实时剪切波弹性成像预测松弛状态下血管源性勃起功能障碍的价值

张建勇,卢学峰△,申志扬,高新选,李 伟,贾龙江

(郑州大学第二附属医院 a.超声科；b.泌尿外科，郑州 450000)

阴茎勃起功能障碍(erectile dysfunction，ED)指反复发作或持续性难以达到或维持足够的阴茎勃起以完成性生活，病程超过3个月。男性ED患病率40岁以下为1%～10%，40～49岁为2%～9%，60～69岁为20%～40%，流行病学数据显示，ED的患病率与年龄呈正相关[1]。ED的病因分为器质性与心理性两大类，其中器质性ED包括血管性(动脉性、静脉性、混合性)、神经源性、内分泌性、医源性、解剖性、药物性等，其中约80%为血管性[2]。既往确诊血管性ED主要依靠海绵体造影和阴部内动脉造影，属于有创性操作且不能提供勃起时的血流动力学变化。血管活性药物阴茎海绵体注射(intracarernous injection，ICI)联合彩色多普勒超声技术(color doppler ultrasound technology，CDU)具有微创性，可以排除阴茎松弛下其他因素，被公认为是评价ED阴茎血流动力学的“金标准”，但因其有创性且无法精确评估勃起硬度，推广受限。实时剪切波弹性成像(real-time shear wave elastography，SWE)技术因其弹性测值客观准确、可重复性高、无创、操作简单、耗时短等优势逐渐被广泛应用于临床，该技术利用剪切波评估组织弹性并定量显示，剪切波由SWE探头传输，并在穿过物体后被探头捕获[3]。计算的SWE弹性杨氏模量值以评估刚度。YM值越高表示被测物体的刚度越大。本研究旨在评估松弛和勃起状态的弹性值之间的相关性，并评估松弛状态下阴茎的弹性值在预测血管源性ED中的作用，探讨SWE是否可以区分开血管源性ED与非血管源性ED。

1 对象与方法

1.1 对象 前瞻性选取2018年1月—2021年3月郑州大学第二附属医院96例确诊ED的患者作为研究对象。纳入标准：①18～60岁的男性。②ED病史超过6个月。③国际ED评分值(IIEF-5)<22分[3]。排除标准：①口服影响勃起功能的药物。②患有严重的心理疾病、高血压、心脏病和糖尿病。③有阴茎外伤或先天性畸形的病史。④数据不完整或多次测量误差较大者。将患者分为血管源性ED组44例，非血管性ED组52例，另选取既往及目前均无ED、IIEF-5值>22分、年龄18～60岁的健康志愿者37例作为对照组。所有患者及志愿者均需行血清睾丸激素、空腹血糖、总胆固醇、甘油三酯、血尿常规、肝脏与肾脏功能、血压等检查，各项指标均在正常范围内且签署知情同意书者可入组本研究队列，本研究通过了本院伦理委员会的批准。3组受试者年龄、血清睾丸激素、空腹血糖、总胆固醇、甘油三酯值差异无统计学意义(P>0.05)；血管源性ED组和非血管源性ED组的IIEF-5评分差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。见表1。

表1 3组受试者一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 松弛时阴茎海绵体弹性测量 选用法国声科SurPersonic Imagine AixPlorer彩色多普勒超声诊断仪，SL15-4探头。检查前选择安静、温度适宜、避光良好的诊室，尽量减少环境因素给患者带来的焦虑与不安。所有受试者取仰卧位，单手上提阴茎侧贴于腹壁，手指固定但不挤压龟头，探头置于阴茎腹侧，通过二维超声检查清晰显示阴茎海绵体时，排除结构及回声异常后启动SWE成像模式，图像优化选择“PEN”模式，嘱患者均匀呼吸，以避免呼吸活动度对成像造成偏差，探头不加压，声束方向平行于两侧阴茎海绵体纵轴，并选择最大纵切面[4]。选取感兴趣区域进行剪切波硬度(shear wave stiffness，SWS)，分别测量左侧阴茎海绵体SWS(SWS-L)，右侧阴茎海绵体SWS(SWS-R)，并计算两侧海绵体平均SWS(SWS-M)。每侧海绵体测量2次，取数据平均值记录。

1.2.2 血管活性药物(intracavernous injection，ICI)诱导阴茎勃起 96例ED患者经海绵体内注射ICI前列腺素E120 μg，5～10 min 后诱导阴茎勃起，探头置于海绵体根部，由一位高年资医师应用频谱多普勒测量其血流参数，包括舒张期峰值流速(end-diastolic velocity，EDV)、收缩期峰值流速(peak systolic velocity，PSV)和阻力指数(resistant index，RI)。于10 min后由另一位从事弹性成像检查超过2 a的医师完成SWE检查。检查结果两位医师互不知情。

1.2.3 诊断标准 当两侧海绵体动脉PSV均>25 cm·s-1或两侧之和>50 cm·s-1且EDV<5 cm·s-1，RI>0.9 时纳入非血管源性ED 组，其余均纳入血管源性ED 组。

2 结果

2.1 3组受试者松弛、勃起状态下阴茎海绵体平均弹性值比较 血管源性ED组松弛状态下阴茎海绵体弹性值高于非血管源性ED组及对照组，差异有统计学意义(P<0.01)；血管源性ED组与非血管源性ED组勃起状态下阴茎海绵体弹性值比较，差异有统计学意义(P<0.01)。血管源性ED组松弛和勃起弹性值之间存在显著正相关(r=0.694，P<0.01)，非血管源性ED组松弛和勃起弹性值之间存在显著正相关(r=0.746，P<0.01)。见表2，见图1。

表2 3组受试者松弛、勃起状态下阴茎海绵体平均弹性值比较

注：A.对照组(35岁，男，平均弹性值为15.9 kPa)；B.非血管源性ED组(40岁，男，平均弹性值为16.8 kPa)；C.血管源性ED组(36岁，男，平均弹性值为22 kPa)。

2.2 松弛状态下SWE值区分血管源性ED与非血管源性ED的ROC曲线图 为了预测处于松弛状态下的弹性值能否区分血管源性ED与非血管源性ED，使用ROC曲线分析，计算AUC=0.812，当最佳截断值为17.6 kPa时，敏感性和特异性分别为81.8%和73.1%。见图2。

图2 松弛状态下SWE值区分血管源性ED与非血管源性ED的ROC曲线图

3 讨论

ED是男性较常见的性功能障碍之一，是一种可能导致患者身心健康的慢性疾病，不仅会影响患者及其伴侣的性生活质量，也可能是心血管相关疾病(cardiovascular diseases,CVD)的早期症状和危险信号。ED与CVD有很多种相同的危险因素，如糖尿病、肥胖、血脂异常、高血压、缺乏锻炼、吸烟等，两者的共同发病机制是血管内皮功能障碍，故ED患者CVD的发病率增加[1-2]。ED过去常被认为由心理因素引起，近年来研究[3]表明，血管因素也是ED的主要病因之一。血管源性ED的确诊依赖海绵体造影和阴部内动脉造影，操作复杂且有创伤性，还无法提供阴茎勃起时血流动力学变化。SWE技术具有无创、可重复性、定量诊断、操作简便等优点[4]，对于分析海绵体成分以及充血程度有着不可比拟的优势，在判断血管源性ED中具有较好的临床应用前景[5-6]。

本研究中，血管源性ED组、非血管源性ED组与对照组间松弛状态下阴茎海绵体弹性值存在显著差异。血管源性ED组与非血管源性ED组勃起状态下阴茎海绵体弹性值存在显著差异(P<0.01)。阴茎主要由两条阴茎海绵体、一条尿道海绵体、白膜和皮肤构成，海绵体主要由小梁和血窦构成，细胞类型包括平滑肌细胞(smooth muscle cells,SMCs)和成纤维细胞，SMCs占海绵体的40%～52%。海绵体平滑肌的舒张功能对于阴茎勃起有重要作用，平滑肌的舒张功能与其结构和数量都有一定的关系，组织结构和成分决定了海绵体的硬度，因此测量海绵体的剪切波硬度为阴茎勃起功能的评估起到了重要作用[7]。QIAO等[8]在一项大鼠的基础实验研究中使用SWE成功量化了阴茎中SMCs的水平，研究发现性成熟前大鼠的SWE值为(10.18±1.09)kPa，高于性能力下降组的(8.02±1.34)kPa，组织学检查证明了SWE值的变化归因于SMCs和胶原纤维含量的变化。ZHANG等[9]在一项探讨使用SWE技术定量分析阴茎海绵体硬度的研究中发现，海绵体健康组的受试者海绵体SWE平均值明显高于海绵体退化组受试者，提示随年龄增长海绵体的组织结构发生了改变。本研究中，3组间年龄、血清睾丸激素没有显著差异，推测处于松弛状态的螺旋动脉的血液供应、SMCs和胶原纤维含量的变化等，是影响ED患者和健康受试者的SWE值的主要因素。

大脑受到性刺激后，各类神经递质与舒张因子释放，阴茎海绵体内的SMCs舒张，大量血液流入血窦，血窦充血而胀大，白膜下的静脉受压,血液回流一时受阻,海绵体变硬,阴茎勃起[1-2]。勃起时海绵体内成分主要以液体为主，海绵体单位体积内SMCs等组织成分相对减少而血容量增加，而血液弹性值明显小于生物组织，因此勃起状态下SWE值明显低于松弛状态[10]。血管源性ED患者勃起时海绵体内血液成分较非血管源性ED患者少，故SWE值高于非血管源性ED患者。本研究中血管源性ED组(11.79±3.79)与非血管源性ED组(9.13±2.73)勃起状态下阴茎海绵体弹性值存在显著差异(P<0.01)，该结果与杨方等[11-12]研究结果一致。

无论在松弛状态还是勃起状态下，阴茎的组织结构是一致的。本研究发现，血管源性ED组松弛和勃起弹性值之间存在显著正相关(r=0.694，P<0.01)，非血管源性ED组松弛和勃起弹性值之间存在显著正相关(r=0.746，P<0.01)。ZHANG等[13]研究发现，当弹性值的最佳截断值13.45 kPa时，可以将处于松弛状态的动脉源性ED患者与健康受试者区分开。本研究为了预测处于松弛状态下的弹性值能否区分血管源性ED与非血管源性ED，使用ROC曲线分析，计算AUC=0.812，当最佳截断值为17.6 kPa时，敏感性和特异性分别为81.8%和73.1%，因此通过测量松弛状态下的弹性值可以将血管源性ED与非血管源性ED区分开，避免了有创的ICI联合CDU检查，节省了时间成本，减轻了患者的经济与心理负担。

本研究为单中心研究，样本量小，除此之外，患者呼吸活动度、检查者的测量手法与工作经验、ICI后药液的溶解及在注射部位的凝集等可能会造成结果的偏倚[14-15]。目前对于ED的SWE研究仍是初步研究，存在选择偏倚，待操作技术标准化后，真正的临床效果还需要进一步用大数据多中心的临床研究来检验，也需要进行动物实验以通过组织学和动态分析来验证。本研究局限于SWE的临床诊断效能，未来可以尝试评估SWE值能否预测ED患者对磷酸二酯酶5抑制剂(PDE5I)的疗效反应。

综上所述，阴茎海绵体在松弛状态下与勃起时的弹性值呈正相关，此外，通过测量松弛状态下的弹性值可以将血管源性ED与非血管源性ED区分开。