超聲彈性成像診斷前列腺良惡性病變的應用進展

向 玘 綜述，劉振湘 審校

（中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院泌尿外科，海南 海口 570208）

超聲彈性成像診斷前列腺良惡性病變的應用進展

向 玘 綜述，劉振湘 審校

（中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院泌尿外科，海南 海口 570208）

前列腺癌是老年男性常見的惡性腫瘤之一，已嚴重威脅到人類的健康。由于前列腺癌可以從毫無癥狀進展到不可治愈階段是眾所周知的現象，能避免這種結果出現的有效方法就是通過積極篩查。與傳統的檢查手段(如PSA、直腸指檢、常規超聲、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，能更為生動地對病變加以顯示并進行定位與定性診斷，其獨特的應用價值和優越性彌補了醫學成像模態的不足，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的惡性腫瘤之一，已嚴重威脅到人類的健康。前列腺癌的發病率呈明顯上升趨勢，其原因一部分是由于人口的老齡化、檢查診斷技術的提升、前列腺特異性抗原(PSA)篩查的普及應用[1]。影像檢查技術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依靠直腸指檢及血清PSA檢查。我國雖是前列腺癌發病率較低的國家，但是近年來隨著人們生活水平的提高，發病率也逐年上升，其中大部分患者主要表現為下尿路癥狀，因而容易被忽視及延誤診斷。而前列腺癌可以由毫無癥狀地進展到不可治愈階段是眾所周知的現象，能有效避免這種結果出現的有效方法就是通過積極篩查[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PSA已成為前列腺癌診療和預后評估中最重要的指標之一，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]。目前普遍采用測定f/tPSA(通常以0.16為臨界值，可以獲得較高的準確性，但仍有約30%左右的前列腺癌會漏診[4]。

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

1.3 經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是外周帶低回聲結節，而且可以初步判斷腫瘤的體積大小。但近年來國內外也有眾多學者認為TRUS發現低回聲結節與否對于前列腺癌的檢出率沒有影響，因為部分前列腺癌表現為等回聲或高回聲，而TRUS無法發現，因此認為TURS檢查對前列腺癌診斷的意義不大[6]。

傳統的篩查還包括CT、核磁共振（波譜分析、加權成像、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，但它有一定的并發癥，如出血感染，此外患者還會有顧慮。如何提高前列腺癌的確診率，避免或減少過度診斷及治療并使受檢者真正受益，多年來眾多學者一直在努力尋找特異性高、能夠體現前列腺癌細胞生物學行為的腫瘤標志物及檢測，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的研究熱點。核磁共振成像被認為是前列腺癌早期診斷的可靠手段之一，但其在臨床上引導穿刺難度較大，而普通超聲對前列腺癌的陽性診斷率有待提高，超聲彈性成像有超聲彈性成像分級敏感度高，能較準確評價前列腺病變的相對彈性硬度，彌補常規超聲此方面的不足，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

近年來彈性成像技術得到了迅速的發展。該技術能夠得到組織彈性的相關信息，彌補了醫學成像模態的不足，具有極其重要的臨床價值和廣闊的應用前景。自Srinivasan等[7]提出的彈性成像的方法，對組織的彈性模量分布進行定量估計、成像后，不少學者致力于對組織彈性模量研究，超聲彈性成像技術能有效的定位病變及鑒別病變性質。基于不同的檢查方法目前應用于前列腺良惡性病變檢查的主要為靜態/準靜態彈性成像及超聲剪切波彈性成像[8]。

2.1 靜態/準靜態彈性成像

2.1.1 靜態/準靜態彈性成像其基本原理 靜態/準靜態彈性成像其基本原理是對組織施加靜態/準靜態或動態的激勵，在彈性、生物力學等物理學因素的作用下，組織將在應變、位移、速度的分布等方面出現一定的差異[9]，利用復合互相關方法對壓迫前后反射的回波信號進行分析，評估組織內部不同位置的位移等差異，從而計算出變形程度，再通過數字信號處理或數字圖像處理技術，以灰階或彩色編碼形式來顯示彈性圖像或應變圖像，從而間接或直接地反映組織內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/準靜態彈性成像在前列腺良惡性病變中的應用 前列腺腫瘤的細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]的對前列腺病變組織的硬度所對應的顏色及所占面積的比率分為五級，l級：紅、綠色，未見明顯藍色；Il級：病變組織主要呈現為綠色，部分組織間夾雜少許藍色，成相間分布；Ⅲ級：TURS圖像未發現明確病變組織，而彈性超聲成像圖檢測到藍色區域；IV級：病變組織區域內出現局限性藍色圖像，且藍色范圍小于病變組織面積；V級：病變組織區域完全呈現為藍色圖像。Ⅰ～Ⅴ級診斷結果分別為良性、良性可能、不確定、惡性可能、惡性。以Ⅲ級為診斷界值，分級若大于Ⅲ級者均可診斷為惡性（周圍區擴張腺管周圍的線狀藍色均視為直性表現，并歸入到Ⅱ級中進行診斷）。Sommerfeld等[13]研究發現，超聲彈性成像能夠較為準確地對在灰階超聲上呈等回聲或高回聲表現的前列腺癌進行分級，可以提高早期前列腺癌檢出率。Miyanaga等[14]通過29例未接受治療的經病理明確前列腺癌患者行經直腸彈性超聲檢查發現彈性成像敏感度為93%，明顯高于常規TRUS。Pallwein等[15]通過對比分析了492例前列腺癌的彈性成像結果與經直腸穿刺病理結果，認為彈性成像與傳統的穿刺結果有著良好的相關性，聯合應用彈性成像與常規診斷方法，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確度。相關研究[16-18]表明單獨應用經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性率。國內學者馬麟等[19]分別對77例BPH患者與17例正常者的進行經直腸前列腺實時彈性成像，得出經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。有學者通過對l45例前列腺疾患的患者行超聲彈性成像檢查，并運用Kamoi分級法評估l45例患者前列腺外周帶病灶的彈性圖像，并比較經直腸實時彈性成像與常規TRUS的敏感度、特異度和準確度，認為常規經TRUS結合彈性超聲成像可以提高對前列腺癌的檢出率。同時通過研究前列腺增生患者移行區硬度及IPSS相關性，認為彈性成像有望成為評價下尿路出口梗阻病因診斷的新方法[20-21]。

2.1.3 靜態/準靜態彈性成像在前列腺良惡性病變中的應用中的缺陷 雖然既往研究表明彈性超聲成像分級法診斷前列腺癌具有較高的敏感度、特異度和準確度，能夠較為準確評價前列腺病變的相對彈性硬度，彌補常規超聲此方面的不足，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段，但是該技術存在一定的缺陷。首先該項技術對操作醫師要求較高，主要原因是經直腸檢查時超聲檢查探頭在直腸腔內可移動范圍較小，不能直觀觀察探頭與盲腸壁接觸情況，且操作過程中需保持探頭壓放的穩定性。其次在獲取圖像過程中會出現偽像(Underline artifacts)，主要為力學方面的偽像和信號處理方面的偽像問題。再者前列腺外周帶其他病變易導致診斷結果出現假陽性，近年來研究發現前列腺外周帶亦存在增生現象，間質成分的增多、腺上皮萎縮前列腺鈣化、結核鈣化、彌漫性炎癥可導致局部硬度增加，導致彈性評分分級升高。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，其利用調制的聚焦超聲波束在生物粘彈性組織內產生聲剪切波，由于剪切波只局限于組織內部區域，并且利用剪切波傳播距離有限的性質，可消除邊界條件的影響，簡化彈性重構過程，因此通過檢測組織內剪切波傳播可間接獲得組織彈性。在組織中產生剪切波的方法有很多種，常用的包括外振動器振動法和聲輻射力振動法，被聚焦部位的組織粒子因高效振動而產生橫向剪切波，再通過超高速成像技術探測剪切波，以彩色編碼技術顯示出組織的彈性圖像，并能通過系統定量分析所測量組織的楊氏模量值。楊氏模量值的計算公式為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，在組織的實時彩色彈性圖像上該組織區域就顯示為紅色，楊氏模量小的則顯示為藍色，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用 剪切波超聲彈性成像可以連續掃描檢測前列腺癌僵硬病變區域，并量化病變結節的彈性值，并且可以獲得結節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超聲成像檢測前列腺，并對比前列腺穿刺病理結果，發現剪切波彈性成像檢測陽性率更高；認為區分良性和惡性病變的最佳臨界值區35～37 kPa。有學者在對無前列腺疾患的年輕人實施剪切波彈性超聲檢查時，發現整個前列腺質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軟而均勻，而中央和移行帶則質地偏硬且不均勻，彈性值增加。典型的外周帶良性結節是質軟(彈性值＜35 kPa)，而惡性結節質地偏硬(彈性值＞35 kPa)[1]。潘群艷等[25]通過對10例因血精、尿急、性功能障礙、排尿困難和(或)PSA升高等的患者行經直腸SWE超聲彈性成像檢查，發現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，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，出現差異性的原因可能是歐洲人和國人的體質差異性相關。張吉臻等[26]在研究中檢查結果顯示剪切波超聲彈性成像測得的前列腺周緣區組織彈性模量分布基本符合臨床上公認的疾病的硬度變化，即正常前列腺＜慢性前列腺炎＜前列腺癌。周昀等[21]對75例BPH患者行IPSS后，對患者前列腺行經直腸SWE檢查，認為論尿道周圍前列腺組織彈性模革與IPSS顯著相關，因此SWE可以作為無創評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用的缺陷 與以往的靜態、準靜態彈性成像技術相比，SWE成像技術克服了靜態/準靜態彈性成像的探頭施壓力大小、頻率等人為因素的影響，SWE成像技術具有無需施壓、實時成像、定量測量、重復性極佳等優點[27]。SWE也同樣存在一些缺陷，如在獲取圖像過程中，需取感興趣區域(Region of interest，ROI)在測量區域靜置3 s，測量該區域的彈性值，而ROI只能覆蓋半個腺體，所以兩側的前列腺需分開掃描并存儲測量數據[28]。國內外相關研究[29]發現前列腺結石會提高周圍組織的彈性模量，因此在測量組織彈性模量過程中，避免結石區以免造成假陽性。而良性病變內并發的鈣化、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性的主要原因[18]。

綜上所述，作為反映組織力學屬性特征的一種新手段，彈性超聲的問世彌補了常規超聲在評價組織彈性硬度方面的不足，能更為生動地對病變加以顯示并進行定位與定性診斷，為前列腺良惡性病變的鑒別提供新的方法和手段，與傳統的影像學檢查的對比中，其獨特的應用價值和優越性彌補了醫學成像模態的不足。伴隨著彈性成像設備的不斷改進和應用經驗的不斷積累，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用前景。

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R737.25

A

1003—6350（2014）09—1324—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.09.0510

2014-03-07)

海南省衛生廳科研立項課題（編號：瓊衛2013重點-04號）

劉振湘。E-mail：liuzhenxianghk@163.com