Magnetic Resonance Imaging in Prostate Cancer Diagnosis Cite this chapter Vourganti, S., Wojtowycz, A.R. (2015). Magnetic Resonance Imaging in Prostate Cancer Diagnosis. In: Khanna, R., Bratslavsky, G., Stein, R. (eds) Surgical Techniques for Prostate Cancer. Springer, New York, NY. https:///10.1007/978-1-4939-1616-0_3
前列腺癌诊断中的磁共振成像 关键词 近年来，工业化国家的前列腺癌特异性死亡率显着下降，部分原因在于 PSA 筛查提供的治愈性意向治疗和早期疾病检测的广泛应用。不幸的是，这一进展伴随着许多可能从未死于前列腺癌的患者的过度治疗。区分具有临床意义的癌症和惰性癌症是当前研究的主要焦点。利用血清 PSA 和系统性经直肠超声引导活检的现代临床筛查方案敏感性和特异性较差 ， 并最终导致对低风险惰性疾病的过度检测以及更临床意义的癌症遗漏。这种临床不确定性反映在临床诊断和根治性前列腺切除术之间大约 30% 的高升级率。因此，临床医生和患者都不能肯定地依赖临床分期信息来预测行为。结果，即使在预测为低风险癌症的情况下，许多男性也转向更具侵入性和根治性的治疗，虽然这在控制肿瘤风险方面有效，但与显着的发病率和成本相关。 为了改善并可能消除这种不确定性，已经进行了许多调查工作。前列腺癌成像的最新进展，特别是那些利用 3 T 磁共振成像 (MRI) 与直肠内线圈耦合的协议，显着提高了图像采集的信噪比。结果，已经实现了时间和空间分辨率的革命性改进。这种清晰的成像最终为腺体的三维解剖提供了足够的洞察力，从而可以识别和表征腺体内的单个前列腺肿瘤病变。此外，通过将传统的解剖 MR 成像与先进的功能性 MR 序列（称为多参数成像，包括扩散加权成像、动态对比度增强成像和光谱学）相结合，可以收集额外的生物物理信息，从而实现对个体前列腺癌的真正放射学辨别病变和前列腺的相邻良性区域 。使用 MRI 指导诊断活检的中心的初步报告表明，在疾病的临床诊断中，它优于已建立的随机抽样技术 。在本章中，我们旨在提供前列腺 mpMRI 的概述。 多参数磁共振成像 多参数磁共振成像 (MP-MRI) 是一种非侵入性成像技术，与其他成像方式（如超声和计算机断层扫描）相比，具有优越的诊断特性。最近的技术进步，包括高场强磁体（3 T 和更大）和新的磁线圈设计（包括直肠内线圈和多通道表面线圈）以及软件和计算算法的进步，使得临床成像中增加了更复杂的功能成像。在这里，我们描述了当代 mp-MRI 研究的四个组成参数。 T2 加权 MRI（解剖成像） T2加权解剖成像是最常用和广泛可用的成像序列。这种方式可以很好地描绘前列腺的解剖结构、腺体边界和周围组织的可视化（图 3.1 ）[ 6 ]。正常前列腺组织在前列腺外周区（大多数腺癌病变的起源）表现出相对较高的 T2 信号强度，而在中央腺体中表现出较低的信号强度。经典地，前列腺癌病变被注意到表现出低信号强度，这是由于其通常较高的信号强度而在外围区域最容易观察到的特征。因此，罕见的过渡区和中央腺体病变在此序列中更难以识别。此外，许多良性疾病可以模仿这种低信号强度的表现（例如炎症）。结果，当仅依赖此参数时，大约有一半的病灶被遗漏 [ 10 ]。此外，毫不奇怪，病灶大小对检测有显着影响，较大的肿瘤 (1 cm) 几乎总是可见，而较小的肿瘤 (<5 mm) 更容易漏诊 。
前列腺的轴位 MRI 图像：（ a ）前列腺的轴位 T2 加权图像显示右前中移区（ 箭头 ）信号强度大幅降低。( b ) 前列腺 DWI ADC 图显示该病灶内弥散受限（ 箭头 ）。( c ) DCE-MRI 减影对比图像清楚地勾勒出病灶（ 箭头 ）。( d ) DCE-MRI 彩色图叠加表明病变是血管丰富的，具有快速的对比洗入和洗出（ 箭头 ） 由于 T2 成像的细节，它是评估局部侵入周围组织的最有用的序列。这种局部侵袭的检测具有临床意义，因为它降低了局部治疗治愈的可能性。这种侵入可以最明显地被视为直接侵入前列腺周围脂肪。此外，其他提示局部浸润的发现包括腺体边缘不规则、包膜隆起和精囊内的低信号区域（通常表现出非常高的信号强度）。然而，这种局部分期预测的结果并不完美，在真实疾病的情况下可能会缺乏发现，报告的诊断敏感性为 50-60% ]。 扩散加权 MRI 扩散加权 MRI (DW-MRI) 序列可以检测和量化体内组织内水的布朗运动 。由于这与细胞密度、细胞渗透性和间质空间内的自由水扩散有关，DW-MRI 可以评估组织结构结构并区分良性组织和恶性组织。良性组织表现出高信号强度，因为它通常允许自由水相对容易地扩散。在恶性环境中，相对较高的核质比和由于细胞增殖导致的细胞外空间损失导致自由水扩散减少，因此 DW-MRI 上的信号强度相对降低 。此外，DW-MRI 发现与潜在的组织病理学分级和临床风险评分显着相关 ，这允许根据放射学发现对肿瘤组织病理学行为进行一些预测。DW-MRI 的缺点包括其空间分辨率相对较差（尤其是与 T2 加权 MRI 相比），这限制了单独使用该序列评估分期的能力。此外，在中央腺体中解释 DW-MRI 更具挑战性，因为前列腺该区域存在 BPH 相关结节可以模拟恶性病变的低信号强度 。尽管如此，在标准解剖 T2 加权成像中添加 DW-MRI 已被证明可以提高诊断准确性 。 动态对比增强磁共振成像 动态对比增强磁共振成像 (DCE-MRI) 允许评估组织血管供应。这是通过在注射 MRI 可检测造影剂（即钆）之前、整个过程和之后连续采集 T1 加权图像来实现的。此协议期间的信号增加是由于对感兴趣组织的血液供应所致。正常和恶性组织之间的区分是可能的，因为癌症由于其无序的血管生成而具有典型的成像特征。恶性组织与血管造影剂的早期摄取和早期清除（时间成像）相关 。这些变化最容易在较大的病变和更高级别的病变中看到。此外，与 T2 加权和 DWI-MRI 相似，中央腺体的病变更难以区分，因为 BPH 结节本身可以显示早期摄取，尽管它们通常不具有典型的恶性病变的快速清除。DCE-MRI 已被证明比单独的 T2W 序列具有更高的诊断能力，尤其是在大于 5 毫米的病变中 。与 DWI 类似，DCE-MRI 序列的空间分辨率相对较差（与 T2 加权 MRI 相比），这限制了单独使用该序列评估分期的能力。然而，在前列腺保持原位的情况下，它被认为在评估治疗效果方面最有用。 磁共振光谱成像 核磁共振波谱可以在原位使用磁共振波谱成像 (MRSI)，它允许对感兴趣组织内的代谢物进行相对定量。在这种技术中，感兴趣的组织被分成离散的区域（感兴趣的体积），称为体素。对于每个体素，获取 EM 辐射光谱，它代表了体积组成的指纹。该数据可用于区分良性和恶性组织。良性前列腺通常含有高水平的柠檬酸盐，可以在 MRSI 光谱上检测为特定峰。在癌症的情况下，细胞更新的增加导致胆碱浓度相对较高，这也可以在 MRSI 光谱曲线上检测到。根据该数据，可以计算胆碱：柠檬酸盐的相对浓度，比率增加表示恶性变化。与单独的 T2 加权成像相比，添加 MRSI 已被证明可提高诊断准确性，具有特别高的特异性 。这种技术的一些挑战是炎症可以模拟柠檬酸盐：胆碱信号的变化，并且空间分辨率（类似于 DWI 和 DCE-MRI）在局部分期的帮助下不如 T2 加权 MRI。此外，一些中心报告说它在技术上具有挑战性，并且在某些平台上它增加了获取时间，从而限制了其广泛使用。 MP-MRI：结合成像参数以提高诊断能力 由于每个单独的参数都在捕获正交数据，因此它们的组合已被证明可以提高对每个单独个体的诊断能力。使用根治性前列腺切除术标本的仔细组织病理学相关性，已经证明，已确定的病变具有 98% 的阳性预测值，具有出色的敏感性，尤其是在具有临床意义的较大病变 (>5 毫米) [ 20 ]。 利用 MRI 的诊断能力：MRI 靶向活检 已经采用了许多策略来利用来自 MRI 的附加诊断信息。虽然已经进行了龙门活检以直接对可疑区域进行采样，但增加的成像时间和对专业有色金属设备的需求使得难以以具有成本效益的方式广泛实施。在经验丰富的放射科医生对 MRI 成像进行先验评估后，大多数当代策略都针对门诊环境中的可疑区域。最流行的方法采用基于软件的配准系统，称为融合 MRI-US 活检（图 3.2 ）。这些系统利用机械编码的活检臂或电磁跟踪，使用将 MRI 发现与实时美国数据相关联的软件计算，将针头引导至上述可疑区域。初步报告表明，利用这些策略具有出色的诊断能力，具有提高的敏感性、特异性和降低的升级率 [ 21 ]。此外，已经执行了手动定位（所谓的“认知”活检），并且在有经验的手中，已经能够近似基于计算机辅助融合的系统的改进诊断能力 [ 22 ]。
使用 MRI-US Fusion 软件与 MRI 重建数据（ 下 图）共同注册的实时经直肠超声图像（ 上图）。 这允许针瞄准预定的可疑区域（ 蓝色 和 红色 目标），该区域同时动态叠加到两个图像上 虽然数据仍然是初步的，但 MR 成像性能的早期结果是有希望的。此类策略已被证明在具有挑战性的情况下有用，例如在先前阴性活检的情况下持续临床怀疑 [ 9 ]，以及更准确地表征考虑主动监测的适当候选人 。 与既定的护理方法相比，前列腺 MRI 在前列腺癌诊断中提供了额外的诊断确定性。 当代经验还很初步； 然而，MRI 很可能将用于前列腺癌诊断的所有阶段，包括分期、治疗指导和治疗后的随访。
