多种超声模式在前列腺癌诊断中的应用.pdf

医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024多种超声模式在前列腺癌诊断中的应用刘玉姗1，徐冉2，曾施1中南大学湘雅二医院 1.超声诊断科；2.泌尿外科 湖南 长沙 410011【摘 要】前列腺癌（prostate cancer，PCa）的临床诊断方法正朝着影像学方向发展。超声影像新技术包括微多普勒超声、超声弹性成像、超声造影和微超声（micro ultrasound）等。多参数超声（multiparameter ultrasound，mpUS）作为两种或两种以上超声技术的组合模式，可为临床诊断 PCa 提供补充的影像学信息，在 PCa 的诊断中具有很大的潜力。本文就多种超声影像技术在 PCa 诊断中的应用及发展进行综述。【关键词】多参数超声；前列腺癌；超声造影；超声弹性成像；超声分子成像中图分类号：R737.25；R445.1 文献标识码：A 文章编号：1006-9011（2024）03-0104-05Application of multiple ultrasound modes in the diagnosis of prostate cancerLIU Yushan 1，XU Ran2，ZENG Shi11.Department of Ultrasound，the Second Xiangya Hospital of Central South University，Changsha 410011，China2.Department of Urology，the Second Xiangya Hospital of Central South University，Changsha 410011，China【Abstract】The clinical diagnosis method of prostate cancer（PCa）is developing in the direction of imaging.Advanced ultrasound technologies，including micro-Doppler ultrasound，elastography，contrast-enhanced ultrasound and micro-ultrasound.Multiparameter ultrasound（mpUS），as a combination mode of two or more ultrasound technologies，can provide supplementary imaging information for the clinical diagnosis of PCa.MpUS has great potential in the diagnosis of PCa.This article is a review of the application and development of various ultrasound techniques in the diagnosis of PCa.【Key words】Multiparameter ultrasound；Prostate cancer；Contrast-enhanced ultrasound；Ultrasound elastography；Ultrasound molecular imaging前列腺癌（prostate cancer，PCa）发病呈年轻化趋势1，PCa发病隐匿，多数患者确诊于中晚期。因此，PCa的早期诊疗对提高患者生活质量和生存率具有重要意义。目前，PCa的早期诊断方法主要包括直肠指检（digital rectal examination，DRE）、血清前列腺特异抗原（serum prostate specific antigen，PSA）测定和常规经直肠超声（conventional transrectal ultrasound，TRUS）检查。DRE 仅限于前列腺后部的触诊，可引起直肠出血、晕厥等并发症。1/3 PCa的PSA可在正常范围2。TRUS引导的12针系统穿刺活检是目前诊断PCa的金标准。系统性活检的主要缺点是可引起前列腺炎、血尿、便血和血精症等并发症。PCa的影像诊断学研究集中在磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）和超声（ultrasound，US）。多参数磁共振（multiparameter magnetic resonance imaging，mpMRI）是目前PCa检测、定位和引导穿刺活检的重要影像学检查方法3，但不适用于幽闭恐惧症和起搏器置入的患者。超声检查具有经济方便、实时成像、无创等优点。目前用于PCa诊断的超声技术包括微多普勒超声、超声弹性成像（ultrasound elastography，UE）、超声造影和微超声（micro ultrasound）等。mpUS是一种类似mpMRI的新型超声检查的组合模式，可显著提高PCa的诊断率。本文介绍了不同超声技术及mpUS在诊断PCa中的临床应用价值。1经直肠灰阶超声1.1常规灰阶超声TRUS 检查约 60%的 PCa 病变为低回声，约35.0%39.0%为等回声4。部分PCa患者完全没有超声异常发现。TRUS诊断 PCa的敏感性（sensitivity，SE）为8.0%88.0%，特异性（specificity，SP）为42.5%99.0%5。KLEIN等6的研究表明TRUS检出早期PCa的特异性较差，TRUS引导的系统活检的病理结果的假阴性率高达30.0%。一项研究7表基金项目：国家自然科学基金面上项目（编号：81871372）作者简介：刘玉姗（1993-），女，中南大学湘雅二院在读博士研究生，主要从事产前超声诊断工作。通信作者：徐冉 Email：104医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024明，TRUS引导的靶向活检在检测PCa方面的特异性优于mpMRI的（41.0%vs 96.0%）。1.2高频灰阶超声微超声（micro ultrasound）作为一种新的高分辨率成像技术，具有成本较低、操作简便等潜在优势。一项包含769名患者的meta分析中，ZHANG等8发现微超声的联合 SE、SP、诊断比值比（diagnostic odds ratio，DOR）和 ROC 曲线下的面积（area under curve，AUC）分 别 为 0.91、0.49、10.00 和 0.82。SOUNTOULIDES等9发现微超声引导的穿刺活检的阳性率与mpMRI的相当。2灰阶超声/计算机辅助诊断系统在人工神经网络分析/计算机化经直肠超声（ANNA/C-TRUS）中，医师在根治性前列腺切除术（radical prostatectomy，RP）前对患者行TRUS检查，超声图像再通过互联网发送到ANNA/C-TRUS服务器，C-TRUS系统使用ANNA算法对图像分析后，再将颜色标记于可疑区域，最后返至用户终端。在132例PSA升高或DRE异常的患者中，通过C-TRUS引导的靶向活检发现了 66 个癌灶10。ANNA/C-TRUS 系 统 预 测 病 灶 Gleason 评 分 的 敏 感 性 为85.0%11。ANNA/C-TRUS 系统仍需要更大规模的多中心研究来评估其临床价值。组织扫描（histoscanning，HS）是一种基于超声的组织表征技术。操作者首先应用TRUS整体扫描前列腺获得三维数据，再使用HS软件进行可疑区域的颜色编码、肿瘤体积的测定。在一项包含 32 例RP术前患者的研究12中，HS检测PCa的SE、SP、阳性预测值（positive predictive value，PPV）和阴性预测值（negative predictive value,NPV）分别为93.5%、79.5%、67.35%和96.5%。在43例患者中，前列腺组织扫描靶向（prostate tissue scanning targeting，PHS-TT）引导的12针经直肠系统性活检的癌灶检出率为 46.5%13。PHS-TT 可用于临床实时引导 PCa的穿刺活检。HS测量的肿瘤直径与病理结果之间存在显著相关性（r=0.95，P0.001）14。然而，一些研究15得出了不同的结论。HS测量的肿瘤体积和病理结果之间没有显著相关性（r=-0.008，P=0.900）。HS 引导的靶向活检和TRUS引导的系统活检的阳性率分别为38.1%和62.5%15。因此，HS可提高PCa检出率，但仍不能取代系统活检在 PCa 检测中的重要地位。3多普勒超声彩色多普勒超声（color doppler ultrasound,CDU）和能量多普勒超声（power doppler ultrasound,PDU）可以通过检测异常增生血管提示灰阶超声（grayscale ultrasound，GSU）不可见的恶性病变，PDU 比CDU对微小血流灌注更敏感。OKIHARA等16使用PDU检查了107例PSA升高的男性，结果表明PDU检测病变的 SE、SP、PPV 和 NPV 分别为 98.0%、78.0%、59.0%和 99.0%。另一项研究17表明在GSU中添加PDU后诊断PCa的SP从47.0%提高到74.0%，SE从58.0%降低到47.0%。CDU和PDU都不足以检测早期PCa，两者仅能显示直径大于 100 m 的血管，超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）比多普勒超声更能显示这些微小血管。因此，多普勒超声检查常用于检测体积较大、晚期、高Gleason分级肿瘤中增生的较大血管。4超声弹性成像4.1经直肠实时组织弹性成像在经直肠实时组织弹性成像（transrectal real-time tissue elastography，TRTE）中，经直肠探头周期性压缩可疑前列腺组织、并监测其弹性应变程度。在TRTE弹性图上僵硬组织用蓝色显示，质软组织用红色显示。TRTE 提 高 了 早 期 诊 断 PCa 的 筛 查 能 力。ZHANG等18在一项包含508例患者的meta分析中报道 TRTE 诊断 PCa 的总 SE 和 SP 分别为 72%和76%。MIYANAGA 等19分析了 29例 RP术前患者，结果表明TRTE、GSU和DRE诊断PCa的SE分别为93%、59%和55%。BROCK等2提出TRTE引导的靶向活检仍无法取代系统活检。因此TRTE引导的靶向活检可以辅助系统活检诊断PCa。部分研究比较了TRTE与mpMRI对PCa诊断效能的差异。一项包含 39 例患者的研究20表明，TRTE 和 mpMRI 对高 Gleason 评分和体积大于 0.5 cm3的 PCa 检出率较高，TRTE 的检出率分别为93.8%和 80.5%，mpMRI 检出率分别为 87.5%和92.7%。TRTE在前列腺顶端和中部具有检测的优势，而MRI检查在前列腺底部和过渡区具有检测的优势，两者结合可以提高PCa的检测率。TRTE的局限性：半定量分析组织弹性；不能均匀地压缩整个腺体，影响检查结果准确性；对体积小的PCa和低级别的PCa检出率较低；操作者的重复性低。实时气囊充气弹性成像（real-time balloon inflatable elastography，RBIE）提供稳定的弹性运动图像，可作为一种补充TRTE的新技术。105医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 20244.2剪切波弹性成像剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）与 TRTE 的区别在于前者避免了对直肠壁施加压力。SWE的优点是可以获得绝对弹性测量值，包括剪切波速度和杨氏模量。SWE检查在观察者内具有较高的重复性。SWE的局限性是剪切波在体积较大的腺体中呈明显衰减。SWE图像的显色模式与TRTE相反，僵硬组织以红色显示，质软组织以蓝色显示，红色低回声区可疑为癌灶。SANG 等21的 meta 分析结果表明，SWE 诊断PCa 的总 SE 和 SP 分别为 0.844 和 0.860。BOEHM 等22使用50 kPa作为良、恶性前列腺组织的杨氏模量阈值，SWE检测 PCa的 SE和 SP分别为 80.9%和69.1%22。PCa杨氏模量值的增加与Gleason评分和疾病严重程度成正比，提示较高的细胞密度和硬度与高危PCa相关。4.3声辐射力脉冲成像声 辐 射 力 脉 冲 成 像（acoustic radiation force pulse imaging，ARFI）是利用短期、高强度聚焦超声束的弹性成像模式，在PCa诊疗中显示出良好的前景。ZHAI等23利用ARFI成功鉴别了前列腺中的良性增生结节、钙化和癌灶。WANG等24指出ARFI可以将PCa与正常组织分离，是一种无创性PCa切除术，具有治疗价值。5超声造影在 CEUS中，静脉注射直径接近红细胞的超声造影剂（ultrasound contrast agent，UCA）可视化癌灶内的微血管灌注情况。UCA的主要成分是微泡（microbubbles，MBs），其过敏反应的发生率远低于碘造影剂，且没有肾毒性。LI等25对2624例患者的16项研究进行了meta分析，发现 CEUS检测 PCa的 SE、SP和 DOR 分别为70%、74%和9.09。与其他超声模式相比，CEUS对PCa 具有良好的诊断价值。在血清 PSA 水平大于4.0 ng/ml 的 115 名男性中，CEUS 诊断 PCa 的 SE 和SP 分别为 65.0%和 83.0%，高于 TRUS 和 PDU26。CEUS对位于前列腺外周带、体积较大肿瘤诊断的SE和PPV达100%和99.8%，对移行带肿瘤诊断不足27。CEUS引导下的前列腺靶向穿刺活检广泛应用于临床 PCa的检测。MITTERBERGER 等28在一项针对1776例男性的研究中发现，CEUS引导的靶向活检的PCa检出率显著高于系统活检的（10.8%vs 5.1%）。然而，部分研究29表明 CEUS 引导的靶向活检和系统活检诊断PCa差异无统计学意义。CEUS是通过定量分析软件实现PCa的定量分析。JUNG等30测量了20例PCa患者的超声造影灌注定量参数，包括早期冲洗率（early irrigation rate，WIR）、平均通过时间（mean transit time，MTT）和上升时间（rise time，RT），结果表明其诊断PCa的SE、SP、NPV和PPV分别为88.0%、100%、60.0%和90.0%。超声分子成像是肿瘤早期诊断领域的一个新方向。由于 MBs的大小限制，CEUS仅限于 MBs积聚在肿瘤的血管系统中。只有直径小于700 nm的颗粒才能穿透肿瘤血管壁，并进入肿瘤间质。前列腺特异性膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）是一种主要分布于前列腺上皮细胞表面的II型糖蛋白。在前列腺上皮内瘤变、激素依赖性或非激素依赖性PCa和转移癌中高表达，但在正常前列腺上皮细胞中低水平表达。因此，一些研究集中于构建直径小于700 nm的靶向纳米气泡（nanobubble，NB），以实现PCa细胞的特异性超声增强成像。目前，PSMA靶向、吲哚菁绿载药纳米泡和PSMA单链可变片段克隆纳米泡已有报道。MBs装载药物则可以实现PCa的靶向治疗。6三维超声近年来，经直肠三维超声（3D-TRUS）逐渐应用于 PCa 的诊断。3D-TRUS 可准确定位病灶，提高PCa 检测的阳性率。3D-TRUS 诊断 PCa 的 SE、SP、PPV、NPV分别为84.0%、96.0%、93.0%、91.0%，并且癌灶侵犯精囊腺的正确率达到87.5%31。7磁共振超声融合成像大量研究表明，MRI/超声融合引导活检可提高PCa 的检出率。在对 135 例患者的回顾性研究32中，MRI/3D TRUS联合引导的靶向活检检测PCa的SE为95.0%。TEWES等33对39例疑似PCa的患者进行了MRI/TRUS 联合引导的靶向活检，检测Gleason评分4 PCa的SE、SP和NPV为85.0%、82.0%和92.0%。8多参数超声mpUS是指GSU、CDU、PDU、UE和CEUS等的组合。GSU显示前列腺病变的解剖位置（图1A）。多普勒超声显示病变中较大血管内的血流（图 1B）。UE显示病变组织的硬度（图1C）。CEUS显示病变处新生的微血管（图1D）。临床中不同超声模式的组合可以提高PCa的检出率。目前，对多种超声模式组合的研究较少。ZHANG等34对88例患者进行了mpUS和mpMRI检查，结果表明mpUS检测PCa的SE、NPV、AUC 均高于 mpMRI 的（分别为 97.4%和94.7%、96.9%和 92.3%、0.874和 0.774）。这表示mpUS是诊断PCa的重要影像学方法。106医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024SHAO 等35对 150 例患者进行了 GSU、PDU 及GSU+PDU+CEUS 联合检出，结果表明，GSU+PDU+CEUS、GSU、PDU和GSU+PDU诊断PCa的SE分别为73.0%、51.0%、48.0%和 63.0%。在 153 个前列腺结 节 中，TRTE 和 CEUS 联 合 诊 断 PCa 的 SE 为92.1%36。mpUS引导的靶向活检可以提高 PCa的检出率和减少穿刺针数。欧洲泌尿生殖放射学会（european society of urogenital radiology，ESUR）的 MRI 专家开发了前列腺mpMRI的 PI-RADS 评分系统，并使用 Likert型量表对相应的病变进行评分。目前，mpMRI仍然是临床诊断PCa的主要影像学方法，尚未开发出结合不同超声模式特征的多参数超声图像评分系统。综上所述，未来将集中积累更多的样本数据，整合不同超声模式下PCa的诊断特征构建一个完整的超声检查评分系统。mpUS评分系统的开发，将在改善PCa诊断和随访方面发挥重要的应用价值。参考文献：1中国抗癌协会泌尿男生殖系统肿瘤专业委员会前列腺癌学组.前列腺癌筛查中国专家共识（2021年版）J.中国癌症杂志，2021，5（31）：435-440.2BROCK M，VON BODMAN C，PALISAAR R J，et al.The impact of real-time elastography 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