 e 89 ha avuto una lesione di grado 5. Fra i 825 pazienti con un grado ROI ≥ 3, biopsia di combinazione ha avuto il maggior tasso di rilevamento per carcinoma clinicamente significativo. Mentre 289 casi di malattia clinicamente significativa sono stati rilevati tramite biopsia di combinazione, 229 pazienti con malattia clinicamente significativa sono stati identificati usando solo la biopsia mirata e 199 sono stati identificati con la biopsia sistematica da solo. Biopsia di combinazione anche identificato un numero maggiore di casi di cancro della prostata ad alto rischio (≥Gleason 8), con 89 casi ad alto rischio diagnosticati con biopsia di combinazione rispetto ai 74 tramite biopsia mirata da solo (p < 0,001) e 51 con biopsia sistematica da solo (p < 0,001) . Di questo gruppo, 15 pazienti con malattia ad alto rischio sarebbero altrimenti stata non diagnosticati solo se è stata eseguita biopsia mirata.

L'identificazione del carcinoma della prostata clinicamente significativo era direttamente correlato al grado ROI. 80% degli uomini con un grado di che Roi 5 hanno avuti malattia di ≥ 7 di Gleason rispetto al 24% per gli uomini con grado 3 ROI. Biopsia di combinazione ha superato anche la biopsia mirata sia la biopsia sistematica per tutti i gradi di ROI (Figura 4).

Figure 1
Figura 1 : Immagine ecografia transrettale della prostata. Immagine di ultrasuono (TRUS) convenzionale transrettale della prostata in orientamento trasversale. Puntini arancioni delimitano piano di biopsia del sestante. Il metodo TRUS è solitamente cieco alla localizzazione del tumore, poiché la maggior parte dei tumori non sono visibili sull'ultrasuono. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 : Ricostruzione 3D della prostata. Ricostruzione 3D della prostata (pannello superiore) e MRI con area visibile di interesse (ROI) visualizzati nelle visualizzazioni trasversale, sagittale e coronale (pannelli inferiori). Il ROI è mostrato in verde (in alto) e sagomato in verde (in basso). Nuclei positivi per malignità sono mostrati in rosso. Altri nuclei in blu sono negativi, rendendo questo paziente un possibile candidato per la terapia focale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 :  Performance diagnostica della biopsia sistematica, mirate la biopsia e combinato di approccio tra i pazienti cui mpMRI ha rivelato almeno un ROI di grado ≥3 (n = 825). Il numero di pazienti diagnosticati con cancro della prostata (CaP; asse y) contro la strategia di biopsia (asse x) viene visualizzato. La combinazione mirata e biopsie sistematiche ha provocato la rilevazione di 60 tumori clinicamente significative inosservato da sola (grigio chiaro, p < 0,001 rispetto sistematico e mirato da solo) e un ulteriore 15 casi ad alto rischio (nero, p < 0,001 contro approccio sistematico e mirato). Questa figura è adattata con permesso da Filson et al.19. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 : Relazione tra il grado ROI e la presenza di cancro. Questa figura mostra la percentuale di pazienti con ≥ 1 ROI su MRI (n = 825) con una diagnosi di CaP clinicamente significativa (n = 289, 35%) (asse y) stratificate dal grado ROI (asse x). Biopsia di combinazione (barre nere controllate) ha superato la biopsia sistematica (barre diagonali scure) e mirati biopsia (barre luminose tratteggiate) attraverso tutti i gradi ROI (p < 0,001). Complessivamente, 80% dei pazienti con un grado 5 ROI aveva CaP clinicamente significativo (rispetto al 24% grado 3 ROI, rapporto di probabilità 9,05, intervallo di confidenza 95% 4,96 – 16,50). Questa figura è adattata con permesso da Filson et al.19. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5 : Crescita di MRI / US fusione biopsie alla UCLA. Nel grafico vengono mostrati il numero di MRI / US fusione le biopsie eseguite annualmente a UCLA sin dal inizio del programma nel 2009. Presso la UCLA, la nuova tecnologia è utilizzata per la prima volta biopsia, per biopsia di ripetizione e in serie per gli uomini in sorveglianza attiva. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Artemis
(Eigen, USA)		 Giunti con codifica posizione il braccio robotico In/out e rotazione movimento solo (braccio fisso per meccanica) Transrettale Braccio robotico riduce al minimo errore umano
Addestramento richiesto per imparare la manipolazione manuale della biopsia TRUS tramite braccio meccanico e software
BioJet
(GeoScan Medical, Stati Uniti d'America)		 Giunti con codifica posizione il braccio robotico In/out e rotazione movimento solo Transrettale o transperineal TRUS-sonda montato su braccio meccanico angolo di rilevamento che esporta le informazioni sulla posizione della sonda alla workstation.
BiopSee
(Pi Medical, Grecia)		 Giunti con codifica posizione il braccio robotico In/out e rotazione movimento solo (braccio fisso per meccanica) Transperineal Installazione di biopsia simile alla brachiterapia;
Diagnostica installazione potenzialmente può essere utilizzato per l'installazione di trattamento.
TRUS sonda guide transperineal biopsie
Ecografia virtuale in tempo reale (Hitachi, Giappone) Generatore di campo elettromagnetico per co-registrazione di immagini MRI e Stati Uniti Liberamente spostabile a mano Transrettale o transperineal Utilizzato principalmente in Giappone; poco studiato altrove
UroNav
(Invivo, USA)		 Generatore di campo elettromagnetico per co-registrazione di immagini MRI e Stati Uniti Liberamente spostabile a mano Transrettale Prima piattaforma di fusion basate su office sul mercato
Approccio TRUS familiare a mano libera
Urostation (Koelis, Francia) Software di monitoraggio basati su immagine
(Volume 3D US elasticamente fusa a immagine di MR 3D in tempo reale)		 Liberamente spostabile a mano Transrettale Piattaforma più comune in Europa
Si basa esclusivamente sul 3D immagine TRUS di rilevamento senza alcun hardware esterno fascio-rilevamento.

Tabella 1: MRI / US fusione dispositivi comunemente usati negli Stati Uniti e a livello internazionale. Questa tabella è adattata con permesso da Elkhoury et al.17.

Discussion

L'uso di MRI / fusione US per guidare la biopsia della prostata promette vantaggi importanti sopra tradizionale orientamento TRUS nella diagnosi e nella sorveglianza del cancro alla prostata. TRUS biopsia è unica tra le biopsie immagine-Guida in quanto il tessuto non è ottenuto da lesioni specifiche, dal momento che la maggior parte dei tumori della prostata è invisibile su ultrasuoni18. Il mpMRI ha permesso gli urologi e radiologi per visualizzare e rischio-stratificare le lesioni della prostata, contribuendo a pazienti di triage verso o lontano da biopsia. MRI / tecnologia di biopsia US fusion facilita il campionamento delle lesioni di MRI-visibile con grande precisione e riproducibilità e quindi migliora la rilevazione di cancro clinicamente significativo rispetto ai convenzionale biopsia TRUS.

Il più grande valore di MRI / tecnologia di fusione degli Stati Uniti si trova all'interno della sua capacità di proiettare precisamente ROIs MRI-rilevato su immagini TRUS per il targeting. La precisa sovrapposizione di immagini MRI e TRUS è quindi essenziale. Diversi passaggi critici eseguita durante MRI / biopsia fusione US — ingresso automaticamente o con clinico — aumentare la precisione di ogni biopsia. Innanzitutto è compensazione del movimento, iniziata dal clinico. Movimento del paziente, anche se lieve, è inevitabile durante una biopsia unsedated e può spostare la sovrapposizione dei dati di MRI su immagini TRUS. Il risultato è una "biopsia mirata" che non trova la porta. Compensazione del movimento riporta immagini MRI sia TRUS nella registrazione uno con l'altro. È indispensabile effettuare la compensazione del movimento durante MRI / biopsia di fusione US al fine di confermare l'assenza di movimento e frequentemente valutare se immagini MRI e TRUS rimangono esattamente sovrapposti.

Inoltre viene eseguita la compensazione per altri tipi di distorsione prostatica durante MRI / biopsia fusione US. Registrazione rigida, anche eseguita dal clinico, corregge l'orientamento della prostata differenze basate sul posizionamento del paziente. Queste discrepanze si verificano perché il mpMRI è acquisito mentre il paziente è in posizione supina, mentre l'ecografia 3D è acquisito mentre il paziente è in decubito laterale. Una volta completata la registrazione rigida, elastico registrazione viene eseguita automaticamente dal sistema software. Registrazione elastico compensa la compressione della prostata dalla sonda TRUS. Queste avanzate funzionalità software-mediata di MRI / fusione US Abilita il campionamento preciso di ROIs, migliorando così la rilevazione del cancro.

Durante la biopsia mirata, si deve prestare attenzione per garantire il corretto campionamento di un ROI. Biopsia di ROIs con il più alto livello di sospetto (come definito da PI-RADs v2) dovrebbe essere effettuata in primo luogo, seguito da ROIs con basso livello di sospetto e infine la biopsia sistematica sestante. Questa raccomandazione si basa sull'idea che possono diminuire la qualità delle immagini e di rilevamento con ogni biopsia a causa del movimento della ghiandola, l'edema della prostata o sviluppo di ematoma. Biopsia mirata accurata si basa sul minimo anatomico discrepanza tra mpMRI della prostata e TRUS.

Durante il campionamento ROIs, i medici devono rispettare una strategia di biopsia che massimizza il campionamento del tessuto sospetto, riducendo al minimo la biopsia tempo e disagio per il paziente. Una tale strategia coinvolge ottenere tutti i core dal centro del ROI. Questo metodo permette teoricamente per tessuto all'interno di un ROI da campionare anche se registrazione di MRI e TRUS è leggermente inclinata. Un'altra strategia è per esempio il centro del ROI pure regioni nella periferia che possono harbor un diverso grado di cancro. ROIs più grandi possono richiedere un numero maggiore di core per garantire campionamento appropriato. Presso la UCLA, la linea guida generale è quello di ottenere 1 core del tessuto ogni 3 mm dell'asse più lungo. Tutte le biopsie direzionate presso un ROI sono considerate da biopsie mirate.

Negli ultimi anni, uno sforzo ha stato fatto di cambiare metodi di screening al fine di ridurre il overdiagnosis e overtreatment di carcinoma della prostata. L'importanza delle modalità diagnostiche che portano un ad alto rendimento per malattia clinicamente significativa è aumentata. A causa della precisione di fusione di MRI-US per l'orientamento di biopsia, i clinici hanno cercato una maggiore attuazione di questa tecnologia11,15,16. Presso la UCLA, più di 3.500 biopsie di fusione sono state effettuate fin dalla nascita del programma nel 2009, un'esperienza tra più grande (Figura 5) la nazione. C'è stata una crescita continua del programma come il valore di MRI / fusione di US è sempre più riconosciuto e vengono sviluppati nuovi usi. La capacità di questa tecnologia di ricampionare i fuochi del cancro richiesto l'istituzione di un programma di sorveglianza attiva basato interamente su MRI / biopsia fusione US. Dal 2009, sono stati arruolati più di 750 uomini con carcinoma della prostata a basso rischio. Ogni paziente viene sottoposto a MRI / biopsia fusione US ogni 1 − 2 anni ricampionare i fuochi originali di cancro e sistematicamente, altre parti della prostata. Pazienti con nessuna progressione patologica rimangono sulla sorveglianza attiva ed evitare il trattamento radicale (ed i possibili effetti negativi di tali trattamenti). La diagnosi e la sorveglianza dei pazienti con MRI / tecnologia di fusione degli Stati Uniti porta a tassi di rilevamento migliorato di quei pazienti che necessitano di cure.

Durante la biopsia iniziale usando MRI / fusione US, il campionamento sistematico è ottenuta con campionamento mirato di lesioni visibili. In questa biopsia di combinazione, entrambi i metodi biopsia vengono eseguiti utilizzando la risonanza magnetica / sistema di fusione degli Stati Uniti. Il sito di ogni core di biopsia è registrato, sia all'interno che all'esterno le lesioni di MRI-visibile. La biopsia di combinazione tramite MRI / sistema di fusione degli Stati Uniti permette la rilevazione di carcinoma della prostata clinicamente significativo più oltre entrambi metodo da solo19. Perché alcune lesioni sono inosservati da MRI rimane un mistero. Alcune morfologie di carcinoma della prostata, come ad esempio la varietà cribiform aggressivo, non sono facilmente distinguibili dal tessuto normale su MRI20circostante. Inosservato cancro i fuochi più tardi scoperti sul Monte intera patologia sono spesso piccole e le lesioni meno di 0,5 cc sono spesso invisibili su MRI21. Anche se piccolo nel volume queste lesioni possono avere relativamente grandi superfici, che li rende più probabilità di essere rilevati tramite biopsia sistematica di biopsia mirata. La biopsia sistematica tramite MRI / dispositivo di fusione US può anche essere più vantaggioso rispetto a convenzionale biopsia sistematica TRUS, poiché il software è in grado di proporre percorsi di biopsia che contribuire a garantire un campionamento anche della intera prostata. Ciò consente la mappatura delle posizioni anatomiche tradizionalmente difficili da biopsia, come la prostata anteriore e permette loro di essere incluso come parte del campionamento bioptico.

Oltre a facilitare la diagnosi, MRI / tecnologia di fusione degli Stati Uniti ha il potenziale per l'uso nel trattamento del carcinoma della prostata. Utilizzando sistemi di fusione, le lesioni del cancro sono accuratamente mappate e possono quindi essere mirate in modo specifico per il trattamento. Conosciuto come "terapie focali", questi tipi di trattamento selettivo sono attualmente usati per trattare malattia bassa e rischio intermedio come alternative alla terapia radicale. Recentemente, una fase clinico sull'ablazione laser focale di carcinoma della prostata è stato effettuato usando MRI / tecnologia di fusione degli Stati Uniti per facilitare targeting accurato di ogni rischio intermedio tumore22. A seguito del trattamento, i pazienti erano sorvegliati con mpMRI e aveva la ripetizione MRI / fusione US mirato la biopsia delle lesioni trattate da valutare per cancro persistente. Valutare il successo delle terapie focali sarebbe difficile senza la possibilità di ricampionare accuratamente luoghi specifici, come attivato dal software di monitoraggio.

MRI / biopsia fusione US ha anche degli svantaggi. Innanzitutto, il costo per implementare questo sistema attualmente lo relega centri principalmente a accademici e grandi pratiche del gruppo. Un MRI / dispositivo di fusione US può costare verso l'alto di $150.000 per l'acquisto. Le spese non sono limitate al dispositivo reale, tuttavia. Al fine di sfruttare appieno la tecnologia, i pazienti devono avere accesso sia multiparametrica prostata MRI e uro-radiologi appositamente addestrati. Le pratiche basate sulla comunità — dove è trattata la maggior parte dei pazienti negli Stati Uniti — sarà probabilmente in grado di implementare la tecnologia di fusione a causa di costi correnti. Un'altra impedenza per l'adozione di questa tecnologia è il tempo richiesto per eseguire una biopsia mirata di fusione. Con l'aiuto di un assistente addestrato, ogni biopsia richiede circa 15 minuti, non compreso il tempo necessario per caricare ed esaminare i dati di MRI. Due o tre biopsie TRUS convenzionale potrebbero essere completate durante il periodo di tempo stesso, che può servire come un disincentivo finanziario per alcuni urologi. Negli studi fino ad oggi, la nuova tecnologia è creduta per essere redditizia a causa dell'aumentata efficienza di diagnosi di cancro.

Gli uomini diagnosticati con carcinoma della prostata continuano a essere sovratrattata. MRI / tecnologia di biopsia di fusione degli Stati Uniti ha il potenziale per cambiare radicalmente il profilo di uomini diagnosticati con questa malattia. Con meno rilevazione della malattia insignificante e una resa maggiore dei tumori clinicamente significativi, ci possiamo diagnosticare presto principalmente quelli che trarrebbero beneficio da sorveglianza e trattamento.

Disclosures

Il dottor Marks è un co-fondatore di Avenda Health, Inc.

Acknowledgments

Gli autori desidera ringraziare Rajesh Venkataraman (Eigen, Grass Valley, CA) per il suo supporto tecnico con questo progetto.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Artemis Fusion Biopsy Machine Eigen
Disposable biopsy gun Bard MC 1825 Disposable Core Bx Instrument (penetration depth 22 mm, length of sample notch 1.8 cm, guage & needle length 18 G x 25 cm)
Ertapenem (Invanz) 1 gm IM x 1 (one hour prior to biopsy)
High Level Disinfectant Nanosonics Trophon ER
Lidocaine 1% 15-20 mL (10 mg/mL)
Lidocaine needle Remington Medical Ref CNM-2210(1) Chiba Needle Marked; 22 G (0.7 mm) x 25.4 cm
Needle Guide Civco Sterile Endocavity Needle Guide (with 2.6 cm x 30 cm and 3.5 cm x 20 cm latex covers)
Reuseable biopsy gun Bard MN 1825 Magnum 18 G x 25 cm Needle
Ultrasound machine Hitachi Aloka Noblus C41V probe (End-Fire Transducer)
Water Soluble Lubricant McKesson

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References

  1. Key Statistics for Prostate Cancer. , www.Cancer.org (2018).
  2. Shiv, B. Y., et al. History of Prostate Biopsy. Urology News. 22 (2), 5-7 (2018).
  3. Hodge, K. K., McNeal, J. E., Stamey, T. A. Ultrasound Guided Transrectal Core Biopsies of the Palpably Abnormal Prostate. The Journal of Urology. 142 (1), 66-70 (1989).
  4. Noguchi, M., Stamey, T. A., McNeal, J. E., Yemoto, C. M. Relationship Between Systematic Biopsies and Histological Features of 222 Radical Prostatectomy Specimens: Lack of Prediction of Tumor Significance for Men With Nonpalpable Prostate Cancer. The Journal of Urology. 166 (1), 104-110 (2001).
  5. Djavan, B., et al. Prospective evaluation of prostate cancer detected on biopsies 1,2,3 and 4: when should we stop? The Journal of Urology. 166 (5), 1679-1683 (2001).
  6. Hricak, H., et al. Anatomy and pathology of the male pelvis by magnetic resonance imaging. American Journal of Roentgenology. 141 (6), 1101-1110 (1983).
  7. Puech, P., Sufana Iancu, A., Renard, B., Villers, A., Lemaitre, L. Detecting prostate cancer with MRI — why and how. Diagnostic and Interventional Imaging. 93 (4), 268-278 (2012).
  8. Norberg, M., et al. The sextant protocol for ultrasound-guided core biopsies of the prostate underestimates the presence of cancer. Urology. 50 (4), 562-566 (1997).
  9. Schoots, I. G., et al. Magnetic Resonance Imaging–targeted Biopsy May Enhance the Diagnostic Accuracy of Significant Prostate Cancer Detection Compared to Standard Transrectal Ultrasound-guided Biopsy: A Systematic Review and Meta-analysis. European Urology. 68 (3), 438-450 (2015).
  10. Moldovan, P. C., et al. What Is the Negative Predictive Value of Multiparametric Magnetic Resonance Imaging in Excluding Prostate Cancer at Biopsy? A Systematic Review and Meta-analysis from the European Association of Urology Prostate Cancer Guidelines Panel. European Urology. 72 (2), 250-266 (2017).
  11. Ahmed, H. U., et al. Diagnostic accuracy of multi-parametric MRI and TRUS biopsy in prostate cancer (PROMIS): a paired validating confirmatory study. The Lancet. 389 (10071), 815-822 (2017).
  12. Barentsz, J. O., et al. ESUR prostate MR guidelines 2012. European Radiology. 22 (4), 746-757 (2012).
  13. Natarajan, S., et al. Clinical application of a 3D ultrasound-guided prostate biopsy system. Urologic Oncology. 29 (3), 334-342 (2011).
  14. Marks, L., Young, S., Natarajan, S. MRI-ultrasound fusion for guidance of targeted prostate biopsy. Current Opinion in Urology. 23 (1), 43-50 (2013).
  15. Siddiqui, M. M., et al. Comparison of MR/Ultrasound Fusion–Guided Biopsy With Ultrasound-Guided Biopsy for the Diagnosis of Prostate Cancer. The Journal of the American Medical Association. 313 (4), 390-397 (2015).
  16. Kasivisvanathan, V., et al. MRI-Targeted or Standard Biopsy for Prostate-Cancer Diagnosis (PRECISION study). New England Journal of Medicine. 378, 1767-1777 (2018).
  17. Elkhoury, F. F., Simopoulos, D. N., Marks, L. S. MR-guided biopsy and focal therapy: new options for prostate cancer management. Current Opinion in Urology. 28 (2), 93-101 (2018).
  18. Raja, J., Ramachandran, N., Munneke, G., Patel, U. Current status of transrectal ultrasound-guided prostate biopsy in the diagnosis of prostate cancer. Clinical Radiology. 61 (2), 142-153 (2006).
  19. Filson, C. P., et al. Prostate cancer detection with magnetic resonance-ultrasound fusion biopsy: The role of systematic and targeted biopsies. Cancer. 122 (6), 884-892 (2016).
  20. Truong, M., et al. A Comprehensive Analysis of Cribriform Morphology on Magnetic Resonance Imaging/Ultrasound Fusion Biopsy Correlated with Radical Prostatectomy Specimens. The Journal of Urology. 199 (1), 106-113 (2018).
  21. Le, J. D., et al. Magnetic Resonance Imaging-Ultrasound Fusion Biopsy for Prediction of Final Prostate Pathology. The Journal of Urology. 192 (5), 1367-1373 (2014).
  22. Natarajan, S., et al. Focal Laser Ablation of Prostate Cancer: Feasibility of Magnetic Resonance Imaging-Ultrasound Fusion for Guidance. The Journal of Urology. 198 (4), 839-847 (2017).

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Jayadevan, R., Zhou, S., Priester, A. M., Delfin, M., Marks, L. S. Use of MRI-ultrasound Fusion to Achieve Targeted Prostate Biopsy. J. Vis. Exp. (146), e59231, doi:10.3791/59231 (2019).

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