二維剪切波彈性成像在睪丸疾病中的應用進展

王娟，唐晶，顧鵬

川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院超聲科，醫(yī)學影像學四川省重點實驗室，四川 南充 637000；*通信作者 顧鵬 linda2621@sina.com

睪丸是男性重要生殖器官，可產(chǎn)生精子并分泌雄性激素。近年，隨著超聲設(shè)備的升級及檢查技術(shù)的更新，隱睪、睪丸炎、睪丸腫瘤、睪丸扭轉(zhuǎn)、睪丸梗死等睪丸疾病可通過超聲早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷。二維剪切波彈性成像（two-dimensional shear wave elastography，2D-SWE）是近年發(fā)展起來的一種將硬度作為可測量屬性的超聲診斷新技術(shù)，可通過組織硬度差異評估器官的結(jié)構(gòu)及功能。目前，2D-SWE在甲狀腺、乳腺、肝臟等疾病中的應用逐漸成熟[1-3]，但在睪丸疾病中的應用尚處于研究和評估階段[4]，本文擬對2D-SWE的原理及其在睪丸疾病中的應用進行綜述。

1 2D-SWE 的原理及優(yōu)勢

2D-SWE利用超聲探頭在被檢組織深部多點、同步聚焦出聲輻射力，推動組織產(chǎn)生前端類似圓錐形的剪切波陣面，即“馬赫錐”現(xiàn)象，再通過超高速成像技術(shù)捕捉剪切波，測量剪切波速度（shear wave velocity，SWV）直接計算組織的彈性值，并根據(jù)楊氏模量值或剪切波速度編碼為彩色解剖圖像[5]。圖像顏色變化從藍色到紅色，分別對應從最低硬度到最高硬度。楊氏模量值是評價組織硬度的物理量，其計算公式為：E=3ρc2，其中E為楊氏模量值，ρ為組織的密度，一般認為等于水的密度（1 000 kg/m3），c為剪切波在組織中的SWV。

2D-SWE目前主要包括西門子聲觸診組織量化成像、聲科剪切波彈性成像和東芝剪切波彈性成像等[1,6]，與其他彈性成像技術(shù)相比，其優(yōu)勢是：可以快速、實時、定量測定組織硬度，且可以根據(jù)彈性彩色圖像直觀判斷組織硬度；操作方便，無需對組織施壓，重復性較好；容易精確定位感興趣區(qū)；圖像獲取快，受呼吸動度影響較??；一幀圖像可以多次取樣、獲取信息準確且豐富[7]。

2 2D-SWE 在正常睪丸中的應用

睪丸硬度即睪丸組織抵抗外物施加于睪丸表面的能力，主要由生精小管及其界膜和睪丸間質(zhì)決定。既往研究表明，睪丸實質(zhì)內(nèi)部存在硬度差異[8]，睪丸邊緣區(qū)域、中心區(qū)域及睪丸周邊帶硬度不均一。Trottmann等[9]對健康者睪丸行2D-SWE檢查，結(jié)果顯示雙側(cè)睪丸同一部位彈性值無明顯差異，睪丸上、下極平均SWV相近（1.15 m/s），睪丸實質(zhì)中心則較低（0.90 m/s），與D'Anastasi等[10]報道的睪丸不同部位硬度無明顯差異不符，可能原因是后者樣本量偏小，測值離散度較大。睪丸邊緣區(qū)域或周邊帶因睪丸鞘膜、白膜、血管膜的存在，硬度較中心區(qū)域大，因此2DSWE應用于檢查睪丸時，應重點考慮測量區(qū)域，使彈性測值重復性更好。

兒童生長刺激和激素波動會使睪丸體積發(fā)生變化，5月齡時睪丸體積最大，隨之下降，9月齡達最低值，持續(xù)至6歲[11]。睪丸體積的變化會影響睪丸硬度，通常睪丸體積越小，硬度越高。Shin等[12]研究發(fā)現(xiàn)，10歲以下健康男童的睪丸硬度隨體積增加不斷降低，與Trottmann等[9]在成人中的研究結(jié)果相符。健康人群中平均睪丸彈性值在5歲以下為3.9 kPa[13]，平均年齡9歲者為2.5 kPa[14]，成人為2.4 kPa[15]，由此可以推測在一定年齡段內(nèi)，正常睪丸硬度隨年齡增長可能會降低。成人隨年齡增長，睪丸體積會減小，其原因可能是睪丸曲細精管固有膜增厚，生精小管間質(zhì)纖維化，曲細精管硬化或萎縮。當睪丸體積和受檢者年齡2個因素共同作用時，睪丸硬度的變化趨勢尚不明確，有待分層研究。

睪丸硬度測值大小與睪丸部位、體積及受檢者年齡等因素有關(guān)，有望通過進一步研究，制訂正常睪丸各部位彈性測量統(tǒng)一方法及楊氏模量參考值范圍。

3 2D-SWE 在睪丸實質(zhì)內(nèi)病變中的應用

睪丸實質(zhì)病變可以引起睪丸微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使睪丸組織硬度增加。嚴重的睪丸疾病可通過引起睪丸炎癥細胞浸潤、纖維組織增生、生精上皮細胞脫落壞死，進而導致精子減少、畸形精子增多及精液質(zhì)量下降。

研究表明，精子的質(zhì)量和數(shù)量取決于睪丸內(nèi)的組織灌注[16]，精液質(zhì)量是影響生育力的主要因素。臨床一般通過精液分析診斷少弱精癥，既往利用灰階超聲測量睪丸體積同時顯示睪丸血流分布間接評價睪丸生精功能，但灰階超聲難以反映其真實體積，且測量細小低速血流受限[17]。Schurich等[16]研究發(fā)現(xiàn)，睪丸硬度與睪丸體積及生精功能關(guān)系密切。輕、中、重度少弱精癥患者及健康對照組的睪丸楊氏模量值兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義[18]。睪丸硬度與睪丸病變的嚴重程度呈正相關(guān)，少弱精癥程度越重，睪丸彈性值越高?？傊?D-SWE可以定量評估少弱精癥患者的睪丸組織硬度，較準確地評價睪丸生精功能，為臨床更好地診斷少弱精癥提供補充信息。

睪丸微石癥是指彌散分布在睪丸曲精小管內(nèi)直徑<3 mm的眾多鈣化灶形成的綜合征[19]，本身無明顯臨床癥狀，但易引發(fā)原發(fā)性睪丸腫瘤，且與不育癥關(guān)系密切。鈣化灶結(jié)構(gòu)致密，硬度較正常睪丸實質(zhì)大，睪丸微石癥患者的睪丸彈性值顯著高于健康者（P<0.05）[20-21]。

隱睪指睪丸未能正常下降到陰囊底部而停留在腹腔、腹股溝區(qū)等異位處，一般在異常位置停留時間越長，位置越高，不育、睪丸扭轉(zhuǎn)及惡變的風險越大。隱睪分為可回縮睪丸和不可逆性隱睪，Turna等[22]報道不可逆性隱睪、可回縮睪丸及正常對照組的睪丸楊氏模量值兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學意義，且三者依次遞減，與既往研究[23]相符。此外，不可逆性隱睪組睪丸體積最小，其原因可能是生殖細胞數(shù)量減少，成熟延遲，導致睪丸間質(zhì)纖維化。Durmaz等[24]定量分析隱睪組及正常組的睪丸彈性，發(fā)現(xiàn)隱睪組睪丸硬度較正常組大，且不同部位（腹股溝管近端、中段、遠端和陰囊）睪丸的楊氏模量值差異均有統(tǒng)計學意義，如腹股溝管中段高于腹股溝遠端及陰囊內(nèi)。2D-SWE可用于測量隱睪患者的睪丸硬度，且其評估組織纖維化程度的效能已在甲狀腺、肝臟等器官得到證實[25-26]，因此有望通過2D-SWE預測并評估睪丸間質(zhì)纖維化程度，替代傳統(tǒng)睪丸活檢。

傳統(tǒng)的超聲無法明確睪丸腫瘤性病變的良惡性，以往檢出睪丸病灶后，常行睪丸切除術(shù)以明確病變性質(zhì)。睪丸惡性腫瘤的患病率約為1%，且不會浸潤周圍正常組織[27]，因此正確評價偶然檢出的睪丸病灶對于減少不必要的睪丸切除至關(guān)重要。2D-SWE對于睪丸實質(zhì)內(nèi)直徑<1 cm的局灶性病變具有重要的診斷價值，特別是對于無法觸及、腫瘤標志物陰性及傳統(tǒng)超聲檢查無法明確的病灶。Trottmann等[28]測量睪丸局灶性病變（精原細胞瘤、生殖細胞瘤、腎癌睪丸轉(zhuǎn)移灶、淋巴瘤及畸胎瘤）的彈性值，結(jié)果顯示病灶的平均SWV為2.37 m/s，而正常睪丸組織的SWV為1.17 m/s（P<0.05）。睪丸惡性腫瘤大部分為生殖細胞瘤，其中90%是精原細胞瘤和非精原細胞瘤，前者主要是淋巴細胞及漿細胞浸潤，后者含未分化的細胞成分、可有出血、壞死，甚至含軟骨及骨成分[29]，兩者組織結(jié)構(gòu)不全相同，硬度存在差異。Dikici等[29]研究發(fā)現(xiàn)，睪丸非精原細胞瘤彈性值為（47.0±14.5）kPa，高于精原細胞瘤的（10.6±3.9）kPa及正常睪丸的（4.4±3.9）kPa，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義。由于剪切波不能使流體發(fā)生形變，故2D-SWE不適用于睪丸囊性病變，如睪丸囊腫，因此Trottmann等[28]在睪丸囊性病變中未測及SWE。總之，2D-SWE可以定量測定睪丸病灶的硬度，評估其良惡程度，為臨床早期明確睪丸的病變性質(zhì)提供依據(jù)。

節(jié)段性睪丸梗死（segmental testicular infarction，STI）是一種罕見的陰囊疾病，隨病情進展，梗死區(qū)域表現(xiàn)為楔形低回聲，且因組織壞死或梗死灶縮小，硬度逐漸增加，顯著高于正常睪丸實質(zhì)。初期梗死灶多呈圓形，與正常實質(zhì)回聲接近，邊界不清，不易與睪丸腫瘤鑒別。但早期梗死灶因含水量增加或繼發(fā)性缺血引起組織腫脹，硬度較小[30]，而睪丸腫瘤硬度較大，由此2D-SWE可以對早期STI和睪丸腫瘤進行鑒別，防止不必要的睪丸切除術(shù)。

4 2D-SWE 在睪丸實質(zhì)外病變中的應用

精索靜脈曲張（varicocele，VC）是一種由精索靜脈回流受阻或靜脈瓣功能喪失引起血液淤滯，從而導致蔓狀靜脈叢曲張的血管病變，可因睪丸循環(huán)障礙、缺氧、氧化應激、生物毒素及生精細胞凋亡等多種因素共同作用導致不育。Dede等[31]報道與正常組相比，VC患者的睪丸平均彈性值顯著降低，且睪丸彈性與VC程度及激素水平均呈負相關(guān)。Schurich等[16]研究表明，VC患者的睪丸動脈血流量會減少，是睪丸微循環(huán)受損的表現(xiàn)。以往通過睪丸動脈的阻力指數(shù)和搏動指數(shù)的變化評估受損情況，現(xiàn)在可以利用2D-SWE早期評估VC對睪丸微觀結(jié)構(gòu)的早期損傷，且其對睪丸硬度的評估可能比臨床單純觸診更有效。Abdelwahab等[32]術(shù)前評估擬行VC結(jié)扎手術(shù)患者的睪丸硬度，對預測術(shù)后精液參數(shù)改善的敏感度為86.4%，特異度為84.2%，且睪丸硬度與精子數(shù)量及活力呈負相關(guān)?；蛟S可以通過2D-SWE評估VC患者睪丸微循環(huán)早期受損情況，并為臨床評價VC結(jié)扎術(shù)是否改善精液質(zhì)量提供可靠的依據(jù)。

正常情況下，睪丸鞘膜腔內(nèi)可有少許液體。若液體超過正常量將壓迫睪丸，同時富含蛋白質(zhì)的液體長時間與睪丸接觸，將損傷睪丸組織，對精子的生成及睪丸功能產(chǎn)生影響[33]，使睪丸硬度增加。Kocaoglu等[34]研究發(fā)現(xiàn)，非交通性鞘膜積液組睪丸平均楊氏模量值（10.0 kPa）高于正常對照組（8.25 kPa），而兩組睪丸體積無明顯差異。2D-SWE可以定量測定鞘膜腔積液患者的睪丸硬度，通過睪丸硬度評估鞘膜腔積液的量，為臨床更準確地診斷鞘膜腔積液提供依據(jù)。

睪丸扭轉(zhuǎn)因精索纏繞自身，導致睪丸灌注減少或缺失，隨扭轉(zhuǎn)程度及持續(xù)時間增加，睪丸缺血壞死程度加重，血-睪屏障被破壞，因此，及時診斷并手術(shù)探查對防止睪丸壞死切除至關(guān)重要。睪丸扭轉(zhuǎn)早期，靜脈回流障礙，睪丸組織腫脹，同時炎癥細胞激活，引起睪丸動脈血供障礙，最終導致睪丸硬度增加[35-36]。林璐琳等[37]報道睪丸扭轉(zhuǎn)后的新西蘭大白兔睪丸硬度增加。2D-SWE可以早期診斷睪丸扭轉(zhuǎn)，防止不必要的睪丸切除術(shù)，提高患者的睪丸存活率。

尿毒癥等全身性疾病會影響睪丸硬度。胡文江等[38]研究發(fā)現(xiàn)，尿毒癥患者睪丸硬度較正常組低，其原因是尿毒癥患者體內(nèi)毒素排泄受阻，直接損害睪丸組織，使生精細胞數(shù)量減少、生精小管纖維化及精子生成障礙。2D-SWE可以早期發(fā)現(xiàn)睪丸硬度變化，或許可為臨床監(jiān)測全身性疾病患者的睪丸情況提供依據(jù)。

5 小結(jié)與展望

2D-SWE技術(shù)穩(wěn)定、可靠、重復性較好，在睪丸疾病中的應用效果令人滿意。通過量化睪丸組織彈性，為臨床診療睪丸疾病提供依據(jù)，同時降低臨床誤診率及漏診率。然而，2D-SWE對睪丸彈性的量化僅是灰階超聲的一個補充，無法完全取代，國內(nèi)外相關(guān)研究主要為小樣本臨床試驗及動物實驗，與病理結(jié)果對比較少，因此迫切需要進一步開展多中心大樣本研究，以明確睪丸組織彈性測值的影響因素，探討睪丸病灶彈性與病理結(jié)果的契合程度，以便更好地診斷睪丸疾病，并為臨床提供更為準確的指導。