陳靖予，韓若凌

（河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院超聲科，河北石家莊 050011）

截至2018年，前列腺癌（prostatic cancer，PCa）是除肺癌外全世界男性發(fā)病率第二的癌癥[1]。作為一種老年男性疾病，其危險因素主要包括年齡、種族、遺傳和飲食因素等，50歲之前較少發(fā)病，而在該年齡之后，其發(fā)病率則呈指數增長[2]。隨著在20世紀80年代末引入了前列腺特異性抗原(PSA)的篩查，使得在無癥狀的男性群體中更早地檢測到了PCa，導致PCa的發(fā)病率有了明顯的增長，并在1991年達到頂峰，之后其發(fā)病率持續(xù)下降。然而，在過去的2008～2017十年中，PCa的發(fā)病率又出現反彈，預計到2020年底，僅僅在美國就將有大約19.2萬例新確診病例和3.3萬例癌癥相關死亡病例[3]。

影響PCa患者生存率的因素有很多，尤其是診斷時的病情嚴重程度，如果想要治愈或改善患者的生存，早期發(fā)現和治療至關重要。PCa的篩查手段目前主要包括血清前列腺特異性抗原檢測和直腸指診檢查，若篩查結果呈現為陽性，則進一步通過經直腸超聲引導下活檢進行病理確診。盡管目前的PCa篩查模式可使晚期疾病和癌癥相關的死亡率下降，但這些技術在敏感性和特異性方面存在的局限性，會導致對臨床有重大意義的癌癥的漏診和對臨床無意義的癌癥的過度診斷[4]，因此，需要新的成像技術來改進對PCa的檢測。本文對超聲彈性成像技術及其在PCa的篩查和診斷中的應用進行綜述。

1 超聲彈性成像技術的分類及原理

1991年，Ophir等[5]首次提出彈性成像的概念，經過十幾年的技術發(fā)展，目前,彈性成像種類繁多，根據歐洲生物醫(yī)學超聲學會聯(lián)盟（EFSUMB）發(fā)布的關于肝臟超聲彈性成像臨床應用指南和建議（2017版)[6]，超聲彈性成像主要包括準靜態(tài)彈性成像和動態(tài)彈性成像。常見的實時組織彈性成像（real-time tissue elastography，RTE）就是一種半定量準靜態(tài)彈性成像技術，也稱為應變彈性成像（strain elastography，SE）。動態(tài)彈性成像主要包括瞬時彈性成像（transient elastography，TE）、聲輻射力脈沖彈性成像（acoustic radiation force impulse，ARFI）及實時剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）。

各種彈性成像的基本原理大致相同，即通過給待檢組織施加一個激勵，這種激勵包括組織內部或外部的、動態(tài)或靜態(tài)的等，使待檢組織產生位移、應變或剪切波速度的改變，通過計算組織內部的彈性模量等力學屬性，從而推斷出組織的硬度。

1.1 SE

SE是實際應用于臨床的第一種彈性成像模式，由手動壓縮或心血管呼吸搏動等引起組織產生應變，并顯示感興趣區(qū)域（ROI）內的應變率或標準化值[5,7]。SE本質上是定性的，由于應變圖像描述的是病變與周圍組織之間彈性的相對差異，因此很難在組間進行定量比較。

1.2 ARFI

通過聚焦的聲輻射力“推動”脈沖使組織發(fā)生位移，在指定的ROI內測量焦點區(qū)域內每次推動得到的組織位移，并顯示ROI內的位移分布或其標準化值，由于應變和位移都與組織硬度成反比，所以，該成像方法提供的信息與應變彈性圖像相似，并且兩種方法都無法提供組織彈性模量的定量估計值，因為它們描述的都是組織間硬度的相對差異[8,9]。該成像方法被西門子公司用于聲觸診組織成像技術（virtual touch imaging，VTI）。

1.3 TE

采用受控的外部機械激勵與超聲換能器集成在一起，以檢測探頭產生的剪切波脈沖，并測量ROI內的平均剪切波速度，再使用公式轉換為楊氏模量[10]。

1.4 SWE

通過多種途徑（外部振動、生理運動和聲輻射力等）使目標器官內產生剪切波，并將信息編碼為彈性彩色圖像，該信息可直接報告為剪切波速度（m/s）或使用公式進一步轉換為彈性模量（kPa）[11]。

2 超聲彈性成像技術在PCa診斷中的應用

超聲彈性成像的基礎是檢測PCa組織與周圍前列腺組織的彈性差異。在大多數PCa組織中，由于細胞密度的增加，腺體組織結構的減少，以及在腫瘤周圍基質的膠原沉積的增加，導致其比正常前列腺組織更硬，彈性更小，這種硬度的改變可以通過經直腸超聲彈性成像技術檢測到[12]，并且這種由膠原沉積導致的硬度改變隨格里森等級的增加而顯著增加[13]。在PCa的診斷中，彈性成像的診斷效能主要體現在三個方面：（1）用于疾病的早期篩查和鑒別診斷，在腫瘤早期，即使組織形態(tài)改變不明顯，它也可以客觀地反映組織硬度的改變；（2）通過檢測組織硬度改變程度的不同，來進一步評估病變的進展程度；（3）介導腫瘤的靶向活檢；（4）可在射頻消融或放化療之后評估療效。目前，已在臨床實踐中開發(fā)應用了兩種超聲彈性成像技術來對前列腺進行成像，即SE和SWE。

2.1 SE

在應變彈性成像中，可在探頭和直腸壁之間放置一個裝滿水的氣球，以實現對前列腺組織的均勻受力，然后使用超聲探頭周期性地按壓和放松，壓縮前后的組織位移差異被彩色編碼生成為局部組織的應變圖，也稱彈性圖[14]，通過觀察相鄰區(qū)域之間的應變差異來評估組織硬度，應變越小處代表該處組織相對周圍越硬，反之亦然。

2.1.1 正常前列腺的SE模式 前列腺的SE模式取決于與年齡相關的變化，在健康的年輕人群中，前列腺的硬度通常是均質且柔軟的，尿道表現為柔軟的倒V形結構，但隨著年齡的增長和前列腺體積的增加，前列腺硬度通常也會增加，且以移行帶和中央帶為著。

2.1.2 SE在PCa中的應用 應變彈性成像是研究最多的對PCa定位的彈性成像方法。據Ferrari等[15]報道，通過比較B型超聲和SE在前列腺周圍帶腫瘤中的診斷準確性，發(fā)現了顯著差異，其中B型超聲的敏感性為48%，特異性為81%，準確性為64%，SE的敏感性為66%，特異性為78%，準確性為72%。在Aboumarzouk等[16]的一項Meta分析中，以PCa根治術病理標本為參考標準，SE的敏感性和特異性分別為71%～82%和60%～95%。Zhang等[17]最近的一項Meta分析中調查了以手術病理為參考的SE在PCa中的診斷性能：SE的敏感性為72%，特異性為76%。使用SE診斷PCa的準確性與腫瘤大小和Gleason分級成正比[18]。但是，目前關于SE對于PCa的診斷仍然存在一些爭議。最新研究報告顯示：諸如慢性前列腺炎、前列腺結石、纖維化或萎縮以及前列腺增生等可能與組織僵硬程度增加有關的良性疾病，都可能表現為彈性下降，導致假陽性結果，因此難以與PCa區(qū)分；同時，由于對彩色信號解譯的主觀性和檢查者操作手法之間的差異，導致SE成像在很大程度上依賴于操作者；另外，由于彩色圖像代表的是組織間硬度的相對差異，所以，SE成像無法量化組織彈性。

2.2 SWE

SWE是一種相對較新的技術，與SE不同，SWE無需手動壓縮前列腺，從而消除了來自操作人員的影響，并且操作簡便，可重復性強，可使用感興趣區(qū)域定量測量組織的硬度，顯示每個感興趣區(qū)域的平均硬度值以及計算出的最小、最大和標準偏差值。

2.2.1 正常前列腺的SWE模式 在沒有前列腺疾病的年輕患者中，周邊帶和中心帶呈均勻藍色，硬度值介于15～25kPa之間，移行帶的硬度一般也低于30kPa。隨著良性前列腺增生的發(fā)展，周邊帶依舊為代表柔軟的均勻藍色，而移行帶則變得不均勻，且呈較硬的紅色，彈性值介于30～180kPa之間[19]。

2.2.2 SWE在PCa中的應用 Correas等[20]在一項關于184例PCa患者的研究中發(fā)現，當SWE的診斷閾值為35kPa時，其敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為96%、85%、48%和99%，該閾值與Barr等[21]報道的37kPa閾值非常相似。Boehm等[22]在一項對60例患者的研究中使用50kPa的診斷閾值，結果敏感性、特異性、陽性預測值和陰性預測值分別為81%、69%、67%和82%。由于Boehm等人認為格里森評分為6的病變是非癌性的，因此，在他們的研究中，良性組織和惡性組織的整體平均硬度更高。在這些研究中還發(fā)現了楊氏模量與格里森分數之間呈正相關，惡性組織的硬度明顯大于良性組織，并且在一些研究中還發(fā)現，侵襲性PCa楊氏模量顯著高于惰性PCa[23,24]。然而與上述觀點相反，Porsch等[25]最近對73例疑似PCa患者進行了SWE檢查，然后進行定向活檢，通過比較所有彈性成像和活檢結果發(fā)現，SWE技術不能很好地預測惡性腫瘤。目前，關于SWE對PCa的診斷閾值雖然尚無定論，但大多數研究顯示出SWE對PCa有較高的診斷價值，并為早期診斷提供了幫助。

3 超聲彈性成像在介導前列腺穿刺活檢中的應用

前列腺活檢通常適用于下列一個或多個因素存在時：PSA升高，直腸指診觸及前列腺硬質結節(jié)，以及影像學檢查發(fā)現前列腺異常信號[26]。由于經直腸超聲檢查（transrectal ultrasound，TRUS）檢測PCa的敏感性和特異性較低，TRUS引導下的靶向活檢價值有限。幾項研究將超聲彈性活檢與系統(tǒng)活檢方案進行了比較，在幾乎所有的研究中顯示，使用這些超聲彈性技術的靶向活檢使得PCa檢出率提高了7%～15%，并且所需的標本數量不到系統(tǒng)活檢方案的一半。然而，大多數研究還提到，在許多患者中，若僅進行彈性成像靶向活檢可能會錯過具有臨床意義的PCa，因此，針對彈性成像的活檢應與系統(tǒng)活檢結合進行[22,27,28]。

4 超聲彈性成像的局限性和應用前景

SE和SWE技術具有相同的固有局限性，并非所有的癌組織硬度都會增加，也并非所有硬度增加的病變都是癌組織，特別是在鈣化和纖維化的情況下，鑒別診斷將會變得更加困難，因此，必須對硬度增加的區(qū)域進行超聲B模式的進一步分析[29]。同時，彈性成像技術對PCa的檢出率還受前列腺體積、腫瘤大小、腫瘤位置、PSA水平以及格里森評分的影響，如在前列腺中心區(qū)、移行區(qū)和前列腺前部，由于異質性和硬度增加，導致信號衰減，進而影響對PCa的評估。但是每個因素都會影響其他因素，到目前為止，尚無關于哪個因素對超聲彈性成像檢測腫瘤貢獻最大的多變量分析。

未來，SWE或許會成為前列腺檢查和活檢的一種常規(guī)超聲模式，其主要優(yōu)點是操作更為簡便，消除了對操作人員的依懶性，提高了對PCa診斷的準確性，并且可以提供前列腺組織的客觀硬度值和彈性診斷閾值。SWE技術還將通過多平面重建來開發(fā)3D前列腺彈性成像。因此，超聲彈性成像技術對PCa的檢測和定位的改善對于疾病治療的發(fā)展是必不可少的。