剪切波弹性成像技术评估男性不育患者少弱精症程度的价值分析

张 兵， 王秀艳

(同济大学附属同济医院超声诊断科，上海 200065)

世界范围内约10%～15%的夫妇有不育症[1]，其中主要或部分由男性原因导致者占20%～70%[2]，少弱精症患者占约45%。少弱精症患者的精子数量及质量减低，运动能力减低，睾丸活检可检测患者的生精功能[3]，但属于有创检查，患者依从性较低[4]。而剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)技术[5]无创、简便，可重复，可准确测得病变及正常睾丸的弹性模量差异，可为无创评估患者生精功能提供新的思路。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017年9月至2019年12月经同济大学附属同济医院诊断为少弱精症的患者150例，年龄20～46岁，通过精液分析将其按世界卫生组织(WHO)标准[6]分为轻度组(40例)，中度组(45例)，重度组(65例)。其中68例患者因诊断及治疗需要，进行了睾丸穿刺和病理检查。同期选取健康男性150人作为对照组，年龄20～45岁。本研究符合医学伦理委员会要求，研究对象均签署知情同意书。

1.2 方法

采用法国声科(Supersonic Imagine)公司的Aixplorer超声诊断仪，线阵探头，频率4～15MHz。被检者平卧于检查床上，去除下身衣物，充分暴露阴囊，先用二维模式检查睾丸的大小、形态，测量睾丸的上下径(长度)、左右径(宽度)、前后径(厚度)，睾丸体积(mL)按(0.71×长×宽×厚)计算。然后选择SWE模式，量程为系统预设的50kPa，当SWE图像为均匀蓝色时，选取睾丸中心部为感兴趣区，当图像伴有绿色时，选取绿色区域为感兴趣区，所有感兴趣区大小均设为10mm×10mm，在二维和弹性图像质量满意的前提下，图像稳定后冻结图像，用Qbox功能键(取样框4mm×4mm)自动测得睾丸弹性模量值：最大值(Emax)、平均值(Emean)、最小值(Emin)，重复测量3次，取平均值。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 睾丸体积的比较

对照组及轻-中度少弱精症组睾丸体积大于重度少弱精症组睾丸体积，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.2 SWE定性分析

SWE模式下各组睾丸图像大多表现为充填完整的均匀蓝色，见图1；其中轻-中度少弱精症组伴少量绿色，见图2；重度少弱精症组伴多处绿色，见图3、表2。

2.3 SWE定量分析

轻-中度少弱精症组、对照组与重度少弱精症组的Emax、Emean比较，差异有统计学意义(P<0.05)。对照组组内的Emin、Emax、Emean比较，差异无统计学意义(P>0.05)。其余各组组间比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表1 不同程度少弱精症及对照组睾丸体积比较情况Tab.1 Comparison of testicular volume between oligospermia and asthenospermia in different degree and control group

*重度组与对照组、轻、中度组相比，P<0.05

图1 正常睾丸SWE图像Fig.1 SWE image of normal testis呈充填完整的均匀蓝色，Emax=1.5kPa

组别EmaxEmeanEmin对照组2.48±1.08*1.92±0.71*1.58±0.61轻度少弱精症组2.36±0.49*1.92±0.51*1.39±0.38中度少弱精症2.60±0.82*2.02±0.68*1.58±0.49重度少弱精症组4.25±1.752.80±1.291.76±0.96

与重度少弱精症组相比，*P<0.05

2.4 相关性分析

分析显示少弱精症分级与睾丸弹性模量及体积均有相关性。睾丸弹性模量与体积呈明显的负相关，侧面佐证了睾丸弹性模量与少弱精症分级的相关性。睾丸弹性模量与少弱精症分级的r值最高，为0.518，见表4。

ROC曲线分析得出，当睾丸的Emax值是4.10kPa时，曲线下面积(AUC)最大(0.80)，此时诊断重度少弱精症的敏感性和特异性分别为73.8%和81.2%，85例轻-中度少弱精症患者检出66例，65例重度少弱精症患者检出49例，准确率为76.7%。当睾丸体积为12.25mL时，AUC最大(0.77)，此时诊断重度少弱精症的敏感性和特异性分别为70.6%和72.3%，准确率为68.6%。睾丸弹性模量诊断重度少弱精症的效能高于睾丸体积，见图4。

表4 少弱精症和睾丸弹性模量及体积的相关性分析Tab.4 Correlation analysis of oligospermia and testicular elastic modulus and volume

受试者工作特征曲线分析

图4 SWE及睾丸体积评价少弱精症的ROC曲线Fig.4 ROC curve of SWE and testicular volume in oligospermia

2.5 病理结果

依据曲细精管横断面成熟精子的平均数量(N)，将68例行睾丸穿刺病理检查的患者分为4类：(1) 生精正常(N≥20个)，共7例；(2) 轻度生精减少(10≤N<20个)，共9例；(3) 中度生精减少(5≤N<10个)，共16例；(4) 重度生精减少(N<5个)，共36例。轻-中度生精减少组、生精正常组与重度生精减少组的Emax、Emean比较，差异有统计学意义(P<0.05)。其余各组组间比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表5。

表5 不同生精功能患者睾丸弹性模量值对比

组别EmaxEmeanEmin生精正常 2.46±1.051.89±0.721.55±0.58轻度生精减少2.33±0.461.93±0.491.36±0.35中度生精减少2.63±0.782.04±0.711.56±0.42重度生精减少4.22±1.72*2.76±1.25*1.72±0.93

*P<0.05

3 讨 论

少弱精症是影响男性生育的重要因素之一[7]。诊断少弱精症及评价其程度对于不育患者有重要的临床意义。睾丸活检可检测患者的生精功能，但属有创检测，限制其在少弱精症患者中的广泛应用，不利于少弱精症的早期发现和疗效的观察。

SWE是利用超声束探测组织内的剪切波，并用其传播速度获得感兴趣区的弹性模量，是目前测定组织弹性最直接、可靠的方式。作为最新的超声热点技术之一，SWE在甲状腺、乳腺[8]等浅表器官、肝脏[9]、肾脏[10]、前列腺[11]等腹部脏器，以及肌肉[12]、跟腱[13]等运动相关组织内均得到充分应用和验证。本研究应用SWE测定少弱精症患者睾丸弹性模量，以精液质量分析为标准，以睾丸体积为参照，与病理结果相印证，从一个新的视角探索无创评价少弱精症程度的新方法，并用ROC曲线检测其诊断效能。

本研究结果显示少弱精症患者的睾丸弹性模量显著高于正常对照组。重度少弱精症组Emax、Emean显著高于轻-中度少弱精症组、对照组。少弱精症分级与睾丸弹性模量有显著相关性，r值为0.518，其诊断重度少弱精症的受试者特征曲线AUC为0.80(95%CI: 0.732～0.832)，准确率为77.6%(Emax=4.10kPa)，诊断效能高于睾丸体积(AUC=0.77，准确率68.6%)。

本研究通过对行睾丸穿刺病理检查患者的病理结果与SWE检查结果进行比较，显示轻-中度生精减少组、生精正常组患者睾丸的Emax、Emean明显低于重度生精减少组。说明睾丸弹性模量的变化与其病理变化有一定的相关性，在一定程度上可间接反映睾丸的生精功能[14]。其中1例病理显示生精功能正常者，睾丸弹性模量值较高，后证实为输精管梗阻，可能因病程较长致使曲细精管张力增加所致。

睾丸弹性模量与少弱精症相关性的可能机制：病变区与正常组织弹性系数不同，SWE技术可提取组织受压时内部位移改变而产生的形变信号[15]，对信号进行相关分析，探知组织内部应变大小、分布，进而用彩色编码表示，从而精确、定量的分析病变区软硬程度[16]。睾丸于病理状态下纤维组织增生，生精上皮脱落、硬化，在一定程度上可能会导致少精症、弱精症，与杨忱等[17]研究结果相符。随着少弱精症程度的加重，精曲小管管壁厚度逐渐增加，硬度增大，因睾丸受压所致形变越小，SWE测得弹性模量越大。

本研究同时通过观察SWE模式下睾丸图像颜色的深浅、均匀度，评价其内部组织分布是否均匀。随着组织硬度增加，图像颜色由蓝色渐变为红色。结果显示对照组睾丸图像呈均匀蓝色，说明睾丸组织较软，分布较均匀，与黄崑[18]等学者观点一致。而重度少弱精症组睾丸图像有约20%患者为蓝色伴有多处绿色，说明重度少弱精症患者睾丸病变引起内部组织结构改变较大，分布不均匀。

睾丸产生生殖细胞和雄激素，其体积变化是评估男性性发育的重要指标[19]。有学者[20]认为，体积越小，睾丸生精能力越低。本研究中重度少弱精症组睾丸体积与各组相比，差异均有统计学意义。本研究结果显示少弱精症分级与睾丸体积有相关性(r=0.467)，但相关性相对较小。以ROC曲线最佳截断点睾丸体积为12.25mL时，AUC为0.77。本研究同时发现睾丸弹性模量与体积呈明显的负相关(r=-0.873)，睾丸体积约小，弹性模量值越大。

以ROC曲线的最佳截断点Emax=4.10kPa为诊断界值，19例轻-中度弱精症患者被诊断为重度，可能原因为部分轻-中度患者患病时间长，睾丸内出现纤维化改变、生精上皮脱落、钙化[21]，致弹性模量增大。16例重度弱精症患者被诊断为轻-重度，可能原因为部分患者睾丸病变引起液化、坏死样改变致组织变软。

本研究认为SWE技术对无创评价少弱精症具有一定的临床价值，并不代表能取代精液质量分析及睾丸穿刺活检，精液质量分析和睾丸穿刺活检是诊断疾病、评价预后的重要依据[22]。而睾丸弹性模量评价少弱精症简便、无创，有望在更广泛的患者中进行，可多次动态观察，为临床分析男性不育病因提供依据，利于动态评价疗效，评估预后。本研究也存在一定的局限性：SWE检查均由同1名医师操作，未评估观察者间的差异；未分析SWE技术取样框大小对弹性模量的影响[23].