基于概率热剂量模型提升 MR 引导前列腺聚焦超声消融坏死评估准确性

在 MR 引导经尿道超声消融前列腺中，消融区附近假阳性坏死分类影响治疗实时评估。研究人员改进概率 CEM43热剂量模型（pCEM43）并应用，结果显示其提升监测准确性、减少消融体积高估，无需硬件先验知识，具重要临床价值。

　　在前列腺肿瘤的微创治疗领域，磁共振（MR）引导经尿道超声消融技术凭借低风险、高患者友好度成为重要手段。然而，当前技术面临一个棘手挑战：MR 测温过程中，质子共振频率偏移（PRFS）易受组织运动、直肠气体等干扰，导致温度伪影和测量噪声，使传统热剂量模型（如 CEM₄₃）产生大量假阳性结果，高估坏死区，严重影响治疗实时评估的准确性，可能引发治疗不彻底或过度消融等风险。如何在无需依赖硬件特定先验知识的情况下，精准减少假阳性、提升坏死评估的可靠性，成为该领域亟待突破的关键问题。

为攻克这一难题，来自相关研究机构的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们针对传统概率热剂量模型（pCEM₄₃）的不足，通过修正热剂量概率密度函数（PDF），开发出改进版 pCEM₄₃模型，并将其应用于经尿道前列腺超声消融的坏死评估中。研究成果发表在《Computers in Biology and Medicine》，为前列腺消融治疗的精准化提供了新方向。

研究人员采用的关键技术方法包括：利用 TULSA Pro 系统结合 EPI 序列的 PRFS 技术进行 MR 测温，获取温度图；通过手动分割消融后对比增强 T1 加权 MR 影像得到消融区作为 ground truth；运用改进的 pCEM₄₃模型、未滤波的 CEM₄₃模型和时空滤波 CEM₄₃模型（STF-CEM₄₃）进行热剂量计算；采用 S?rensen-Dice 系数（DSC）、相对假阳性率（rFPR）、敏感性、平均轮廓高估（MCO）和平均轮廓低估（MCU）等指标评估模型性能；通过 Shapiro-Wilk 检验、Friedman 检验、ANOVA 等统计方法分析数据。研究对象为 22 例接受 MR 引导经尿道超声前列腺消融的患者，其中 6 例全腺体消融，16 例局灶性消融。

3. 结果

3.1 消融体积评估

对三种模型的消融体积评估显示，CEM₄₃、STF-CEM₄₃和 pCEM₄₃的中位 DSC 分别为 38.9%（32.4%–49.3%）、64.2%（53.7%–73.6%）和 70.7%（66.6%–76.3%），pCEM₄₃的 DSC 显著最高。中位敏感性分别为 75.6%（71.7%–83.1%）、72.0%（66.0%–76.2%）和 70.6%（65.1%–74.5%），CEM₄₃敏感性较高，但可能因高估所致。平均 rFPR 分别为 2.18±1.03、0.61±0.39 和 0.32±0.28，pCEM₄₃的 rFPR 最低，表明其假阳性最少。

3.2 轮廓评估

在轮廓评估方面，CEM₄₃、STF-CEM₄₃和 pCEM₄₃的中位 MCO 分别为 21.3（13.7–43.0）、1.1（0.6–2.1）和 0.5（0.3–0.8），pCEM₄₃的 MCO 显著最低，说明其高估程度最小。平均 MCU 分别为 0.6±0.4、0.5±0.2 和 0.5±0.2，三者无显著差异，表明低估风险相当。

3.3 计算时间

计算时间上，CEM₄₃、STF-CEM₄₃和 pCEM₄₃的平均每时间步计算时间分别为 0.008 s±0.001 s、1.934 s±0.011 s 和 0.052 s±0.001 s，pCEM₄₃兼具高效性与准确性。

4. 结论与讨论

改进的 pCEM₄₃模型通过修正热剂量 PDF，无需依赖 transducer 位置等硬件先验知识，仅基于基线影像估计的噪声统计，即可显著提升 MR 引导经尿道超声消融的坏死评估准确性，减少假阳性和消融体积高估。其在保持与 STF-CEM₄₃相当低估风险的同时，大幅降低计算时间，为实时精准治疗提供了可能。这一成果有助于减少肿瘤残留和复发风险，降低过度消融导致的并发症（如失禁、勃起功能障碍），提升前列腺肿瘤治疗的成功率和安全性。未来研究需进一步验证该模型在不同组织和消融技术中的普适性，并探索更可靠的概率阈值估计方法，以推动其在临床中的广泛应用。