超聲彈性成像診斷前列腺良惡性病變的應(yīng)用進(jìn)展

向 玘 綜述，劉振湘 審校

（中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院泌尿外科，海南 ?？?570208）

超聲彈性成像診斷前列腺良惡性病變的應(yīng)用進(jìn)展

向 玘 綜述，劉振湘 審校

（中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院附屬?？卺t(yī)院泌尿外科，海南 ?？?570208）

前列腺癌是老年男性常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，已嚴(yán)重威脅到人類的健康。由于前列腺癌可以從毫無(wú)癥狀進(jìn)展到不可治愈階段是眾所周知的現(xiàn)象，能避免這種結(jié)果出現(xiàn)的有效方法就是通過(guò)積極篩查。與傳統(tǒng)的檢查手段(如PSA、直腸指檢、常規(guī)超聲、CT、磁共振成像)比較，超聲彈性能夠反映不同組織的彈性模量特點(diǎn)，能更為生動(dòng)地對(duì)病變加以顯示并進(jìn)行定位與定性診斷，其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)越性彌補(bǔ)了醫(yī)學(xué)成像模態(tài)的不足，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段。

前列腺癌；彈性超聲成像；組織彈性

前列腺癌是老年男性常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，已嚴(yán)重威脅到人類的健康。前列腺癌的發(fā)病率呈明顯上升趨勢(shì)，其原因一部分是由于人口的老齡化、檢查診斷技術(shù)的提升、前列腺特異性抗原(PSA)篩查的普及應(yīng)用[1]。影像檢查技術(shù)水平的提升及有效的治療手段使得前列腺癌的死亡率有所下降，但下降的比較平緩。老年男性前列腺癌的篩查常規(guī)依靠直腸指檢及血清PSA檢查。我國(guó)雖是前列腺癌發(fā)病率較低的國(guó)家，但是近年來(lái)隨著人們生活水平的提高，發(fā)病率也逐年上升，其中大部分患者主要表現(xiàn)為下尿路癥狀，因而容易被忽視及延誤診斷。而前列腺癌可以由毫無(wú)癥狀地進(jìn)展到不可治愈階段是眾所周知的現(xiàn)象，能有效避免這種結(jié)果出現(xiàn)的有效方法就是通過(guò)積極篩查[2]。

1 前列腺癌的篩查

1.1 血清前列腺特異性抗原PSA 近年來(lái)PSA已成為前列腺癌診療和預(yù)后評(píng)估中最重要的指標(biāo)之一，但PSA僅具有前列腺組織特異性而不具有前列腺癌特異性[3]。目前普遍采用測(cè)定f/tPSA(通常以0.16為臨界值，可以獲得較高的準(zhǔn)確性，但仍有約30%左右的前列腺癌會(huì)漏診[4]。

1.2 直 腸 指 檢 (Digital rectal examination，DRE) 大多數(shù)前列腺癌起源于前列腺外周帶，DRE對(duì)前列腺癌的早期診斷和分期有著重要意義，是進(jìn)行前列腺疾病診斷的常用方法[5]。

1.3 經(jīng)直腸前列腺超聲檢查(Transrectal uhra-sonography，TRUS)在TRUS上典型的前列腺癌的表現(xiàn)是外周帶低回聲結(jié)節(jié)，而且可以初步判斷腫瘤的體積大小。但近年來(lái)國(guó)內(nèi)外也有眾多學(xué)者認(rèn)為TRUS發(fā)現(xiàn)低回聲結(jié)節(jié)與否對(duì)于前列腺癌的檢出率沒(méi)有影響，因?yàn)椴糠智傲邢侔┍憩F(xiàn)為等回聲或高回聲，而TRUS無(wú)法發(fā)現(xiàn)，因此認(rèn)為TURS檢查對(duì)前列腺癌診斷的意義不大[6]。

傳統(tǒng)的篩查還包括CT、核磁共振（波譜分析、加權(quán)成像、彌散成像）、ECT骨掃描等，前列腺穿刺是診斷前列腺癌的重要手段，但它有一定的并發(fā)癥，如出血感染，此外患者還會(huì)有顧慮。如何提高前列腺癌的確診率，避免或減少過(guò)度診斷及治療并使受檢者真正受益，多年來(lái)眾多學(xué)者一直在努力尋找特異性高、能夠體現(xiàn)前列腺癌細(xì)胞生物學(xué)行為的腫瘤標(biāo)志物及檢測(cè)，遺憾的是至今這些工作還在探索中。前列腺癌的早期診斷是臨床影像學(xué)的研究熱點(diǎn)。核磁共振成像被認(rèn)為是前列腺癌早期診斷的可靠手段之一，但其在臨床上引導(dǎo)穿刺難度較大，而普通超聲對(duì)前列腺癌的陽(yáng)性診斷率有待提高，超聲彈性成像有超聲彈性成像分級(jí)敏感度高，能較準(zhǔn)確評(píng)價(jià)前列腺病變的相對(duì)彈性硬度，彌補(bǔ)常規(guī)超聲此方面的不足，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段。

2 彈性超聲成像

近年來(lái)彈性成像技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。該技術(shù)能夠得到組織彈性的相關(guān)信息，彌補(bǔ)了醫(yī)學(xué)成像模態(tài)的不足，具有極其重要的臨床價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。自Srinivasan等[7]提出的彈性成像的方法，對(duì)組織的彈性模量分布進(jìn)行定量估計(jì)、成像后，不少學(xué)者致力于對(duì)組織彈性模量研究，超聲彈性成像技術(shù)能有效的定位病變及鑒別病變性質(zhì)?；诓煌臋z查方法目前應(yīng)用于前列腺良惡性病變檢查的主要為靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像及超聲剪切波彈性成像[8]。

2.1 靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像

2.1.1 靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像其基本原理 靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像其基本原理是對(duì)組織施加靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的激勵(lì)，在彈性、生物力學(xué)等物理學(xué)因素的作用下，組織將在應(yīng)變、位移、速度的分布等方面出現(xiàn)一定的差異[9]，利用復(fù)合互相關(guān)方法對(duì)壓迫前后反射的回波信號(hào)進(jìn)行分析，評(píng)估組織內(nèi)部不同位置的位移等差異，從而計(jì)算出變形程度，再通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理或數(shù)字圖像處理技術(shù)，以灰階或彩色編碼形式來(lái)顯示彈性圖像或應(yīng)變圖像，從而間接或直接地反映組織內(nèi)部的彈性模量等物理屬性的差異，繼而反映組織的硬度[10]。

2.1.2 靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像在前列腺良惡性病變中的應(yīng)用 前列腺腫瘤的細(xì)胞密度大于周圍的正常前列腺組織，因此前列腺癌變組織的彈性與正常組織存在明顯差異[11]。參照Kamoi等[12]的對(duì)前列腺病變組織的硬度所對(duì)應(yīng)的顏色及所占面積的比率分為五級(jí)，l級(jí)：紅、綠色，未見(jiàn)明顯藍(lán)色；Il級(jí)：病變組織主要呈現(xiàn)為綠色，部分組織間夾雜少許藍(lán)色，成相間分布；Ⅲ級(jí)：TURS圖像未發(fā)現(xiàn)明確病變組織，而彈性超聲成像圖檢測(cè)到藍(lán)色區(qū)域；IV級(jí)：病變組織區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)局限性藍(lán)色圖像，且藍(lán)色范圍小于病變組織面積；V級(jí)：病變組織區(qū)域完全呈現(xiàn)為藍(lán)色圖像。Ⅰ～Ⅴ級(jí)診斷結(jié)果分別為良性、良性可能、不確定、惡性可能、惡性。以Ⅲ級(jí)為診斷界值，分級(jí)若大于Ⅲ級(jí)者均可診斷為惡性（周圍區(qū)擴(kuò)張腺管周圍的線狀藍(lán)色均視為直性表現(xiàn)，并歸入到Ⅱ級(jí)中進(jìn)行診斷）。Sommerfeld等[13]研究發(fā)現(xiàn)，超聲彈性成像能夠較為準(zhǔn)確地對(duì)在灰階超聲上呈等回聲或高回聲表現(xiàn)的前列腺癌進(jìn)行分級(jí)，可以提高早期前列腺癌檢出率。Miyanaga等[14]通過(guò)29例未接受治療的經(jīng)病理明確前列腺癌患者行經(jīng)直腸彈性超聲檢查發(fā)現(xiàn)彈性成像敏感度為93%，明顯高于常規(guī)TRUS。Pallwein等[15]通過(guò)對(duì)比分析了492例前列腺癌的彈性成像結(jié)果與經(jīng)直腸穿刺病理結(jié)果，認(rèn)為彈性成像與傳統(tǒng)的穿刺結(jié)果有著良好的相關(guān)性，聯(lián)合應(yīng)用彈性成像與常規(guī)診斷方法，有助于鑒別前列腺良惡性病變，可以有效提高前列腺癌組織活檢的敏感度及準(zhǔn)確度。相關(guān)研究[16-18]表明單獨(dú)應(yīng)用經(jīng)直腸彈性超聲成像可以增加穿刺前列腺癌診斷率，提高穿刺活檢前列腺癌的檢出陽(yáng)性率。國(guó)內(nèi)學(xué)者馬麟等[19]分別對(duì)77例BPH患者與17例正常者的進(jìn)行經(jīng)直腸前列腺實(shí)時(shí)彈性成像，得出經(jīng)直腸超聲彈性成像能夠提供正常前列腺與增生組織的硬度信息。有學(xué)者通過(guò)對(duì)l45例前列腺疾患的患者行超聲彈性成像檢查，并運(yùn)用Kamoi分級(jí)法評(píng)估l45例患者前列腺外周帶病灶的彈性圖像，并比較經(jīng)直腸實(shí)時(shí)彈性成像與常規(guī)TRUS的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度，認(rèn)為常規(guī)經(jīng)TRUS結(jié)合彈性超聲成像可以提高對(duì)前列腺癌的檢出率。同時(shí)通過(guò)研究前列腺增生患者移行區(qū)硬度及IPSS相關(guān)性，認(rèn)為彈性成像有望成為評(píng)價(jià)下尿路出口梗阻病因診斷的新方法[20-21]。

2.1.3 靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像在前列腺良惡性病變中的應(yīng)用中的缺陷 雖然既往研究表明彈性超聲成像分級(jí)法診斷前列腺癌具有較高的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度，能夠較為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)前列腺病變的相對(duì)彈性硬度，彌補(bǔ)常規(guī)超聲此方面的不足，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段，但是該技術(shù)存在一定的缺陷。首先該項(xiàng)技術(shù)對(duì)操作醫(yī)師要求較高，主要原因是經(jīng)直腸檢查時(shí)超聲檢查探頭在直腸腔內(nèi)可移動(dòng)范圍較小，不能直觀觀察探頭與盲腸壁接觸情況，且操作過(guò)程中需保持探頭壓放的穩(wěn)定性。其次在獲取圖像過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)偽像(Underline artifacts)，主要為力學(xué)方面的偽像和信號(hào)處理方面的偽像問(wèn)題。再者前列腺外周帶其他病變易導(dǎo)致診斷結(jié)果出現(xiàn)假陽(yáng)性，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)前列腺外周帶亦存在增生現(xiàn)象，間質(zhì)成分的增多、腺上皮萎縮前列腺鈣化、結(jié)核鈣化、彌漫性炎癥可導(dǎo)致局部硬度增加，導(dǎo)致彈性評(píng)分分級(jí)升高。由于不同組織間的硬度存在一定重疊，因此彈性成像存在一定的誤診及漏診[22]。

2.2 剪切波超聲彈性成像

2.2.1 超聲剪切波彈性成像的基本原理 超聲剪切波彈性成像(Shear wave elasticity imagine，SWE)是1996年Sarvazyan等[23]提出，其利用調(diào)制的聚焦超聲波束在生物粘彈性組織內(nèi)產(chǎn)生聲剪切波，由于剪切波只局限于組織內(nèi)部區(qū)域，并且利用剪切波傳播距離有限的性質(zhì)，可消除邊界條件的影響，簡(jiǎn)化彈性重構(gòu)過(guò)程，因此通過(guò)檢測(cè)組織內(nèi)剪切波傳播可間接獲得組織彈性。在組織中產(chǎn)生剪切波的方法有很多種，常用的包括外振動(dòng)器振動(dòng)法和聲輻射力振動(dòng)法，被聚焦部位的組織粒子因高效振動(dòng)而產(chǎn)生橫向剪切波，再通過(guò)超高速成像技術(shù)探測(cè)剪切波，以彩色編碼技術(shù)顯示出組織的彈性圖像，并能通過(guò)系統(tǒng)定量分析所測(cè)量組織的楊氏模量值。楊氏模量值的計(jì)算公式為E=3ρcs2，單位為KPa，其中E為楊氏模量，c為剪切波傳播速度，ρ為組織密度，楊氏模量值越大，表示剪切波傳播速度越快，組織的硬度越大，在組織的實(shí)時(shí)彩色彈性圖像上該組織區(qū)域就顯示為紅色，楊氏模量小的則顯示為藍(lán)色，楊氏模量中等的顯示為綠色。

2.2.2 超聲剪切波彈性成像在前列腺良惡性病變中的應(yīng)用 剪切波超聲彈性成像可以連續(xù)掃描檢測(cè)前列腺癌僵硬病變區(qū)域，并量化病變結(jié)節(jié)的彈性值，并且可以獲得結(jié)節(jié)與相鄰的正常前列腺組織之間的硬度比值。Nelson等[24]分別使用灰階超聲成像、彩色多普勒，SWE超聲成像檢測(cè)前列腺，并對(duì)比前列腺穿刺病理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)剪切波彈性成像檢測(cè)陽(yáng)性率更高；認(rèn)為區(qū)分良性和惡性病變的最佳臨界值區(qū)35～37 kPa。有學(xué)者在對(duì)無(wú)前列腺疾患的年輕人實(shí)施剪切波彈性超聲檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)前列腺質(zhì)地柔軟且彈性值低于30 kPa。前列腺增生患者前列腺外周帶質(zhì)軟而均勻，而中央和移行帶則質(zhì)地偏硬且不均勻，彈性值增加。典型的外周帶良性結(jié)節(jié)是質(zhì)軟(彈性值＜35 kPa)，而惡性結(jié)節(jié)質(zhì)地偏硬(彈性值＞35 kPa)[1]。潘群艷等[25]通過(guò)對(duì)10例因血精、尿急、性功能障礙、排尿困難和(或)PSA升高等的患者行經(jīng)直腸SWE超聲彈性成像檢查，發(fā)現(xiàn)惡性組的平均楊氏模量值及最大楊氏模量值均大于良性組，分別以48.07 kPa、65.50 kPa作為前列腺良惡性病變平均楊氏模量值及最大楊氏模量值的臨界值時(shí)，診斷的敏感性、特異性分別為91.8%、89.7%及92.1%、87.5%，而該研究與Nelson等[24]、Correas等[1]的研究比較，增生病灶及癌病灶的彈性值均偏高，出現(xiàn)差異性的原因可能是歐洲人和國(guó)人的體質(zhì)差異性相關(guān)。張吉臻等[26]在研究中檢查結(jié)果顯示剪切波超聲彈性成像測(cè)得的前列腺周緣區(qū)組織彈性模量分布基本符合臨床上公認(rèn)的疾病的硬度變化，即正常前列腺＜慢性前列腺炎＜前列腺癌。周昀等[21]對(duì)75例BPH患者行IPSS后，對(duì)患者前列腺行經(jīng)直腸SWE檢查，認(rèn)為論尿道周圍前列腺組織彈性模革與IPSS顯著相關(guān)，因此SWE可以作為無(wú)創(chuàng)評(píng)估膀胱出口梗阻程度的新方法檢查尿道周圍前列腺組織的平均彈性模量。

2.2.3 超聲剪切波彈性成像在前列腺良惡性病變中應(yīng)用的缺陷 與以往的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像技術(shù)相比，SWE成像技術(shù)克服了靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像的探頭施壓力大小、頻率等人為因素的影響，SWE成像技術(shù)具有無(wú)需施壓、實(shí)時(shí)成像、定量測(cè)量、重復(fù)性極佳等優(yōu)點(diǎn)[27]。SWE也同樣存在一些缺陷，如在獲取圖像過(guò)程中，需取感興趣區(qū)域(Region of interest，ROI)在測(cè)量區(qū)域靜置3 s，測(cè)量該區(qū)域的彈性值，而ROI只能覆蓋半個(gè)腺體，所以兩側(cè)的前列腺需分開(kāi)掃描并存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)[28]。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究[29]發(fā)現(xiàn)前列腺結(jié)石會(huì)提高周圍組織的彈性模量，因此在測(cè)量組織彈性模量過(guò)程中，避免結(jié)石區(qū)以免造成假陽(yáng)性。而良性病變內(nèi)并發(fā)的鈣化、炎性肉芽組織也可以使病灶硬度增大，這也是造成彈性成像假陽(yáng)性的主要原因[18]。

綜上所述，作為反映組織力學(xué)屬性特征的一種新手段，彈性超聲的問(wèn)世彌補(bǔ)了常規(guī)超聲在評(píng)價(jià)組織彈性硬度方面的不足，能更為生動(dòng)地對(duì)病變加以顯示并進(jìn)行定位與定性診斷，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段，與傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查的對(duì)比中，其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)越性彌補(bǔ)了醫(yī)學(xué)成像模態(tài)的不足。伴隨著彈性成像設(shè)備的不斷改進(jìn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，彈性成像在診斷前列腺良惡性病變的鑒別診斷中必將擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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1003—6350（2014）09—1324—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.09.0510

2014-03-07)

海南省衛(wèi)生廳科研立項(xiàng)課題（編號(hào)：瓊衛(wèi)2013重點(diǎn)-04號(hào)）

劉振湘。E-mail：liuzhenxianghk@163.com