介入泌尿外科(2):MRI 在前列腺癌评估中的作用

Role of MRI in Prostate Cancer Assessment

MRI 在前列腺癌评估中的作用

Cite this chapter

Walker, S.M., Gaur, S., Turkbey, B., Choyke, P.L. (2021). Role of MRI in Prostate Cancer Assessment. In: Rastinehad, A.R., Siegel, D.N., Wood, B.J., McClure, T. (eds) Interventional Urology . Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-73565-4_5

前列腺癌是最常见的实体器官恶性肿瘤，也是美国男性癌症相关死亡的第二大常见原因。在过去十年中，MRI 已经发展到包括解剖和功能 MR 序列的组合，从而创建了所谓的多参数 MRI。当与经直肠超声 (TRUS) 结合用于 MRI 融合引导的靶向活检时，该方法在先前阴性的系统性 TRUS 引导活检后，显示出更高的临床显着癌症检出率和临床上不显着癌症的检出率。在本章中，我们使用前列腺成像报告和诊断系统 (PI-RADS) 第 2 版命名法概述了前列腺多参数 MRI (mpMRI)，并描述了 mpMRI 在前列腺癌评估中的作用。

介绍

     前列腺癌是最常见的实体器官恶性肿瘤，也是美国男性癌症相关死亡的第二大常见原因。根据美国国家癌症研究所的监测、流行病学和最终结果 (SEER) 数据库，2019 年将新诊断出约 174,650 名男性，其中 31,620 人将死于前列腺癌 [   1  ]。因此，这对医疗保健系统构成了重大挑战。自 1994 年 FDA 批准血清前列腺特异性抗原 (PSA) 筛查结合直肠指检 (DRE) 以来，新诊断病例数量急剧增加，导致以手术或放射治疗的形式进行治疗治疗。然而，人们越来越认识到并非所有的前列腺癌都需要治疗。虽然许多人表现出导致转移性疾病和死亡的攻击性行为，但更多的人有一个惰性的过程，以至于男性死于前列腺癌而不是死于前列腺癌。并非所有前列腺癌都需要治疗这一认识是革命性的，并导致越来越多地使用主动监测而不是主动干预及其伴随的副作用。然而，尽管这些努力通过主动监测来减少过度诊断的影响，但在 2012 年报告美国预防服务工作组 (USPSTF) 的建议后，美国使用 PSA 进行筛查的情况有所减少，得出的结论是 PSA 筛查不是合理 [   2   ,   3  ]。这些发现部分基于两项大型前瞻性试验的结果，一项在美国发起（PLCO 试验），另一项在欧洲发起（ERSPC 试验）。这些研究得出了关于 PSA 筛查的不同结论，PLCO 试验显示对降低死亡率没有益处，而 ESRPC 试验显示筛查组的死亡率仅小幅降低 [   4   ,   5   ]。PLCO 试验因允许对照组患者进行间歇性 PSA 检测而受到批评。接近 90% 的对照组患者进行了 PSA 检测，因此对最初提出美国预防服务工作组建议的证据提出了质疑 [   6  ]。ERSPC 试验中的污染程度也受到质疑，尽管无疑要少一些。鉴于大多数前列腺癌的生长缓慢，即使在研究期间进行一两次 PSA 检测也可能否定 PSA 筛查的任何益处。因此，有理由质疑 USPSTF 决定的审慎性。正如最近的一些研究表明的那样，许多观察者认为，随着就诊时患有晚期或转移性疾病的男性百分比增加，这一决定需要  扭转  。USPTF 最近对 PSA 检测给予了更高的评价，认为它应该是个体化的。同时，欧洲当局继续主要支持 PSA 筛查。 尽管在这场争论中过度诊断和过度治疗受到了更多的关注，但有些被忽视的是，由于系统活检遗漏，大量潜在致命的前列腺癌诊断不足。基于 PSA 升高和/或可疑 DRE 怀疑患有前列腺癌的男性目前的护理标准是系统的 10-12 芯活检（扩展六分仪活检），通常通过经直肠超声 (TRUS) 指导获得美国。然而，与前列腺切除标本相比，前列腺的系统活检在多达 36% 的病例中经常漏诊或低估肿瘤 [   8  ]。尽管这些随机活检是通过 TRUS 获得的，但超声通常对小肿瘤的检测不敏感，因此，活检针不一定直接进入可疑区域，而是以对称模式部署，不考虑肿瘤的位置。多达 25-40% 的肿瘤在 TRUS 上显示等回声模式，除非它们达到更大的尺寸，否则不可见。此类错误可能导致漏诊和延误治疗。因此，目前的 PSA 筛查和随机活检方法会导致对具有临床意义的肿瘤的诊断不足。 解决过度诊断和诊断不足的关键在于提高检测前列腺癌的能力并提供风险评估。临床风险评估可以基于已知的风险因素，例如年龄、PSA 和直肠指检状态。这些已被编入几个著名的列线图。然而，这些列线图也有几个众所周知的问题。首先，它们没有提供有关肿瘤位置的信息，因此不能直接帮助指导活检。此外，它们仅提供群体风险估计，并未针对特定患者的风险进行个体化 [   9  ]。已经引入了几种新的生物标志物来改善个体风险评估。例如，FDA 于 2012 年批准了 PCA3 和 ProPSA 检测。尽管这些检测提高了 PSA 在预测肿瘤侵袭性和预后特征方面的准确性和特异性，但由于无法定位肿瘤，它们在临床常规中的最终作用尚不清楚。  10   ]。为了定位和分层前列腺癌，已经引入了具有图像引导活检的磁共振成像 (MRI)。还引入了多种替代成像方法，包括超声弹性成像、组织扫描和对比增强超声 (CEUS)，但它们的表现不如 MRI。

  前列腺 MRI 和 MRI 引导的前列腺活检在 1980 年代后期首次被描述  。在 MRI 的早期，它被严格用作手术前活检证实的前列腺癌的分期工具。事实证明，它在分期方面的效用有限。 

 直到 1990 年代后期，人们才认识到 MRI 定位前列腺内肿瘤的潜力  。

在过去的十年中，MRI 已经发展到包括解剖和功能 MR 序列的组合，创建了所谓的多参数 MRI (mpMRI)。  当与 TRUS 联合用于 MRI 融合引导的靶向活检时，该方法显示出更高的临床意义癌症检出率，而在先前阴性的系统性 TRUS 引导下活检后，患者对临床意义不大的癌症的检出率降低。   这些有希望的结果导致  mpMRI 在阴性系统活检后疑似前列腺癌患者的管理和确定主动监测候选者中的应用增加  。 近年来，mpMRI 的使用发展迅速，目前的治疗指南仍未纳入 mpMRI 的使用。然而，更多的中心正在将 mpMRI 整合到他们的管理工作流程中。指南通常滞后于实践，因为一种新方法通常在学术中心进行测试，然后才被推荐广泛使用。同时，在 2015 年之前，mpMRI 以多种方式进行和解释，因此难以比较结果。2015 年，前列腺成像报告和诊断系统 (PI-RADS) 第 2 版发布，为 mpMRI 的性能和报告制定了标准。随着 2019 年 PI-RADS 2.1 版的发布，这些标准得到了进一步更新。第 2 版。  。人工智能 (AI)，以前称为计算机辅助诊断 (CAD)，是另一种令人兴奋的工具，在前列腺癌检测中显示出前景，目前许多研究小组正在开发中。在这里，我们使用 PI-RADS 2.1 版命名法概述了前列腺 mpMRI，并描述了 mpMRI 在前列腺癌评估中的作用。

MRI 采集

MpMRI 由两个解剖序列（T1 和 T2 加权 [T1W 和 T2W]）和两个功能序列（扩散加权成像 [DWI] 和动态对比增强 [DCE-MRI]）的组合组成。MR 光谱成像，曾经是 mpMRI 的一部分，不再包含在常规方案中，因为它在诊断方面提供的收益微乎其微，同时需要专业知识和大量成像时间 [   15   ]。随着 mpMRI 开始在局部分期、随访和复发中发挥更大的作用，重点已经转移到获得更好的图像，具有良好的空间分辨率、时间分辨率和高信噪比 [   16  ]。PI-RADS 2.1 版的目标之一是建立图像采集规范列表，以减少图像质量的可变性。为了达到这些目标，必须遵守一些关键步骤，例如患者准备和正确使用具有优化协议的适当 MRI 设备。

患者准备

关于患者的准备没有达成共识；但是，PIRADSv2.1 指南定义了患者准备的几个基本方面。例如，建议在 MRI 之前提供患者最近的 PSA、PSA 病史、直肠指检结果、活检史和家族史，因为这些信息有助于制定正确的方案。此外，应绘制实验室以获得估计的 GFR，以确保在检查的 DCE 部分期间安全管理钆造影剂 [   17   ]。 许多接受 mpMRI 评估前列腺癌的患者也曾接受过前列腺活检。  这种活检的出血是 MR 图像 [ 18   ]上的伪影来源，并且可以在 T2W 成像中模拟癌症 [   19 ]  ]。通常，建议 mpMRI 应在活检后至少 6 周或残留出血消退所需的时间延迟。T1 加权 MRI 可以快速检查是否存在出血，如果存在，则应重新安排患者。由于运动（导致图像模糊）和主要在 DWI 上的易感伪影（导致图像失真），肠蠕动和直肠中的粪便或空气也会影响图像质量。为了解决这一挑战，建议患者在成像前排空直肠，并可以提供一种抗痉挛剂，如胰高血糖素、丁溴东莨菪碱或舌下硫酸莨菪碱以抑制蠕动 [   20  ]。然而，抗痉挛药效用的证据不令人信服，并且通常不使用此类药物。最后，为了评估精囊，我们建议男性在 MRI 前 3 天避免射精，以便精囊得到最佳扩张 [   21   ]。

核磁共振设备

有两个与前列腺 MRI 相关的重要设备问题：MRI 单元的场强和直肠内线圈的使用。建议用于前列腺癌诊断的最小场强为 1.5 特斯拉 (T)。3T 扫描仪具有更好的信噪比，这允许在更短的时间内获得更高分辨率的图像 [   22   ]。大多数专家中心使用 3T，尽管在 1.5T 下可以获得非常可接受的图像，具体取决于单个 MRI 单元的质量和年龄以及使用它的护理。 所有脉冲序列都可以通过外部相控阵表面线圈或直肠内线圈 (ERC) [   23   ,   24   ] 获得。ERC 进一步提高了信噪比 (SNR)，可用于获得分辨率更高、不易出现伪影的图像。通常，ERC 建议与 1.5T MRI 一起使用，以克服后者的 SNR 限制。然而，ERC 也已与 3T MRI 一起使用以获得最大 SNR [   25   ]。虽然 ERC 提供了明显的好处，但也存在许多缺点，包括成本增加和患者对插入的不适。一般来说，与 ERC 相关的不适被高估了，大多数患者只描述了低到中度的不适 [   26  ]。ERC 的使用在某些需要更高分辨率的临床场景中也可能特别有用，例如局部分期，以及在确定性治疗后检测复发。然而，对于小肿瘤患者或接受主动监测的患者，ERC 可能不是必需的。一个重要的技术考虑是决定实际 ERC 周围的气球应该填充什么。按照制造商的建议简单地将空气放入气球中通常会导致易感伪影，因此，许多中心已转而使用稀钡或全氟化碳等溶液。我们发现后者在获得高质量图像方面特别有帮助 [   27   ]。

脉冲序列

MpMRI 由四个主要脉冲序列组成，产生解剖和功能数据的组合。高分辨率 T2 加权 (T2W) 图像和 T1 加权 (T1W) 图像主要用于形态学检查。除了这些解剖序列，还获得了两个功能序列。这些是扩散加权成像 (DWI) 序列和动态对比增强成像 (DCE)，它们需要静脉注射对比剂。这四个序列协同工作以帮助定义和确认前列腺内的可疑病变 [   28   ]。主要三个序列（T2W、DWI 和 DCE）的采集细节显示在表  5.1   [   17   ] 中。 表 5.1 mpMRI 的 T2W、DWI 和 DCE 序列的采集参数    

T2W

DWI

DCE

1. 改编自 Turkbey 等人。[ 14 ]，经爱思唯尔许可

2. T2W T2 加权、DWI扩散加权成像、DCE动态对比增强、EPI平面回波成像、ADC表观扩散系数、TR/TE重复时间/回波时间、FOV 视野、GBCA钆基造影剂

    T1W 图像用于排除活检相关残留出血的存在，因此应在其他序列之前获取。对于 T1W 图像，我们使用与 T2W 图像厚度相同的轴向图像，通常为 3 mm。可以使用自旋回波或梯度回波序列在有或没有脂肪抑制的情况下获得图像。脂肪抑制可消除可能干扰图像解释的脂肪高信号，但脂肪抑制并不重要。由于 T1W MRI 主要用于可视化活检后出血，因此图像分辨率并不重要。残余出血会妨碍前列腺内肿瘤的准确显像，因此如果发现腺体出现高信号，应在等待适当的时间让出血消退后重新安排患者进行 mpMRI  ]  。_ T2W MRI 是用于描绘前列腺的带状解剖、检测病变和确定局部分期的主要序列；因此，必须以高空间分辨率全面覆盖前列腺和周围结构。出色的图像质量对于前列腺外延伸尤为重要。为了可视化整个前列腺的解剖结构，需要获得轴向、冠状和矢状的多平面图像。我们使用 3 mm 切片厚度的快速自旋回波图像进行 T2 加权 MRI，视野在 12 到 20 cm 之间，以允许可视化精囊以及整个前列腺。通常，图像是二维获得的；然而，也可以获得 3-D 图像，并且一些人认为 3-D 成像更有效和更准确  。 最重要的功能序列是 DWI。DWI 反映了组织内自由水分子的扩散，其空间分辨率比解剖序列低得多。该序列应在与 T2W 图像相同或相似的几何形状和切片厚度的轴向平面中获得，以便于比较。DWI 可以通过使用信号衰减模型逐个体素地计算表观扩散系数 (ADC) 图来量化。ADC 值在扩散较少的区域较低，反之亦然。Gaur 等人的一项回顾性研究。证明 ADC 值是分配 PI-RADS 分数的有用量化工具，因为它们与经验丰富和新手读者的 PI-RADS 分数成反比 [   30  ]。此外，皮埃尔等人。证明通过利用全前列腺-ADC比率作为评估DWI癌症可能性的定量工具，而不是简单地进行定性评估，可以提高外周区（PZ）病变的DW PI-RADSv2.0评分的读者间一致性图像上的低信号和高信号以评估癌症风险 [   31   ]。ADC 值是在各种磁梯度强度下计算的，称为 b 值。对于 ADC 图计算，建议将一个低 b 值设置为 0–100 sec/mm 2（最好是 50–100 sec/mm 2）和一个中间 b 值设置为 800–1000 sec/ mm 2使用 [   32   ]。b 值 >1500 秒/毫米3，可以产生“高 b 值”图像，将扩散减少的区域显示为高信号区域 [   33   ]。然而，高 b 值成像在信噪比方面受到影响，因此另一种选择是基于较低 b 值图像 [   34   ] 计算高 b 值图像。肿瘤信号分化的最佳高 b 值是 1500–2000 sec/mm 3 [   35   ]。较低的 b 值对肿瘤不敏感；较高的值与背景解剖结构的过多抑制和 SNR 的损失有关。 DCE MRI 包括在施用钆螯合造影剂之前、期间和之后获得的快速 3-D 梯度回波 (GRE) T1W 图像。动态图像应在与 mpMRI 组中的其他序列相同的切片宽度和几何形状内的轴向平面中获取。该序列反映了低分子量造影剂泄漏到前列腺病理区域中。由于血管生成导致肿瘤的血管通透性增加，与周围组织相比，在对比剂给药后有更快的增强和清除。在使用造影剂之前，应测量患者的估计肾小球滤过率，因为钆类造影剂与肾功能衰竭患者的肾源性全身性纤维化有关。使用大环钆螯合物可以减轻这种风险。估计肾小球滤过率至少为 30 mL/min/1.73 m  根据食品和药物管理局的建议 [ 17、37   ]  ，3被认为是安全的。最近，由于一些患者的大脑中存在钆沉积，因此提出了钆沉积的问题。虽然没有描述与钆保留相关的健康影响，但公众对此表示担忧，一些患者拒绝使用钆对比剂。

mpMRI解读

多参数 MRI 的每个序列上都有特征信号模式，这些信号模式指示恶性肿瘤。根据病变在腺体中的位置，有些被认为是“主要的”；然而，在解释这些研究时，至少应考虑每个序列的所有数据。例如，在外围区，DWI 被认为是“主导”，而在过渡区，T2W 被认为是“主导”。 在解释 T2W MRI 时，可以立即了解带状解剖（图  5.1  ）。外围区是 T2W 上与等低信号过渡区接壤的高信号区。过渡区和外周区由假包膜或“手术包膜”隔开，中央区位于腺体的后上方，有时可以看到射精管周围朝向前列腺底部。理想情况下，还应该能够识别前列腺“囊”、5点钟和7点钟位置的神经血管束以及精囊。这些结构的可视化对于评估前列腺外延伸 (EPE) 和准确的局部区域分期很重要。前列腺中的可疑病变往往具有较短的 T2 弛豫时间，导致它们比周围组织更暗 [   38   ,   39  ]。在外围区 (PZ)，与正常高信号的 PZ 相比，可疑区域表现为低信号，并且通常被描绘为边界不明确的线性或异质区域或边界更明确的更均匀区域。由于正常的 PZ 信号相对较高，大多数病灶在 T2W 上可见。在过渡区，良性前列腺增生的外观通常是异质的，在老年患者中通常伴有边界清楚的良性前列腺增生 (BPH) 结节。在 TZ 中，可疑病变的强度可能与背景组织相似或稍弱，信号模式可能从同质到异质。然而，这些发现对于 T2W 成像的恶性变化是非特异性的，如炎症、萎缩、疤痕、  40   ]。 图 5.1

正常前列腺解剖的轴向 T2W MR 扫描显示在 ( a ) 中。过渡区（白色星号）与外围区（黑色星号）通过“手术包膜”或假包膜隔开。外围区被前列腺包膜包围。在 5 点钟和 7 点钟位置可以看到神经血管束（箭头）。尿道（实线箭头）位于中心。在前面，过渡区与前纤维肌基质相遇（虚线箭头）。在同一扫描的上轴向切片（b）中，精囊（箭头）显示为扩张良好的小管     在 DWI MRI 上，水扩散受限的区域相对于周围正常结构是低信号的。与周围组织相比，肿瘤由于其紧密堆积的细胞结构和增加的基质，更阻碍了水的扩散。表观扩散系数 (ADC) 是在不同梯度强度（“b 值”）下逐个体素计算的。在 DWI 的 ADC 图上，弥散受限区域的 ADC 值较低，呈低信号。ADC 图可以具有高度的预测性。例如，法莱蒂等人。证明阴性 ADC 图与正常 T2W MRI 相结合的阴性预测值为 100%。因此，ADC 图可用于区分良性和恶性病变 [   41  ]。此外，ADC 值与病变的 Gleason 评分呈负相关，并且可以在确定癌症是低风险还是高风险方面发挥作用 [   42   ,   43   ]。

这些信息可以帮助确定是否应该对患者进行活检。ADC 图应始终使用 b 值 >1400 sec/mm 3采集的高 b 值图像或从较低 b 值图像外推来解释。与过渡区和外围区的相对低信号背景相比，这些图像将恶性肿瘤显示为高信号，更容易检测到。高 b 值成像提高了 mpMRI 检测前列腺癌的敏感性和特异性 [   44   ]。b 值 1500–2500 秒/毫米3是检测恶性肿瘤的理想选择 [   36   ]。  通过分析高 b 值图像 [ 40   ] ，过渡区的肿瘤检测尤其得到改善。高 b 值图像或 ADC 图上的任何疑似肿瘤都应相互交叉检查，并与相应的 T2W 图像进行比较，以确认正在评估解剖图像上的可疑区域。 DCE-MRI 是另一种功能成像方法，也有助于更好地检测肿瘤。DCE-MRI 利用肿瘤脉管系统增强的毛细血管通透性。通常，在使用对比剂后，患者的前列腺 TZ 会增强，而 PZ 几乎没有增强。在 BPH 的情况下，增强可能会有很大差异。然而，恶性肿瘤通常表现出血管渗漏增加，导致肿瘤内的局灶性和快速增强。由于血流增加和血管渗漏，这通常伴随着增强的早期清除。早期局灶性增强与早期清除相结合是肿瘤的有力证据。因此，DCE-MRI 增加了诊断的信心，这主要基于其他序列。  45   ]。

 关于如何最好地分析 DCE-MRI 数据仍存在争议。可疑区域中感兴趣区域 (ROI) 生成的时间信号曲线可以进行定性、半定量或定量评估。定性地，可以通过在电影模式下滚动 DCE MRI 来观察前列腺中的早期增强病灶。凭经验，很容易识别早期、焦点增强和早期清除。半定量分析从时间强度曲线中提取简单的测量值，例如初始对比剂摄取时间、达到峰值的时间、最大斜率以及洗入和洗出斜率。DCE-MRI 的定性和半定量评估都提高了对肿瘤的检测，两种解释在读者中的表现相似 [   46  ]。然而，它们没有考虑钆浓度等因素，这些因素与 MR 信号强度和对比剂进入组织的扩散率没有直接关系。为了标准化患者和扫描仪的增强测量，已经进行了多次尝试来量化 DCE-MRI。在定量方法中，根据组织的弛豫率计算组织内的钆浓度，测量动脉输入函数，并将所得曲线拟合到时间-浓度曲线，从中可以得到速率常数，例如K trans和K ep衍生 [   47  ]。尽管在理论上很有吸引力，但存在一些实际限制。例如，测量肿瘤的实际输入函数几乎是不可能的。相反，近似值是由相邻的大血管（例如股动脉）制成的。此外，估计组织的 T1 充满错误，因此钆浓度可能不准确。此外，令人不安的是过多的不同模型，每个模型都采用不同的假设来填充文献。这种分析的价值与获得它们时遇到的困难相平衡，这意味着很少采用 DCE-MRI 的定量分析。TZ 中 DCE-MRI 的弱点降低了其对大部分前列腺的价值 [   40  ]。

因此，T2W MRI 和 DWI 已被证明比 DCE-MRI 更稳健。因此，DCE-MRI 在 PIRADS v2 中的作用相对较小，主要用于在看到经典肿瘤强化时将被认为是 PIRADS 3 至 PIRADS 4 的病变评分增加。 总之，典型的前列腺癌在 T2W MRI 上表现为低信号，在 ADC 图上呈低信号，但在高 b 值 DWI 上呈高信号。典型的癌症在 DCE MRI 对比剂给药后早期增强（图  5.2  ）。恶性肿瘤的影像学表现与良性前列腺过程（如前列腺炎和 BPH）之间存在一些重叠；但是，通常可以进行区分。通过采用 PI-RADSv2 指南，mpMRI 的解释得到了改进。在 PI-RADSv2 中，每个病变的评分范围为 1 到 5。如果病变位于 PZ，则评分高度依赖于 DWI 评分，较少依赖于 T2W 和 DCE-MRI；然而，阳性 DCE-MRI 评分可以将 PI-RADS 3 评分提高到 PI-RADS 4，从而表明发生显着癌症的可能性更高，需要进行活检。在 TZ 中，主要脉冲序列是 T2W，DWI 可以以与 PZ 中的 DCE-MRI 类似的方式使用，以将 PI-RADS 评分提高 3 至 4。  17   ]。 图 5.2

64 岁患者，PSA = 6.10 ng/mL。轴向 T2W MRI 显示左侧中前过渡区的低信号病变，最大直径 1 cm（箭头）（a）。病变通过 ADC 图 ( b ) 上同一位置的低信号、b2000 DWI ( c ) 上同一位置的高信号以及 DCE MRI 早期增强显示该位置内的多血管性 ( d ) 来证实。患者随后接受了 MRI-/融合引导的活检，结果诊断为 Gleason 3 + 4    

活检指导

就其本身而言，mpMRI 的发现几乎没有价值。只有在 mpMRI 发现用于获得组织诊断后，才能进行适当的治疗。mpMRI 为疑似肿瘤的影像引导活检提供了机会。在活检过程中使用 mpMRI 的常用方法包括实时 TRUS 成像的认知融合、MRI/TRUS 融合设备和孔内 MRI 活检。相比之下，标准的 12 核系统活检并不是真正的图像引导，因为 TRUS 通常无法可靠地检测前列腺癌。MRI 引导的活检可以通过显示正常的腺体来减少活检的需要。阴性 MRI 不一定能消除临床上显着癌症的可能性；然而，风险较低，并且在通常推荐的 PSA 动力学指导下继续随访。   通过认知融合引导的活检，操作员使用对 mpMRI 图像的事先审查来指导 TRUS 活检 [   51   ]。由于 MRI 和超声之间的截面平面通常非常不同，因此准确了解 MRI 发现出现在 TRUS 上的位置可能非常具有挑战性。认知活检既需要经验，也需要了解轴向 MRI 图像和倾斜超声图像之间的区别。因此，该方法高度依赖于用户。此外，由于在进行活检时没有拍摄图像，因此无法记录针头和活检部位的位置 [   52   ]。这使得在后续研究中无法自信地对同一区域进行抽样。 认知活检的一种相对较新的替代方法是 MRI/TRUS 融合活检。进行 mpMRI 后，前列腺被勾画并识别病变。然后将图像传输到超声套件，其中软件融合系统将实时经直肠超声图像与获取的 mpMRI 图像相匹配。使用机械臂或射频设备实时跟踪超声波。一旦两个图像融合在一起，就可以跟踪超声，以便始终向操作员显示与 TRUS 相同平面中的更新 MR 图像。使用这种方法，可以获得准确的活检并记录活检部位 [   53  ]。在 1000 多名患者中使用这种技术，与 12 芯系统活检相比，发现临床显着癌症的检出率高 30%，惰性疾病的检出率低 17% [   12   ]。流行的融合系统包括 UroNav®、Artemis®、Urostation® 和 BiopSee®，每个系统都有陡峭的操作学习曲线 [   54   ]。 最后，腔内 MRI 引导活检是图像引导活检的另一种可能方法。在初始 mpMRI 检测到前列腺内的可疑病变后，活检在 MR 机架中进行。活检针可以经直肠或经会阴引入前列腺，并获得 MR 图像以确保针在正确的位置。这种方法的优点包括准确检测具有临床意义的癌症和良好的针头可视化 [   55   ]。然而，当他们必须长时间在机架中时，患者的不适感是显着的，并且活检高度依赖于用户并且很难教给新的操作者。此外，该过程是资源密集型的，因此与其他方法相比也很昂贵[   56   ]。

核磁共振的适应症

前列腺癌的检测

与目前的护理标准系统活检相比，mpMRI 的主要目的是提高对前列腺癌的检测。由于可疑的直肠指检或 PSA 升高，对患者进行系统活检；然而，TRUS 检测前列腺癌的能力有限，而且 TRUS 活检是盲目进行的。可能会漏掉重要的癌症。西迪基等人。证明与 TRUS 引导的活检相比，使用 mpMRI 检测到的肿瘤可以识别出 30% 的临床显着癌症和 17% 的不显着癌症 [   12   ]。随后的研究也证明了 mpMRI 在前列腺癌诊断中的实用性，认为它是一种“分类”测试，可以减少不必要的活检次数。这反过来又可以减少活检后出血、感染或疼痛 [  57   ]。来自一个国际中心组（PRECISION 试验）的多中心 1A 级证据得出结论，与标准护理 TRUS 引导的系统活检相比，使用 mpMRI 引导的前列腺活检可改善临床显着前列腺癌的诊断 [   58   ]。 尽管 mpMRI 有助于更准确地检测前列腺癌，但它有一些局限性。高达 18.7% 的 MRI 可能对前列腺癌呈假阴性 [   59  ]。一种解释可能是某些肿瘤不会局部生长，而是呈放射状不连续扩散，有时被称为“稀疏肿瘤”。然而，有一些证据表明，这些 MRI 阴性癌症可能代表一种侵袭性较低的疾病形式，前提是 mpMRI 确实是阴性的。在临床显着前列腺癌的病理诊断中，mpMRI 阴性的其他潜在原因包括技术上扫描不足、解释错误或未能活检正确的目标。例如，MRI 扫描的质量可能不足以检测前列腺癌。这可能是由患者问题（运动和全髋关节置换）或机器问题（扫描参数不正确和直肠内线圈错位或其他线圈错误）引起的。解释错误可能因观察者疲劳或缺乏培训而发生。当病变被很好地识别，但针被放置在错误的位置时，就会发生活检错误。这可能是由于在活检过程中分割不良、配准不准确或其他用户错误造成的。“质量链”中的任何这些因素都可能导致诊断错误。因此，为了提高 mpMRI，质量链的各个方面都必须保持在高水平。

前列腺癌的分期

前列腺癌患者不仅可以被诊断出来，还可以通过 mpMRI 进行分期以确定疾病的区域范围。超声检查和计算机断层扫描等常规成像技术的软组织分辨率不足以识别原发性前列腺癌的范围及其与前列腺包膜和精囊、神经血管束或直肠的关系。前列腺癌最常见的分期系统是 T/N/M 系统：(T) 肿瘤大小，(N) 是否存在淋巴结受累，以及 (M) 是否存在向局部或远处结构的转移 [   60   ]。定义为 T1-T2 的阶段被限制在前列腺内，而前列腺外延伸上升到 T3A，精囊受累上升到 T3B，进一步的器官或骨盆侧壁受累是 T4 [   61  ]。轴向 T2W 图像最适合初步评估前列腺外延伸。然而，更完整的分期评估包括注意包膜形状和对称性、神经血管束不对称、精囊受累和盆腔淋巴结疾病 [   62   ]。指示前列腺外延伸的细微特征包括直肠前列腺角的丧失、前列腺包膜边界模糊和前列腺神经血管束的单侧变化，这在前列腺轴向的 5 点钟或 7 点钟位置发现飞机。可以通过寻找轴向和冠状 T2W 上的局灶性低信号来评估精囊受累 [   63   ]。ERC 的使用对于前列腺外延伸和精囊浸润特别有帮助 [   64  ]。DWI 或 DCE-MRI 可作为前列腺外扩散的诊断补充（图  5.3  ）。在解剖序列中添加带有 ADC 映射的 DWI 已被证明可以提高检测前列腺外延伸的准确性 [   65   ]。然而，使用 mpMRI 进行分期有其局限性，特别是在其检测微观 EPE 的能力方面。de Rooij 等人进行的荟萃分析。关于使用 mpMRI 进行局部分期显示，mpMRI 对 EPE/SVI 的敏感性为 57-61%，而检测 EPE/SVI 的特异性为 88-96% [   66  ]。这项研究表明了将 MRI 发现与其他临床病理参数相结合的价值。Mehralivand 等人的一项前瞻性研究。开发了基于 MRI 的 EPE 分级系统。在本研究中，较高的基于 MRI 的 EPE 分级类别与较高的病理性 EPE 风险相关，并将该 MRI 分级系统与 PSA、Gleason 评分和 DRE 等临床变量相结合，在预测病理性 EPE 方面更加准确。  67   ]。 图 5.3

79 岁患者，PSA = 11.12 ng/ml。轴向 T2W MRI 显示中线至右心尖中前过渡区（箭头）有一个 2.9 cm 的低信号病变，有可能向腺体前部延伸到前列腺外，可视为包膜凸起（a）。DWI的ADC图识别同一位置的低信号病变（b），并进一步与b2000 DWI上的高信号模式确认（c）；病灶在 DCE MRI 上显示局灶性高增强 ( d )。患者接受了 MRI/TRUS 融合引导的活检，结果诊断为 Gleason 4 + 5 级疾病     MRI 在区分恶性淋巴结以进行分期方面也受到限制，因为它主要依赖于大小标准和淋巴结形状，这些标准对淋巴结转移不够敏感或特异性不够。在这方面，它的表现与 CT 非常相似，众所周知，CT 对前列腺癌转移不敏感。

主动监控

自 1990 年代建立 PSA 筛查以来，前列腺癌的检出率显着增加。由于其生长和进展缓慢的性质，许多前列腺癌患者死于其他疾病，因此过度治疗是一个真正的问题。积极治疗可能对生活质量产生有害后果，其对降低死亡率的作用仍存在争议。因此，主动监测自 1990 年代中期以来一直在讨论 (AS) 作为替代方案。AS 用于低风险癌症 (Gleason 6) 并监测 PSA 和定期重新活检的患者。当前的标准 AS 监测包括 PSA 测试、DRE 和重复标准活检。它通常提供给符合某些标准的前列腺肿瘤患者：临床分期≤T1c，Gleason 分级≤6，PSA 密度≤0.15，肿瘤涉及≤2 个核心，以及通过系统活检获得的任何单核心受累≤50% [   68   ]。在进展或升级到更高风险类别的情况下，开始治疗。 然而，这些标准可能会漏掉潜伏在腺体其他地方的重要癌症。用于 AS 的 mpMRI 的优势在于能够检测到初始活检模板之外的病变。由于大量男性因 PSA 持续上升和对错过重大疾病的焦虑而退出 AS，因此 mpMRI 可用于选择在发病时不适合 AS 候选人的男性。同时，由于其对中高风险癌症的高阴性预测值，阴性 mpMRI 可以支持为合适的患者选择 AS 。 比其在选择 AS 患者方面更具争议的是 mpMRI 在监测 AS 患者中的作用。mpMRI 已被证明对于检测肿瘤等级从 3 + 3 到 3 + 4 的进展相对不敏感，这是 AS 中最常见的事件 [   68   ]。这种明显的升级可能是由于对同一稳定肿瘤的不同部分进行采样，或者它可能代表真正的进展。在任何情况下，这些在 AS 期间的连续活检等级的小幅增加的真正影响仍然存在争议。与 PSA 相比，mpMRI 对进展的敏感性较低，但特异性较高 [   71  ]。有人提出，在 AS 中 mpMRI 和 PSA 密度监测的结合可以显着改善对病理进展的预测。最近还探索了 MRI-TRUS 融合活检在 AS 中的效用。布鲁姆等人。证明与具有阳性确认融合活检的患者相比，初始系统活检显示格里森 3 + 3 或 3 + 4 和阴性确认融合活检的患者在 AS 上出现肿瘤进展的可能性较小 [   72   ]。此外，Bloom 等人。证明非裔美国人 (AA) 男性在 MRI-TRUS 融合活检中比非 AA 男性更有可能从格里森 3 + 3 升级到格里森 4 + 3 或更高 [   73  ]。费尔克等人。建议将 mpMRI 添加到 PSA 和等级等传统参数中具有增量价值；随着 mpMRI 结果的增加，PSA 密度或活检阳性预测进展的受试者工作曲线下面积从 0.87 显着增加至 0.91 [   74   ]。最后，选择 AS 而不是治愈性治疗的患者可能会担心 AS 的任何额外风险和潜在的疾病治疗不足。两个大型前瞻性 AS 队列显示前列腺癌相关死亡率和转移性疾病的风险非常低 [   75   ,   76   ]。 mpMRI 在 AS 中的应用仍在不断发展。在 AS 中使用的实践标准刚刚开始包括 mpMRI。资格标准和后续方案表明各机构之间存在很大差异，最佳方法仍不清楚。理想的方案应该能够识别符合条件的患者并尽早发现疾病进展，以防止疾病进展。此外，AS 的监测方法应该是低成本和低发病率的。AS 监测期间重复活检的发病率促使人们考虑将 mpMRI 作为常规活检的替代品，为 PSA 升高和/或 mpMRI 改变的患者保留活检 [   77   ]。最后，mpMRI 在选择 AS 患者方面的附加价值是不完善的 [   78  ,   79   ]。在 Siddiqui 等人的一项研究中，mpMRI 显示 29% 的患者被误导为 AS，如引导活检所示 [   80   ]。然而，如前所述，mpMRI 可能会漏掉多达 16% 的具有临床意义的癌症 [   81   ]。这些限制可以解释为什么当前的指南对将 mpMRI 集成到 AS 算法中犹豫不决。在当前列线图中包含 mpMRI 的价值必须通过前瞻性试验进一步评估 [   80   ]。然而，由于除了经过临床验证的分子测试外，没有完美的 AS 方法，因此前列腺 mpMRI 在监测肿瘤中的应用越来越多。

挑战与局限

前列腺 mpMRI 在诊断、分期和治疗计划中具有实用性。除了扫描的技术问题外，基于 PIRADSv2 的 mpMRI 解释仍然受到读者之间的变异性影响，尽管尝试标准化。在多阅读者分析中，5 名阅读者检测所有病变的平均灵敏度为 63%，阅读者间对所有病变评分的一致性为 58%。这种可变性在非指标病变和缺乏经验的读者中尤其明显 [   82   ]。几项研究跟进了这项工作，并进一步记录了前列腺 MRI 读数和 PIRADS 重复性的局限性 [   83   ,   84  ]。试图减少读者之间的差异是一个持续的过程，因此，PI-RADS 旨在成为一个动态文档，随着证据在临床实践中的使用积累，它会进行编辑。其次，mpMRI 的图像解释具有挑战性。已经确定肿瘤大小和分级是影像学检测肿瘤的重要预测指标；然而，作为一个例子，在 Le 等人的一项研究中，mpMRI 未能检测到 28% 的 >1 cm 肿瘤和 28% ≥ Gleason 评分 7 的肿瘤 [   85  ]。最后，将 mpMRI 作为前列腺成像的标准模式面临挑战。虽然 mpMRI 和图像引导活检已被证明比六分仪活检更具成本效益，但获得执行此类活检所需资源的价格可能对没有经济能力的中心构成挑战 [   86   ]。DCE 图像、MRI 耗材和 ERC 对造影剂的要求进一步增加了成本。ERC 报销尤其具有挑战性，因为关于其效用的研究相互矛盾 [   25   ,   26   ,   87   ,   88  ]。在利用 mpMRI 的多种诊断功能时，这些限制是需要考虑的重要因素。前列腺 MRI 仍存在需要克服的挑战。

人工智能

几个研究小组正在积极开发和测试人工智能 (AI)，以检测和表征 MRI 上的前列腺病变。目前正在开发的人工智能系统很有前景，这表明人工智能可以成为帮助放射科医生解释前列腺 mpMRI 同时提供进一步准确性和标准化的宝贵工具。典型的 AI 系统使用来自 mpMRI 的图像来定位前列腺，识别前列腺中的任何病变，然后识别可能是癌症的病变，分配 PI-RADS 评分。人工智能模型经过训练，可通过处理来自放射科医生检查并手工分割的带注释的 MRI 切片的数据来检测这些异常区域，以区分前列腺与周围组织和前列腺内的病变。这些 AI 模型的强度取决于这些带注释的数据集的强度和有效性，之后它会对其预测进行建模。它还依赖于良好的图像质量，并且与更新后的 PI-RADS v2.1 的目标之一不谋而合。2018 年，Armato 等人。发表了一篇总结 PROSTATEx 挑战赛结果的论文，这是 32 个小组之间的竞赛，旨在测试他们的 AI 模型检测前列腺癌病变并根据标准化的 mpMRI 图像集合为他们分配一个 Gleason 级组 (GGG)。总共测试了 71 个 AI 模型，性能最佳的方法的 AUC 为 0.87，该值显示了 AI 作为检测异常病变的工具的前景。然而，挑战中使用的 AI 方法在预测 GGG 方面并不成功，表现最佳的方法的加权 kappa 值为 0。  89   ]。此外，Greer 等人 2018 年的一项研究。在 PI-RADS 评分中探索 AI 辅助表明，AI 辅助增加了读者之间的一致性（从 56.9 到 71.8 [ p  = 0.001]）和检测病变的敏感性，但降低了特异性 [   90   ]。然而，Gaur 等人。进行了一项多中心、多读者调查，比较了 mpMRI 与 AI 在检测癌性病变方面的敏感性和特异性，发现 AI 在检测 PI-RADSv2 3 或更高的病变方面具有更高的特异性，并且在使用 AI 辅助时显着缩短了读取时间放射科医师（4.6 对 3.4 分钟，p  < 0.001）[   91  ]。总之，至少在研究环境中，人工智能已被证明是标准化前列腺 mpMRI 解释的有用工具，但尚未成功预测癌症侵袭性。在单独将 AI 视为前列腺癌的可靠诊断工具并协助放射科医生之前，需要进一步开发更强大、更广泛适用和更易于访问的 AI 模型。

结论和总结

在过去的二十年里，MpMRI 确实改善了前列腺癌的检测、分期和管理。这种模式的多脉冲序列可以深入定位和表征肿瘤，提高成像结果的准确性。mpMRI 的局限性包括获取图像的成本以及阅读和解释所需的技能。必须对 mpMRI 中获得的图像进行解释，以便在世界范围内提供统一的结果，并且不断尝试教育读者并使图像结果标准化。然而，MRI 结合新型图像引导活检的准确病灶可视化使得病灶检测和治疗计划的彻底方法成为可能。mpMRI 检测到的病变数据目前正被用于训练 AI 系统自动检测前列腺癌病变，以期进一步提高前列腺癌诊断的准确性和标准化。这些进展为 mpMRI 和 AI 的未来带来了希望，并可能进一步探索它们在前列腺癌管理中的作用和应用。

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