實時超聲彈性成像診斷前列腺癌的研究進展

李娜，李晟

(中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院超聲科，海南 海口 570208)

實時超聲彈性成像診斷前列腺癌的研究進展

李娜，李晟

(中南大學湘雅醫學院附屬海口醫院超聲科，海南 海口 570208)

實時組織彈性成像技術是在傳統超聲成像基礎上進一步獲取感興區組織彈性信息的一種新型成像技術，通過組織彈性模量值的測量反映組織的軟硬程度，從而推斷病變性質。實時超聲彈性成像能夠更加客觀、清晰、準確的定位病灶并鑒別其良惡性性質，現臨床上已廣泛應用于乳腺、甲狀腺等淺表臟器診斷與鑒別診斷。由于前列腺與體表間存在一定距離，導致臨床上實時超聲彈性成像技術診斷前列腺癌研究報道尚不多。本文概述了前列腺癌診斷方法，超聲彈性成像技術原理、發展及其在前列腺癌診斷中的研究現狀和進展，并對超聲彈性成像診斷價值進行總結。

超聲；實時彈性成像；前列腺癌；診斷

在男性惡性腫瘤中前列腺癌(Prostate cancer，PCa)較為常見，常見于50歲以上的人群，近年來由于我國逐步進入老齡社會和生活條件改善，前列腺癌呈逐年上升均勢[1]。前列腺癌發病早期較為隱匿、瘤體小、有多灶性特點且缺乏特異性臨床改變，患者自覺性較差，易導致患者錯過最佳的早期診治時間，引起腫瘤病灶廣泛轉移，患者致死率較高[2]。前列腺癌早期篩查能夠早期發現早診斷，大大改善患者預后[3]。目前醫學對于早期前列腺的治療效果肯定，且大多數可治愈[4]。

中國泌尿外科疾病診斷治療指南(2014版)推薦對PCa的診斷主要依靠直腸指診(DRE)、血清前列腺特異性抗原(PSA)檢查、經直腸超聲(TRUS)檢查、超聲引導下前列腺穿刺活檢、X線計算機斷層掃描(CT)和核磁共振成像(MRI)等[5]。上述推薦的診斷方法均存在一定的局限性，診斷敏感度及特異度都不高。因此尋求更為敏感且有效的影像學診斷技術是提高對前列腺良惡性病變診斷水平的關鍵。

1 超聲實時組織彈性成像原理及應用

1.1 實時超聲彈性成像(RTE)的應用原理 RTE技術是由Srinivasan等[6]于1991提出并由Pesavento于2000年開發完成應用于臨床。實時超聲彈性成像應用原理是基于常規超聲的阻抗回波信號，通過其對可疑區病變組織施加壓力觀察其彈性應變程度從而推斷病變的性質。臨床病理學研究表明：人體內脂肪、纖維化組織、乳腺、非浸潤性癌變與浸潤性癌變組織間彈性系數(硬度)存在明顯差異，早期癌變組織在其解剖結構發生改變之前其組織彈性(硬度)已有變化[7]。因此準確鑒別可疑區域彈性系數的變化對疾病的早期診治、提高患者生存率具有重要意義。RTE技術正是利用探頭對被檢測組織施加以壓力后提高超聲對組織彈性(硬度)響應檢測的敏感性，在生物力學、彈性力學等物理學規律作用基礎上進一步分析可疑區域的彈性系數變化，提取、轉換及彩色編碼射頻信號，從而形成彩色彈性應變分布圖，以彩色彈性圖上不同的顏色來區別炎性病變組織、腫瘤病變組織、正常組織的彈性(硬度)大小，利用彈性圖顏色的變化來直觀的反映組織內部彈性大小的變化情況，從而推斷病變性質。目前臨床超聲彈性成像技術在乳腺、肝臟、甲狀腺、淋巴組織等方面進行大量臨床研究，已取得突破性進展[8-9]。目前經直腸實時超聲彈性成像(TRTE)技術在臨床上對前列腺疾患的診斷應用較少，該項檢查技術在國內尚未推廣應用。

1.2 RTE的應用現狀 在臨床上RTE技術最初應用于乳腺和甲狀腺疾病的診斷，主要用于乳腺結節與甲狀腺結節的性質界定。隨著多年的發展，RTE診斷及鑒別甲狀腺、乳腺病變的技術已日趨成熟。并且被進一步應用于非體表實質性器官疾病的診斷與性質鑒定(如肝臟、子宮及前列腺等)。RTE技術對淋巴結疾病、肝臟纖維化程度的診斷及鑒別診斷更較傳統超聲有著顯著優勢。血管內超聲彈性成像(Intravascular ultrasonic elastography，IVUSE)技術可以準確區分鑒別血管內壁斑塊的性質，還能根據血管內血栓的彈性程度進一步判斷靜脈血栓的發生時間及發展趨勢[10]。彈性成像經過幾十年研究發展，根據其對組織激勵方式不同，從最初應用的壓迫性彈性成像、到一維瞬時性超聲彈性成像(FS)、用聲輻射脈沖的二維瞬時彈性成像(ARFI)、剪切波彈性成像(SWEI)和目前新開發的超高速剪切波彈性成像(SSI)，彈性成像技術得到了飛快的發展和不斷的完善。

2 RTE技術在前列腺癌中的應用

2.1 前列腺癌診斷及鑒別診斷中TRTE技術的應用情況 臨床病理學研究證明：腫瘤組織的硬度大于周圍正常組織，故前列腺癌灶的硬度與正常組織有著顯著的差異[11]。Sperandeo等[12]于2003年首次采用RTE技術對前列腺疾患進行檢查，利用探頭手動施壓的方法發現可通過被施壓前列腺可疑病變區的組織形變差異來鑒別前列腺占位病變的良惡性，其證實RTE技術是一種簡單、準確、快速和可靠的檢查方式，特別是對處于早期的隱匿性前列腺癌其具有較高的陽性檢出率及良惡性鑒別能力。近年來TRTE技術的不斷研究、完善、發展進一步提高了前列腺腫瘤的檢出率及鑒別診斷能力[13-14]。

2.2 TRTE技術在前列腺癌診斷評估方法的相關研究

2.2.1 前列腺彈性圖5分級法 RTE是采用組織彈性圖分級法來評估可疑病變區的組織硬度(彈性)信息，并對照組織彈性(硬度)進行相關診斷與鑒別診斷。其己經在甲狀腺、乳腺等相關疾患診斷中應用，而在前列腺疾病的診斷中目前無統尚一的標準。有人通過對比乳腺結節的超聲彈性成像結果，于2008年首次提出前列腺的彈性應變分布圖像的分級規則，通過對比前列腺穿刺活檢病理診斷結果證實TRTE檢查的敏感度和特異度分別已達88.50%、70.80%，由此可得出TRTE技術及其彈性應變圖5分級法可明顯提高對前列腺疾患的診斷及鑒別診斷能力[15-16]。有人通過TRTE引導進行前列腺穿刺活檢，其發現穿刺活檢陽性率最高處(94%)位于前列腺前部。2013年，Correas等[15]研究結果表明TRTE診斷的特異度要高于核磁共振成像。桂琦等[17]于2013年進行前瞻性研究結果表明TRTE診斷的特異度與MRI、DRE、PSA和TRUS檢查比較有顯著差異；而TRTE敏感度、特異度、準確性、陽性和陰性預測值均要明顯優于DRE、PSA和TRUS檢查。

2.2.2 組織彈性應變率比值(Strain ratio，SR) SR是一種半定量參數指標，其計算公式：SR=A(病灶)區應變/B(對照)區應變，其在乳腺占位的良、惡性診斷及鑒別診斷中研究較多。Lyshchik等[18]研究認為彈性應變比率值(SR)方法計算過程較為復雜，操作繁瑣，臨床實用價值不大。目前使用TRTE技術對前列腺進行SR的研究較少，且對SR的診斷切點值尚無統一標準。張旭等[19]研究發現以SR 3.6作為診斷切點值時，對前列腺癌診斷的敏感度和特異度分別可達85.7%和67.7%。彈性SR客觀、定量的參數分析方法能夠更加精確的研究分析病變組織的病變程度及病變的發展趨勢，其在臨床上對于部分診斷未明確的患者具有重要的應用價值[20-21]。

2.2.3 組織彈性應變指數(Strain index，SI) SI是另一種通過病灶與周圍組織應變率值的比較反映組織硬度的定量參數分析方法，是一種客觀診斷指標。其有兩種評估方法：(1)病灶整體應變指數(ASI)，病灶整體組織SRA與鄰近正常組織SRB的比值(ASI=SRB/ SRA)，用于評估病灶整體的硬度；(2)病灶局部應變指數(PSI)，在病灶內不同部位測量SR值，選取最高值與鄰近正常組織SR的比值，用于評估病灶局部的硬度。目前組織彈性定量評價主要在乳腺和甲狀腺等方面應用較多[22]，在前列腺方面研究較少，Zhang等[23]對前列腺癌好發周圍區行TRTE定量分析病灶的ASI和PSI，研究表明當最佳PSI為17.44時，診斷前列腺良惡性病變的敏感度和特異度分別是74.5%與83.3%。綜上所述，TRTE是能夠無創獲取并量化組織彈性的獨特成像技術，在對PCa診斷中具有獨特價值且能指導其臨床分期。

2.2.4 SWEI 探頭采用多波段平臺技術，其發射出不同模式聲波在不同深度組織中的連續聚焦，導致粒子高效振動即產生剪切波，追蹤并獲取剪切波的傳播速度的變化而進行成像的新型彈性成像技術；目前臨床上應用為最新的SSI技術[24]；其無需探頭外力施壓，克服了操作者的人為誤差；其能直接測定組織楊氏模量最大值、最小值及平均值，為定量測量技術。剪切波彈性成像在對肝臟、甲狀腺、乳腺等病變應用中已取得初步成功，并證實其診斷的準確性與檢查的安全性[25]，目前在前列腺方面的尚正處在初步應用階段。Fillon等[26]和Li等[27]通過研究結果表明，SWEI技術在前列腺腫瘤病灶的彈性模量(楊氏模量)變化檢測中敏感度要更高，因此在早期前列腺癌檢測時，腫瘤病灶與周圍正常的前列腺組織楊氏模量差異并不明顯時，SWEI技術具有更高的敏感度與臨床應用價值。

2.3 在PCa診斷中經直腸實時組織彈性成像技術的局限性 雖然有相關文獻報道TRTE技術在PCa的檢出率及良惡性鑒別確診率已高達80%以上，但通過TRTE篩查及定性PCa仍有諸多局限性，在一定程度上降低了TRTE技術的檢驗效能，此局限性近年來在臨床上已獲得廣泛關注[28]。通過相關分析總結可知，TRTE技術在前列腺疾患檢查的局限性主要是由于其在臨床上的實踐應用及發展時間較短，大部分相關技術需要逐步完善及提高。經直腸實時超聲彈性成像技術在檢查過程中極易受到操作者主觀因素的影響，主要受探頭的壓迫力度及其壓迫頻率的掌握控制，而前列腺癌灶具有多部位生長特點，癌灶位置可能位于于腺體內的任意深度的位置，對于深部癌灶的壓迫力度與彈性系數同位于表淺位置的腫瘤存在明顯的差異，從而影響到前列腺疾患的檢出率及鑒別診斷準確性[29-30]；并且手動控制探頭壓迫力度不易掌握且易發生抖動，難獲得穩定清晰的圖像，從而影響檢查結果。國內外對RTE技術的研究結果提示前列腺內結石病變會導致結石周圍組織的楊氏模量值升高，在測量時應注意避開結石區以免造成假陽性而誤診[31]。發生在前列腺良性病變內的慢性前列腺炎伴鈣化、上皮內瘤、炎性肉芽組織等病灶也會導致局部組織硬度的提高，這也是導致超聲彈性成像假陽性而誤診的主要原因[32]。Dudea等[16]研究的結果發現前列腺腫瘤位置的深淺也是影響超聲彈性成像診斷準確率的因素之一；臨床分期為T2C-4的前列腺癌組織由于生長過快，引起瘤體內壞死液化，導致其彈性降低而出現假陰性；位于前列腺內腺直徑小于5 mm的腫瘤，因其對局部組織彈性的改變影響不大造成假陰性而漏診。因此TRTE技術有待于今后的進一步完善與研究。

3 展 望

綜上所述，RTE技術作為一種無創性、簡單、方便的檢查方式，其較高的PCa檢出率及病情評估能力可在一定程度上代替前列腺癌的穿刺活檢診斷，可彌補傳統經直腸超聲成像、X線計算機斷層掃描、核磁共振成像等影像檢查無法獲取組織彈性的缺陷，RTE能客觀、定性、定量的提供病變處組織的病理改變及診斷趨向，對于PCa早期篩查、診斷及良惡性質的鑒別診斷中具有重要的臨床應用價值。而新一代SSI技術可提供客觀的診斷信息，簡便易行、可重復性好且安全，為前列腺良惡性質診斷及鑒別診斷提供了新的研究方向。

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Research progress on real-time ultrasound elastography in the diagnosis of prostate cancer.

LI Na,LI Sheng. Department of Ultrasound,Haikou Municipal Hospital Affiliated to Xiangya School of Medicine,Central South University, Haikou 570208,Hainan,CHINA

Real-time ultrasound elastography(RTE)is a new type of imaging technology that can obtain the elasticity information of ROI(region of interest)tissue on the basis of the traditional ultrasonic imaging.RTE can reflect the hardness of the organization and infer the pathological nature by acquiring the elastic modulus difference within the tissue directly or indirectly.Compared to other imaging technology,RTE can not only locate lesions more objectively, clearly and accurately,but also identify the benign and malignant nature.Therefore,RTE has been widely used in clinical diagnosis and differential diagnosis of mammary glands,thyroid glands and other superficial organs.Otherwise,on account of the certain distances between the prostate and body surface,there are few clinical reports about diagnosing of prostate cancer by RTE.This article aims to summarize the diagnosis methods of the prostate cancer,the principle and development of RTE technology,the research status and progress in the diagnosis of prostate cancer,and to summarize the diagnostic value of RTE technology.

Ultrasound;Real-time ultrasound elastography;Prostate cancer;Diagnosis

R737.25

A

1003—6350（2016）11—1840—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.11.038

2015-09-10)

2014年海南省海口市重點科技計劃項目（編號：2014-067）

李娜。E-mail：1262474322@qq.com