经直肠实时剪切波弹性成像对前列腺癌的诊断效能及其与PSA、Gleason 评分的相关性

王 琳，宣之东，钱星宇

河北省沧州市中心医院超声三科，河北 沧州061000

前列腺癌是最常见的泌尿生殖系统恶性肿瘤之一，也是男性癌症死亡的第二大原因，近年来呈逐渐上升趋势［1］。前列腺癌早期临床症状不明显，部分患者确诊时多为中晚期。因此，提高诊断准确率和及时性对术前诊断及预后评估有重要价值。直肠指检、前列腺特异性抗原（porstate specafic artigen，PSA）、MRI、经直肠超声（transrectal of ultrasound，TRUS）引导下系统活检等是目前筛查前列腺癌的主要方法［2］。直肠指检对前列腺深部或较小病变不易触诊；受患者年龄、良性前列腺增生等因素的影响，血清PSA 值可能高于正常值，影响诊断［3］；MRI 对前列腺癌诊断的特异度较高，但敏感度较低；TRUS 引导下系统活检对前列腺癌诊断敏感度低，且因穿刺针数较多易诱发出血和感染［4］。前列腺癌早期病变组织即可出现硬度变化，高于周围正常腺体组织［5］。剪切波弹性成像（shear wave elastagraphy，SWE）作为全新的超声弹性量化技术，可无创量化病变组织硬度信息［6］。本研究探讨经直肠SWE 结合弹性模量值在鉴别前列腺良恶性病变中的诊断效能，并分析不同水平弹性模量值［最大弹性模量值（Emax）、平均弹性模量值（Emean）、最小弹性模量值（Emin）］与PSA、Gleason 评分的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018 年10 月至2021 年9 月在我院就诊的121 例前列腺病变患者；年龄39～87 岁，平均（70.7±8.1）岁；血清PSA（18.91±9.16）μg/L。纳入标准：直肠指检触及结节/整个腺体僵硬，或TRUS 检出1 个或多个结节；行TRUS、经直肠SWE、前列腺穿刺活检或前列腺手术切除的患者；PSA≥4 μg/L。排除标准：经病理证实为其他恶性病变。本研究经医院伦理委员会审核，患者均豁免知情同意。

1.2 仪器与方法

采用SuperSonic Imagine Aixplorer 超声诊断仪，经直肠探头SE12-3，频率3～12 MHz。检查前1 d灌肠，排空肠道，经血清PSA 检测后，行TRUS 检查。患者保持左侧卧位屈膝，将探头插入直肠整体扫查2 次，记录前列腺大小、是否存在异常回声，以及病灶大小、形态、回声、血流情况、是否侵犯包膜等。

切换至SWE 模式，选择TRUS 扫查可疑病灶，若无异常，则选择前列腺最大横切面进行检查，实时双幅显示弹性图像和灰阶图像，弹性成像量程调整为70～90 kPa。取样框分别放置于前列腺基、中、尖、两侧，并根据前列腺大小设置取样框，每个切面至少保持3～5 s 后，获取弹性图像。操作时，注意探头轻触直肠壁，避免施加外力。开启Q-Box 测量功能，取样框应包括ROI，测量Emax、Emean和Emin。常规超声与SWE 图像均未显示病灶时，选取最大横切面腺体实质的弹性模量值。以上操作均由2 名经验丰富的超声科主治医师进行。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0 软件分析数据。符合正态分布的计量资料用表示，2 组间比较行独立样本t 检验。以前列腺活检病理为金标准，绘制ROC 曲线，计算AUC，采用DeLong 检验比较不同参数的AUC。弹性模量值与血清PSA、Gleason 评分的相关性行Pearson 相关分析。不同Gleason 评分组前列腺癌弹性模量值的比较采用方差分析，两两比较行LSD-t 检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

121 例中良性59 例（良性组），其中前列腺增生49 例、前列腺增生合并前列腺炎8 例、结核性前列腺炎2 例；恶性62 例（恶性组），其中前列腺癌59 例、尿路上皮癌2 例、肉瘤样癌1 例。

恶性组Emax、Emean、Emin均显著高于良性组（均P＜0.05；表1，图1、2）。Emax、Emean、Emin、PSA 对前列腺恶性病变的诊断效能见表2、图3。其中，Emax与Emean的AUC 差异无统计学意义（Z=1.031，P=0.331），且均高于Emin（Z=6.708，6.096；均P＜0.01）；血清PSA 与Emax的AUC 差异无统计学意义（Z=1.856，P=0.589），而血清PSA 的AUC 与Emean及Emin差异均有统计学意义（Z=2.131，7.011；均P＜0.05）。

图1 良性前列腺炎的剪切波弹性成像（SWE）图像 注：患者，男，58 岁，前列腺特异性抗原（PSA）为4.6 μg/L，SWE 图像上前列腺回声均匀分布，整体弹性低，最大弹性模量值（Emax）20.7 kPa，平均弹性模量值（Emean）17.7 kPa，最小弹性模量值（Emin）14.1 kPa，病理证实为前列腺炎图2 前列腺癌的SWE 图像 注：患者，男，57 岁，PSA 为26.62 μg/L，SWE 图像上呈不对称分布，病灶处硬，Emax 55.1 kPa，Emean 54.0 kPa，Emin 51.8 kPa，病理证实为Gleason 评分为7 分的腺癌图3 Emax、Emean、Emin、PSA 诊断前列腺癌的ROC 曲线

表1 良性组与恶性组的PSA 水平及弹性模量值比较（）

表1 良性组与恶性组的PSA 水平及弹性模量值比较（）

注：PSA 为前列腺特异性抗原，Emax 为最大弹性模量值，Emean 为平均弹性模量值，Emin 为最小弹性模量值。

表2 Emax、Emean、Emin 及PSA 对前列腺恶性病变的诊断效能比较

恶性组Emax、Emean和Emin与血清PSA 水平呈正相关（r=0.781，0.632，0.517；均P＜0.01）。Emax、Emean与Gleason 评分呈正相关（r=0.695，0.587；均P＜0.01），Emin与Gleason 评分无相关性（r=0.163，P=0.191；表3）。

表3 不同Gleason 评分前列腺恶性病变的Emax、Emean、Emin 比较（kPa，）

表3 不同Gleason 评分前列腺恶性病变的Emax、Emean、Emin 比较（kPa，）

注：Emax 为最大弹性模量值，Emean 为平均弹性模量值，Emin 为最小弹性模量值。与＜7 分组比较，*P＜0.05；与7 分组比较，▲P＜0.05。

3 讨论

约67%的前列腺癌临床表现为多灶性或散发性，病灶沿前列腺包膜进展的特性，使其不同于其他表现为明确结节的恶性肿瘤；前列腺癌易受多种因素影响，超声表现复杂多变［7］。准确鉴别前列腺病变的良恶性，对临床治疗方式的选择及预后有重要价值。

Ageeli 等［8］认为，前列腺癌病变区域组织硬度的改变可能早于形态学和血流分布的改变。Sharen 等［9］研究表明，前列腺癌变组织比正常组织硬度高。因此，准确评估前列腺病变区域组织硬度对前列腺癌的诊断有一定价值。经直肠实时SWE 可通过传感器传递辐射脉冲，并不断地聚焦于不同的组织深度，基于马赫锥原理产生的横波速率，获得弹性模量参数的绝对值。与应变弹性成像、声辐射力脉冲成像等其他弹性成像相比，SWE 能自动分析组织硬度，且探头可自行产生高频声波，对同一组织多次的测量结果一致性较好，可减少因主观操作不稳定产生的误差［10］。

本研究在前列腺局灶性结节或回声异常区域的弹性变化基础上，采用SWE 测量并计算前列腺弹性模量值，量化直肠指检所获得的信息。本研究发现，恶性组的前列腺弹性模量值Emax、Emean、Emin均显著高于良性组（均P＜0.05）；进一步行ROC 曲线分析显示，Emax与Emean的AUC 差异无统计学意义（P=0.331），且均显著高于Emin（均P＜0.01）。说明当前列腺发生癌变时，其病变区域组织硬度高于周围正常组织区域，与Su 等［11-12］研究结果一致，提示弹性模量值可能与前列腺癌变存在密切相关性。

本研究发现，恶性组前列腺弹性模量值（Emax、Emean、Emin）与血清PSA 水平呈正相关；ROC 曲线分析显示，Emax与血清PSA 的AUC 差异无统计学意义（P＞0.05），而血清PSA 的AUC 均高于Emean和Emin（均P＜0.05）。原因是PSA 作为前列腺癌筛查的重要指标，主要由尿道旁腺及前列腺腺泡细胞分泌，其在血液中表达水平通常较低，但随病变程度加重，前列腺组织逐渐失去腺体屏障，从而导致PSA 水平升高，进一步验证了SWE 结合弹性模量值对前列腺癌的诊断有较高的临床意义。

Gleason 评分目前广泛应用于前列腺癌的组织病理学分级，评分越高代表肿瘤细胞分化越差，病变恶性程度越高［13］。多项研究证实，Gleason 评分与前列腺癌病变程度密切相关，且不同分期或浸润程度的前列腺癌病变区域组织弹性和硬度存在差异［9，14］。本研究显示，Gleason 评分与恶性组前列腺的弹性模量值Emax和Emean呈正相关，Gleason 评分＞7 分组Emax和Emean均高于其他2 组，而Emin与Gleason 评分无相关性（r=0.163，P=0191），进一步比较Emax、Emean和Emin对前列腺癌的诊断效能发现，Emin的AUC 仅0.587，敏感度和特异度均较低，不同Gleason 评分组前列腺癌的Emin差异无统计学意义。Emax、Emean和Emin对前列腺癌的诊断效能存在差异，可能与前列腺病变的病理基础有关，病灶区的肿瘤细胞合成并分泌大量蛋白酶，不断侵犯前列腺组织，破坏正常组织细胞结构，当癌组织替代正常腺体结构时，微血管密度及肿瘤周围胶质沉积增加，致使结构变致密，硬度明显增高。钙化、少数纤维化的良性病变等因素使部分良恶性病变组织硬度Emin区间重合，从而降低Emin对前列腺癌的诊断效能［15］。因此，Emax和Emean较Emin更能有效反映癌变组织硬度［5，16］，对前列腺癌的诊断价值更高。临床多使用Emax和Emean作为诊断前列腺癌的参考指标。本研究还存在一定的局限性：样本量较小，为单中心回顾性分析；前列腺癌常伴的前列腺增生、多灶性分布、肿瘤内部缺血坏死等因素会影响SWE 定量分析的敏感度，后续可进行多中心、大样本的前瞻性研究。

综上所述，SWE 结合弹性模量值可作为鉴别前列腺肿瘤良恶性的一个新方法，可提高前列腺癌的检出率，并为该病的术前诊断、临床治疗方案选择及预后判断提供依据。