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前列腺癌的影像學(xué)診斷進(jìn)展

2021-03-24 19:28高泳
關(guān)鍵詞:前列腺癌

高泳

【摘要】 前列腺癌在我國(guó)的發(fā)病率呈上升趨勢(shì),近年來(lái)影像技術(shù)在不斷改進(jìn)與更新,影像檢查方法不僅可通過(guò)形態(tài)學(xué)改變來(lái)檢測(cè)前列腺癌,還可從腫瘤的血流動(dòng)力學(xué)、代謝及分子水平等角度提高病灶的檢出率,并可對(duì)病灶進(jìn)行靶向穿刺。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外前列腺癌在磁共振成像(MRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)、超聲、分子影像及影像組學(xué)方面研究新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】 前列腺癌 影像診斷 分子影像 影像組學(xué)

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(guó)泌尿系惡性腫瘤中,前列腺癌的發(fā)病率逐年增高,且60%的前列腺癌患者初診時(shí)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(xué)上具有多灶性和異質(zhì)性的特點(diǎn),即使采用系統(tǒng)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(zhǔn)治療對(duì)患者預(yù)后非常重要。目前影像學(xué)除了從形態(tài)學(xué)上進(jìn)行診斷,還能通過(guò)功能成像、分子成像、影像組學(xué)等新技術(shù)有效提高前列腺癌的早期診斷、術(shù)前分期及預(yù)測(cè)術(shù)后生化復(fù)發(fā)等。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外前列腺癌影像技術(shù)方面的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 磁共振成像(MRI)在前列腺癌診斷中的新進(jìn)展

目前多參數(shù)MRI已被公認(rèn)為前列腺癌首選的影像學(xué)檢查方法,不僅通過(guò)形態(tài)學(xué),還能通過(guò)功能學(xué)對(duì)前列腺癌做出較為準(zhǔn)確的診斷。其功能成像包括彌散加權(quán)成像[2],其通過(guò)水分子在不同組織間的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不同來(lái)發(fā)現(xiàn)病灶,并通過(guò)計(jì)算表觀彌散系數(shù)反映水分子運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度。腫瘤組織與正常組織比較,腫瘤細(xì)胞增多,使癌灶內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)受到限制,因此癌灶往往表現(xiàn)為高信號(hào),且病灶的表觀彌散系數(shù)值明顯低于良性組織。優(yōu)點(diǎn)是圖像掃查時(shí)間比較短、對(duì)比度和分辨率較高,但空間分辨率低,圖像質(zhì)量會(huì)受穿刺后出血等使磁場(chǎng)不均因素的影響。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振成像可通過(guò)腫瘤內(nèi)微血管灌注情況,繪制病灶時(shí)間-強(qiáng)度曲線,與正常組織相比,腫瘤組織往往表現(xiàn)為“早進(jìn)早退”的特征。但對(duì)于前列腺移行區(qū)呈富血供的良性腫瘤,或者前列腺內(nèi)瘤樣增生結(jié)節(jié),動(dòng)態(tài)增強(qiáng)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(xiàn)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(guò)長(zhǎng)的掃描時(shí)間、圖像需要后期處理及勻場(chǎng)、前列腺周圍解剖結(jié)構(gòu)顯示不直觀等局限性,大大限制了波譜成像在臨床上的應(yīng)用,目前常規(guī)多參數(shù)MRI已不將波譜成像列為必檢序列。

在2019年歐洲泌尿外科學(xué)會(huì)年會(huì)上,荷蘭Jelle Barentsz教授提出了他在前列腺癌中的最新研究結(jié)果。其研究表明,快速雙參數(shù)MRI與傳統(tǒng)多參數(shù)MRI相比,不僅對(duì)有臨床意義前列腺癌具有相似的檢出率,還提高了穿刺陽(yáng)性率;同時(shí),由于快速雙參數(shù)MRI只包括軸位的T2序列和彌散加權(quán)序列,大大縮短了掃描時(shí)間,減少了患者近一半的費(fèi)用,而且減少了動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列,不需要使用造影劑,對(duì)造影劑過(guò)敏的患者也可進(jìn)行前列腺M(fèi)RI掃查[5]。

2 正電子發(fā)射斷層掃描(PET)在前列腺癌診斷中的新進(jìn)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(nèi)堆積會(huì)影響病灶的檢出率。此外,前列腺增生、前列腺炎組織同樣會(huì)增加對(duì)18F-FDG的攝取,因此對(duì)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(xì)胞,PSMA基因位于11號(hào)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(xì)胞的細(xì)胞膜均能高表達(dá)PSMA[7]。PSMA小分子探針對(duì)腫瘤的穿透性好,且本底活性較低,是目前構(gòu)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(diǎn)。68Ga標(biāo)記的PSMA-617蛋白結(jié)合率較高,可隨血液到達(dá)高表達(dá)PSMA的腫瘤處[8]。68Ga-PSMA PET/CT對(duì)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的檢出率及特異性均大大高于傳統(tǒng)影像學(xué)手段[9],可在術(shù)前為外科精準(zhǔn)治療提供重要信息。在Gupta等[9]對(duì)68Ga-PSMA PET/CT與MRI的比較研究中,以病理結(jié)果為判斷標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果表明68Ga-PSMA PET/CT對(duì)病灶和淋巴結(jié)的探查均優(yōu)于MRI。通過(guò)對(duì)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(jié)果表明,68Ga-PSMA PET/CT能有效提高前列腺癌病灶及轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)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(fā)性前列腺癌的診斷及分期等方面有較好的應(yīng)用價(jià)值[11-13]。68Ga-PSMA PET/CT和PSA水平有很強(qiáng)的相關(guān)性,因此,對(duì)于復(fù)發(fā)性前列腺癌病灶,68Ga-PSMA PET/CT在PSA輕微升高時(shí)即可提前檢出微小病灶[14],基于該項(xiàng)技術(shù),可使復(fù)發(fā)性前列腺癌患者的治療方式更加精確和有效[15]。

近年來(lái),PET/MRI掃描儀應(yīng)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(tài)成像,同時(shí)具有PET高敏感度、MRI高特異度及軟組織對(duì)比度好的優(yōu)勢(shì),在原發(fā)性前列腺癌的診斷和分期、生化復(fù)發(fā)評(píng)估、預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)腫瘤侵襲性、指導(dǎo)靶向治療中具有重要價(jià)值,使前列腺癌患者獲得更精準(zhǔn)治療方案。與PET/CT相比,PET/MRI中多參數(shù)MRI對(duì)局部病灶的定位略有優(yōu)勢(shì),同時(shí)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(fā)展。Ferraro等[16]發(fā)現(xiàn)68Ga-PSMA PET/MRI能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出盆腔可疑淋巴結(jié),顯示更多的骨轉(zhuǎn)移病灶,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)骨外病變,在中高危前列腺癌中具有減少不必要手術(shù)的潛力。WANG等[17]Meta分析結(jié)果提示,68Ga-PSMA PET/MRI對(duì)原發(fā)性和生化復(fù)發(fā)性前列腺癌均有較高的診斷效能,是一種臨床評(píng)估生化復(fù)發(fā)非常有潛力的檢查方法。

3 超聲在前列腺癌診斷中的新進(jìn)展

常規(guī)經(jīng)直腸腔內(nèi)超聲雖然較經(jīng)腹途徑超聲能更清楚地顯示前列腺的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu),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(xué)多灶性、散發(fā)性的特點(diǎn)有關(guān)。目前常利用多模態(tài)超聲引導(dǎo)靶向穿刺來(lái)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(shù),同時(shí)也減少穿刺并發(fā)癥的發(fā)生[18]。

超聲彈性成像技術(shù)反映的是不同組織的硬度。研究發(fā)現(xiàn)超聲彈性成像能提高常規(guī)超聲對(duì)良惡性前列腺疾病的鑒別診斷能力,引導(dǎo)穿刺與系統(tǒng)穿刺法相結(jié)合可提高穿刺陽(yáng)性率,減少穿刺針數(shù)[19],但彈性成像與前列腺易受壓發(fā)生形變及受檢者操作經(jīng)驗(yàn)有較大關(guān)系。超聲造影技術(shù)已廣泛應(yīng)用于肝、腎、甲狀腺、乳腺等器官,目前已有較多文獻(xiàn)報(bào)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(dǎo)的前列腺靶向穿刺活檢既可有效提高陽(yáng)性針數(shù),又可減少不必要的針數(shù),減少并發(fā)癥的發(fā)生和患者的痛苦[20]。有學(xué)者基于超聲造影結(jié)合常見影響因素建立列線圖,可以較精確預(yù)測(cè)前列腺癌患者治療后生化復(fù)發(fā)的概率,有助于臨床及時(shí)采取預(yù)防措施以改善患者預(yù)后[21]。三維超聲可同時(shí)多平面成像,可對(duì)病灶及某一解剖結(jié)構(gòu)行多平面觀察及準(zhǔn)確定位,因此有學(xué)者研究經(jīng)直腸三維超聲造影技術(shù)能提高前列腺癌的檢出率,尤其是當(dāng)患者PSA>10 ng/mL時(shí),診斷效能與多參數(shù)MRI相似[22]。近年來(lái),聯(lián)合MRI與超聲容積導(dǎo)航成像用于引導(dǎo)前列腺癌靶向穿刺活檢顯示出了巨大優(yōu)勢(shì)[23]。融合穿刺聯(lián)合系統(tǒng)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(zhǔn)的治療方案,減少過(guò)度治療,同時(shí)避免了不必要穿刺針數(shù)的增加,有效減少并發(fā)癥。

以微氣泡為載體的聲學(xué)造影劑表面,如果鏈接了分子靶向標(biāo)記物,就能構(gòu)筑成特異性靶向目標(biāo)腫瘤的聲學(xué)造影劑,而該靶向造影劑隨血液循環(huán)后若能到達(dá)靶目標(biāo)并聚集,超聲分子成像便是利用該原理從分子水平達(dá)到對(duì)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(diǎn)之一[24]。有研究合成PSMA靶向納米微泡,發(fā)現(xiàn)可以靶向進(jìn)入早期前列腺癌灶中特異性顯影并持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間[25]。WANG等[26]構(gòu)建的多模態(tài)PSMA靶向納米微泡,其可以特異性靶向PSMA呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)的腫瘤周圍,進(jìn)行超聲、光聲和熒光多模態(tài)成像。目前,針對(duì)前列腺癌的超聲分子成像研究已經(jīng)取得了較多實(shí)驗(yàn)成果,但仍處于實(shí)驗(yàn)階段,靶向造影劑在體內(nèi)的安全性、特異性及持續(xù)時(shí)間仍需進(jìn)一步的比較和篩選。

4 影像組學(xué)在前列腺癌診斷中的新進(jìn)展

影像組學(xué)是通過(guò)高通量地從CT、MRI、PET及超聲等影像中自動(dòng)化地、可重復(fù)地提取大量多維的定量影像特征,通過(guò)量化分析來(lái)提高診斷準(zhǔn)確性并進(jìn)行預(yù)測(cè)[27]。已有研究采用常規(guī)mp-MRI圖像進(jìn)行影像組學(xué)分析[28-29]。前列腺癌影像組學(xué)研究通常應(yīng)用人工分割方法對(duì)圖像進(jìn)行分割,然后對(duì)圖像進(jìn)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(shù)據(jù)進(jìn)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(guān)最小冗余和等。最后建立預(yù)測(cè)或評(píng)估模型,在影像組學(xué)建模中,logistic回歸模型是目前最受歡迎且常用的監(jiān)督分類器。文獻(xiàn)[28]報(bào)道,據(jù)多參數(shù)MRI的影像特征能較好預(yù)測(cè)有臨床意義前列腺癌的存在,能較好區(qū)分有臨床意義前列腺癌與無(wú)臨床意義前列腺癌所在。影像組學(xué)還能對(duì)前列腺癌Gleason評(píng)分進(jìn)行預(yù)測(cè)[30],建立前列腺癌骨轉(zhuǎn)移模型[31],預(yù)測(cè)前列腺癌術(shù)后復(fù)發(fā)的模型等[32]。此外,有學(xué)者提出了新的mp-MRI紋理特征模型[33],高b值擴(kuò)散加權(quán)成像(CHB-DWI)和相關(guān)擴(kuò)散成像(CDI)較傳統(tǒng)MRI圖像,從視覺(jué)上更能區(qū)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(xué)模型診斷前列腺癌效能更佳[34]。

雖然前列腺癌影像組學(xué)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(wèn)題待解決。如圖像數(shù)據(jù)來(lái)源不同(不同儀器、不同研究中心等)導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以標(biāo)準(zhǔn)化,影像采集切面與病理切片之間由于時(shí)間、空間差異導(dǎo)致兩者間的分子特征難以精準(zhǔn)匹配等。因此,要想使不同數(shù)據(jù)來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)化,需要建立多中心間的共同數(shù)據(jù)庫(kù),開展多學(xué)科、多中心研究,利于推動(dòng)影像組學(xué)研究盡快應(yīng)用于臨床研究[35]。

綜上所述,影像技術(shù)的快速發(fā)展大大提高了前列腺癌的檢出率。如今的影像學(xué)檢查,不僅可準(zhǔn)確提供前列腺解剖、血流動(dòng)力學(xué)方面的信息,還能通過(guò)代謝、分子運(yùn)動(dòng)等狀態(tài)的變化,發(fā)現(xiàn)早期前列腺癌,而各影像技術(shù)之間的聯(lián)合應(yīng)用、傳統(tǒng)影像技術(shù)與分子影像、影像組學(xué)技術(shù)的結(jié)合更是近年來(lái)前列腺癌研究的熱點(diǎn),新技術(shù)的使用將引領(lǐng)前列腺癌進(jìn)入精準(zhǔn)診治新時(shí)代。

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(收稿日期:2021-11-12) (本文編輯:占匯娟)

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