摘要
前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一，穿刺活检术可通过直接获取前列腺组织样本，进行病理学分析以术前确诊或排除前列腺癌。但它作为一种有创检查方法，不可避免地会产生出血、感染、迷走神经反射、急性尿潴留等并发症，因此减少不必要的活检及提高活检技术至关重要。目前随着各种影像技术和人工智能的发展，指导前列腺穿刺的技术逐渐增多。文章旨在阐明不同方法引导下前列腺穿刺技术的优缺点及新技术的研究进展。
Abstract
Prostate cancer is one of the most common malignant tumors in men. Prostate biopsy can directly obtain prostate tissue samples for pathological analysis to preoperatively diagnose or exclude prostate cancer. However，as an invasive examination method， it inevitably causes complications such as bleeding，infection，vagal reflex，and acute urinary retention. Therefore，reducing unnecessary biopsies and improving biopsy techniques are crucial. Currently，with the development of various imaging technologies and artificial intelligence，the techniques for guiding prostate biopsies are gradually improving. This article aims to elucidate the advantages and disadvantages of prostate biopsy techniques under different guidance methods and the research progress of new technologies.
前列腺癌（prostate cancer，PCa）是全球男性中最常见的癌症之一，其发病率在全球男性肿瘤中位居第 2，根据 2022 年国家癌症中心统计，PCa 保持在中国男性发病第6位，死亡率排名第7位[1]，在男性恶性肿瘤中的占比已从 2016 年的 3.5%上升到 2022 年的 5.3%[2]。我国多数患者初诊时已处于中晚期，导致其总体预后远差于西方发达国家[3]，因此对高危人群进行早筛早诊是提高总生存率的有效手段。穿刺活检是术前确诊PCa的金标准，目前通过各种影像技术指导前列腺穿刺活检大大提高了诊断阳性率，多种融合技术的出现为广大患者提供了更多有效手段，减少了不必要的活检及漏诊，同时也减少了出血、感染、迷走神经反射、急性尿潴留等并发症的发生。
1 超声技术在前列腺穿刺活检中的应用
1.1 经直肠超声（transrectal ultrasound，TRUS）引导下前列腺系统穿刺活检（TRUS guided systematic biopsy，TRUS⁃SB）
最早期的穿刺活检在直肠指检引导下进行，穿刺安全性差、灵敏度低，极易漏诊[4]。相对传统方法，TRUS通过直肠插入超声探头，利用高频声波生成前列腺及周围组织的实时影像，及时调整穿刺方向，减少对周围组织的损伤，从而定位病灶以进行穿刺活检。一般 TRUS 采用系统性取样，常见方案为12针取样法（双侧基底、中段和尖部各取2~3针），可疑病灶（如低回声区）可额外靶向取样。但对于小病灶或特定类型的癌症，如前列腺内微小癌灶， TRUS的灵敏度不足，有报道称TRUS引导下穿刺活检的阳性检出率通常为 30%~50%。因此虽 TRUS 设备相对易于操作且成本较低，在临床上应用广泛，但仍存在诊断效能不足的问题[5]。
1.2 超声弹性成像技术（ultrasonic elastography，UE）
UE是一种通过测量组织在受力状态下的机械特性来评估其硬度和弹性的影像技术，PCa通常比良性组织更为坚硬，因此通过评估前列腺组织的硬度，可以有效区分良性和恶性病变[6]。操作者可以通过保持探头与前列腺的适当接触来检测应用机械力（压缩或剪切波）的组织硬度，然后将不同组织弹性用不同颜色编码成像来显示病灶，据弹性图像确定的可疑病灶区域，规划靶向穿刺路径，从而进行穿刺活检。操作时应尽量保持探头施加的压力稳定，避免因操作不当引起的图像伪影和弹性数据偏差。UE包括剪切波弹性成像（shear wave elastog⁃ raphy，SWE）和实时弹性成像（real time elastography， RTE）[7]。
SWE 通过测量剪切波在组织中的传播速度来评估组织的硬度，恶性组织越硬，传播速度越快[8]。 Anbarasan等[9] 系统回顾分析了16项研究数据，结果显示 SWE 在 PCa 检测中的综合灵敏度和特异度均为85%（1 936/2 277）。
RTE 则是通过施加外力并实时测量组织的应变变化来反映组织弹性，恶性肿瘤由于其组织结构的密度和僵硬度较高，在 RTE 中表现为低应变区[6]。Emara 等[10] 发现通过 RTE 测量弹性比率，可以显著区分前列腺良恶性病变，以弹性比率 1.9 为阈值，表现出 100%的灵敏度、93.8%的特异度、 79.3%的阳性预测值和100%的阴性预测值。Basnet 等[11] 研究表明，RTE的PCa检出率为82.6%，显著高于单一直肠指检（50%）和TRUS（47%）。因此UE作为一种有效的评估工具，提高了PCa检出的灵敏度和特异度，能有效指导前列腺穿刺活检。
1.3 超声造影技术（contrast ⁃enhanced ultrasound， CEUS）
CEUS 通过注射含有微小气泡的超声造影剂，在超声波的作用下振荡和反射超声信号，实时观察微血管的灌注状态，增强组织对比度，以区分正常和病变组织[12]。由于 PCa 常伴有新生血管生成， CEUS 能够清晰显示肿瘤区域的血流特征，与良性前列腺增生区分[13]。注射造影剂后，操作者需要记录造影初期、巅峰期和洗脱期的图像，重点关注增强异常（如早期快速强化、局部低强化或缺血区），这些特征可能与恶性病变相关。同时需要密切观察患者造影剂注射后的反应，出现呼吸困难、皮疹等过敏症状时，需立即停止注射并进行紧急处理。
张敏等[14] 对 207 例疑似 PCa 患者进行研究，发现CEUS引导下穿刺灵敏度为89%（93/104），特异度为78%（81/104），而TRUS引导下的灵敏度仅为65% （67/103），特异度为60%（62/103）。Liu等[15] 对137例可疑PCa患者进行CEUS评估后再进行TRUS活检，阳性率为 73.1%，而直接进行 TRUS 的阳性率仅为 42.8%。然而，CEUS的诊断效果在前列腺不同区域存在差异，尤其是前列腺尖部病变，检出率较低。 Xie等[16] 发现CEUS 对前列腺的右叶和左叶区域有更高的诊断效能，前列腺基底部病变检出的曲线下面积为0.833，但在尖部仅为0.772。鉴于CEUS更容易漏诊前列腺尖部病变，因此，用此法指导前列腺穿刺活检时要格外注意。
2 磁共振技术在前列腺穿刺活检中的运用
2.1 多参数磁共振（multiparametric magnetic resonance imaging，mpMRI）直接引导下穿刺活检
mpMRI结合T2加权成像、扩散加权成像和动态对比增强成像来识别和定位可疑病灶，提供PCa病变的详细信息，然后在 mpMRI 实时或近实时监控下，将mpMRI兼容的穿刺针按照预定路径缓慢插入目标区域，指导活检针精准地获取肿瘤组织样本，这种方法可以明显减少穿刺针数，提高活检准确性。其引导下的活检技术被认为是诊断临床显著性 PCa（clinical significant PCa，csPCa）的有效方法，近年来取得了显著的研究进展[17]。
mpMRI引导下前列腺穿刺活检相比TRUS引导活检具有显著优势，可提高csPCa 的检出率。在一项涉及626例初次活检患者的多中心研究中发现， mpMRI对csPCa的检出率为25%，而TRUS为 23%，同时 mpMRI 减少了 89%的活检针数，从 7 512个减少到 849 个[18]。此外，另一项研究对 275 例可疑 PCa患者进行评估，发现mpMRI引导的靶向活检比系统活检多检出20%的csPCa病例[19]。
另外，相比 TRUS，mpMRI 引导下穿刺在提高 PCa检出率的同时，并发症更少。马赫等[20] 对比了两种穿刺方式的并发症发生情况，发现mpMRI引导下靶向穿刺的并发症发生率为 10.29%，显著低于 TRUS（23.28%）。然而，mpMRI 引导下穿刺也存在一些局限性，其诊断准确性依赖于操作者的经验和成像质量，不同中心的诊断一致性可能存在差异[21]。同时操作时应保证无菌环境，并满足MRI安全要求，防止任何金属物品误入检查区。
2.2 MRI⁃TRUS融合下穿刺活检
MRI⁃TRUS融合技术通过将MRI有效识别可疑 PCa与TRUS实时引导结合，既保留MRI对疑似病灶精准定位的优势，又具备 TRUS 操作中的实时监控功能，这种信息的叠加使得操作者能在活检过程中获得更直观、精确的病变定位数据，从而实现对可疑PCa的精确定位和活检[22]。目前mpMRI与TRUS 融合的靶向穿刺技术主要包括认知融合穿刺和图像融合穿刺。
认知融合技术主要依赖于操作者的经验，通过对比 MRI 和 TRUS 图像，手动将 MRI 中识别出的可疑病变位置在 TRUS 图像中进行标记。这种方法不需要复杂的融合设备，但依赖于操作者对图像的理解和准确对照定位。在一项 32 例患者的研究中，高级操作员使用认知融合成像穿刺的准确率为 86.1%，而初级操作员为69.4%，病灶的最大径和PI⁃RADS评分对定位准确性有显著影响[23]。
图像融合技术则借助图像融合软件，将MRI和 TRUS 图像实时叠加，从而对mpMRI 可疑病灶在超声引导下实时定位穿刺。操作时需要利用前列腺的解剖标志进行图像配准，确保 MRI 与 TRUS 影像在空间上的准确对齐，然后根据融合影像中病灶的位置和周围结构，规划安全有效的穿刺路径。可根据需要选择靶向穿刺与系统性取样相结合，确保不漏诊隐匿病灶。
融合技术能显著减少活检针数，通过减少不必要的穿刺操作从而降低穿刺相关并发症。在一项研究中，72 例初次活检患者采用 MRI⁃TRUS 融合技术的活检针数减少了 63%，从平均 12 针减少到 4.4 针，而PCa的检出率与系统性活检相当[24]。另一项对376例先前系统性活检阴性患者的研究显示，与 TRUS相比，采用MRI⁃TRUS融合技术，csPCa的检出率显著增加（28.7%，52/181 vs.24.6%，48/195）[25]。此外，MRI⁃TRUS 融合技术在检测前列腺前部和尖部的癌变方面表现尤为出色，这些区域 TRUS 活检往往难以准确评估。在一项包含423例行融合技术重复活检的患者中，54%（228/423）的患者在前列腺前部发现癌症，这些病例在之前10~12芯TRUS引导活检中均未能检出，并有66%（150/228）的患者从低风险升级为中高风险PCa[26]。因此MRI⁃TRUS融合技术提高了csPCa的检出率，并减少了穿刺并发症，具有重要的临床意义和科研价值。
3 前列腺特异膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）PET/TRUS融合前列腺靶向穿刺活检
PSMA 前列腺特异膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）是一种在PCa细胞表面高度表达的跨膜蛋白，尤其是在高侵袭性和转移性 PCa 中。因此，PSMA 被认为是 PCa 诊疗的理想靶点[27-28]。PSMA靶向的放射性示踪剂，如68Ga⁃PSMA 或18F⁃PSMA，可以有效识别PCa病灶，其中68Ga⁃PS⁃ MA⁃11 PET/CT目前最为成熟，应用最为广泛[29]。
68Ga⁃PSMA⁃11示踪剂需要通过静脉注射的方式注入患者体内，根据示踪剂的代谢特点，通常需要等待 45~90 min 以实现最佳的病灶对比度与分布。注射后需密切观察患者有无过敏、呕吐或其他不适反应，若出现异常情况，需立即采取相应的急救措施。同时操作过程中应严格遵循合理可能尽量低 （as low as reasonably achievable，ALARA）原则，操作人员需穿戴防护装备，尽量缩短与放射性示踪剂的直接接触时间。
结合PSMA PET/CT与TRUS引导下的融合活检技术，PSMA PET/CT能显示PCa细胞的特异性分子表达，帮助识别传统影像不易发现的微小或多发病灶，TRUS提供实时操作引导，多模态影像信息有助于更全面地评估前列腺病灶特征，二者融合提高了靶向穿刺的精确度，相比 TRUS 显著提高了 PCa 的检出率[30]。
在一项纳入 120 例患者的单中心前瞻性研究中，将 120 例血清 PSA>4 ng/mL 的患者随机分配到 PSMA⁃PET 或 TRUS 组，PSMA⁃PET 组的 PCa 和 csPCa 检出率（43.3%、40.0%）显著高于 TRUS 组 （31.6%、25.0%）[31]。在另一项研究中，88例高度疑似 PCa 且 mpMRI 结果阴性或禁忌的患者通过行 68Ga⁃PSMA PET/CT 与 TRUS 融合技术活检检测出 33例PCa，其中14例格里森评分（Gleason score，GS） 为 6 分，19 例 GS 7 分，2 例 GS 10 分，该结果表明在高度怀疑PCa时，尽管先前的活检和/或mpMRI呈阴性，但68Ga⁃PSMA PET/CT能够检测并识别csPCa[32]。另外，研究表明，联合mpMRI和PSMA PET/CT 成像在检测 PCa 放疗后局部复发中的阳性预测值高达 97.6%[33]，因此当mpMRI和PSMA PET/CT联合检查的结果确凿时，PCa初次放疗后孤立复发的患者可以安全地停止活检。相信在未来的靶向穿刺研究中，两者结合所适用的场景将不止于此。
4 光学相干断层扫描（optical coherence tomography， OCT）引导穿刺活检
目前 PCa 的成像技术如 mpMRI 和 TRUS 都是在宏观层面上提供信息，但微观层面的准确成像对于 PCa 的穿刺活检也至关重要。OCT 由 David 于 1991年首次提出，它利用近红外光穿透组织并通过反射光的干涉模式，以区分不同组织类型的光学衰减系数，提供组织的实时高分辨率、亚微米级别的三维微观结构图像[34]。在过去30年中，使用宽带宽飞秒激光技术的超高分辨率OCT可实现3 μm的横向分辨率，这种高分辨率的成像能力使OCT在需要细微解剖结构识别的前列腺穿刺活检中具有巨大的潜力和优势。
有研究对20例根治性前列腺切除术后的前列腺标本进行数据采集，获得了106个三维OCT数据集，并与病理进行了精确匹配，结果显示，1位评估者1对PCa检测的总体灵敏度和特异度分别为79% 和88%，另一位评估者为88%和81%[35]。另外，一项在体可行性研究对 14 例确诊为 PCa 的患者进行了共聚焦激光显微内窥镜和 OCT 成像，提供了实时、高分辨率的前列腺图像，并能够识别PCa组织的特征。该研究证实了在临床环境中使用这些光学成像技术的可行性和安全性[36]。
近来，OCT技术实现了1 μm的分辨率成像，研究人员对手术切除的新鲜前列腺标本进行 OCT 扫描，发现它能够分辨良恶性前列腺组织的细胞结构，这预示着 OCT 在前列腺虚拟活检中的潜力[37]。但目前大部分研究仍主要集中在体外实验，缺乏大规模的临床数据支持。这些限制需要通过进一步的体内研究和临床试验来打破，以验证OCT技术在前列腺穿刺方面的实用性和可靠性。
5 机器人辅助下前列腺穿刺活检
随着各种影像技术的发展，PCa 穿刺活检的阳性率不断提高，但活检过程需要由医生手动进行，依赖操作人员的技能和经验，穿刺的精确性并不能得到保证。而机器人辅助前列腺穿刺活检结合了高精度图像引导系统与自动化针头定位技术，可以实现精准活检。利用多模态成像技术，如 MRI 和 TRUS 融合，该系统的工作流程主要包括术前图像采集、图像融合、靶点标定、路径规划、机械臂引导和针头穿刺等步骤，具备高度的准确性与操作安全性[38]。
首先，患者术前接受多mpMRI 扫描，以获取前列腺解剖结构和疑似肿瘤区域的高分辨率图像，依据 PI⁃RADS 标准由放射科医师标注肿瘤靶点。术中，机器人系统通过 TRUS 实时获取前列腺的二维或三维图像。随后，通过刚性或非刚性图像配准算法将 MRI 图像与 TRUS 图像融合，生成前列腺三维模型，并准确叠加靶点信息，实现实时靶向引导。在靶点确认后，机器人系统自动进行路径规划，综合考虑穿刺角度、深度和组织避让（如尿道、神经束），以实现安全有效的活检轨迹。随后，机械臂根据规划结果将穿刺导向器精确定位至穿刺起点，并通过多轴调整确保针头能够垂直或最优路径进入靶点。这种技术不仅减少了人为误差，还能通过实时成像监控和校正针头轨迹，提高活检的成功率[39]。
基于 MRI 和超声融合的机器人辅助靶向活检系统在提高csPCa 的检出率方面表现优异，同时可以大大减少并发症的出现。有研究发现，机器人辅助的经会阴靶向活检的 csPCa 检出率为 46%，活检后总体并发症发生率为 13%，最常见的是尿潴留 （10%）和需要膀胱冲洗的严重肉眼血尿（2%），仅有 1例轻度尿路感染[40]。机器人辅助下的穿刺活检成功率极高，在一项涉及57例患者的研究中，机器人辅助MRI引导活检的PCa检出率达到67%，技术成功率为 100%[41]，所需的活检时间仅为 35~40 min，而手动调整穿刺架进行 MRI 引导活检的时间为 45~50 min[42]。
尽管机器人辅助前列腺穿刺活检技术在精度和安全性方面具有明显优势，但仍存在一些挑战，例如需要解决图像融合的准确性和实时性问题[43]，同时机器人系统的高成本和技术复杂性也限制了其在临床中的广泛应用[44]。这些问题都需要不断优化，未来发展的前景才会更为广阔。
6 人工智能（artificial intelligence，AI）三维实时融合引导靶向前列腺穿刺活检
近年来，AI 技术取得了显著进步，特别是在医学领域。这些AI技术已被证明能够显著增强各种医疗任务，如肿瘤检测、分类和预后预测[45]。越来越多的证据支持 AI 能够促进 PCa 的精准诊断并协助治疗决策。
而其中该领域的一项重大突破是 AI 技术与 MRI⁃TRUS 的结合。MRI⁃TRUS 认知融合技术在很大程度上依赖于操作员的经验和对 MRI 读数的信心。通过基于病变大小、位置和强度等视觉特征对 MRI 图像进行目视评估需要很高的专业知识，因此不同操作员之间存在差异[46]。此外，目视评估可能会遗漏一些反映肿瘤异质性的 MRI 图像特征以及一些体积较小的病变。而与操作员相比，AI不仅能够识别整体肿瘤形态，还能识别肉眼无法检测到的微观颗粒[45]，从而使穿刺更加精准。
AI和MRI⁃TRUS实时融合会将MRI图像上传到 AI软件中，然后AI系统逐步自动分割整个前列腺、解剖区域和csPCa区域[47]。后续AI软件会对前列腺和可疑病变进行注释和突出显示，然后通过 TRUS 进行穿刺活检。在一项纳入419例患者的研究中， MRI⁃TRUS⁃AI实时融合组csPCa检出率在患者水平 （58.64% vs.46.56%）和每个病变水平（61.47% vs.47.79%）上均显著高于 MRI⁃TRUS 认知融合组[48]。通过这种方法可有效提高csPCa的检出率。
但一个好的AI模型需要大量样本的训练，才可以准确预测新样本，因此跨机构和多学科合作对在临床实践中开发可靠的AI技术至关重要。随着深度学习模型的优化和临床数据的积累，AI三维实时融合技术有望在前列腺穿刺活检中发挥更大的作用，推动精准医学的发展。
7 总结与展望
目前，随着PCa发病率的不断上升和临床早诊要求的提高，各种影像技术在穿刺活检中的应用显著提升了病灶的定位准确性和诊断灵敏度。相比传统的经直肠指检或单一超声引导活检，多模态影像技术（如 UE 和造影技术、mpMRI、PSMA PET）能更准确地识别前列腺内微小、分散的病变，从而降低漏诊率和减少不必要的穿刺，降低出血、感染等并发症风险。
综合来说，相比TRUS⁃SB的低阳性检出率，UE 与CEUS可提高检出率，达到80%左右，而mpMRI及其与TRUS融合的靶向活检在csPCa检出方面会更优，PSMA PET/TRUS 融合技术在高风险或 mpMRI 阴性患者中效果更佳，机器人辅助和AI三维实时融合技术则在复杂病例中表现最为精准。就操作难度和资源投入而言，TRUS⁃SB与弹性成像设备要求低、易上手，CEUS 则需要造影剂及监测，mpMRI 及融合技术对操作者经验、配准软件和设备要求较高，PSMA PET/TRUS融合技术需核医学支持，机器人和AI平台则依赖高昂的软硬件投入和多学科团队。
由此，基层或常规筛查可优先选择 TRUS⁃SB， UE和CEUS可作为超声的补充手段，mpMRI直接引导穿刺和融合技术可作为首选靶向活检方法，尤其适用于初次疑诊和系统活检阴性后的再次评估， PSMA PET/TRUS 融合技术更适合高危或影像学不明确者，而OCT、机器人辅助和AI三维融合则在高精度临床需求和科研环境中具备发展潜力，为临床决策提供了灵活多元的技术选择。
总体而言，多模态影像技术在前列腺穿刺活检中的应用正处于快速发展阶段，未来的发展方向将集中在提高影像融合精度、降低操作依赖性、实现自动化精准活检以及通过多学科协同推动个性化诊疗。通过不断优化技术和流程，前列腺穿刺活检有望在降低并发症的同时，显著提升临床诊断的准确性，为PCa早筛查、早诊断和精准治疗提供更有力的技术支撑。