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磁共振-超声融合引导下前列腺穿刺活检——可视化、系统化、客制化的靶向穿刺和它的前世今生

来源:复旦大学附属华山医院 2024-09-08

  前言  
      
在近70年的发展中,前列腺穿刺活检技术经历了“盲人摸象”到可视化引导,获取组织从细针到“肉条”,穿刺位点从随机到系统化再到系统+个体化的变化。
我院泌尿外科与超声医学科联合团队自2019年起全面开始将前列腺磁共振-超声图像融合引导下靶向穿刺联合系统活检应用于临床日常诊疗服务中,旨在为更多患者提供更精准的、个体化的前列腺穿刺活检
 

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前列腺位置示意图(绿色部分为前列腺)nhK帝国网站管理系统

 
  前列腺穿刺与前列腺癌的早期诊断  

        前列腺癌是最为常见的男性恶性肿瘤之一。在疾病早期,患者往往缺少典型的特异性症状,确诊往往依赖于病理学诊断。因此,前列腺穿刺活检术长久以来被公认为前列腺癌诊断的“金标准”。而且,腺癌是前列腺癌各种组织学类型中最为常见、比例最高的类型。根据腺癌的组织学分化程度而确立的Gleason分级系统,则是应用最广泛、最受普遍认可的肿瘤分级标准。泌尿外科医生根据穿刺活检标本的Gleason评分,来制订不同患者的针对性诊疗方案,从而尽可能延长患者的无疾病进展生存期和总体生存期。由此可见,前列腺穿刺活检术在前列腺癌诊疗的全过程中扮演着承前启后的关键角色
 
  前列腺穿刺术的前世今生  

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一般来说,前列腺穿刺活检术学习曲线较短,操作安全,副作用小。国内各大医院内具有一定临床经验的专科住院医师即可独立完成。但这项看似简单的活检技术一直是泌尿外科专科学术界研究的热点问题。通过检索PubMed网站,输入“prostate biopsy”后发现,自1951年以来共有多达88677篇文献被PubMed所收录。
 
 
学者Melick WF于1951年在Journal of Urology杂志上率先介绍了手指引导下经直肠前列腺穿刺活检术。自此后至今,前列腺穿刺活检术经历了近70年的发展:从手指引导到经直肠超声引导而后进化到时下最新的磁共振-超声融合图像引导方式;从手指触及质硬结节进行粗定位的靶向穿刺,到超声图像显示定位下的系统穿刺,再到磁共振-超声融合图像确认后的精准靶向穿刺联合系统活检。前列腺穿刺活检在引导方式、穿刺针数以及活检部位上经历了不断的变革。而通过回顾性的文献复习后可以非常容易看出,上述这些改变又在时间上和以前列腺特异性抗原(prostate specific antigen,PSA)筛查为核心的前列腺癌早期发现策略的推广和争论非常契合。
 

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图3. 1951年发表在美国泌尿外科学会官方刊物Journal of Urology上的论文首次报道了前列腺穿刺活检
 
1979年Wang等学者第一次证明了PSA与前列腺癌存在相关性,可以作为癌症早期发现的肿瘤标记物。此后在1980年代,血清PSA水平检测在以美国为代表的西方国家被大面积推广应用,前列腺癌检出率在短期内急剧增长,开启了前列腺癌的“PSA时代”(PSA era)。而随后由于筛查发现了大量早期、隐匿性的前列腺癌,以及相应治愈性疗法(如前列腺根治性切除术、放射疗法等)带来的以尿失禁为代表的各种并发症。最终使得美国预防医学工作组(United States Prevention Service Task Force,USPSTF)在2011年末发表的前列腺癌早期筛查指南中提出不推荐以血清PSA水平作为前列腺癌早期筛查工具的重要论点。此后有关前列腺癌早期诊断策略的争论愈发激烈,人们将此后的时期称为“后PSA时代”。而以PSA时代为分界的三个不同时间段,前列腺穿刺活检术的发展也有着非常鲜明的差异性。
 
 

前PSA时代(pre-PSA Era)

尽管,Watanabe和他的同事于1968年最先报道了经直肠超声(transrectal ultRASound,TRUS)在前列腺疾病诊断方面的应用。早期的前列腺癌发现主要依靠直肠指诊(digital rectal examination,DRE)。而前列腺穿刺活检主要依赖医生通过手指引导的经直肠穿刺活检。TRUS长期以来并未成为穿刺引导主要方式。
此外,最早的前列腺穿刺主要采用细针穿刺活检(Fine Needle Aspiration Cytology,FNAC)的方式。细针抽吸对组织破坏相对严重,亦使得前列腺癌的病理学诊断变得具有挑战性。德国学者Fleck H和Uibel M两位学者于1973年首次报道了使用切割式组织活检针进行的经直肠前列腺穿刺活检。该种活检针利用机械击发原理,切割前列腺组织并带入针鞘内而取出完整的组织样本,这大大提高了病理诊断标本质量。

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图4. Tru-cut穿刺针示意图 
 
 

02 PSA时代(PSA Era)

相较于前PSA时代的波澜不惊,前列腺穿刺活检技术在这一阶段发生了根本的转变nhK帝国网站管理系统
 
首先,Wang等学者于1979年发现了PSA在前列腺癌诊断方面的应用价值。1980年间PSA检测被迅速推广。许多PSA异常的患者被发现,而等待接受前列腺穿刺活检。但异常的PSA水平与直肠指检阳性发现往往缺少相关性。因此,利用手指引导的前列腺穿刺活检往往存在漏诊风险。针对这一临床实践迫切需要解决的问题,1983年Fonage率先提出利用经直肠超声引导进行经会阴的前列腺穿刺活检术。而到了1989年,Hodge、McNeal和Stamey三位学者首次提出了利用经直肠超声引导下的六针前列腺穿刺活检术,从而彻底改变了前列腺穿刺活检技术的应用面貌。当时,系统穿刺最大的优点便是,对于早期的、直肠指检阴性的前列腺癌可以通过多点的、随机的、系统穿刺来发现nhK帝国网站管理系统
 
然而,系统穿刺活检最大的缺点在于:一般前列腺穿刺活检针通常为18G,穿刺针直径约1.2mm,可以切割获得的最大组织长度约2cm,利用圆柱体公式计算不难获得每针获得的组织体积约0.023ml。即使以10针法穿刺,获得标本总体积也仅为0.2ml。正常男性前列腺体积约20ml以上。可见前列腺穿刺获得的标本量仅占全部前列腺组织的1%。显而易见地,两针之间的区域存在着漏诊的风险;即使穿刺到肿瘤也可能产生取样不足而漏诊高危癌症的风险。 
 

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图5.前列腺穿刺取样的局限性 | 来源于坎贝尔泌尿外科学第11版
 
因此,自系统穿刺法被提出以来,前列腺穿刺活检技术不断被广大泌尿外科医生进行深入研究。Terris等学者于1992年提出了前列腺两侧的外侧角需要进行扩大穿刺针数的活检。之后,又有更多的报道聚焦在探讨8针、10针以及12针系统穿刺活检相较于传统6针法的优势。美国泌尿外科学会于2013年发布前列腺癌早期诊断白皮书,明确支持12针系统穿刺活检应作为首先方法。同时,也有不少文献证实,当针数增加至18或21针以上后,并不能改善前列腺癌的检出率。这便是目前国内临床上常采用12针法的由来
除了穿刺针数的变化以外。经直肠途径与经会阴途径穿刺的优劣性比较亦是该阶段前列腺穿刺活检技术发展的重要争论内容。而在2000年,D‘Amico等学者首次报道了磁共振引导下前列腺穿刺活检术,为后面的技术发展埋下了伏笔。
 
 
 

后PSA时代(post-PSA Era)

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图6. 美国癌症发病率变化 | 来源于坎贝尔泌尿外科学第11版
 
关于后PSA时代的定义和开始时间,笔者始终存在困惑。由于1980年代的大规模筛查,美国前列腺癌在1990年代到达发病率顶峰,此后因为以往漏诊的存量被耗竭而开始逐步回落。后PSA时代有三个具有标志性的事件及节点
 
第一:Thompson IM等学者于2004年在新英格兰医学杂志上发表了一篇极具分量的临床研究,表明当PSA在传统认为的正常值范围内(即<4ng/ml)依然有15.2%的患者存在前列腺癌,将近14.9%的患者罹患Gleason评分≥7分的癌症(即非低危的前列腺癌症)。
第二:USPSTF于2008年提出不推荐75周岁以上人群进行以PSA筛查为基础的前列腺癌早期诊断,因为无证据显示早期筛查能够改善该部分患者的总体生存时间。
第三:USPSTF于2011年底发布的针对前列腺癌早期筛查策略给与D级推荐。

 
 
这三项事件最终给欧美国家如火如荼开展了数十年的PSA筛查活动踩下了刹车。PSA筛查更强调个体化,前列腺癌诊断目标变成了避免过多发现低危、早期、偶发的前列腺癌,并及时发现具有临床侵袭性的前列腺癌灶。这给前列腺穿刺活检技术提出了更高的要求,使得前列腺穿刺活检必须向更加精准的方向发展。此外,由于PSA水平并不能完全反应患者是否存在癌症,初次穿刺阴性、出现PSA再次升高的患者面临着是否需要进行重复穿刺的两难抉择,给泌尿外科医生的临床实践带来前所未有的挑战。
这些种种困境之下,影像学技术的新进展为前列腺穿刺活检技术的改良带来了巨大的助力。2008年,多参数前列腺磁共振(multi-parametric MRI of prostate,mp-MRI)的概念被首次提出,主要有T1、T2、DWI、动态对比增强序列和磁共振波谱构成。通过多序列扫描,综合判断前列腺中发现的可疑病灶是否存在癌变。之后,经过多年的实践和酝酿,欧洲泌尿外科放射学会于2012年发布了针对前列腺癌在磁共振影像中进行诊断的PI-RADS分级系统。该系统一经提出便在全世界范围内获得广泛应用。该学会又于2015年修订并发布了第二版PI-RADS评分。在此期间,越来越多的专科医师认识到了前列腺磁共振对于改良前列腺穿刺活检术的巨大价值。2013年,MR/TRUS-fusion技术(即磁共振-超声图像融合引导)首次被报道应用于前列腺穿刺活检中
 
磁共振-超声图像融合引导下前列腺穿刺活检术
即将多参数前列腺磁共振图像与实时超声图像进行叠加后,可以实时评估超声实时靶向的区域是否为磁共振图像上高度怀疑前列腺癌灶的兴趣区域(region of interest,ROI);若为ROI区域,便可实施靶向穿刺,从而提高穿刺取样的准确性,实现精准穿刺。目前最新的研究表明,前列腺系统穿刺活检联合MR/TRUS-fusion引导下靶向活检可以最大程度地发现前列腺癌,同时还可以精确评估主要病灶(index cancer)是否存在临床侵袭性。

 
 
 
这相较于传统的泌尿外科医生在穿刺前进行MR读片来进行认知融合,更加客观、精确。而近年来,有几项大规模、多中心、随机对照研究证明了前列腺磁共振以及MR/TRUS图像融合引导在临床实践中的应用价值。

 

  我们的实践经验  

 
 
我院泌尿外科前列腺疾病专业组组长姜昊文教授联合我院超声医学科于2015年完成了首例磁共振-超声图像融合引导下前列腺靶向穿刺联合系统活检术。经过多年理论论证与实践探索,专业组团队自2019年起全面将该技术应用于日常的前列腺穿刺活检医疗服务中。对于PSA升高或存在其他疑似前列腺癌证据、符合前列腺穿刺活检指征的患者,术前安排3.0T多参数前列腺磁共振,并在磁共振检查完毕后获得DICOM格式的影像学资料;完善术前准备后,进行局麻下经会阴前列腺穿刺活检,利用磁共振-超声图像融合引导技术,完成系统活检与靶向穿刺。
 
 
该项技术的部分优势
1)由皮肤浸润麻醉和前列腺包膜外神经阻滞构成的双重局部麻醉可以达到有效镇痛,且避免了全身麻醉的副作用,适合日间手术开展。
2)针对磁共振图像-超声图像融合发现的ROI区域,我们还额外采用实时弹性成像,多维度地确认靶向病灶,尽可能优化精准穿刺。
3)经会阴途径避免了传统经直肠途径的感染及脓毒性休克风险,大大提高了活检的安全性,副作用极小。
 
 
目前,我科已在短短两年时间内开展了50例以上的融合穿刺活检手术。随访至今,无一例术后感染、尿潴留等情况发生;无一例患者需要进行重复穿刺以再次明确诊断;继而达到了非常高的患者满意度
 
 

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图7.融合穿刺过程中的尿道定位
 

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图8. 弹性成像-前列腺磁共振T2序列病灶-实时超声多维度图像确认ROI
 
  结语  
 
对于穿刺活检技术的发展需求都是在响应我们对于前列腺癌早期诊断的理念变化。考虑到既往发现的大量隐匿性前列腺癌与随之而来的过度诊疗问题。前列腺癌的早期诊断必然会向早期识别具有临床侵袭性的癌症、确诊患者通过最少的检查代价而获得最准确的预后分组以实现精准施治对于这两个方向发展。
前列腺穿刺活检作为与之对应的技术,必然会向更精准的靶向活检的改良方向上改进
 

姜昊文 教授nhK帝国网站管理系统

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姜昊文,男,1973年2月生,主任医师、教授、博士生导师、复旦大学附属华山医院教育处处长,机关三支部书记,复旦大学附属华山医院泌尿外科副主任,复旦大学教育指导委员会委员,中国性学会泌尿外科专委会副主任委员,中国抗癌协会泌尿男生殖肿瘤专业委员会委员,中国临床肿瘤学会前列腺癌专家委员会委员,中国医师协会泌尿外科医师分会修复重建学组委员,上海市抗癌协会理事,上海医学会泌尿外科分会委员,上海医学会医学教育专委会委员。入选国家教育部“新世纪人才”计划、上海市卫生系统“新百人计划”、上海市人才发展基金、上海市医务青年管理十杰、复旦大学十大医务青年、上海市新长征突击手,曾获上海市医学科技奖二等奖。临床专业的重点为泌尿系统肿瘤的微创手术治疗,冷冻消融技术对尿路上皮癌的保肾和保膀胱的治疗,输尿管狭窄的微创技术与修复重建。nhK帝国网站管理系统

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- 姜昊文教授 门诊时间 -nhK帝国网站管理系统

周四上午 专家门诊(4楼)nhK帝国网站管理系统

周四下午 特需门诊(7楼)nhK帝国网站管理系统

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蔡叶华 副主任医师nhK帝国网站管理系统

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蔡叶华副主任医师,毕业于复旦大学上海医学院,医学影像学硕士。2003年加入复旦大学附属华山医院超声医学科工作,2018年起担任复旦大学附属静安区中心医院超声诊断科副主任。目前担任中国超声医学工程学会青年委员、中国研究型医院学会肌骨及浅表超声青年委员、上海市超声医学工程学会青年委员。中国国家紧急救援队成员,参与了2015年尼泊尔地震的国际救援任务,2018年赴以色列Rambam医疗中心进修肌骨超声。主要擅长浅表小器官超声诊断、介入超声、肌骨神经以及运动损伤的超声诊断;多次参与F1世界方程式赛车上海站以及国际汽车耐力赛上海赛的赛事保障工作;长期为沪上多个专业运动队提供超声诊断服务。nhK帝国网站管理系统

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作 者 简 介
 
 

张立旻,医学博士,复旦大学附属华山医院泌尿外科 主治医师。美国俄勒冈健康与科学大学Knight癌症研究中心博士后。nhK帝国网站管理系统
2012年毕业于复旦大学上海医学院临床医学(八年制),博士研究生阶段师从复旦大学附属华山医院泌尿外科丁强教授,主攻泌尿系肿瘤学方向。至今以第一作者或通讯作者身份共发表10篇SCI类期刊。主要研究方向为前列腺癌的基础与临床应用研究。nhK帝国网站管理系统
2015年协助姜昊文教授完成了复旦大学附属华山医院首例磁共振-超声融合引导下经会阴前列腺穿刺活检手术。5年来在前列腺癌早期诊断领域有4篇论文被SIU及UAA等国际学术会议接收,以分组报告或壁报展示等形式展开交流。nhK帝国网站管理系统
2016-2018年间受单位公派,前往美国俄勒冈健康与科学大学Knight癌症研究中心担任博士后研究员,合作导师美国著名肿瘤学专家Raymond Bergan教授。nhK帝国网站管理系统
2018年全职回国后从事泌尿系肿瘤、结石及前列腺增生等方面的临床诊疗工作,并常规开始磁共振-超声融合图像引导下前列腺靶向穿刺活检工作。2020年获得国家自然科学基金青年科学项目资助。同年,入选美国临床肿瘤学会(ASCO)Virtual Mentoring Program计划。nhK帝国网站管理系统

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