前列腺穿刺活检技术的演变过程
刘爽, 袁仁斌*
西南交通大学医学院,西南交通大学附属医院,成都市第三人民医院泌尿外科,成都,邮编 610000
通信作者:袁仁斌,yuanrenbin123@163.com
摘要

前列腺穿刺活检(prostate biopsy)是诊断前列腺癌的“金标准”。临床中曾常用前列腺特异性抗原(prostate specific antigen,PSA)升高或直肠指检(digital rectal examination, DRE)异常作为是否行经直肠彩超引导前列腺穿刺(transrectal ultrasound guided prostate biopsy,TRUS-GB)的标准,但可能导致低级别和临床无意义肿瘤的过度诊治,给病人带来了生理、心理及经济压力。当今前列腺穿刺活检的方案较多,但现阶段尚未形成一种标准的前列腺穿刺术式。本文回顾了前列腺活检技术从最原始的手指引导穿刺到最新的图像融合靶向穿刺的大致演变过程。

关键词: 前列腺癌; 前列腺穿刺活检; 经直肠彩超引导; 多参数磁共振成像; 靶向穿刺
Evolution of prostate biopsy technology
LIU Shuang, YUAN Renbin*
Department of Urology, Southwest Jiaotong University Medical College, Affiliated Hospital of Southwest Jiaotong University, Chengdu Third People’s Hospital, Chengdu ?????, China
Corresponding author: Yuan Renbin, Emial:yuanrenbin123@163.com
Abstract

Prostate biopsy is the gold standard for diagnosing prostate cancer. In clinical practice, elevated prostate specific antigen (PSA) or abnormal digital rectal examination (DRE) have been used as the criteria for transrectal ultrasound guided prostate biopsy (TRUS-GB), but may lead to overdiagnosis and overtreatment of low-grade and clinically insignificant tumors, which brings physical, psychological and economic pressure to patients. Today there are many options for prostate biopsy, but a standard of prostate biopsy has not yet been established. This article reviews the general evolution of prostate biopsy technology from the most primitive finger-guided aspiration to the latest image fusion-targeted aspiration.

Keyword: prostate cancer; prostate biopsy; transrectal ultrasound guided prostate biopsy; multiparameter magnetic resonance imaging

前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)目前已成为男性泌尿生殖系统中最常见的恶性肿瘤, 2020年世界癌症报告数据显示, PCa发病率位居男性恶性肿瘤的第6位, 死亡率居于第9位[1]。据世界卫生组织国际癌症研究机构统计预测, 2020年中国PCa发病率约15.6/10万人, 新发病例超11万人, 死亡人数超5万人, 正逐步成为影响我国中老年男性健康的重要疾病之一[2, 3]。PSA及DRE因操作简单、费用低, 一直是前列腺肿瘤的首选筛查方法, 但它们具有特异性低、敏感性低的缺点, 迫使PCa的诊断技术进一步发展。

前列腺穿刺活检是诊断PCa最可靠的检查, 是诊断PCa的“ 金标准” 。根据2021版中国临床肿瘤学会(CSCO)PCa诊疗指南, 目前前列腺穿刺活检指征为:DRE发现前列腺可疑结节, 任何PSA值; TRUS或者MRI发现可疑病灶, 任何PSA值; PSA值> 10 ng/mL; PSA 4~10 ng/mL, 可结合f/Tpsa, PSAD或前列腺健康指数[4]。DRE和PSA作为传统方法确定行前列腺穿刺缺乏对肿瘤的敏感性和特异性, 导致不必要的活检率相对较高[5]。经直肠超声(TURS)、多参数磁共振成像(Multiparameter magnetic resonance imaging, mpMRI)等医疗设备的出现给前列腺活检方式提供了更多的技术支持和临床方案选择。

经过一百余年的演变, 前列腺穿刺技术主要经历了手指引导阶段、经直肠彩超阶段、靶向穿刺阶段三个时期。

1 手指引导前列腺活检(digitally directed biopsy)

在直肠内超声检查和经直肠超声引导下的前列腺活检出现之前, 前列腺穿刺都是通过将食指插入直肠辅助定位前列腺病灶的位置, 随后用穿刺针直接经会阴或者经直肠穿刺获得PCa的组织标本[6]。该方法较为盲目, 准确性差, 近三十年来, 逐渐被TRUS引导前列腺活检所取代。

2 经直肠超声引导的前列腺活检(TURS-guided prostate biopsy)
2.1 经直肠超声引导的(随机)前列腺活检

20世纪80年代初, 随着超声设备的不断发展及超声技术的不断进步, 逐渐出现了经直肠超声引导下的前列腺穿刺技术[7]。超声引导下前列腺穿刺技术可以更准确地将穿刺针置入前列腺的可疑区域。但当时学术界未形成统一的穿刺术式及穿刺组织数目, 操作者根据患者的超声结果及直肠指检结果随机决定穿刺组织数目。

2.2 经直肠超声(TURS)引导下系统性穿刺

经直肠超声引导下前列腺系统穿刺是标准的穿刺方法, 一般建议穿刺10~12针, 可提高肿瘤检出率并且不增加穿刺并发症的发生率。根据患者PSA值、DRE、TURS或MRI检查结果, 在常规的10~12针系统穿刺基础上, 可对可疑病灶实施靶向穿刺以进一步提高检出率。

2.3 穿刺核心数目

系统性穿刺根据核心穿刺数目不同可以分为六点穿刺法, 改良六点法, 扩大穿刺法和饱和穿刺法等。后者均在前者的基础上进行了一定的改进, 以追求更高的穿刺精确度, 提高肿瘤检出率。

2.3.1 六点穿刺法 Hodge等于1989年首次提出了TURS引导下的六点穿刺法, 分别在前列腺两侧中叶矢状面的基底部、中部和尖部, 各穿刺一针, 共取出六块组织, 该法总检出率为20%~30%[8]。但由于该法穿刺点较少, 位于前列腺外周带边缘及移行带的肿瘤将会被漏诊, 假阴性率高达30%[9]。最初使用的6点穿刺法仅取样了大约1%的腺体组织, 在大体积前列腺中极易漏诊小肿瘤, 尤其是位于大体积腺体的外周带, 移行区, 和前列腺尖部的病灶。

2.3.2 改良六点法 因PCa好发于前列腺外周带, 但标准六点穿刺法对外周带采样组织有限, 并且没有利用PCa常分布于前列腺外周带的特点。Stamey等建议应将靠近中部或基底部的活检范围横向引导到外周带的前外侧区, 这一改良提高了肿瘤的检出率[10]

2.3.3 扩大穿刺法 前列腺分为外周带、中央带、移行带, 正常情况下外周带占前列腺体积的65%, 中央带占 30%, 移行带占 5%[11]; 而6点法由于穿刺针数较少, 穿刺核心点覆盖不全, 存在局限性, 因此, 学者们提出了各种扩大系统穿刺法, 现将主流的几种归纳如下:8点法即在6点法的基础上, 增加双侧叶及外侧中部各1点; 10点法即在6点法的基础上, 增加双侧叶外周带各2点; 11点法即在6点法的基础上, 增加两侧叶外周带和移行带各1点, 中线上1点; 12点法即在6点法的基础上, 增加双侧叶外周带外侧的底部、中部、尖部各1点; 13点法即在6点法的基础上, 增加前列腺中线3点, 左右叶外周带外侧各2点; 14点法即在6点法的基础上, 增加左右叶外周带外侧各 1点及左右移行区、尿道周围区各 1点, 中间区中央腺体左右各 1 点; 16点法即在6点法的基础上, 增加双侧叶外周带外侧的底部、中部、尖部、旁侧各1点及移行带各1点; 18点法即在12点法的基础上, 增加中线两侧各3点; 21点法即在12点系统穿刺法的基础上, 增加中线部位间隔穿刺3点, 两侧叶移行区各3点; 24点法即利用前列腺穿刺模板在前列腺双侧叶底部、中部、尖部各4点, 或双侧叶底部、尖部各3点, 中部各4点, 移行区各2点。

2.3.4 饱和穿刺法 饱和穿刺是指取样更多的核心区(通常为18~24个核心区), 从左、右叶外周带外侧至中线逐点活检。穿刺数目与前列腺体积成正比, 前列腺体积越大, 穿刺点数越多。通常认为该方法不会增加PCa的检出率, 但过多的穿刺针数, 会导致前列腺穿刺活检的并发症发生率升高[12]

2.3.5 重复穿刺 什么样的患者需要行重复活检是泌尿外科医师面对的普遍难题。一项回顾性研究建议在重复活检中应使用MRI靶向活检或基于图像的活检, 而不是系统活检[13]。2021年CSCO PCa诊疗指南提出重复穿刺指征:首次穿刺病理发现非典型性增生或高级别上皮内瘤变, 尤其是多针病理结果同上; 复查PSA持续升高或影像学随访异常; 复查PSA 4~10 μ g/L(可结合 f/t PSA、PSA密度(PSAD)、DRE或前列腺健康指数的随访情况)。重复穿刺时首选MRI引导下经直肠前列腺穿刺以提高穿刺阳性率[4]

2.4 穿刺路径

前列腺穿刺有经会阴和经直肠两种路径, 二者的主要区别在于穿刺部位、穿刺入路和经直肠超声探头的扫查平面三方面。

2.4.1 两种穿刺操作路径的操作难度 直肠彩超引导经直肠前列腺穿刺操作相对简单, 耗时较短。患者取左侧卧位, 一般无需局部浸润麻醉, 穿刺针在经直肠超声探头引导下, 经直肠壁进入前列腺实质。由于该穿刺路径与外周带垂直, 取得的外周带前列腺组织相对较少, 移行带组织相对较多。

直肠彩超引导的经会阴前列腺穿刺操作相对复杂, 需不断转换探头平面, 耗时更多。患者取截石位, 需采用皮下组织局部浸润麻醉。穿刺方案与上述经直肠穿刺类似, 穿刺针在双平面直肠超声探头引导下, 经会阴部皮肤进入前列腺实质。经会阴穿刺的穿刺路径平行于尿道, 不但可以取得较多的外周带组织, 还可以准确地区分前列腺的前、后半区和尖部, 有助于发现前半区和尖部的肿瘤。

2.4.2 两种穿刺路径的阳性率比较及并发症发生情况 目前大多数学者认为经直肠穿刺与经会阴穿刺的阳性率相似, 二者各有优缺点[14, 15], 具体比较详见表1。经会阴穿刺活检已成为经直肠穿刺的良好替代方法。一项meta分析观察到, 与经直肠活检相比, 经会阴活检的癌症检出率更高(36.8% vs. 30%), 但差异无统计学意义[16]

表1 经会阴与直肠穿刺优缺点比较
3 靶向穿刺
3.1 mpMRI靶向活检

与系统性经直肠超声引导活检相比, mpMRI靶向活检通过减少所需的活检穿刺数, 提高了有临床意义的PCa检测率, 诊断的准确性更高。但对于具有临床意义的pCa的诊断, mpMRI靶向活检仍有一定的假阳性率和漏诊风险, 所以建议在靶向穿刺基础上联合系统穿刺。以下方法可用于前列腺靶向穿刺活检:多参数磁共振直接引导下前列腺靶向穿刺, 认知融合靶向穿刺和多参数磁共振与经直肠超声影像(软件)融合靶向穿刺。

相较于其他辅助检查, mpMRI检查能清楚地显示前列腺包膜的完整性、盆腔淋巴结受侵犯情况、骨转移病灶以及前列腺周围组织和器官是否受到肿瘤侵犯。随着多参数磁共振成像及前列腺影像报告和数据评分系统(PI-RADS2)的出现[17], PCa的定位、诊断和危险性分组更加便利及常态化。

mpMRI包括T2加权图像、动态对比增强成像和弥散加权成像, 在活检前应用mpMRI有可能彻底改变PCa筛查方式。PROMIS试验和PRECISION试验都证明与单独的TRUS活检相比, mpMRI 在检测有临床意义的PCa方面具有更好的准确性[18, 19]。2021年CSCO前列腺癌临床诊疗指南认为, 如果TRUS或者MRI检查提示可疑病灶, 推荐行mpMRI检查[4]。基于mpMRI的靶向穿刺可显著提高重复穿刺阳性率, 避免漏诊。

3.1.1 多参数磁共振直接引导下前列腺靶向穿刺(mmpMRI-guided in-bore biopsy) 直接在mpMRI引导下使用非磁性活检针装置能准确地对可疑肿瘤区域进行采样, 并能够精确记录活检部位。该方法可有效检测PSA升高和TRUS活检阴性的临床有意义PCa。Quentin等将钻孔活检与标准TRUS活检进行了比较, 证明每针穿刺组织的肿瘤组织占比越高, 所需的活检针数越少[20]。虽然mpMRI直接引导下前列腺靶向穿刺相比TRUS能实时准确地定位和检出微小的病灶, 但也有很多不足, 比如:钻孔活检需要昂贵的兼容性磁共振设备, 患者术中全程俯卧位易引起不适, 需要操作人员具有一定经验, 使得这种活检技术在临床诊疗中受限[21]

3.1.2 多参数磁共振与经直肠超声影像(软件)靶向穿刺(mpMRI-TRUS fusion targeted prostate biopsy) 多参数磁共振与经直肠超声影像(软件)靶向穿刺使用不同的软件平台, 通过影像融合技术, 对mpMRI定位的可疑病灶在超声实时引导下实施穿刺活检。与标准系统活检相比, MRI超声融合活检在检测具有临床意义的PCa方面不断被证明更有效[22]。它结合了 MRI精准定位肿瘤和超声实时反馈、易携带和复合人体工学的优势。 MRI超声融合活检用于三种情况:系统性活检阴性但一直高度怀疑肿瘤的患者; 系统性活检效用较低的大体积前列腺患者; 主动监测中检测出的低危PCa患者。一项meta分析证明了 MRI 融合前列腺穿刺的肿瘤诊断率远高于标准系统穿刺的肿瘤诊断率[23]。不足之处:MRI-TRUS融合活检需要更高成本和长学习曲线, 操作过程中需要在图像解释和融合时关注细节, 操作者经验的增加可以提高PCa的检出率。

3.1.3 认知融合靶向穿刺(cognitive fusion targeted prostate biopsy) 认知融合靶向活检是将mpMRI数据纳入前列腺活检技术。操作者仅通过操作过程中目视估测, 判断mpMRI中所确定的目标病灶位置, 然后将此位置转换为经直肠超声引导活检时的穿刺进针策略来实施前列腺靶向穿刺。Puech等人将认知融合与MRI-TRUS融合软件活检进行了比较, 发现两种技术之间的肿瘤诊断率没有显著差异[24]。没有与手术本身相关的特殊软件或技术是本方法一个明显的好处, 但认知融合靶向穿刺最常见的局限性是对病变位置的错误判断可能导致配准错误, 尤其是当操作者没有经验并且操作者没有亲自评估 MRI 图像而是依赖报告来辅助定位病灶时。

3.2 对比增强超声(CEUS)成像引导的靶向穿刺

PCa的发生与血管生成有关, 在肿瘤组织内微血管密度增加, 与正常前列腺组织相比, 肿瘤组织的血液灌注受到干扰[25]。将微泡造影剂经静脉注入并保留在血管内, 能提高低流量、低流速血流信号的检出效率, 实时、动态地评价前列腺正常组织和癌组织的灌注差异, 能够对病灶进行精准定位, 进而引导靶向穿刺。 部分研究明CEUS靶向活检与系统活检的检测效率相似, 但活检组织数目不到一半(靶向活检的敏感性为 29%, 特异性为 80%), 但单独的CEUS技术漏诊率较高[26, 27, 28]。总的来说, CEUS靶向穿刺活检对于PCa的早期诊断有着重要意义, 可作为一个替代选择。

3.3 弹性成像引导的靶向穿刺

弹性成像是基于良性和恶性组织的弹性特性之间存在差异的超声成像技术, 根据病灶及周围组织发生变形程度差异成像, 再运用颜色差异度反映各组织密度差异, 分为实时组织弹性成像和剪切波弹性成像[29]。与其他成像技术相比, 基于超声的弹性成像的最大优势之一是可以在弹性成像模式下实时定位PCa的可疑区域。尽管弹性成像结果显示与系统活检结果有良好的相关性, 但弹性成像技术在区分 PCa 病灶与慢性前列腺炎或钙化灶时仍存在一些局限性[30]

3.4 机器人引导的经会阴前列腺活检

使用机器人引导进行超声探针和针头放置以进行前列腺活检。在穿刺前运用mpMRI-US 融合软件进行实时采样, 并且可以针对前列腺内预先计划的可疑区域实施活检采样。 穿刺针头位置由机器人的自带软件计算, 并考虑到患者定位的深度和角度。机器人设备可以降低靶向穿刺点对实施者和患者的影响, 因此可以提高穿刺点准确性和稳定性并缩短手术时间[31]。然而使用这种设备费用昂贵, 而且许多医院并不容易获得, 并且安全性、人体工程学以及设备兼容性仍是当下不小的挑战。

4 总结

前列腺活检是确定PCa诊断的基石。成像技术的最新进展已经改善PCa的早期检测。鉴于每年进行大量前列腺活检, 活检必须易于获得、时间高效且具有成本效益, 以确保患者和医疗保健系统的可行性。尽管各种靶向介导下的前列腺穿刺与经直肠彩超引导下的系统前列腺穿刺相比, 能在更少的组织标本下, 降低穿刺并发症, 提高有临床意义的pCa检出率, 但经直肠彩超引导价格更低廉, 操作人员学习曲线更短, 设备要求更低, 更适合广大基层医院的医生学习操作。也许随着医疗技术的进步, 现在的靶向技术也会越来越普及, 也许也会出现更新的前列腺穿刺活检技术, 但最终的目的就是为了实现理想的活检技术, 其发病率低, 癌症检测灵敏度高, 成本低廉, 优化了患者体验。

参考文献
[1] World Cancer Report: Cancer Research for Cancer Prevention[EB/OL]. (2020-06-20). https://publications.iarc.fr/586. [本文引用:1]
[2] 叶定伟, 朱耀. 中国前列腺癌的流行病学概述和启示[J]. 中华外科杂志, 2015, 53(4): 249-252. [本文引用:1]
[3] Latest global cancer data: cancer burden rises to 19. 3 million new cases and 100 million cancer deaths in 2020[EB/OL]. (2020-12-15). https://www.iarc.fr/faq/latest-global-cancerdata-2020-qa/. [本文引用:1]
[4] 中国临床肿瘤学会指南工作委员会. 中国临床肿瘤学会前列腺癌诊疗指南[M] . 北京: 人民卫生出版社, 2021: 27-30. [本文引用:3]
[5] THOMPSON J E, MOSES D, SHNIER R, et al. Multiparametric magnetic resonance imaging guided diagnostic biopsy detects significant prostate cancer and could reduce unnecessary biopsies and over detection: a prospective study[J]. J Urol, 2014, 192(1): 67-74. [本文引用:1]
[6] APPLEWHITE J C, MATLAGA B R, MCCULLOUGH D L, et al. Transrectal ultrasound and biopsy in the early diagnosis of prostate cancer[J]. Cancer Control, 2001, 8(2): 141-150. [本文引用:1]
[7] ONUR R, LITTRUP P J, PONTES J E, et al. Contemporary impact of transrectal ultrasound lesions for prostate cancer detection[J]. J Urol, 2004, 172(2): 512-514. [本文引用:1]
[8] HODGE K K, MCNEAL J E, TERRIS M K, et al. Rand om systematic versus directed ultrasound guided transrectal core biopsies of the prostate[J]. J Urol, 1989, 142(1): 71-74; discussion 74-75. [本文引用:1]
[9] CHING C B, MOUSSA A S, LI J, et al. Does transrectal ultrasound probe configuration really matter? End fire versus side fire probe prostate cancer detection rates[J]. J Urol, 2009, 181(5): 2077-2082; discussion 2082-2083. [本文引用:1]
[10] STAMEY T. Making the most out of six systematic sextant biopsies[J]. Urology, 1995, 45(1): 2-12. [本文引用:1]
[11] MCNEAL JE. Origin and evolution of benign prostatic enlargement[J]. Urol, 1977, 15: 340-345. [本文引用:1]
[12] JONES J. Prostate cancer: are we over-diagnosing- or under-thinking[J]? Eur Urol, 2008, 53(1): 33-44. [本文引用:1]
[13] ABRAHAM N E, MENDHIRATTA N, TANEJA S S. Patterns of repeat prostate biopsy in contemporary clinical practice[J]. J Urol, 2015, 193(4): 1178-1184. [本文引用:1]
[14] BORGHESI M, AHMED H, NAM R, et al. Complications after systematic, rand om, and image-guided prostate biopsy[J]. Eur Urol, 2017, 71(3): 353-365. [本文引用:1]
[15] GUO L H. Comparison between Ultrasound Guided Transperineal and Transrectal Prostate Biopsy: A Prospective, Rand omized, and Controlled Trial[J]. Sci Rep, 2015, 5: 16089. [本文引用:1]
[16] NELSON A W, HARVEY R C, PARKER R A, et al. Repeat prostate biopsy strategies after initial negative biopsy: meta-regression comparing cancer detection of transperineal, transrectal saturation and MRI guided biopsy[J]. PLoS One, 2013, 8(2): e57480. [本文引用:1]
[17] KASSON M, ORTMAN M, GAITONDE K, et al. Imaging prostate cancer using multiparametric magnetic resonance imaging: past, present, and future[J]. Semin Roentgenol, 2018, 53(3): 200-205. [本文引用:1]