超声弹性成像技术在前列腺良恶性疾病诊断方面的研究进展

徐 光(综述)，吴 蓉(审校)

(同济大学附属第十人民医院超声医学科,上海 200072)

前列腺癌严重威胁男性健康，2012年美国新发前列腺癌患者241 740例，前列腺癌的死亡人数高达28 170例[1]。在我国，前列腺癌发病率也呈逐年升高趋势[2-3]。目前，前列腺癌的诊断可依靠直肠指检、前列腺特异性抗原(prostate-specific antigen，PSA)检测、磁共振成像、灰阶超声及超声引导下的前列腺穿刺活检。但由于前列腺癌不像其他肿瘤那样具有典型的圆形结节病灶，这些技术的诊断准确率还有待提高[4]。

超声弹性成像技术通过获取有关组织弹性信息进行成像，弥补了医学成像模态的不足，具有重要的临床应用价值。研究表明，超声弹性成像诊断前列腺癌的准确率明显高于普通经直肠超声检查技术和直肠指检，并具有较高的灵敏度和特异度[5-8]。

1 前列腺超声弹性成像图及分类方法

Kallel等[9]对犬的前列腺标本进行超声弹性检查，相较于普通灰阶超声，超声弹性声像图像更能清晰地显示前列腺及其周围组织。对正常人进行超声弹性成像检查，横断面图像上整体表现为整体绿色的腺体，周围包绕红色晕带，而尿道呈红色包绕的倒“V”形；矢状面上，腺体呈绿色，尿道呈现红色条带从中央穿过。Zhai等[10]的体内研究发现，前列腺癌在超声弹性成像图上表现为两侧腺体硬度不对称，而良性前列腺增生表现为硬度不均匀的结节样质地。

最初由Konig等[11]制订的前列腺癌的超声弹性成像诊断标准为直径≥5 mm的硬区，转动探头角度后该硬区仍可出现。其后Kamoi等[12]结合灰阶超声制订了五级超声弹性成像评分系统：灰阶超声未见低回声，弹性超声中整体腺体呈绿色，一级，正常；灰阶超声未见低回声，超声弹性成像图上绿色、蓝色均匀镶嵌，二级，可能正常；灰阶超声未见低回声，超声弹性成像图上有不对称的应变呈不对称的蓝色，三级，不确定；灰阶超声有低回声结节，超声弹性成像图上周围绿色，中央蓝色，四级，可能恶性；灰阶超声可见低回声，该低回声在超声弹性成像图上为全蓝或腺体整体呈全蓝，五级，恶性。而国内亦有类似分类方法[13-14]。

2 前列腺癌与超声弹性成像

2.1肿瘤生长部位对前列腺癌检出率的影响 Tsutsumi等[8]将前列腺腺体外侧带由前至后分为前、中、后三部分。考虑到肿瘤自身情况，大小、生长部位和肿瘤的病理分级，以往研究表明，前列腺前部肿瘤检出率高，高级别分化的肿瘤检出率低，可能是相较于前部肿瘤低级别肿瘤而言，在外周带高级别肿瘤发生率较高[15]。而Sumura等[16]认为，超声弹性成像检测前列腺前部肿瘤和后部肿瘤的检出率相近。

2.2Gleason分级对前列腺癌检出率的影响 Pallwein等[17]认为，Gleason分级越高的肿瘤，用超声弹性成像检出率越高，超声弹性引导穿刺能检测到Gleason分级7以上的所有肿瘤。而Miyagawa等[18]将Gleason分级按6、7、8、9～10分成四组，认为不同Gleason分级的前列腺癌用超声弹性成像技术检出率的差异无统计学意义。

2.3肿瘤体积对前列腺癌检出率的影响 对于肿瘤体积<1 mL时，超声弹性成像的检出率为72.5%，而体积>5 mL时，超声弹性成像的检出率达100%[16]。如果将前列腺大小分为<50 mL和≥50 mL两组，结果表明，在体积<50 mL组中，超声弹性成像诊断前列腺癌的敏感性高于体积≥50 mL组，随着前列腺体积的增加，超声弹性成像的敏感性有所下降[18]。

2.4PSA水平对前列腺癌检出率的影响 在研究前列腺癌与PSA的关系时，有研究将前列腺癌患者按PSA水平分为四组(≤4 μg/L、4.1～10μg/L、10.1～20 μg/L、>20.1 μg/L)进行超声弹性成像，计算各组检出率，结果各组比较差异无统计学意义[6]。

Kapoor等[19]对PSA升高患者分别行直肠超声和超声弹性引导穿刺活检，结果表明超声弹性引导穿刺诊断前列腺癌的特异性较高。然而，也有学者将这两种技术用在PSA<4 μg/L的前列腺癌患者身上，对于1.25 μg/L≤ PSA≤4 μg/L的患者，弹性超声引导下穿刺阳性率达21.3%，而直肠超声穿刺阳性率只有19.1%，说明对于1.25 μg/L≤PSA≤4 μg/L的患者超声弹性引导穿刺的诊断效果优于直肠超声穿刺[20]。

3 弹性成像与其他影像技术比较

Sumura等[16]对17例疑似前列腺癌患者诊断研究结果显示，超声弹性成像的检出率达74.1%，多普勒能量超声为55.6%，经直肠超声(transrectal ultrasound，TRUS)为48.1%，而直肠指检仅为33.3%，核磁共振成像检出率仍不足50%。

有研究表明，采用单一灰阶超声检查的敏感性、特异性均很低[21]；灰阶超声引导下的经直肠超声引导系统穿刺仍可能漏诊高达35%的临床相关肿瘤[22]。

张旭等[23]为比较经直肠超声弹性成像(transrectal ultrasound elastography，TRUE)与TRUS对于诊断前列腺癌的敏感性，对118例疑似前列腺癌患者分别进行TRUE和TRUS检测，并以TRUS引导下穿刺活检病理为金标准，结果显示对于前列腺周缘区癌灶TRUE和TRUS的灵敏度分别为73.6%、52.8%，特异度分别为72.7%、71.9%，TRUE较TRUS有更高的灵敏度，而对位于内腺的病灶TRUE与TRUS灵敏度比较差异无统计学意义；将TRUE和TRUS结合诊断前列腺癌，灵敏度达86.3%，特异度为71.3%，故TRUE与TRUS结合有助于诊断前列腺癌[24]。

目前，超声造影技术也常用来诊断前列腺癌。de Zordo 等[25]曾报道，超声造影技术诊断前列腺癌的灵敏度达100%，阴性预测值为88.8%；超声弹性成像技术的灵敏度为 86%，阴性预测值达91%。

有研究对33例PSA升高患者进行TRE检查和直肠内T2加权磁共振成像检查，两者均检出11例，与经直肠超声引导系统穿刺结果比较时，TRE的灵敏度、阴性预测值分别为84.6%和86.7%，而T2加权磁共振成像为 84.6%和 83.3%[26]。

4 良性前列腺增生与弹性超声成像

有研究报道[27]，正常前列腺与良性前列腺增生弹性五分评分法存在差异，正常前列腺与良性前列腺增生移行区应变率比值、周围区应变率比值及移行区与周围区应变率比值的差异均无统计学意义。

Zheng等[28]比较前列腺癌和前列腺增生剪切波速度值得出结论：前列腺癌剪切波速度值高于良性前列腺增生[(2.37±0.94) m/s vs (1.98±0.82)m/s]，并显著高于正常前列腺剪切波速度值(1.34±0.47) m/s。

5 声脉冲辐射力成像及剪切波弹性成像等新技术的应用

Nightingale等[29]于2001年首次报道了声脉冲辐射力(acoustic radiation force impulse，ARFI)成像技术,该技术是利用高能量的聚焦脉冲作用在感兴趣区成像，在纵向上产生瞬时位移，横向上产生剪切波，组织弹性与纵向位移呈反比、与剪切波数值的平方呈正比。基于此原理，ARFI成像技术又分为声触诊组织成像技术和声触诊组织量化技术。声触诊组织成像技术以灰阶表示组织的纵向位移情况，声触诊组织量化技术通过计算横向剪切波速度值反映组织弹性，数值越大，表示弹性越大。

ARFI能描绘体外人前列腺的正常解剖和病变的结构，并具有良好的对比度和分辨率[30]。而在其后的体内研究中，虽然对比度和分辨率稍降低，最高穿透深度也仅为22 mm，但ARFI成像能有助于鉴别诊断前列腺癌和良性前列腺增生[11]。ARFI位移幅值与深度重建剪切模量值呈反比，该发现支持ARFI前列腺图像可描绘组织硬度变化的结论[31]。

有学者曾使用声触诊组织量化技术评估前列腺硬度与年龄的相关性，得出的结论是老年人的内外腺硬度高于年轻人，所以在使用声触诊组织量化技术评价前列腺硬度时要将年龄因素考虑在内[32]。

Barr等[33]对行TRUS引导穿刺活检患者先行剪切波弹性成像，对比病理结果，将37 kpa作为诊断前列腺癌的截断值，其灵敏度、特异度、阳性和阴性预测值分别为96.2%、96.2%、69.4%和99.6%。结合超声弹性图像，能显著减少阴性穿刺率。

然而，超声弹性成像技术本身仍存在一些不足，当肿瘤体积>80 mL或者直径<5 mm、外腺较大超过选样框范围、腺体内有大的钙化灶都会影响超声弹性成像结果[34]。在良性前列腺增生诊断中也曾出现过超声弹性成像阳性的结果[18]。而应用ARFI成像技术，无需手动压迫组织，就可得到客观的组织硬度值，提高检查的可重复性。

6 结 语

超声弹性成像是一种通过计算比较组织弹性差异的全新诊断技术，弥补了常规超声成像技术的不足，使现代超声成像技术更为完善。随着超声弹性成像设备的不断完善和临床应用的增多，超声弹性成像在前列腺良恶性疾病诊断方面具有的独特优势更为凸显，作为一种新的鉴别诊断技术，具有广阔的应用前景。

[1] Siegel R,Naishadham D,Jemal A.Cancer statistics,2012[J].CA Cancer J Clin,2012,62(1):10-29.

[2] 上海市肿瘤研究所流行病研究室.1997年上海市市区恶性肿瘤发病率[J].肿瘤,2000,20(2):158.

[3] 上海市肿瘤研究所流行病研究室.2006年上海市市区恶性肿瘤发病率[J].肿瘤,2009,29(9):918.

[4] McNeal JE.Normal anatomy of the prostate and changes in benign prostatic hypertrophy and carcinoma[J].Semin Ultrasound CT MR,1988,9(5):329-334.

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

[6] Walz J,Marcy M,Maubon T,etal.Real time elastography in the diagnosis of prostate cancer:comparison of preoperative imaging and histology after radical prostatectomy[J].Prog Urol,2011,21(13):925-931.

[7] Pozzi E,Mantica G,Gastaldi C,etal.The role of the elastography in the diagnosis of prostate cancer:a retrospective study on 460 patients[J].Arch Ital Urol Androl,2012,84(3):151-154.

[8] Tsutsumi M,Miyagawa T,Matsumura T,etal.Real-time balloon inflation elastography for prostate cancer detection and initial evaluation of clinicopathologic analysis[J].AJR Am J Roentgenol,2010,194(6):471-476.

[9] Kallel F,Price RE,Konofagou E,etal.Elastographic imaging of the normal canine prostate in vitro[J].Ultrason Imaging,1999,21(3):201-215.

[10] Zhai L,Polascik TJ,Foo WC,etal.Acoustic radiation force impulse imaging of human prostates:initial in vivo demonstration[J].Ultrasound Med Biol,2012,38(1):50-61.

[11] Konig K,Scheipers U,Pesavento A,etal.Initial experiences with real-time elastography guided biopsies of the prostate[J].J Urol,2005,174(1):115-117.

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

[13] 张艳,唐杰,李岩密，等.经直肠实时组织弹性成像联合灰阶超声诊断前列腺周围区病灶的价值[J].中华男科学杂志,2010,16(11):979-983.

[14] 刘芳,肖萤.超声弹性成像鉴别良恶性甲状腺结节[J].中国医学影像技术,2010,26(6):1028-1030.

[15] Tsutsumi M,Miyagawa T,Matsumura T,etal.The impact of real-time tissue elasticity imaging(elastography) on the detection of prostate cancer:clinicopathological analysis[J].Int J Clin Oncol,2007,12(4):250-255.

[16] Sumura M,Shigeno K,Hyuga T,etal.Initial evaluation of prostate cancer with real-time elastography based on step-section pathologic analysis after radical prostatectomy:a preliminary study[J].Int J Urol,2007,14(9):811-816.

[17] Pallwein L,Mitterberger M,Struve P,etal.Comparison of sonoelastography guided biopsy with systematic biopsy:impact on prostate cancer detection[J].Eur Radiol,2007,17(9):2278-2285.

[18] Miyagawa T,Tsutsumi M,Matsumura T,etal.Real-time elastography for the diagnosis of prostate cancer:evaluation of elastographic moving images[J].Jpn J Clin Oncol,2009，39(6):394-398.

[19] Kapoor A,Kapoor A,Mahajan G,etal.Real-time elastography in the detection of prostate cancer in patients with raised PSA level[J].Ultrasound Med Biol,2011,37(9):1374-1381.

[20] Aigner F,Pallwein L,Junker D,etal.Value of real-time elastography targeted biopsy for prostate cancer detection in men with prostate specific antigen 1.25 ng/ml or greater and 4.00 ng/ml or less[J].J Urol,2010,184(3):913-917.

[21] Frauscher F,Klauser A,Berger AP,etal.The value of ultrasound(US) in the diagnosis of prostate cancer[J].Radiologe,2003,43(6):455-463.

[22] Pallwein L,Mitterberger M,Gradl J,etal.Value of contrast-enhanced ultrasound and elastography in imaging of prostate cancer[J].Curr Opin Urol,2007,17(1):39-47.

[23] 张旭,黄品同,刘春媚，等.经直肠超声弹性成像在前列腺癌诊断中的应用[J].中华超声影像学杂志,2011,20(9):775-778.

[24] 张迎春,方军初,马麒，等.经直肠超声联合弹性成像与MR联合波谱检查诊断前列腺癌的比较分析[J].中国医学影像技术,2011,27(8):1643-1646.

[25] de Zordo T,Ladurner M,Horninger W,etal.New ultrasound technologies for the diagnostics of prostate cancer[J].Radiologe,2011,51(11):938,940-936.

[26] Aigner F,Pallwein L,Schocke M,etal.Comparison of real-time sonoelastography with T2-weighted endorectal magnetic resonance imaging for prostate cancer detection[J].J Ultrasound Med,30(5):643-649.

[27] 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,2010,26(3):543-545.

[28] Zheng X,Ji P,Mao H,etal.A comparison of virtual touch tissue quantification and digital rectal examination for discrimination between prostate cancer and benign prostatic hyperplasia[J].Radiol Oncol,2012,46(1):69-74.

[29] Nightingale KR,Palmeri ML,Nightingale RW,etal.On the feasibility of remote palpation using acustic radiation force[J].J Acoust Soc Am,2001,110(1):1-10.

[30] Zhai L,Madden J,Foo WC,etal.Acoustic radiation force impulse imaging of human prostates ex vivo[J].Ultrasound Med Biol,2010,36(4):576-588.

[31] Zhai L,Madden J,Foo WC,etal.Characterizing stiffness of human prostates using acoustic radiation force[J].Ultrason imaging,2010,32(4):201-213.

[32] Zheng XZ,Ji P,Mao HW,etal.A novel approach to assessing changes in prostate stiffness with age using virtual touch tissue quantification[J].J Ultrasound Med,2011,30(3):387-390.

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

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