使用多参数磁共振成像和经直肠超声的认知融合引导前列腺活检

摘要

前列腺活检是前列腺癌的金标准诊断方法。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，提高了活检的准确性，并提高了有临床意义的前列腺癌的检出率。

摘要

由于缺乏精确的病灶定位，传统的经直肠超声 （TRUS） 引导下前列腺活检的敏感性和特异性有限，尤其是在检测早期前列腺癌方面。已经开发了一种改进的认知融合引导前列腺活检方法，通过将前列腺多参数 MR （mpMRI） 图像的三个参数整合到 TRUS 图像中来增强病变靶向性。最初进行前列腺 mpMRI 测量以获得三个关键参数：旋转角度 （α）、距直肠壁的距离 （X） 和距前列腺心尖的距离 （Y）。然后将这些参数认知地应用于实时 TRUS 引导的前列腺穿刺活检中，以检测目标病变。这种改进的经会阴认知融合活检方法提高了诊断准确性，提高了可重复性，并减少了对作员经验的依赖。423 例患者的临床应用显示，前列腺癌检出率为 73.5%，其中 62.9% 被归类为具有临床意义的癌症。与 MRI-超声融合活检等设备密集型方法相比，这种方法具有成本效益、实用性，并且非常适合更广泛的临床采用。此外，该方法的灵活性支持与其他成像技术（如 ⁶⁸Ga-PSMA PET/CT）的整合，进一步提高高危前列腺癌患者的检出率。

引言

前列腺癌是一个主要的全球健康问题，2022 年全球估计有 1,466,680 例新病例和 396,792 例死亡。前列腺癌是男性中第二大常见癌症，也是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上升到 290 万例，死亡人数预计将达到 700,000 例²。早期诊断和标准化治疗对于提高前列腺癌患者的生存率至关重要，前列腺活检仍然是早期诊断的金标准。

自 1968 年以来，经直肠超声 （TRUS） 一直是指导前列腺活检的重要工具。然而，TRUS 引导下前列腺活检的敏感性和特异性分别受到 65-74% 和 40-57%³ 的限制，尤其是在检测早期或小体积病变时⁴。为了克服这些限制，多参数 MRI （mpMRI） 已成为一种卓越的成像技术，可提供更详细的前列腺组织评估并改善具有临床意义的前列腺癌的定位。与传统的 TRUS 引导活检相比，mpMRI 可以更准确地识别前列腺内的可疑病变，并提高靶向活检的精度 ^5,6。

已经开发了几种 MRI 引导下的前列腺活检技术，利用前列腺 mpMRI 的增强诊断能力。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和认知融合引导前列腺活检 ^7,8。MRI 靶向前列腺活检直接在 MRI 扫描仪内进行，可在活检过程中进行实时图像引导。该技术提供了极好的病变定位;然而，由于成像和程序要求延长，它既昂贵又耗时。MRI-经直肠超声融合前列腺活检通过专用软件将 MR 图像和实时 TRUS 图像相结合，使其复杂且成本高昂。

相比之下，认知融合引导的前列腺活检涉及临床医生从 MR 图像中记住病变位置，并在活检过程中将此信息与实时 TRUS 进行心理整合。该技术不需要额外的设备，简单、经济高效，非常适合临床采用。然而，认知融合引导的前列腺活检高度依赖于临床医生的经验，病灶定位的过程完全依赖于记忆和判断，这导致可重复性降低并限制了其更广泛的应用。为了应对这些挑战，通过将前列腺 mpMR 图像中的三个关键参数与 TRUS 整合，开发了一种改进的经会阴认知融合活检方法。该方法具有高度可重复性、易于执行的特点，非常适合广泛的临床实施，为前列腺癌的准确诊断提供了重要支持。本文详细介绍了这种标准化方法的方案和临床效用，强调了其在常规实践中改善前列腺癌检测的潜力。

研究方案

这项涉及人类参与者的研究是根据赫尔辛基宣言中概述的原则进行的。在纳入研究之前，已获得所有参与者的书面知情同意书。仔细定义了纳入和排除标准，以确保参与者的安全性和程序的适用性。

1. 患者选择

1. 为患者选择设定以下纳入标准：前列腺特异性抗原 （PSA） > 10 ng/mL;直肠指检 （DRE） 检测到可疑前列腺结节，无论 PSA 水平如何;通过经直肠超声 （TRUS）、MRI 或 PSMA PET/CT 发现的可疑病变，无论 PSA 水平如何;PSA 水平在 4 至 10 ng/mL 之间，伴有 f/tPSA < 0.16，和/或 PSA 密度 （PSAD） > 0.15 ng/mL²，和/或 PSA 速度 （PSAV） >每年 0.75 ng/ml;其他前列腺相关检查的异常结果，例如前列腺健康指数 （PHI） 升高或尿前列腺癌抗原 3 （PCA3） 阳性结果。
2. 根据以下标准将参与者排除在研究之外：研究期间急性感染或发热;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，例如高血压或糖尿病;严重的肛门或直肠疾病，包括晚期内/外痔或严重的直肠/肛门病变;重度免疫抑制状态;严重的心理障碍或参与者不愿意或不能配合该程序。

2. 确定 mpMRI 上病灶的三维坐标

1. 彻底回顾多参数 MRI （mpMRI） 扫描的 T2 加权成像（T2WI， 图 1A）、弥散加权成像（DWI， 图 1B）和表观弥散系数（ADC， 图 1C）图，以识别前列腺病变。
   注意：在活检之前，可能需要咨询放射科医生以确认病变的位置。
2. 使用距直肠前壁约 7 毫米的点作为顶点。通过身体的中线画一条线，这可以由耻骨联合或球状尿道决定。在病灶中心画另一条线。这两条线之间的角度是角位移，记录为 α（图 2A）。
   注意：此角度α用于确定超声探头在活检过程中旋转多少以与病变对齐。
3. 在 T2WI 序列上测量从病变中心到直肠浆膜表面的距离，并将其记录为 X（图 2A）。
   注意：距离 X 用于在活检过程中引导针头插入点，并确定活检针相对于直肠的插入位置。
4. 测量距前列腺心尖的距离 （Y） 通过具有 MPR（多平面重建）或其他切片功能的 DICOM 查看器，创建一个同时穿过α角顶点中心和病变中心的平面。测量该平面上从病变到前列腺顶点的距离，并将其记录为 Y（图 2B）。
   注意： 距离 Y 对于确定针刺深度至关重要;它对应于活检针在活检过程中需要到达的深度。

3. 患者准备和成像

1. 将患者置于截石位置。将臀部放在检查台的确切中心边缘。两条腿对称地支撑在腿托中。
2. 向上缩回阴囊并完全露出会阴区域。
3. 用聚维酮碘 （iodophor） 对会阴区域进行消毒，并覆盖该区域，使手术部位可接近。
4. 皮下注射 1% 利多卡因，在会阴皮肤上前列腺最大横平面的投影处进行局部麻醉。
5. 轻轻地将双平面经直肠超声 （TRUS） 探头插入直肠。将探头相对于肛门向上 45° 角放置。
   注意：麻醉插入点通常距离肛门 1.5 厘米（图 3）。
6. 通过矢状面的超声引导将 1% 利多卡因注射到肛提肌、前列腺囊和前列腺心尖，以确保活检期间有足够的麻醉。

4. TRUS 和认知融合

1. 通过在横向超声图像上找到一个平面，将超声探头与中线对齐，该平面与 mpMRI 上的 T2WI 横向图像的病变位置紧密匹配。识别后，保持探头稳定，并将超声图像冻结在此横截面水平。
   注意： 确保超声探头的矢状面与身体的中线对齐。在标准截石位置，探针的矢状面通常位于头顶的正上方。
2. 冻结图像并使用探头的中心作为顶点来测量超声上的α角。将α角的一侧与横向超声图像上的中心引导线对齐（图 4A）。
   注：α角另一边的位置，对应于超声图像上病变的位置。
3. 解冻图像并旋转探头，直到横向超声图像的中心引导线与 MRI 上识别的病灶位置对齐。一旦旋转到α角度，就保持探头稳定，不要再旋转。
4. 将探头沿直肠水平推进，将超声探头放置在病变平面中，直到线阵超声探头显示前列腺图像，然后将探头旋转到正确的α角度。
   注意：当前显示的图像对应于先前 MRI 测量确定的病变平面（图 4B）。
5. 测量从直肠浆膜表面到与先前在 MRI 上测量的 X 值相对应的位置的距离，确认活检针的插入点。
6. 在平行于直肠的方向上测量从前列腺顶点到与先前在 MRI 上测量的 Y 值对应的位置的距离，确保活检针插入的正确深度（图 4B）。
   注意：这些 X 和 Y 测量证实探头与超声图像上的病灶正确对齐，从而可以在活检过程中精确定位。

5. 靶向活检

1. 在使用线性阵列探头在矢状面超声引导下，沿与距直肠的距离相对应的穿刺引导线（在超声图像上测量为 X）插入活检针。
2. 根据先前测量的 Y 值调整针头深度，该值表示距前列腺顶点的距离。一旦达到正确的深度，在病变区域进行 2-3 个有针对性的活检核心（图 4B）。
3. 如果发现多个病灶，请对每个目标病灶重复上述步骤。
   注意：保持超声探头的稳定性至关重要，并且必须在整个手术过程中为每个活检部位准确应用 X 和 Y 坐标。为确保精度并减少手部运动，建议使用超声波探头支撑臂寻求帮助。

6. 系统活检

1. 从前列腺左叶外周和中央区域的根尖、中线和底部取一个活检核心。
2. 调整探针位置，从两个区域的顶点、中线和底部各取一个核心;然后，在前列腺的右叶上重复该过程。
   注意：建议在系统活检期间收集总共 12 个核心。

7. 完成

1. 轻轻地从直肠中取出 TRUS 探针，以避免活检后出现任何不适。
2. 用无菌湿巾清洁会阴和直肠区域，以去除任何残留的凝胶或血液。
3. 将每个活检核心放入带有适当防腐剂的预标记容器中。用患者信息和活检部位标记每个容器。
4. 将带有活检核心的标记容器运送到病理学实验室进行组织病理学分析。

结果

在这种情况下，认知融合引导的前列腺活检准确识别了具有临床意义的前列腺癌病变。前列腺左心尖的 MRI 显示该病变，最大直径约为 6 mm，PI-RADS 评分为 4，表明有临床意义的前列腺癌的可能性很高。

该活检病灶的病理诊断为前列腺腺泡腺癌，详情如下（图5）：

Gleason 评分：4 + 4 = 8，其中 60% 为主要 Gleason ?...

讨论

MRI 引导活检 （MRI-GB） 是靶向前列腺活检的基础，包括 MRI 靶向活检 （MRI-TB）、MRI 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 MR 成像实现高诊断准确性，总体癌症检出率为 80%，具有临床意义的癌症检出率为 55%⁹。然而，其高成本和作复杂性限制了其广泛使用。FUS-TB 使用专用软件将 MRI 精度与实时超声引导相结合，提供精确...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
5% Povidone-Iodine Solution	Chengdu Yong'an Pharmaceutical Co., Ltd.	H51022885	For disinfection of the surgical area
10% Neutral Buffered Formalin Fixative	Guangzhou Vigrass Biotechnology Co., Ltd.	24010506	For fixing biopsy tissue
AccuCARE Transperineal Solutions	CIVCO Medical Instruments Co., Inc	620-119	For supporting the probe
Injection syringe (20 mL)	Shandong weigao group medical polymer Co., LTD	20211001	For local anesthesia
Lidocaine	Hubei Tiansheng Pharmaceutical Co., Ltd.	H42021839	Diluted with saline to 1% for local anesthesia
MRI 3.0T	Philips	Ingenia	For prostate examination
RadiAnt DICOM Viewer	Medixant	V2024.1	For reading prostate MRI, outlining lesions, measuring distances, and angles
Single-use Biopsy Needle MC1820	Bard Peripheral Vascular, Inc.	REHU3231	For needle biopsy sampling
Single-use Sterile Needle 0.7 x 80 TWLB	Zhejiang Kangdeli Medical Devices Co., Ltd.	C20230923	For local anesthesia
Sodium chloride injection	Southwest pharmaceutical Co., LTD	H50021610	For diluting lidocaine
Ultrasound	BK Medical	bk3000-01	For guiding prostate biopsy