膀胱癌诊断和治疗技术的最新进展

膀胱癌诊断和治疗领域的技术最新进展

如今，膀胱癌的科学研究集中在寻找适合患者的诊断和治疗方法。  在过去的 10 年中，技术创新使膀胱癌的特征得到了更好的描述，加深了我们对其发病机制的理解，并改进了诊断和治疗策略。新技术可以减少对侵入性诊断程序的需求，从而降低发病率。同样，在过去几年中已经提出了允许开发患者量身定制疗法的新治疗策略。由于这种新的高科技治疗该疾病的方法，膀胱癌的预后得到了显着改善，并将进一步改善。本章试图调查和介绍  膀胱癌诊断和治疗领域的技术新进展。

1背景

膀胱癌 (BC) 是欧盟的第六大癌症病因，每年有 124,000 人被诊断出患有该疾病，超过 40,000 人死于该疾病。尽管在其他癌症方面取得了重大进展，但 30 多年来，BC 的诊断和治疗方法基本保持不变。然而，在过去十年中，技术已经彻底改变了癌症生物学的研究，提供了诊断、预后和治疗策略。  本章的目的是介绍可用于 BC 诊断和治疗的新技术。

2诊断和分期

2.1泌尿放射学新前沿

膀胱癌 (BC) 研究的科学研究重点是寻找适合患者的诊断和治疗方法。新技术可以减少对侵入性诊断程序的需求，从而降低发病率。超声（US）通常代表膀胱癌的首要诊断方法 [1]。传统的US和膀胱镜检查都不能改善患者的肿瘤分期 [2]。传统超声的主要限制是仅测量机械对比度，这决定了检测小病灶的准确性低。为了提高膀胱超声等非侵入性手术的诊断准确性，目前正在评估多种成像技术。  

微超声（micro US）的概念   最近被引入泌尿外科。Lughezzani 等人比较了 29-MHz 微型 US 技术与磁共振成像 (MRI) 在前列腺癌诊断中的作用 [3]。Micro US 能够以高灵敏度和高阴性预测值 (NPV) 识别具有临床意义的前列腺癌，这表明它可能是 MRI 的有效且更便宜的替代方案。同一组作者已将类似的技术应用于膀胱癌。该研究的目的是测试 micro US 区分非肌肉浸润性和肌肉浸润性膀胱癌（分别为 NMIBC 和 MIBC）的能力。这项观察性前瞻性研究评估了 23 名膀胱癌患者。Micro US 能够区分膀胱壁层并识别 BC 阶段。病理结果证实所有14例NMIBC患者，2例MIBC降期。这项技术的主要缺点是病变的大小，因为 micro US 无法检测到小于 5 mm 的病变。  

在过去几年中，MRI 已被引入 BC 管理。特别是，T2 加权和动态对比增强 MRI 目前被认为是诊断 MIBC 的金标准。一项包含 17 项研究的荟萃分析显示，3.0-T MRI 联合弥散加权成像 (DWI) 在术前区分 ≤ T1 肿瘤和 ≥ T2 肿瘤的敏感性为 91%，特异性为 96%。不幸的是，这种诊断方法的潜在限制之一是缺乏能够更好地定义病变的经过验证的评分。Panebianco 等人试图超过这个限制。最近开发了膀胱成像报告和数据系统（VI-RADS）评分[7]。尽管人们越来越感兴趣并且初步结果令人鼓舞，但由于缺乏强有力的证据，因此仅在有 CT 禁忌症的情况下才推荐使用 MRI 进行 BC 分期。  

2.2高科技内窥镜：迈向未来的一步

经尿道膀胱切除术 (TURB) 的膀胱镜检查代表了 BC 的金标准诊断和分期程序。这个过程的目标是完全去除所有可见的损伤。通常，TURB 是使用白光 (WL) 进行的，这种技术可能会导致缺失的病变存在，但不可见。特别是对于较小肿瘤或原位癌 (CIS) 的检测可靠性较差，高达 30% 的患者在 3 个月时首次检查膀胱镜检查发现肿瘤，50% 的患者在 12 个月内发展为肿瘤。为了提高该程序的检出率，已经设计了许多新技术。  

光动力诊断 (PDD)   在膀胱内滴注 5-氨基乙酰丙酸 (ALA) 或六氨基乙酰丙酸 (HAL) 后使用紫光。HAL 是 5-ALA 的亲脂性己酯，自 2006 年以来已上市，并已被确立为检测 NMIBC 的首选膀胱内药物。根据目前的证据，5-ALA 诱导的荧光对膀胱肿瘤检测的影响提高了膀胱癌的检测，尤其是 CIS 和扁平病灶。。一项荟萃分析比较了蓝光和白光膀胱镜在诊断 BC 中的作用，发现 PDD 的肿瘤检出率增加了 21%。。根据这些作者的说法，PDD 技术可减少膀胱镜检查时的残留肿瘤（相对风险 [RR]，0.37，95% CI，0.20–0.69）和更长的无复发生存期（RR，1.37，95% CI，1.18–1.59） )，与白光膀胱镜检查相比。另一项荟萃分析在 2019 年得出了类似的结果，证实 PDD 在患者水平（92% 对 71%）和活检水平（93% 对 65 %) 。尽管有这些观点不错，但 PDD 的特异性低于白光内窥镜检查（63% 对 81%），并且假阳性率相当高 。最近的 TURB 和 BCG 诱导的炎症都会增加假阳性的风险。  

窄带成像 (NBI) 是一种新的图像处理方式，可   将白光过滤到 415 和 540 nm 的两个窄带宽，其优点是无需进行膀胱内造影剂给药。血红蛋白优先吸收这些波长，导致深色新生血管膀胱癌与正常粘膜的浅色背景非常不同。金等人一项针对 198 名接受 TURB 治疗的患者的随机前瞻性研究表明，NBI 对检测 WLC 忽视的肿瘤有好处。根据他们的结果，WL 和 NBI 诊断癌症的概率分别为 80.9% 和 85.5%。此外，在 NBI 组从 WLC 切换到 NBI 进行二次膀胱镜检查后，NBI 被证明可以检测到额外的肿瘤，检出率为 35.1%。13]。NBI 的诊断准确性已被多项研究证实，甚至在诊断 CIS 和扁平发育不良方面也是如此。尽管取得了这些良好的结果，但 NBI 也存在一些局限性。根据 Dalgaard 等人的说法，如果与 WL 相比，检测率提高 22% 与更高百分比（35%）的假阳性相关。  

Storz S-Technology 是膀胱癌增强内窥镜检查的另一项例子   。S-technology 将 WL 膀胱镜检查与基于软件的创新可视化模式相结合 。更详细地说，该系统使用以下模式：光谱 A 和 B 通过颜色光谱分离，使用不同的滤色器设置，允许更好的组织之间的对比度，Clara：通过操纵图像亮度以获得更好的暗点视图，色度通过增加颜色通过结合两者来对比和 Clara+Chroma []。这些系统可以更好地识别病变的边界和其他可疑区域。埃米利亚尼等人使用 S-Technology 评估柔性膀胱镜检查的图像质量，并确认其与 WL 膀胱镜检查相比具有优势 。  

光学相干断层扫描 (OCT)   是一种高分辨率成像技术，它应用红外光来测量组织的纹理和弹性。OCT 目前使用 2.7 mm 探头，该探头可以通过标准膀胱镜 。Schmidbauer 等人分析了 OCT 结合荧光膀胱镜检查的诊断性能，并证实 OCT 减少了不必要的活检需求。在这项前瞻性研究中，OCT 对每个病变的敏感性和特异性分别为 97.5% 和 97.9%。  

共聚焦激光显微内窥镜 (CLE)   是一种高分辨率光学成像技术，它使用光纤电缆将 488 nm 波长的激光传输到已暴露于荧光染料的组织。它允许在内窥镜检查期间对组织进行光学切片和细胞微结构的可视化。该技术的目的是提供组织的“光学活检”。Son 等人对泌尿道进行了第一次体外和体内 CLE 成像。根据这些作者的说法，对于高级别和低级别病变，CLE 和组织病理学之间的一致性分别为 70% 和 76%。目前，有 2 项正在进行的前瞻性试验试图评估 CLE 在尿路上皮癌诊断中的准确性。  

2.3膀胱癌诊断中的精准医学

精准医学是一个结合基因组测序、蛋白质组学技术、生物信息学和大数据分析的现代概念。它旨在调查病因学因素和治疗目标，以实现个性化医疗[。  

2.3.1泌尿放射学进展

    过去几年放射学的创新极大地提高了 BC 诊断的准确性。在这个领域，虚拟现实成像已经发展为使用计算机辅助快速图像采集和三维图像重建。该技术已应用于包括结肠、胃和支气管在内的许多器官。商用软件的发展可以使像膀胱镜检查这样的侵入性程序，也可以被虚拟内窥镜检查所取代。Abrol S 等人已经测试了虚拟膀胱镜检查的诊断能力。在 50 名有尿路上皮癌病史和调查结果的患者中。虚拟膀胱镜检出 25 例膀胱肿瘤患者中的 23 例，而被误检为阴性。虚拟膀胱镜检查的敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值分别为92%。Kim JK 等人已经达到了类似的结果。2002 年 ，连续 73 例出现肉眼血尿的患者通过虚拟膀胱镜检查进行了前瞻性评估。在这人群中，虚拟和常规膀胱镜检查结果之间的一致性，只有 3 例假阴性。此外，视觉膀胱镜检查能够检测到 88% 的小于 0.5 厘米的病变。肉眼血尿患者对比剂填充膀胱的虚拟膀胱镜检查。  

在放射学中使用对比剂也提高了诊断的准确性。当通过注射血管内造影剂进行时，CT 和 MRI 都是膀胱癌检测的准确技术。微泡造影剂的引入和造影剂专用软件的开发增加了超声的价值[28]。对比增强超声 (CEUS) 允许评估不同实质中的大血管和微血管，并通过对回波信号强度的定量分析来量化器官灌注 。Nicolau 等人已经在膀胱癌中测试了这项技术。根据这些作者的说法，CEUS 为膀胱癌检测提供了比基线超声更高的准确性，正确检测到 88.37% 的 BC，而传统超声的检出率为 72%。  

光声 (PA) 成像技术基于使用能够放大肿瘤病变声信号的造影剂。PA 效应通过光激发的瞬态热弹性膨胀产生声波 。已经提出了许多材料作为 PA 成像的造影剂，它们都具有较高的吸收近红外光能量并将其转化为热量的能力。迪等人合成了由碳酸氢铵和聚集的 purpurin-18 (P18) 组成的信号自放大 PA 脂质体纳米探针。作者使用雌性 BALB/c 裸鼠在体内测试了这种探针，并证实了它能够区分小于 5 mm 的小肿瘤病变。根据这些结果，与传统超声相比，PA 成像提高了 BC 病变的诊断准确性。  

2.3.2深度学习在膀胱癌诊断中的应用

    深度学习是一种人工智能功能，它模仿人脑处理数据的工作方式。作为人工智能中机器学习的一个子集，它的网络能够从非结构化或未标记的数据中进行无监督学习。在过去的几年里，基于深度学习的方法已经成为医学图像领域的强大技术。在这个框架中，Shkolyar E 等人2019 年开发的 CystoNet，一个基于卷积神经网络的图像分析平台，用于自动检测膀胱肿瘤 。CystoNet 的目的是提高膀胱镜检查的诊断能力和 TURB 的疗效。在 54 名接受 TURB 的患者中，CystoNET 的每帧敏感性和特异性分别为 90.9% 和 98.6%。此外，该系统能够识别三例 CIS，表明存在所有 BC 类型的可检测特征。  

最近，一种基于卷积神经网络（CNN）的肿瘤分类器已经被开发出来。评估了 109 例患者的群体。肿瘤分类器的敏感性和特异性分别为 89.7% 和 94.0%。在测试数据中检测到20例假阳性，9例是阴性。值得注意的是，在 9 例假阴性中，6 例早期 5 例凸起的病灶包括 Ta 肿瘤。这项研究证实，人工智能可以通过对肿瘤病变和正常情况进行高精度分类来帮助 BC 诊断过程。  

3治疗策略

3.1膀胱内化疗新技术：我们在哪里？

      电动给药 (EMDA) 和化学热疗 (C-HT) 是用于增强膀胱内给药如丝裂霉素 C (MMC) 的微创设备辅助方法。   EMDA 和 C-HT 都旨在增加 MMC 的组织摄取。电动管理是通过由电池供电的电流发生器提供的 0-30 mA/0-55 V 直流电的受控电流来实现的。该电流产生几种电分子相互作用（离子电渗、电渗、电穿孔），最终增强药物分子通过生物膜进入下层组织的转运。C-HT 通过使用将热疗直接输送到膀胱壁的膀胱内微波施加器产生类似的效果。已经证明，局部热疗与选定的细胞抑制剂的组合增强了药物的功效。如前所述，   EMDA 被定义为伴随电流的药物膀胱内给药，旨在增强跨上皮药物吸收   。  

根据最近的 Cochrane 评论，进行了三项随机对照试验，包括 672 名 NMIBC 患者，以评估 EMDA 的疗效。根据这些 RCT，在 TURB 之前使用电流给予一定剂量的 MMC 以及在 BCG 诱导和长期维持方案之前使用带有 EMDA 的 MMC 可能会延迟选定人群的复发时间（HR 0.47；95 % CI，0.32–0.69 和 HR 0.40；95% CI，0.28–0.57）。这些结果存在一些局限性。首先，在所有纳入的随机对照试验中，对进展时间的益处都不确定；此外，由于研究的局限性和不精确性，严重不良事件的评估尚不清楚。热疗是一种细胞毒性疗法，用于直接攻击肿瘤细胞和肿瘤的血管供应，并触发免疫反应。而且，温度升高允许血管舒张，从而增加药物（如 MMC）的输送，具有协同作用。该治疗方法已被研究作为对标准治疗无反应的高危肿瘤患者的替代方案。  

    Synergo SB-TS 101 系统（Medical Enterprises，阿姆斯特丹，荷兰）是一种 FDA 批准的设备，它使用通过尿道插入的带有安全冷却系统的膀胱导管通过射频诱导化疗 HT。Synergo 是最广泛使用的化疗-HT 治疗系统。在对射频化疗 HT 的系统评价中，在辅助临床环境中，肿瘤复发率比单独使用 MMC 低 59%，c-HT 后的总体膀胱保留率为 85%。基于一项单一的比较多中心研究，证明其疗效与 BCG 相当。由于随访时间短，无法得出关于复发时间和进展率的结论。根据最近的一篇综述分析了使用不同设备对 MMC 进行化疗的耐受性和安全性，这似乎是一种耐受性良好的技术，不良反应主要为 1-2 级（疼痛、膀胱痉挛和血尿）。报告的不良反应呈现出与所用设备（Synergo、Combat BRS 或 Unithermia）相关的不同特征。如果与单独滴注 MMC 相比，所分析的 C-HT 治疗不会增加不良反应的发生率，并且与文献中反映的关于单独使用 BCG 治疗的毒性特征相比，表现出更好的毒性特征。毫无疑问，在 BCG 失败的情况下，C-HT 被认为是一种有前途的替代疗法。然而，最近一项比较 C-HT 与第二疗程 BCG 的试验未能发现两组之间的总体无病生存期存在显着差异。相反，与重复 BCG 相比，接受 CHT 治疗的 CIS（原发性或同时性）患者亚组的无病生存率较低。基于这些结果，作者建议将 C-HT 作为 BCG 失败后非 CIS 复发的二线治疗。  

3.2用于膀胱内治疗的新型给药系统（聚合物水凝胶等）

    根据其“尿液储存”功能，膀胱具有相对防水的壁，以防止吸收废物。这种相对不渗透性最大限度地减少了药物的吸收，从而减少了治疗和副作用。为了克服这一限制，已经研究了增加药物暴露和吸收的新技术。WGA-PGA-Doxo是一种以小麦胚芽凝集素为靶向剂，聚谷氨酸为骨架，以阿霉素为活性药物成分（API）的新型给药系统。它是由 Apfelthaler 等人开发的。这些作者在一项体外研究中证明，WGA-PGADoxo 可以内化到尿路上皮细胞中并抑制高达 99% 的细胞活力。而且，最近研究了生物粘附微球作为吉西他滨的递送系统，以延长在膀胱中的停留时间并提高其效率。由于使用膀胱肿瘤诱导的大鼠进行的体内研究，这些微球被发现是 NMIBC 膀胱内治疗的有效且有希望的替代品。纳米技术是一个迷人的世界，可以帮助提高膀胱癌的治疗效果。在这个研究领域，已经开发了许多转运蛋白，包括金属、蛋白质、脂质和聚合物。脂质体是由具有水体的磷脂制成的球形囊泡；已经研究了它们增加药物在尿液中的稳定性和溶解度的能力。GuhaSarkar 等人发表了凝胶和脂质体组合（LP-Gel System）的结果。尽管凝胶促进了对尿路上皮的粘附，但脂质体有助于药物与细胞的结合。通过这种凝胶滴注紫杉醇显示药物保留至少 7 天，显着高于游离药物，并且没有增加全身水平[42]。Hu等人最近提出了一种不同的紫杉醇转运蛋白。这些作者开发了一种蚓激酶/紫杉醇纳米载体，已在大鼠膀胱癌模型中进行了测试，结果令人鼓舞。另一个有趣的研究领域是粘膜粘附分子和纳米凝胶。粘膜粘附聚合物已被广泛开发为创新的纳米级药物递送系统。它们的特点是胶体稳定性、持续的药物输送能力和改善组织粘膜粘附性和渗透性的能力。郭等人。开发了一种聚（赖氨酸）-聚（l-苯丙氨酸-co-l-胱氨酸）的二硫键交联多肽纳米凝胶，用于递送 10-羟基喜树碱用于治疗膀胱癌。这种纳米凝胶能够将药物快速输送到膀胱癌细胞内；此外，它在体外抑制人膀胱癌细胞的增殖。  

3.3病毒基因治疗和癌症疫苗

    为了为卡介苗无反应患者寻找替代治疗方案，正在研究新的领域。基因治疗是癌症生物治疗的一种有前途和有吸引力的策略，一些作者已经指出了肿瘤病毒膀胱内应用所发挥的潜在抗肿瘤作用。2012年，膀胱内病毒疗法首次应用于人体。在该 I 期临床试验中，使用了突变的溶瘤腺病毒 (GC0070)。这种病毒最有趣的特征是它与在膀胱癌中经常失调的视网膜母细胞瘤通路的相互作用。35 例 BCG 难治性患者接受了单剂量或多剂量腺病毒的膀胱内给药治疗。总体反应率（定义为膀胱镜检查无复发，有或没有病理报告）为 48.6%，用最低剂量治疗的患者效果更好。最近的另一项 II 期试验证实了 CG0070 在治疗 BCG 失败中的功效。45 名高危 BCG 失败 NMIBC 患者接受了膀胱内 CG0070 治疗。在 6 个月的随访中，总体复发率为 47%。在 CIS 患者中达到 50%。IFN 腺病毒载体 rAd-IFNa/Syn3 在 NMIBC 中显示出有希望的临床结果。根据最近发表的一项随机 II 期试验，用这种腺病毒载体进行膀胱内治疗是 BCG 失败患者根治性膀胱切除术的一种有价值的替代方法。对 43 例高级别 (HG) BCG 难治性或复发性 NMIBC 患者进行了 75 ml 的 rAd-IFNa/Syn3 膀胱内给药。12 月的无复发生存率为 35%，HG 复发或死亡的中位时间为 6.5 月（90% CI，3.52-12.78 个月）。  

总体而言，39 例患者经历了至少一次不良事件，但只有 22% (19%) 报告了 3 级并发症。Vicinium 目前代表了 NMIBC 保守治疗的新前沿之一。Vicinium 是一种单链抗上皮细胞粘附分子 (EpCAM) 抗体片段，融合了假单胞菌外毒素 A 的截短片段。Vicinium 特异性靶向并诱导 EpCAM 阳性肿瘤的细胞凋亡。20 例 BCG 难治性或不耐受 CIS 患者每周接受 Vicinium 治疗，持续 6 周。疗效数据显示 23 例患者中有 9 例在 3月时完全缓解。   膀胱内靶向基因治疗方法也被提议用于低级别 NMIBC。   在 NMIBC 的这个亚组中，膀胱内腺病毒和逆转录病毒介导的基因治疗已被证明是有效的且耐受性良好。  

3.4微创时代的手术

3.4.1膀胱肿瘤内镜下切除

     TURB 是 BC 的第一种诊治方法。TURB 的目标是做出正确的诊断并彻底清除所有可见的病变。常规或分段 TURB 的主要限制是组织的碎裂，导致标本质量差。为了提高切除的质量，从而提高诊断和分期的准确性，已经提出了一种新的手术方法。膀胱肿瘤整块切除术（ERBT）代表了一种用于切除膀胱内肿瘤的替代技术。过去二十年的各种研究表明，该方法是安全可行的。ERBT 可以使用单极或双极电流、铥-YAG 或钬-YAG 激光进行。无论采用何种技术，ERBT 的主要优势是提高肿瘤标本的质量。根据现有文献，超过 90% 的病例有固有肌层，与传统的 TURB 相比，复发率明显较低。没有试验显示肿瘤学益处（复发或进展的差异），最近的一项研究显示，接受 ERBT 治疗的患者的住院时间和导管插入时间优于传统 TURB，并且 ERBT 患者的并发症发生率也较低。  

在精准医疗时代，有研究者提出将 ERBT 与近红外 (NIR) 成像技术相结合。NIR 技术使用分子靶向药物 AntiCD47-Alexa Fluor 790 与 CD47 抗体和 Alexa Fluor 790 的组合。这种组合可以通过近红外光激活。一组 26 例新诊断为单一 NMIBC 的患者接受了单极电流的 ERBT。手术后，新鲜标本与 antiCD47-Alexa Fluor 790 一起孵育，然后在 NIR 成像技术下成像 [55]。在该人群中，与邻近的正常背景组织相比，已检测到肿瘤组织中显着更高的平均荧光强度 (MFI) 信号。此外，手术切缘较高的 MFI 信号是残留肿瘤的预测因素。  

3.4.2根治性手术的创新

根治性膀胱切除术联合盆腔淋巴结清扫是器官局限型 MIBC 的金标准治疗方法，对于部分高级别 NMIBC 患者也是一种有效的选择。这是复杂的过程，涉及同时对泌尿道和胃肠道进行手术，并且与高并发症率相关。为了降低发病率，用合成假体或工程新膀胱代替膀胱的想法一直很有吸引力，也是研究的来源。已经提出了许多材料来实现合成新膀胱。不幸的是，在大多数情况下，这些合成油藏并不成功。根据 Cosentino 等人的说法，这些模型的主要限制是结缔组织沉积、结痂、感染、输尿管肾积水、尿道或输尿管吻合口漏尿，以及与生物相容性相关的问题。  

阿塔拉等人2006 年使用工程膀胱结构对一组 7 名脊髓脊膜膨出患者进行膀胱成形术。工程化的新膀胱是通过使用从每位患者的膀胱活检中获取的尿路上皮和肌肉细胞构建的。这些细胞在培养物中生长，并接种在由胶原蛋白或胶原蛋白和聚乙醇酸的复合材料制成的可生物降解的膀胱形支架上。根据这些作者的说法，工程化的新膀胱在手术后迅速恢复了足够的功能，并且活检证实了足够的结构结构和表型[57]。最近，CHENG等人提出了膀胱重建的动物模型，将腹膜移植到切除了黏膜和黏膜下层的回肠段，对6头母猪进行了膀胱重建手术的自体腹膜移植。这些皮瓣用于修复和重建新膀胱。据作者称，没有发生并发症，排尿行为正常，尸检时重建的膀胱健康。  

Cite this chapter as:

Pisano F., Gaya J.M., Rodriguez Faba O., Breda A., Palou J. (2021) Bladder Cancer. In: Veneziano D., Huri E. (eds) Urologic Surgery in the Digital Era. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-63948-8_2

First Online10 November 2021

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