吳韻竹，張 海（通訊作者）

（暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院< 深圳市人民醫(yī)院> 超聲科 廣東 深圳 518000）

前列腺癌是全世界最常見的男性癌癥之一，近年來，我國前列腺癌的發(fā)病率呈現(xiàn)明顯持續(xù)增長趨勢，前列腺癌正成為嚴(yán)重影響我國男性健康的泌尿系惡性腫瘤[1]。然而在早期階段，前列腺癌幾乎沒有或完全沒有任何癥狀，因此前列腺癌早期診斷和治療尤為重要。當(dāng)前的主要篩查和診斷方法包括前列腺特異性抗原血液檢查，直腸指檢和經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)的活檢。持續(xù)升高的前列腺特異性抗原水平和在直腸指檢上檢查到的可疑病變后通常會進(jìn)行經(jīng)直腸超聲成像引導(dǎo)的活檢。由于大約一半的前列腺癌病變在超聲圖像上呈等回聲表現(xiàn)，以及一些常見的非惡性前列腺疾病與前列腺癌具有相似的超聲表現(xiàn)，因此經(jīng)直腸超聲成像在檢測前列腺癌中靈敏度較差。經(jīng)直腸超聲成像引導(dǎo)的系統(tǒng)性活檢可以對整個(gè)腺體進(jìn)行采樣，但也無法很好地提高其陽性率。目前前列腺癌的主要治療方式為前列腺癌根治術(shù)和放射治療，均會產(chǎn)生不利影響，例如泌尿癥狀和性功能障礙，降低患者的生活質(zhì)量[2-3]。在最近對切除的人類前列腺標(biāo)本的研究中，多波長光聲成像具有以高特異性和靈敏度區(qū)分癌組織和正常組織的能力。同時(shí)光聲成像技術(shù)分別與前列腺根治術(shù)和放射治療相結(jié)合時(shí)，可以改善治療效果并且減少副作用。在這篇綜述中，我們介紹了這種新興的成像方式，即光聲成像在診斷和治療前列腺癌方面的研究進(jìn)展。

1 光聲成像技術(shù)的原理

光聲成像，是一種新型的非侵入性混合成像方式，在各種領(lǐng)域都具有潛力，包括醫(yī)學(xué)診斷，治療監(jiān)測，生物學(xué)研究等。在過去二十多年的時(shí)間里，光聲成像飛速發(fā)展。光聲成像的原理主要基于光聲效應(yīng)，組織在脈沖電磁波（例如近紅外輻射）作用下瞬時(shí)加熱，引起彈性膨脹，從而產(chǎn)生壓力波，壓力波會被敏感的超聲傳感器檢測到。然后將超聲信號重建為二維或三維圖像。光聲成像通過使用血紅蛋白作為內(nèi)源性造影劑，能夠?qū)崿F(xiàn)可視化組織深處的腫瘤位置，顯示或監(jiān)測腫瘤血管生成，獲得高分辨率和高對比度的血紅蛋白氧飽和度信息[4]。

2 用于前列腺成像的光聲系統(tǒng)

由于前列腺及其周圍組織中的光散射，前列腺光聲成像的穿透深度通常限制為3 ～5cm。人體前列腺位于皮膚表面的穿透極限之外；因此，目前無法使用帶有外部光源的光聲系統(tǒng)對人的前列腺進(jìn)行成像，在動(dòng)物研究已充分證明了可以使用內(nèi)窺鏡光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行前列腺光聲成像的可行性。目前，有兩種侵入性最小的光傳輸方法，一是經(jīng)直腸光學(xué)纖維，可以將其與經(jīng)直腸超聲探頭結(jié)合。二是經(jīng)尿道光學(xué)纖維，通過導(dǎo)尿管進(jìn)行傳輸。利用內(nèi)窺鏡光傳輸，光聲成像在體內(nèi)前列腺成像中顯示出巨大的潛力[5]。

3 光聲成像診斷前列腺癌中的研究進(jìn)展

紅細(xì)胞中的血紅蛋白因其出色的光吸收性是一種主要的生物標(biāo)志物，可實(shí)現(xiàn)不使用外源性對比劑的前提下光聲顯像。與正常血管相比，與腫瘤相關(guān)的脈管系統(tǒng)通常具有不同的結(jié)構(gòu)特征，例如血管曲折度增加，血管擴(kuò)張，過度分支和壞死。因此，通過光聲成像技術(shù)檢測紅細(xì)胞的異常分布以及與血管相關(guān)的癌性形態(tài)特征，對于檢測前列腺腫瘤具有廣闊的前景。Wang 等[6]通過對犬前列腺進(jìn)行活體內(nèi)和離體光聲成像，與前列腺超聲成像進(jìn)行比較，證明了光聲成像在定位前列腺中血液豐富區(qū)域方面的獨(dú)特能力。此外，光聲成像技術(shù)可以提供組織功能信息，例如血紅蛋白濃度，因?yàn)楣饴曅盘枏?qiáng)度與血紅蛋白吸收光的能力成正比。Bauer 等[7]證明了光聲成像技術(shù)能夠在植入PC-3 前列腺腫瘤細(xì)胞的小鼠背部皮膚中對腫瘤血管進(jìn)行成像并監(jiān)測腫瘤生長。與熒光成像和超聲成像相比，光聲成像的顯著特征是其無需使用造影劑即可以獲得高分辨率血管成像。氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白在光聲成像光源范圍內(nèi)的波長下具有不同的光吸收特性。利用吸收光譜中的這種差異，光譜光聲成像可以表征紅細(xì)胞，分化惡性，良性和正常的前列腺組織。Dogra 等[8]對患有癌的前列腺冷凍切片進(jìn)行多光譜光聲成像，成功地分化出人類的惡性和非惡性的前列腺組織，具有極好的靈敏度（81.3%）和特異性（96.2%），均比目前的篩查方法高，證明了其作為前列腺癌早期診斷的有力工具的潛力。

4 光聲成像在治療前列腺癌中的研究進(jìn)展

前列腺根治術(shù)是目前治療早期前列腺癌的主要方式，精確切除含腫瘤的前列腺并保護(hù)前列腺周圍神經(jīng)血管束從而保護(hù)性能力是前列腺根治術(shù)的最終目標(biāo)。解剖學(xué)研究表明，在前列腺的后外側(cè)和前外側(cè)位置都存在不同程度的前列腺周圍神經(jīng)，并且其位置，組成和形狀存在明顯的個(gè)體差異。盡管最近引入的機(jī)器人設(shè)備增強(qiáng)了外科醫(yī)生的視野并實(shí)現(xiàn)了更精確的解剖，但前列腺血管神經(jīng)束的保護(hù)仍然是前列腺根治術(shù)最具挑戰(zhàn)性的步驟之一，為了在術(shù)中識別他們，外科醫(yī)生只能依靠經(jīng)驗(yàn)來判斷。據(jù)報(bào)道，使用前列腺周圍微血管作為標(biāo)記并通過經(jīng)直腸術(shù)中超聲彩色多普勒成像可以確定血管神經(jīng)束的位置，更好地保護(hù)神經(jīng)并減少手術(shù)切緣，但是多普勒超聲檢查對于微小血管的檢測效果有限，其圖像質(zhì)量在很大程度上取決于使用者的技術(shù)水平[9]。研究者們利用光聲成像系統(tǒng)在前列腺根治術(shù)期間進(jìn)行術(shù)中監(jiān)測和導(dǎo)航，獲得前列腺的高分辨率微血管結(jié)構(gòu)圖，通過確定前列腺周圍的脈管系統(tǒng)準(zhǔn)確定位前列腺周圍神經(jīng)血管束，術(shù)后與免疫組化切片對比結(jié)果顯示出光聲成像顯示出的血管神經(jīng)位置與組織學(xué)中相一致。

近距離放射療法是前列腺癌的另一種重要的治療方法，該方法是在腫瘤內(nèi)部或者腫瘤周圍組織放置微型放射源，持續(xù)產(chǎn)生射線，直接或通過產(chǎn)生自由基作用于細(xì)胞的DNA，使其復(fù)制過程受阻。治療方案旨在最大程度地增加癌變區(qū)域的劑量，同時(shí)保留健康的組織。盡管前列腺近距離放射療法具有出色的治療結(jié)果，但是諸如放射源粒子遷移，前列腺運(yùn)動(dòng)，水腫或外科醫(yī)生植入錯(cuò)誤等因素是導(dǎo)致的計(jì)劃劑量與實(shí)際劑量不匹配往往會引起并發(fā)癥。因此通過術(shù)中實(shí)時(shí)定位和調(diào)整方案，可以避免計(jì)劃劑量和實(shí)際劑量之間不匹配。目前是通過直腸超聲成像進(jìn)行放射源粒子定位。然而，由于放射源粒子尺寸小等因素，通常難以通過超聲定位以及可能被誤認(rèn)為鈣化現(xiàn)象。此外，固有的聲學(xué)特性或偽影（例如陰影，混響，鏡面反射）也對準(zhǔn)確定位放射源粒子造成了影響。采用術(shù)后計(jì)算機(jī)斷層掃描圖像來確定放射源粒子的位置并確定是否采用其他治療方式也對治療也有一定的幫助。但是這種方法增加了電離輻射相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，并且無法解決因植入過量放射源粒子而損傷健康組織引起的并發(fā)癥，例如尿失禁，直腸損傷或勃起功能障礙[10-11]。

光聲成像有可能補(bǔ)充近距離放射治療中超聲檢測定位放射源粒子的不足，通過術(shù)中放射源粒子可視化克服當(dāng)前的局限性。放射源粒子吸收光，通過經(jīng)直腸超聲探頭檢測到其產(chǎn)生的聲波。由于放射源粒子的光吸收明顯大于周圍組織的，因此在光聲成像中有望獲得極好的對比度。Bell等[12]將定制的光聲系統(tǒng)應(yīng)用在兩個(gè)犬科前列腺上，利用間質(zhì)性會陰光照明方法和經(jīng)直腸超聲探頭，獲取超聲和光聲融合圖像以確認(rèn)放射源粒子位置。結(jié)果證明了通過光聲成像體內(nèi)可視化前列腺近距離放射治療種子的可行性。其他研究人員通過體模和離體數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了光聲成像技術(shù)可視化放射源粒子的可行性。

5 總結(jié)與展望

光聲成像作為一種具有安全的非侵入性的前列腺癌新型成像方式正在迅速發(fā)展，光聲成像可以與超聲技術(shù)相結(jié)合，提供腫瘤的結(jié)構(gòu)信息。利用機(jī)體內(nèi)源性光吸收物質(zhì)，高分辨率地顯示前列腺腫瘤脈管系統(tǒng)，還能提供前列腺腫瘤組織中的血氧飽和度等功能信息。借助外源性光敏對比劑，可以提高對比度，從而提高前列腺癌的診斷效能。光聲成像可以在前列腺根治術(shù)和近距離放射療法的過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)前列腺顯像，提高前列腺癌的治療效果，減少手術(shù)或放療的不良影響。隨著光聲成像儀器的技術(shù)改進(jìn)，未來可能會擴(kuò)大其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用并推動(dòng)其向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。