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.pdf

540.中国中西医结合影像学杂志2 0 2 3年9 月第2 1卷第5期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、G l e a s o n 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0 6 10 0 0摘要】目的：评价经直肠实时剪切波弹性成像（SWE)结合弹性模量值在前列腺癌诊断中的价值及其与Gleason评分的相关性。方法：回顾性分析经病理证实的6 2 例前列腺恶性病变（恶性组)和59 例良性病变（良性组)的弹性模量值最大弹性模量值（Emax）、平均弹性模量值（Eman）、最小弹性模量值（Emin）,绘制ROC曲线分析SWE结合弹性模量对前列腺癌的诊断效能，并分析恶性组Emx、Em a n 和Emin水平与血清前列腺特异性抗原(PSA）、G l e a s o n 评分的相关性。结果：恶性组的弹性模量值（Emx、Em e a m n 和Emm）均明显高于良性组（均P0.05）。恶性组EmxEman和Emimn的最佳截断值为6 1.7 1、40.8 9 和19.2 5kPa时，敏感度分别为8 5.48%、80.65%和6 6.13%，特异度分别为8 8.14%、8 1.36%和6 2.7 1%。恶性组EmxEmeamEmm与血清PSA水平呈正相关（r=0.781,0.632,0.517；均P0.01),Emx、Ema m与Gleason评分呈正相关(r=0.695,0.587；均P0.01）。结论：经直肠实时SWE结合弹性模量值可用于鉴别前列腺病变的良恶性。弹性模量值越高，表明发生恶性病变的风险越高。【关键词超声检查，经直肠；实时剪切波；弹性模量；前列腺癌；Gleason评分Diagnostic efficacy of transrectal real-time shear wave elastography for prostate cancer and its correlation with PSAand Gleason score WANG Lin,XUAN Zhidong,QIAN Xingyu.Department of the Third Ultrasound,Cangzhou Central Hospital,Cangzhou 061000,ChinaAbstract Objective:To evaluate the value of transrectal real-time shear wave elastography(SWE)combined with elasticmodulus value in the diagnosis of prostate cancer and its correlation with prostate-specific antigen(PSA)and Gleason score.Methods:The maximum,mean and minimum elastic modulus values(Emax,Emem,Eun)of 62 patients with histopathologicallyconfirmed malignant prostate lesions and 59 patients with benign lesions were retrospectively analyze.ROC curves were drawnto analyze the diagnostic efficacy of SWE combined with elastic modulus in prostate cancer,and the relationships betweenEmx,Emen,Em levels and PSA,Gleason score were analyzed in the malignant group.Results:Emx,Eman and Em were significantlyhigher in the malignant group than those in the benign group(all P0.05).The sensitivity was 85.48%,80.65%,66.13%,and thespecificity was 88.14%,81.36%,62.71%at the best cutoff value of Em,Emn,Emm of 61.71,40.89,19.25 kPa,respectively,forthe malignant prostate lesion group.Em,Emem and Enn were positively corelated with PSA levels in the malignant group(r=0.781,0.632 and 0.517,respectively,all P0.01),and Emux and Eman were positively correlated with Gleason score(r=0.695,0.587,both P0.01).Conclusions:Transrectal real-time SWE combined with elastic modulus can be used to identify benign andmalignant prostate lesions.A higher elastic modulus indicates a higher risk of malignant lesions.Key words Ultrasonography,transrectal;Real-time shear wave;Elastic modulus;Prostate cancer;Gleason score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D0I:10.3969/jissn.1672-0512.2023.05.013通信作者王琳，Email:。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（shearwave 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（Emx）、平均弹性模量值（Emean）、最小弹性模量值（Emin)与PSA、G l e a s o n 评分的相关性。弹性模量值(kPa)中国中西医结合影像学杂志2 0 2 3年9 月第2 1卷第5期1资料与方法1.1一般资料选取2 0 18 年10 月至2 0 2 1年9 月在我院就诊的12 1例前列腺病变患者；年龄39 8 7 岁,平均(7 0.7 8.1)岁;血清PSA(18.919.16)g/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;PSA4g/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 ImagineAixplorer超声诊断仪，经直肠探头SE12-3,频率3 12 MHz。检查前1d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7 0 9 0 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35s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EmaxEmean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 名经验丰富的超组别例数良性组59恶性组62t值P值注：PSA为前列腺特异性抗原,Emx为最大弹性模量值,Emen为平均弹性模量值,Emin为最小弹性模量值。3讨论约6 7%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541.声科主治医师进行。1.3统计学方法采用SPSS22.0软件分析数据。符合正态分布的计量资料用x土s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、G le a s o n 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P0.05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6 2 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EmxEmean、Emi mn 均显著高于良性组（均P0.05表1,图1、2)。EmaxEmeanEmimnPSA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P0.01);血清PSA与Emx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P0.05)。恶性组Emx、Eme a n 和Emin与血清PSA水平呈正相关(r=0.781,0.632,0.517;均P0.01)。Emx Eme a n 与Gleason评分呈正相关(r=0.695,0.587;均P0.01)，Emin与 Gleason评分无相关性(r=0.163,P=0.191;表3)。表1良性组与恶性组的PSA水平及弹性模量值比较(x土s)PSA(g/L)9.07 4.3124.83 11.16-13.5130.001Emr39.47 13.4578.51 26.77-11.8920.001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，Emean26.47 9.1548.63 15.19-9.2450.001Emin15.12 4.8920.67 7.58-2.2010.037542.指标Em0.853(0.7870.921)Eman0.825(0.7650.909)Emin0.587(0.4870.689)PSA0.915(0.8620.972)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,PSA为前列腺特异性抗原。Gleason 评分7分F值P值注：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，P0.05；与7 分组比较，-P0.05。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 1。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Emx、Eme a n v Emi n 均显著高于良性组（均P0.05);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P0.05），而血清PSA的AUC均高于Emean和Emin（均P0.05）。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评分与前中国中西医结合影像学杂志2 0 2 3年9 月第2 1卷第5期表2 Emx、Eme a n、Emi n 及PSA对前列腺恶性病变的诊断效能比较AUC(95%CI)最佳截断值敏感度(%)特异度(%)阴性预测值(%)阳性预测值(%)约登指数(%)61.71 kPa85.4840.89 kPa80.6519.25 kPa66.1318.13 g/L93.55表3不同Gleason评分前列腺恶性病变的EmxEmean、Emi n 比较(kPa,xs）例数12212988.1481.3662.7186.44Emk64.55 13.8974.71 13.92*86.15 16.53*11.8910.00185.2480.0063.7992.73Eman39.91 6.6246.85 7.01*54.33 8.51*410.766 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Emx、Eme a n 和Emin对前列腺癌的诊断效能发现,Emin的AUC仅0.58 7,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、Em e a n 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,Emx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Emx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。88.3381.9765.0887.8873.6262.0128.8479.99Emin17.85 4.3718.59 4.8920.17 6.720.9780.191中国中西医结合影像学杂志2 0 2 3年9 月第2 1卷第5期543.1.00.810.6SD0.4-2.00.2-1.D曲线来源EmaxEmeanEminPSA参考线0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 g/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（Emx）2 0.7 k Pa，平均弹性模量值（Eman)17.7kPa，最小弹性模量值（Emm）14.1k Pa，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2 6.6 2 g/L,SWE图像上呈不对称分布，病灶处硬，Emx55.1kPa,Emm54.0kPa,Emm51.8kPa，病理证实为Cleason评分为7 分的腺癌图3Emax、Eme a n、Emm、PSA 诊断前列腺癌的ROC曲线Gleason score on whole-mount histopathology of prostate参考文献cancer:implications for ultrasound image-guided targeting1 DING Z,SONG D,WU H,et al.Development and vali-approachJ.Insights Imaging,2021,12(1):96.dation of a nomogram based on multiparametric magnetic9 SHAREN G W,ZHANG J.Application of shear waveresonance imaging and elastography-derived data for theelastography and contrast-enhanced ultrasound in transrectalstratification of patients with prostate cancerJ.Quantprostate biopsyJJ.Curr Med Sci,2022,42(2):447-452.Imaging Med Surg,2021,11(7):3252-3262.10杨竹馨，熊敏，王宁,等.剪切波弹性成像测定弹性模量2 JI Y,RUAN L,REN W,et,al.Stiffness of 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