实时超声弹性成像诊断前列腺癌的研究进展

李娜，李晟

(中南大学湘雅医学院附属海口医院超声科，海南 海口 570208)

实时超声弹性成像诊断前列腺癌的研究进展

李娜，李晟

(中南大学湘雅医学院附属海口医院超声科，海南 海口 570208)

实时组织弹性成像技术是在传统超声成像基础上进一步获取感兴区组织弹性信息的一种新型成像技术，通过组织弹性模量值的测量反映组织的软硬程度，从而推断病变性质。实时超声弹性成像能够更加客观、清晰、准确的定位病灶并鉴别其良恶性性质，现临床上已广泛应用于乳腺、甲状腺等浅表脏器诊断与鉴别诊断。由于前列腺与体表间存在一定距离，导致临床上实时超声弹性成像技术诊断前列腺癌研究报道尚不多。本文概述了前列腺癌诊断方法，超声弹性成像技术原理、发展及其在前列腺癌诊断中的研究现状和进展，并对超声弹性成像诊断价值进行总结。

超声；实时弹性成像；前列腺癌；诊断

在男性恶性肿瘤中前列腺癌(Prostate cancer，PCa)较为常见，常见于50岁以上的人群，近年来由于我国逐步进入老龄社会和生活条件改善，前列腺癌呈逐年上升均势[1]。前列腺癌发病早期较为隐匿、瘤体小、有多灶性特点且缺乏特异性临床改变，患者自觉性较差，易导致患者错过最佳的早期诊治时间，引起肿瘤病灶广泛转移，患者致死率较高[2]。前列腺癌早期筛查能够早期发现早诊断，大大改善患者预后[3]。目前医学对于早期前列腺的治疗效果肯定，且大多数可治愈[4]。

中国泌尿外科疾病诊断治疗指南(2014版)推荐对PCa的诊断主要依靠直肠指诊(DRE)、血清前列腺特异性抗原(PSA)检查、经直肠超声(TRUS)检查、超声引导下前列腺穿刺活检、X线计算机断层扫描(CT)和核磁共振成像(MRI)等[5]。上述推荐的诊断方法均存在一定的局限性，诊断敏感度及特异度都不高。因此寻求更为敏感且有效的影像学诊断技术是提高对前列腺良恶性病变诊断水平的关键。

1 超声实时组织弹性成像原理及应用

1.1 实时超声弹性成像(RTE)的应用原理 RTE技术是由Srinivasan等[6]于1991提出并由Pesavento于2000年开发完成应用于临床。实时超声弹性成像应用原理是基于常规超声的阻抗回波信号，通过其对可疑区病变组织施加压力观察其弹性应变程度从而推断病变的性质。临床病理学研究表明：人体内脂肪、纤维化组织、乳腺、非浸润性癌变与浸润性癌变组织间弹性系数(硬度)存在明显差异，早期癌变组织在其解剖结构发生改变之前其组织弹性(硬度)已有变化[7]。因此准确鉴别可疑区域弹性系数的变化对疾病的早期诊治、提高患者生存率具有重要意义。RTE技术正是利用探头对被检测组织施加以压力后提高超声对组织弹性(硬度)响应检测的敏感性，在生物力学、弹性力学等物理学规律作用基础上进一步分析可疑区域的弹性系数变化，提取、转换及彩色编码射频信号，从而形成彩色弹性应变分布图，以彩色弹性图上不同的颜色来区别炎性病变组织、肿瘤病变组织、正常组织的弹性(硬度)大小，利用弹性图颜色的变化来直观的反映组织内部弹性大小的变化情况，从而推断病变性质。目前临床超声弹性成像技术在乳腺、肝脏、甲状腺、淋巴组织等方面进行大量临床研究，已取得突破性进展[8-9]。目前经直肠实时超声弹性成像(TRTE)技术在临床上对前列腺疾患的诊断应用较少，该项检查技术在国内尚未推广应用。

1.2 RTE的应用现状 在临床上RTE技术最初应用于乳腺和甲状腺疾病的诊断，主要用于乳腺结节与甲状腺结节的性质界定。随着多年的发展，RTE诊断及鉴别甲状腺、乳腺病变的技术已日趋成熟。并且被进一步应用于非体表实质性器官疾病的诊断与性质鉴定(如肝脏、子宫及前列腺等)。RTE技术对淋巴结疾病、肝脏纤维化程度的诊断及鉴别诊断更较传统超声有着显著优势。血管内超声弹性成像(Intravascular ultrasonic elastography，IVUSE)技术可以准确区分鉴别血管内壁斑块的性质，还能根据血管内血栓的弹性程度进一步判断静脉血栓的发生时间及发展趋势[10]。弹性成像经过几十年研究发展，根据其对组织激励方式不同，从最初应用的压迫性弹性成像、到一维瞬时性超声弹性成像(FS)、用声辐射脉冲的二维瞬时弹性成像(ARFI)、剪切波弹性成像(SWEI)和目前新开发的超高速剪切波弹性成像(SSI)，弹性成像技术得到了飞快的发展和不断的完善。

2 RTE技术在前列腺癌中的应用

2.1 前列腺癌诊断及鉴别诊断中TRTE技术的应用情况 临床病理学研究证明：肿瘤组织的硬度大于周围正常组织，故前列腺癌灶的硬度与正常组织有着显著的差异[11]。Sperandeo等[12]于2003年首次采用RTE技术对前列腺疾患进行检查，利用探头手动施压的方法发现可通过被施压前列腺可疑病变区的组织形变差异来鉴别前列腺占位病变的良恶性，其证实RTE技术是一种简单、准确、快速和可靠的检查方式，特别是对处于早期的隐匿性前列腺癌其具有较高的阳性检出率及良恶性鉴别能力。近年来TRTE技术的不断研究、完善、发展进一步提高了前列腺肿瘤的检出率及鉴别诊断能力[13-14]。

2.2 TRTE技术在前列腺癌诊断评估方法的相关研究

2.2.1 前列腺弹性图5分级法 RTE是采用组织弹性图分级法来评估可疑病变区的组织硬度(弹性)信息，并对照组织弹性(硬度)进行相关诊断与鉴别诊断。其己经在甲状腺、乳腺等相关疾患诊断中应用，而在前列腺疾病的诊断中目前无统尚一的标准。有人通过对比乳腺结节的超声弹性成像结果，于2008年首次提出前列腺的弹性应变分布图像的分级规则，通过对比前列腺穿刺活检病理诊断结果证实TRTE检查的敏感度和特异度分别已达88.50%、70.80%，由此可得出TRTE技术及其弹性应变图5分级法可明显提高对前列腺疾患的诊断及鉴别诊断能力[15-16]。有人通过TRTE引导进行前列腺穿刺活检，其发现穿刺活检阳性率最高处(94%)位于前列腺前部。2013年，Correas等[15]研究结果表明TRTE诊断的特异度要高于核磁共振成像。桂琦等[17]于2013年进行前瞻性研究结果表明TRTE诊断的特异度与MRI、DRE、PSA和TRUS检查比较有显著差异；而TRTE敏感度、特异度、准确性、阳性和阴性预测值均要明显优于DRE、PSA和TRUS检查。

2.2.2 组织弹性应变率比值(Strain ratio，SR) SR是一种半定量参数指标，其计算公式：SR=A(病灶)区应变/B(对照)区应变，其在乳腺占位的良、恶性诊断及鉴别诊断中研究较多。Lyshchik等[18]研究认为弹性应变比率值(SR)方法计算过程较为复杂，操作繁琐，临床实用价值不大。目前使用TRTE技术对前列腺进行SR的研究较少，且对SR的诊断切点值尚无统一标准。张旭等[19]研究发现以SR 3.6作为诊断切点值时，对前列腺癌诊断的敏感度和特异度分别可达85.7%和67.7%。弹性SR客观、定量的参数分析方法能够更加精确的研究分析病变组织的病变程度及病变的发展趋势，其在临床上对于部分诊断未明确的患者具有重要的应用价值[20-21]。

2.2.3 组织弹性应变指数(Strain index，SI) SI是另一种通过病灶与周围组织应变率值的比较反映组织硬度的定量参数分析方法，是一种客观诊断指标。其有两种评估方法：(1)病灶整体应变指数(ASI)，病灶整体组织SRA与邻近正常组织SRB的比值(ASI=SRB/ SRA)，用于评估病灶整体的硬度；(2)病灶局部应变指数(PSI)，在病灶内不同部位测量SR值，选取最高值与邻近正常组织SR的比值，用于评估病灶局部的硬度。目前组织弹性定量评价主要在乳腺和甲状腺等方面应用较多[22]，在前列腺方面研究较少，Zhang等[23]对前列腺癌好发周围区行TRTE定量分析病灶的ASI和PSI，研究表明当最佳PSI为17.44时，诊断前列腺良恶性病变的敏感度和特异度分别是74.5%与83.3%。综上所述，TRTE是能够无创获取并量化组织弹性的独特成像技术，在对PCa诊断中具有独特价值且能指导其临床分期。

2.2.4 SWEI 探头采用多波段平台技术，其发射出不同模式声波在不同深度组织中的连续聚焦，导致粒子高效振动即产生剪切波，追踪并获取剪切波的传播速度的变化而进行成像的新型弹性成像技术；目前临床上应用为最新的SSI技术[24]；其无需探头外力施压，克服了操作者的人为误差；其能直接测定组织杨氏模量最大值、最小值及平均值，为定量测量技术。剪切波弹性成像在对肝脏、甲状腺、乳腺等病变应用中已取得初步成功，并证实其诊断的准确性与检查的安全性[25]，目前在前列腺方面的尚正处在初步应用阶段。Fillon等[26]和Li等[27]通过研究结果表明，SWEI技术在前列腺肿瘤病灶的弹性模量(杨氏模量)变化检测中敏感度要更高，因此在早期前列腺癌检测时，肿瘤病灶与周围正常的前列腺组织杨氏模量差异并不明显时，SWEI技术具有更高的敏感度与临床应用价值。

2.3 在PCa诊断中经直肠实时组织弹性成像技术的局限性 虽然有相关文献报道TRTE技术在PCa的检出率及良恶性鉴别确诊率已高达80%以上，但通过TRTE筛查及定性PCa仍有诸多局限性，在一定程度上降低了TRTE技术的检验效能，此局限性近年来在临床上已获得广泛关注[28]。通过相关分析总结可知，TRTE技术在前列腺疾患检查的局限性主要是由于其在临床上的实践应用及发展时间较短，大部分相关技术需要逐步完善及提高。经直肠实时超声弹性成像技术在检查过程中极易受到操作者主观因素的影响，主要受探头的压迫力度及其压迫频率的掌握控制，而前列腺癌灶具有多部位生长特点，癌灶位置可能位于于腺体内的任意深度的位置，对于深部癌灶的压迫力度与弹性系数同位于表浅位置的肿瘤存在明显的差异，从而影响到前列腺疾患的检出率及鉴别诊断准确性[29-30]；并且手动控制探头压迫力度不易掌握且易发生抖动，难获得稳定清晰的图像，从而影响检查结果。国内外对RTE技术的研究结果提示前列腺内结石病变会导致结石周围组织的杨氏模量值升高，在测量时应注意避开结石区以免造成假阳性而误诊[31]。发生在前列腺良性病变内的慢性前列腺炎伴钙化、上皮内瘤、炎性肉芽组织等病灶也会导致局部组织硬度的提高，这也是导致超声弹性成像假阳性而误诊的主要原因[32]。Dudea等[16]研究的结果发现前列腺肿瘤位置的深浅也是影响超声弹性成像诊断准确率的因素之一；临床分期为T2C-4的前列腺癌组织由于生长过快，引起瘤体内坏死液化，导致其弹性降低而出现假阴性；位于前列腺内腺直径小于5 mm的肿瘤，因其对局部组织弹性的改变影响不大造成假阴性而漏诊。因此TRTE技术有待于今后的进一步完善与研究。

3 展 望

综上所述，RTE技术作为一种无创性、简单、方便的检查方式，其较高的PCa检出率及病情评估能力可在一定程度上代替前列腺癌的穿刺活检诊断，可弥补传统经直肠超声成像、X线计算机断层扫描、核磁共振成像等影像检查无法获取组织弹性的缺陷，RTE能客观、定性、定量的提供病变处组织的病理改变及诊断趋向，对于PCa早期筛查、诊断及良恶性质的鉴别诊断中具有重要的临床应用价值。而新一代SSI技术可提供客观的诊断信息，简便易行、可重复性好且安全，为前列腺良恶性质诊断及鉴别诊断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年海南省海口市重点科技计划项目（编号：2014-067）

李娜。E-mail：1262474322@qq.com