超声弹性成像诊断前列腺良恶性病变的应用进展

向 玘 综述，刘振湘 审校

（中南大学湘雅医学院附属海口医院泌尿外科，海南 海口 570208）

超声弹性成像诊断前列腺良恶性病变的应用进展

向 玘 综述，刘振湘 审校

（中南大学湘雅医学院附属海口医院泌尿外科，海南 海口 570208）

前列腺癌是老年男性常见的恶性肿瘤之一，已严重威胁到人类的健康。由于前列腺癌可以从毫无症状进展到不可治愈阶段是众所周知的现象，能避免这种结果出现的有效方法就是通过积极筛查。与传统的检查手段(如PSA、直肠指检、常规超声、CT、磁共振成像)比较，超声弹性能够反映不同组织的弹性模量特点，能更为生动地对病变加以显示并进行定位与定性诊断，其独特的应用价值和优越性弥补了医学成像模态的不足，为前列腺良恶性病变的鉴别提供新的方法和手段。

前列腺癌；弹性超声成像；组织弹性

前列腺癌是老年男性常见的恶性肿瘤之一，已严重威胁到人类的健康。前列腺癌的发病率呈明显上升趋势，其原因一部分是由于人口的老龄化、检查诊断技术的提升、前列腺特异性抗原(PSA)筛查的普及应用[1]。影像检查技术水平的提升及有效的治疗手段使得前列腺癌的死亡率有所下降，但下降的比较平缓。老年男性前列腺癌的筛查常规依靠直肠指检及血清PSA检查。我国虽是前列腺癌发病率较低的国家，但是近年来随着人们生活水平的提高，发病率也逐年上升，其中大部分患者主要表现为下尿路症状，因而容易被忽视及延误诊断。而前列腺癌可以由毫无症状地进展到不可治愈阶段是众所周知的现象，能有效避免这种结果出现的有效方法就是通过积极筛查[2]。

1 前列腺癌的筛查

1.1 血清前列腺特异性抗原PSA 近年来PSA已成为前列腺癌诊疗和预后评估中最重要的指标之一，但PSA仅具有前列腺组织特异性而不具有前列腺癌特异性[3]。目前普遍采用测定f/tPSA(通常以0.16为临界值，可以获得较高的准确性，但仍有约30%左右的前列腺癌会漏诊[4]。

1.2 直 肠 指 检 (Digital rectal examination，DRE) 大多数前列腺癌起源于前列腺外周带，DRE对前列腺癌的早期诊断和分期有着重要意义，是进行前列腺疾病诊断的常用方法[5]。

1.3 经直肠前列腺超声检查(Transrectal uhra-sonography，TRUS)在TRUS上典型的前列腺癌的表现是外周带低回声结节，而且可以初步判断肿瘤的体积大小。但近年来国内外也有众多学者认为TRUS发现低回声结节与否对于前列腺癌的检出率没有影响，因为部分前列腺癌表现为等回声或高回声，而TRUS无法发现，因此认为TURS检查对前列腺癌诊断的意义不大[6]。

传统的筛查还包括CT、核磁共振（波谱分析、加权成像、弥散成像）、ECT骨扫描等，前列腺穿刺是诊断前列腺癌的重要手段，但它有一定的并发症，如出血感染，此外患者还会有顾虑。如何提高前列腺癌的确诊率，避免或减少过度诊断及治疗并使受检者真正受益，多年来众多学者一直在努力寻找特异性高、能够体现前列腺癌细胞生物学行为的肿瘤标志物及检测，遗憾的是至今这些工作还在探索中。前列腺癌的早期诊断是临床影像学的研究热点。核磁共振成像被认为是前列腺癌早期诊断的可靠手段之一，但其在临床上引导穿刺难度较大，而普通超声对前列腺癌的阳性诊断率有待提高，超声弹性成像有超声弹性成像分级敏感度高，能较准确评价前列腺病变的相对弹性硬度，弥补常规超声此方面的不足，为前列腺良恶性病变的鉴别提供新的方法和手段。

2 弹性超声成像

近年来弹性成像技术得到了迅速的发展。该技术能够得到组织弹性的相关信息，弥补了医学成像模态的不足，具有极其重要的临床价值和广阔的应用前景。自Srinivasan等[7]提出的弹性成像的方法，对组织的弹性模量分布进行定量估计、成像后，不少学者致力于对组织弹性模量研究，超声弹性成像技术能有效的定位病变及鉴别病变性质。基于不同的检查方法目前应用于前列腺良恶性病变检查的主要为静态/准静态弹性成像及超声剪切波弹性成像[8]。

2.1 静态/准静态弹性成像

2.1.1 静态/准静态弹性成像其基本原理 静态/准静态弹性成像其基本原理是对组织施加静态/准静态或动态的激励，在弹性、生物力学等物理学因素的作用下，组织将在应变、位移、速度的分布等方面出现一定的差异[9]，利用复合互相关方法对压迫前后反射的回波信号进行分析，评估组织内部不同位置的位移等差异，从而计算出变形程度，再通过数字信号处理或数字图像处理技术，以灰阶或彩色编码形式来显示弹性图像或应变图像，从而间接或直接地反映组织内部的弹性模量等物理属性的差异，继而反映组织的硬度[10]。

2.1.2 静态/准静态弹性成像在前列腺良恶性病变中的应用 前列腺肿瘤的细胞密度大于周围的正常前列腺组织，因此前列腺癌变组织的弹性与正常组织存在明显差异[11]。参照Kamoi等[12]的对前列腺病变组织的硬度所对应的颜色及所占面积的比率分为五级，l级：红、绿色，未见明显蓝色；Il级：病变组织主要呈现为绿色，部分组织间夹杂少许蓝色，成相间分布；Ⅲ级：TURS图像未发现明确病变组织，而弹性超声成像图检测到蓝色区域；IV级：病变组织区域内出现局限性蓝色图像，且蓝色范围小于病变组织面积；V级：病变组织区域完全呈现为蓝色图像。Ⅰ～Ⅴ级诊断结果分别为良性、良性可能、不确定、恶性可能、恶性。以Ⅲ级为诊断界值，分级若大于Ⅲ级者均可诊断为恶性（周围区扩张腺管周围的线状蓝色均视为直性表现，并归入到Ⅱ级中进行诊断）。Sommerfeld等[13]研究发现，超声弹性成像能够较为准确地对在灰阶超声上呈等回声或高回声表现的前列腺癌进行分级，可以提高早期前列腺癌检出率。Miyanaga等[14]通过29例未接受治疗的经病理明确前列腺癌患者行经直肠弹性超声检查发现弹性成像敏感度为93%，明显高于常规TRUS。Pallwein等[15]通过对比分析了492例前列腺癌的弹性成像结果与经直肠穿刺病理结果，认为弹性成像与传统的穿刺结果有着良好的相关性，联合应用弹性成像与常规诊断方法，有助于鉴别前列腺良恶性病变，可以有效提高前列腺癌组织活检的敏感度及准确度。相关研究[16-18]表明单独应用经直肠弹性超声成像可以增加穿刺前列腺癌诊断率，提高穿刺活检前列腺癌的检出阳性率。国内学者马麟等[19]分别对77例BPH患者与17例正常者的进行经直肠前列腺实时弹性成像，得出经直肠超声弹性成像能够提供正常前列腺与增生组织的硬度信息。有学者通过对l45例前列腺疾患的患者行超声弹性成像检查，并运用Kamoi分级法评估l45例患者前列腺外周带病灶的弹性图像，并比较经直肠实时弹性成像与常规TRUS的敏感度、特异度和准确度，认为常规经TRUS结合弹性超声成像可以提高对前列腺癌的检出率。同时通过研究前列腺增生患者移行区硬度及IPSS相关性，认为弹性成像有望成为评价下尿路出口梗阻病因诊断的新方法[20-21]。

2.1.3 静态/准静态弹性成像在前列腺良恶性病变中的应用中的缺陷 虽然既往研究表明弹性超声成像分级法诊断前列腺癌具有较高的敏感度、特异度和准确度，能够较为准确评价前列腺病变的相对弹性硬度，弥补常规超声此方面的不足，为前列腺良恶性病变的鉴别提供新的方法和手段，但是该技术存在一定的缺陷。首先该项技术对操作医师要求较高，主要原因是经直肠检查时超声检查探头在直肠腔内可移动范围较小，不能直观观察探头与盲肠壁接触情况，且操作过程中需保持探头压放的稳定性。其次在获取图像过程中会出现伪像(Underline artifacts)，主要为力学方面的伪像和信号处理方面的伪像问题。再者前列腺外周带其他病变易导致诊断结果出现假阳性，近年来研究发现前列腺外周带亦存在增生现象，间质成分的增多、腺上皮萎缩前列腺钙化、结核钙化、弥漫性炎症可导致局部硬度增加，导致弹性评分分级升高。由于不同组织间的硬度存在一定重叠，因此弹性成像存在一定的误诊及漏诊[22]。

2.2 剪切波超声弹性成像

2.2.1 超声剪切波弹性成像的基本原理 超声剪切波弹性成像(Shear wave elasticity imagine，SWE)是1996年Sarvazyan等[23]提出，其利用调制的聚焦超声波束在生物粘弹性组织内产生声剪切波，由于剪切波只局限于组织内部区域，并且利用剪切波传播距离有限的性质，可消除边界条件的影响，简化弹性重构过程，因此通过检测组织内剪切波传播可间接获得组织弹性。在组织中产生剪切波的方法有很多种，常用的包括外振动器振动法和声辐射力振动法，被聚焦部位的组织粒子因高效振动而产生横向剪切波，再通过超高速成像技术探测剪切波，以彩色编码技术显示出组织的弹性图像，并能通过系统定量分析所测量组织的杨氏模量值。杨氏模量值的计算公式为E=3ρcs2，单位为KPa，其中E为杨氏模量，c为剪切波传播速度，ρ为组织密度，杨氏模量值越大，表示剪切波传播速度越快，组织的硬度越大，在组织的实时彩色弹性图像上该组织区域就显示为红色，杨氏模量小的则显示为蓝色，杨氏模量中等的显示为绿色。

2.2.2 超声剪切波弹性成像在前列腺良恶性病变中的应用 剪切波超声弹性成像可以连续扫描检测前列腺癌僵硬病变区域，并量化病变结节的弹性值，并且可以获得结节与相邻的正常前列腺组织之间的硬度比值。Nelson等[24]分别使用灰阶超声成像、彩色多普勒，SWE超声成像检测前列腺，并对比前列腺穿刺病理结果，发现剪切波弹性成像检测阳性率更高；认为区分良性和恶性病变的最佳临界值区35～37 kPa。有学者在对无前列腺疾患的年轻人实施剪切波弹性超声检查时，发现整个前列腺质地柔软且弹性值低于30 kPa。前列腺增生患者前列腺外周带质软而均匀，而中央和移行带则质地偏硬且不均匀，弹性值增加。典型的外周带良性结节是质软(弹性值＜35 kPa)，而恶性结节质地偏硬(弹性值＞35 kPa)[1]。潘群艳等[25]通过对10例因血精、尿急、性功能障碍、排尿困难和(或)PSA升高等的患者行经直肠SWE超声弹性成像检查，发现恶性组的平均杨氏模量值及最大杨氏模量值均大于良性组，分别以48.07 kPa、65.50 kPa作为前列腺良恶性病变平均杨氏模量值及最大杨氏模量值的临界值时，诊断的敏感性、特异性分别为91.8%、89.7%及92.1%、87.5%，而该研究与Nelson等[24]、Correas等[1]的研究比较，增生病灶及癌病灶的弹性值均偏高，出现差异性的原因可能是欧洲人和国人的体质差异性相关。张吉臻等[26]在研究中检查结果显示剪切波超声弹性成像测得的前列腺周缘区组织弹性模量分布基本符合临床上公认的疾病的硬度变化，即正常前列腺＜慢性前列腺炎＜前列腺癌。周昀等[21]对75例BPH患者行IPSS后，对患者前列腺行经直肠SWE检查，认为论尿道周围前列腺组织弹性模革与IPSS显著相关，因此SWE可以作为无创评估膀胱出口梗阻程度的新方法检查尿道周围前列腺组织的平均弹性模量。

2.2.3 超声剪切波弹性成像在前列腺良恶性病变中应用的缺陷 与以往的静态、准静态弹性成像技术相比，SWE成像技术克服了静态/准静态弹性成像的探头施压力大小、频率等人为因素的影响，SWE成像技术具有无需施压、实时成像、定量测量、重复性极佳等优点[27]。SWE也同样存在一些缺陷，如在获取图像过程中，需取感兴趣区域(Region of interest，ROI)在测量区域静置3 s，测量该区域的弹性值，而ROI只能覆盖半个腺体，所以两侧的前列腺需分开扫描并存储测量数据[28]。国内外相关研究[29]发现前列腺结石会提高周围组织的弹性模量，因此在测量组织弹性模量过程中，避免结石区以免造成假阳性。而良性病变内并发的钙化、炎性肉芽组织也可以使病灶硬度增大，这也是造成弹性成像假阳性的主要原因[18]。

综上所述，作为反映组织力学属性特征的一种新手段，弹性超声的问世弥补了常规超声在评价组织弹性硬度方面的不足，能更为生动地对病变加以显示并进行定位与定性诊断，为前列腺良恶性病变的鉴别提供新的方法和手段，与传统的影像学检查的对比中，其独特的应用价值和优越性弥补了医学成像模态的不足。伴随着弹性成像设备的不断改进和应用经验的不断积累，弹性成像在诊断前列腺良恶性病变的鉴别诊断中必将拥有非常广阔的应用前景。

[1]Correas JM,Tissier AM,Khairoune A,et al.Ultrasound elastography of the prostate:state of the art[J].Diagn Interv Imaging,2013, 94(5):551-560.

[2] Etzioni R,Gulati R,Falcon S,et al.Impact of PSA screening on the incidence of advanced stage prostate cancer in the United States:a surveillance modeling approach[J].Med Decis Making,2008,28 (3):323-331.

[3]刘君廷,张 文,梁 莉.血清t-PSA、f-PSA/t-PSA、DRE及TRUS对前列腺癌的诊断价值分析[J].中国实验诊断学,2012,16(4): 650-653.

[4]Haroun AA,Hadidy AS,Awwad ZM,et al.Utility of free prostate specific antigen serum level and its related parameters in the diagnosis of prostate cancer[J].Saudi J Kidney Dis Transpl,2011,22 (2):291-297.

[5]Payne H,Cornford P.Prostate-specific antigen:an evolving role in diagnosis,monitoring,and treatment evaluation in prostate cancer [J].Urol Oncol,2011,29(6):593-601.

[6] Bergstralh EJ,Roberts RO,Farmer SA,et al.Population-based case-control study of PSA and DRE screening on prostate cancer mortality[J].Urology,2007,70(5):936-941.

[7]Srinivasan S,Ophir J,Alam SK.Elastographic imaging using staggered strain estimates[J].Ultrason Imaging,2002,24(4):229-245.

[8]Gennisson JL,Deffieux T,Fink M,et al.Ultrasound elastography: principles and techniques[J].Diagn Interv Imaging,2013,94(5): 487-495.

[9]Dudea SM,Giurgiu CR,Dumitriu D,et al.Value of ultrasound elastography in the diagnosis and management of prostate carcinoma[J]. Med Ultrason,2011,13(1):45-53.

[10]郝 轶,柳莉莎.超声弹性成像技术及其临床应用[J].医学综述, 2010,(3):453-455.

[11]Pallwein L,Aigner F,Faschingbauer R,et al.Prostate cancer diagnosis:value of real-time elastography[J].Abdom Imaging,2008,33 (6):729-735.

[12]Kamoi K,Okihara K,Ochiai A,et al.The utility of transrectal real-time elastography in the diagnosis of prostate cancer[J].Ultrasound Med Biol,2008,34(7):1025-1032.

[13]Sommerfeld HJ,Garcia-Schurmann JM,Schewe J,et al.Prostate cancer diagnosis using ultrasound elastography.Introduction of a novel technique and first clinical results[J].Urologe A,2003,42 (7):941-945.

[14]Miyanaga N,Akaza H,Yamakawa M,et al.Tissue elasticity imaging for diagnosis of prostate cancer:a preliminary report[J].Int J Urol,2006,13(12):1514-1518.

[15]Pallwein L,Mitterberger M,Pinggera G,et al.Sonoelastography of the prostate:comparison with systematic biopsy findings in 492 patients[J].Eur J Radiol,2008,65(2):304-310.

[16]Brock M,Eggert T,Loppenberg B,et al.Value of real-time elastography to guide the systematic prostate biopsy in men with normal digital rectal exam[J].Aktuelle Urol,2013,44(1):40-44.

[17]Eggert T,Brock M,Noldus J,et al.Rising PSA level and negative prostate biopsy.Can prostate elastography help?[J].Urologe A, 2010,49(3):376-380.

[18]Brock M,von Bodman C,Sommerer F,et al.Comparison of real-time elastography with grey-scale ultrasonography for detection of organ-confined prostate cancer and extra capsular extension:a prospective analysis using whole mount sections after radical prostatectomy[J].BJU Int,2011,108(8 Pt 2):E217-E222.

[19]马 麒,方军初,单玉喜,等.正常前列腺与良性前列腺增生经直肠超声实时弹性成像[J].中国医学影像技术,2010,20(3): 543-545.

[20]张 艳,唐 杰.超声弹性成像技术在前列腺的应用进展[J].中华医学超声杂志(电子版),2010,23(9):63-65.

[21]周 昀,唐 杰,张明博,等.尿道周围前列腺组织弹性模量与良性前列腺增生患者IPSS的相关性研究[J].中国医学影像学杂志, 2012,20(7):540-544.

[22]徐乐天,肖 萤.实时超声弹性成像诊断良恶性前列腺病变[J].中国医学影像技术,2011,27(5):1043-1046.

[23]Sarvazyan AP,Rudenko OV,Swanson SD,et al.Shear wave elasticity imaging:a new ultrasonic technology of medical diagnostics[J]. Ultrasound Med Biol,1998,24(9):1419-1435.

[24]Nelson ED,Slotoroff CB,Gomella LG,et al.Targeted biopsy of the prostate:the impact of color Doppler imaging and elastography on prostate cancer detection and Gleason score[J].Urology,2007,70 (6):1136-1140.

[25]潘群艳,马苏亚,薛 尧,等.剪切波弹性成像诊断前列腺癌的初步探讨[J].中华超声影像学杂志,2013,19(12):885-887.

[26]张吉臻,胡 兵.前列腺剪切波弹性成像的初步临床应用体会[J].中华医学超声杂志(电子版),2013,7(10):4602-4603.

[27]Taki H,Sakamoto T,Taki K,et al.Real-time high-resolution vascular ultrasound using frequency domain interferometry with the ROI-division process[J].Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc,2013, 2013:1398-1401.

[28]Correas JM,Drakonakis E,Isidori AM,et al.Update on ultrasound elastography:miscellanea.Prostate,testicle,musculo-skeletal[J]. Eur J Radiol,2013,82(11):1904-1912.

[29]Barr RG,Memo R,Schaub CR.Shear wave ultrasound elastography of the prostate:initial results[J].Ultrasound Q,2012,28(1): 13-20.

R737.25

A

1003—6350（2014）09—1324—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.09.0510

2014-03-07)

海南省卫生厅科研立项课题（编号：琼卫2013重点-04号）

刘振湘。E-mail：liuzhenxianghk@163.com