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中华医学超声杂志（电子版）

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2023 , Vol. 20 >Issue 11: 1193 - 1198

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2023.11.014

泌尿生殖系统超声影像学

经直肠剪切波弹性成像对存在下尿路症状的前列腺病变良恶性的鉴别诊断价值及其影响因素分析

  • 李辉 ,
  • 尉维录 ,
  • 吴茂林 , †
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  • 741000　甘肃天水，天水市第一人民医院超声科
通信作者：吴茂林，Email：

Copy editor: 吴春凤

收稿日期: 2022-10-18

  网络出版日期: 2024-01-15

基金资助

甘肃省科技计划项目(21JR7RE901)

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Value of transrectal shear-wave elastography in differential diagnosis of benign and malignant prostate lesions with lower urinary tract symptoms and factors related to severity of such symptoms

  • Hui Li ,
  • Weilu Yu ,
  • Maolin Wu , †
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  • Department of Ultrasound, Tianshui First People's Hospital, Tianshui 741000, China
Corresponding author: Wu Maolin, Email:

Received date: 2022-10-18

  Online published: 2024-01-15

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摘要

目的

探讨经直肠剪切波弹性成像（SWE）对前列腺癌和前列腺增生的鉴别诊断价值及下尿路症状严重程度的相关影响因素。

方法

回顾性收集106例自2021年11月至2023年1月天水市第一人民医院诊断为前列腺癌或前列腺增生伴有下尿路症状并行经直肠SWE检查患者的临床资料，其中前列腺癌组33例，前列腺增生组73例。收集所有患者的年龄、总前列腺体积（TPV）、最大杨氏模量值（Emax）、平均杨氏模量值（Emean）、最小杨氏模量值（Emin）、总前列腺特异性抗原（tPSA）、游离前列腺特异性抗原（fPSA）与国际前列腺症状评分（IPSS）等临床数据，采用独立样本t检验比较2组间杨氏模量值的差异，绘制受试者操作特征（ROC）曲线分析杨氏模量值诊断前列腺癌和前列腺增生的诊断效能，并应用Spearman秩相关分析IPSS与年龄、TPV、Emax、Emean、Emin、tPSA、fPSA的相关性。

结果

前列腺癌组Emax值、Emean值、Emin值大于前列腺增生组[（86.63±21.63）kPa vs （59.60±15.52）kPa；（71.31±23.71）kPa vs （48.37±12.87）kPa；（58.69±26.22）kPa vs（41.34±12.66）kPa]，差异均具有统计学意义（t=6.463、5.222、3.616，P<0.001、<0.001、=0.001）。ROC曲线分析显示，Emax、Emean及Emin的曲线下面积分别为0.846、0.785、0.670。以曲线下面积>0.7为具有诊断效能的标准，计算Youden指数，获取Emax的最佳截断值为76.25 kPa，敏感度、特异度为72.7%、83.6%；Emean的最佳截断值为54.3 kPa，敏感度、特异度为78.8%，69.9%。年龄（r=0.332，P=0.001）、TPV（r=0.341，P<0.001）、Emax（r=0.282，P=0.003）、Emean（r=0.308，P=0.001）和Emin（r=0.431，P<0.001）与IPSS呈一定正相关。

结论

经直肠SWE对前列腺癌与前列腺增生的鉴别诊断有一定的临床价值。此外下尿路症状的严重程度与年龄、前列腺体积与硬度有一定的相关性。

关键词： 剪切波弹性成像; 前列腺癌; 前列腺增生; 下尿路症状

本文引用格式

李辉 , 尉维录 , 吴茂林 . 经直肠剪切波弹性成像对存在下尿路症状的前列腺病变良恶性的鉴别诊断价值及其影响因素分析[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023 , 20(11) : 1193 -1198 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.2096-1537.2023.11.014

Abstract

Objective

To assess the value of transrectal shear wave elastography (SWE) in the differential diagnosis of prostate cancer and prostatic hyperplasia and identify factors related to the severity of lower urinary tract symptoms.

Methods

The clinical data of 106 patients diagnosed with prostate cancer or prostatic hyperplasia accompanied by lower urinary tract symptoms from November 2021 to January 2023 were retrospectively collected from the First People's Hospital of Tianshui, including 33 patients with prostate cancer and 73 patients with prostate hyperplasia. Clinical data analyzed mainly included age,total prostate volume (TPV), Emax, Emean, Emin, total prostate specific antigen (tPSA), free prostate specific antigen (fPSA), and international prostate symptom score (IPSS). The difference of Young's modulus between the two groups was compared by t-test. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was performed to assess the diagnostic efficacy for prostate cancer and prostatic hyperplasia. The correlation between IPSS and age, TPV, Emax, Emean, Emin, tPSA, and fPSA was analyzed by Spearman rank correlation.

Results

The Emax, Emean, and Emin in the prostate cancer group were significantly higher than those of the prostate hyperplasia group [(86.63±21.63) kPa vs (59.60±15.52) kPa, t=6.463, P<0.001; (71.31±23.71) kPa vs (48.37±12.87) kPa, t=5.222, P<0.001; (58.69±26.22) kPa vs (41.34±12.66) kPa, t=3.616, P=0.001]. ROC curve analysis showed that the area under the curve values of Emax, Emean, and Emin for the differential diagnosis of the two disease entities were 0.846, 0.785, and 0.670, respectively. AUC>0.7 was taken as the criterion of diagnostic efficacy, and the maximum Youden index was calculated. The optimal cut-off value of Emax was 76.25 kPa, and the sensitivity and specificity were 72.7% and 83.6%, respectively. The optimal cut-off value of Emean was 54.3 kPa, and the sensitivity and specificity were 78.8% and 69.9%, respectively. Age (r=0.332, P=0.001), TPV (r=0.341, P<0.001), Emax (r=0.282, P=0.003), Emean (r=0.308, P=0.001), and Emin (r=0.431, P<0.001) were correlated with IPSS.

Conclusion

Transrectal shear wave elastography has appreciated clinical value in the differential diagnosis of prostate cancer and prostatic hyperplasia. The severity of lower urinary tract symptoms is associated with age, prostate volume, and prostate stiffiness.

Key words： Shear-wave elastography; Prostate cancer; Prostatic hyperplasia; Lower urinary tract symptoms

随着人口老龄化加重，临床上男性出现下尿路症状的患者越来越多。年龄在65岁以上者，大约有30%的男性表现出下尿路症状，预计这一比例也将随着人口老龄化而上升［1］。良性前列腺增生导致膀胱出口梗阻进而引起下尿路症状，而前列腺癌也可伴随下尿路症状［2-3］。因此，对于这些存在下尿路症状的患者，鉴别前列腺癌和良性前列腺增生对选择进一步的治疗方案尤为重要，如为良性前列腺增生，选择药物治疗或经尿道切除术，如为前列腺癌，则选择根治性切除术或其他更积极的治疗方案状［4］。剪切波弹性成像（shear-wave elastography，SWE）可通过显示目标组织弹性的实时定量信息辅助判断病变良恶性，这引起了人们对其在前列腺病变良恶性检测中潜在适用性的关注。本研究旨在通过应用经直肠SWE对前列腺癌及前列腺增生的病例进行弹性硬度的定量评价，计算出最佳的诊断截断值，分析可能影响下尿路症状程度的相关因素，为临床上合并下尿路症状的前列腺癌与前列腺增生患者提供更多评价信息，从而助力临床诊疗决策。

资料与方法

一、对象

收集2021年11月至2023年1月天水市第一人民医院泌尿外科的住院患者106例，回顾性分析其临床资料。临床病理证实前列腺癌组33例，前列腺增生组73例。收集的临床资料包括：患者年龄、经直肠SWE检查结果、总前列腺体积（total prostate volume，TPV）、总前列腺特异性抗原（total prostate specifific antigen，tPSA）、游离前列腺特异性抗原（free prostate specifific antigen，fPSA），并通过问卷调查获取国际前列腺症状评分（international prostate symptom score，IPSS）。纳入标准：临床可疑前列腺癌及前列腺增生完成SWE检查后行穿刺活检或手术治疗的患者；前列腺特异性抗原异常增高；直肠指诊异常；经直肠超声检查显示异常表现。排除标准：临床资料不完善；合并尿路感染的病例；有神经源性膀胱、尿道狭窄等病史；SWE检查前有前列腺穿刺活检史或手术等相关治疗史。

二、仪器与方法

采用法国声科公司（SuperSonic Imagine；Aix-en-Provence，France）生产的Aixplorer系列全数字彩色多普勒超声诊断仪，配备高频率（3~12 MHz）经直肠腔内探头SE12-3，戴一次性探头套。患者取左侧卧位，双手握住膝盖，尽量靠近腹部。首先获取前列腺的矢状面、横截面的图像资料，测量前列腺左右径、上下径及前后径，计算TPV=左右径×上下径×前后径×0.52。而后在SWE模式下，在前列腺的横切面，取样框尽可能囊括整个前列腺，静置3~5 s，直到彩色弹性图稳定下来，启动Q-BOX使圆形感兴趣区的大小与SWE的取样框相适应，分别测量前列腺基部、中间和顶端3个检查层面的弹性。如发现前列腺内可疑异常回声病灶，感兴趣区应覆盖病灶进行测量。每个检查层面分别获得最大杨氏模量值（Emax）、平均杨氏模量值（Emean）和最小杨氏模量值（Emin），取腺体3个检查层面的平均值代表整个腺体的杨氏弹性模量。在SWE检查过程中，检查医师通过腔内探头对前列腺施加尽可能小的压力，以免在前列腺腺体中制造人为硬区。

三、统计学分析

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。组间比较前对临床资料进行正态性、方差齐性检验。年龄和杨氏模量值为符合正态分布的计量资料，采用表示，采用独立样本t检验比较组间差异性；TPV、IPSS、tPSA和fPSA为不符合正态分布的计量资料，采用M（QR）表示，采用非参数检验比较组间差异。绘制杨氏模量值诊断前列腺病灶良恶性的受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线并计算曲线下面积（area under the curve，AUC）衡量其鉴别诊断能力，以AUC>0.7为具有诊断效能的标准［5］，通过计算最大Youden指数获取诊断截断值，并计算相应的敏感度和特异度。采用Spearman相关分析IPSS与年龄、TPV、Emax、Emean、Emin、tPSA及fPSA之间的相关性，计算Spearman相关系数（r）。P<0.05为差异具有统计学意义。

结果

一、2组患者一般临床资料比较

前列腺癌组33例，其中手术病理5例，穿刺活检病理28例，病理类型：腺癌32例，高级别尿路上皮癌1例；前列腺增生组73例，均为手术病理证实，均为良性前列腺增生。前列腺癌组患者年龄范围54~89岁，IPSS评分1~7分9例，IPSS评分9~19分17例，IPSS评分20~35分7例；前列腺增生组患者年龄范围53~82岁，IPSS评分1~7分9例，IPSS评分9~19分57例，IPSS评分20~35分7例。前列腺癌组TPV低于前列腺增生组，年龄、tPSA和fPSA高于前列腺增生组，差异均具有统计学意义（P均<0.05）；2组患者IPSS评分比较差异无统计学意义（P>0.05，表1）。
表1 存在下尿路症状患者临床资料比较
组别 例数 年龄（岁,） TPV[ml，M（QR）] IPSS评分[分，M（QR）] tPSA[ng/ml，M（QR）] fPSA[ng/ml，M（QR）]
前列腺癌组 33 72.85±7.74 43.39（34.80，71.76） 10.00（7.00，17.00） 74.67（25.00，149.20） 7.26（3.93，31.63）
前列腺增生组 73 69.32±7.09 64.52（45.57，87.81） 11.00（8.50，15.00） 5.28（2.36，9.33） 0.92（0.47，1.62）
统计值 t=2.308 Z=2.579 Z=0.045 Z=7.502 Z=7.250
P值 0.023 0.010 0.964 <0.001 <0.001

注：TPV为总前列腺体积，IPSS为国际前列腺症状评分，tPSA为总前列腺特异性抗原，fPSA为游离前列腺特异性抗原

二、2组杨氏模量的比较及其诊断效能

前列腺癌组（图1）Emax值、Emean值及Emin值大于前列腺增生组（图2），差异具有统计学意义（P均<0.05，表2）。
图1 前列腺癌患者剪切波弹性成像检查结果，平均杨氏模量值为100.9 kPa，最大杨氏模量值为120.6 kPa，最小杨氏模量值为85.2 kPa
图2 良性前列腺增生患者剪切波弹性成像检查结果，平均杨氏模量值为26.9 kPa，最大杨氏模量值为30.4 kPa，最小杨氏模量值为22.5 kPa
表2 2组存在下尿路症状患者杨氏模量值比较（kPa,）
组别 例数 Emax值 Emean值 Emin值
前列腺癌组 33 86.63±21.63 71.31±23.71 58.69±26.22
前列腺增生组 73 59.60±15.52 48.37±12.87 41.34±12.66
t值 6.463 5.222 3.616
P值 <0.001 <0.001 0.001

注：Emax为最大杨氏模量值；Emean为平均杨氏模量值；Emin为最小杨氏模量值

构建杨氏模量值诊断前列腺癌和前列腺增生的ROC曲线（图3）：Emax的AUC为0.846（95%CI：0.763~0.928），Emean的AUC为0.785（95%CI：0.688~0.881），Emin的AUC为0.670（95%CI：0.543~0.796）。以AUC>0.7为具有诊断效能的标准，Emax的最佳截断值为76.25 kPa，敏感度、特异度分别为72.7%、83.6%；Emean的最佳截断值为54.3 kPa，敏感度、特异度分别78.8%，69.9%。
图3 剪切波弹性成像测量参数诊断前列腺癌和前列腺增生的受试者操作特征曲线图

注：Emax为最大杨氏模量值，Emean为平均杨氏模量值，Emin为最小杨氏模量值

三、相关性分析结果

相关分析结果发现年龄（r=0.332，P=0.001）、TPV（r=0.341，P<0.001）、Emax（r=0.282，P=0.003）、Emean（r=0.308，P=0.001）和Emin（r=0.431，P<0.001）与IPSS呈一定正相关，且具有统计学意义。tPSA（r=0.115，P=0.239）、fPSA（r=0.156，P=0.111）与IPSS无相关性。

讨论

前列腺癌是最常见的恶性肿瘤，是全球男性癌症相关死亡的第三大原因［6］。直肠指诊、前列腺特异性抗原筛查和常规经直肠超声检查是检测前列腺癌常用的方法。一些指南推荐对男性下尿路症状患者进行前列腺特异性抗原检测以筛查前列腺癌［7-8］，然而，其诊断效能并不是很理想［9］。多参数磁共振，包括T1加权、T2加权、弥散加权、表观扩散系数、磁共振动态对比增强检查和波谱分析等，通过结合前列腺成像报告和数据系统而成为前列腺癌检测、分期和主动监测的一种有价值方式［10］。然而多参数磁共振检查由于成本高、检查耗时长及其存在的禁忌证（如起搏器、幽闭恐怖症等），目前在国内还不能作为临床上前列腺癌筛查的一线诊断工具［11-12］。目前临床上前列腺癌的确诊还是依赖于10~12针的系统穿刺活检以获取的病理为诊断金标准。但穿刺活检作为有创检查，可能会出现一些并发症，如急性出血、脓毒症、尿潴留甚至死亡，而且受到采样误差的限制，可能漏掉侵袭性肿瘤，也可能发现不需要治疗的惰性肿瘤［13,14,15］。
近年来超声弹性成像技术广泛应用于临床，可通过弹性硬度而不是回声来判断目标组织的性质。超声弹性成像主要分压迫性弹性成像和SWE 2种类型。压迫性弹性成像要求操作者在目标组织表面进行施压，以引起组织变形，进而通过计算显示形变的大小来判断目标组织的硬度，该方法只能获得有关目标组织硬度的相对定性信息，且依赖于操作者个人助力施压，可重复性比较差。目前作为新一代超声弹性成像技术，SWE在不需要人工助力施压的情况下，通过产生剪切波并检测其传播速度来测量组织硬度。SWE不仅可以实时定性显示目标组织的二维彩色弹性图，还可以定量获取目标组织的弹性硬度值，并以剪切波速度或杨氏模量值表示。前列腺癌组织由于较正常前列腺组织有更高的细胞密度和更密集的微血管，且引起前列腺正常腺体结构的破坏、基质反应和胶原沉积等因素，导致前列腺癌组织通常比正常组织更硬，且具有侵袭性［16-17］。SWE技术作为一种新颖的非侵入性成像技术，可用于评估良恶性组织的硬度，通过计算最佳诊断截断值来区分良性和恶性前列腺组织。由此可见，SWE技术可促进前列腺癌的检测和活检的指导。
本研究发现前列腺癌组Emax、Emean及Emin值均高于前列腺增生组，通过ROC曲线分析，Emax、Emean及Emin值对应的AUC分别为0.846、0.785及0.670，显示Emin值对前列腺癌的诊断效能较低。Ji等［18］的研究也表明Emin值所对应的AUC（AUC=0.588）不及Emax值（AUC=0.855）和Emean值（AUC=0.842），认为Emin对前列腺癌的诊断价值有限，在临床应用中，主要以Emax和Emean作为前列腺癌检测的参考。有学者认为恶性肿瘤的硬度高且内部成分复杂，而良性组织的硬度低且内部成分单一，肿瘤内硬度的最大值才能够反映肿瘤的实际硬度情况［19］。本研究以AUC>0.7为具有诊断效能的标准，计算最大Youden指数，获得的Emax及Emean的最佳截断值分别为76.25 kPa、54.3 kPa。梁蕾等［20］研究获得的Emax及Emean的最佳截断值分别为53.8 kPa、38.9 kPa，而付宜永［5］研究获得的Emax及Emean的最佳截断值分别为72.2 kPa、57.4 kPa，与本研究获得的诊断截断值较为相似，这可能与所纳入前列腺癌组的病理分化程度低而导致所获的杨氏模量值较高有关。此外，本研究显示年龄、TPV、Emax、Emean和Emin与IPSS呈一定正相关，说明随着年龄的增长，前列腺体积增大，前列腺硬度增加，反映下尿路症状严重程度的IPSS也会增加。
综上所述，运用SWE技术并结合参照最佳诊断截断值对前列腺癌与前列腺增生进行鉴别诊断是可行的，SWE技术测量的整个前列腺的杨氏弹性模量可作为诊断前列腺癌的新指标，尤其是Emax及Emean值均具有良好的诊断效能，杨氏弹性模量越高，诊断前列腺癌的可能性越大。同时可通过前列腺硬度指标对可能合并的下尿路症状的严重程度进行初步的评估。本研究是一项单中心、小样本的回顾性研究，只将有临床病理证实的下尿路症状患者纳入研究，存在一定的选择偏倚。今后还需开展更多大样本量、多中心的研究进一步验证经直肠SWE对前列腺病变的诊断价值。

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原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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