超声弹性成像与磁共振弥散成像引导穿刺活检前列腺癌诊断的对比研究

鲁虹霞，宋建勋，吴婷婷，童明辉，梁 涛

（1.深圳大学第二附属医院超声科，广东深圳518100；

2.兰州大学第二医院超声科，甘肃兰州730030）

近年来经直肠实时超声弹性成像（transrectal real-time tissue elastography，TRTE）和磁共振弥散成像（diffusion weighted imaging，DWI）技术广泛应用于前列腺疾病的诊断，研究显示，TRTE和DWI诊断前列腺癌的灵敏度优于经直肠超声（transrectal ultrasound，TRUS）和常规磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查［1-4］。本研究通过对比分析TRTE及DWI技术对前列腺良恶性病变的诊断效能，探讨两者靶向引导前列腺穿刺活检的价值及与前列腺癌Gleason评分［5］之间的相关性，以期为临床选择合理的个体化穿刺指导方案、判定肿瘤恶性程度及预后评估提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取2015年6月至2018年9月在我院疑诊为前列腺癌的患者126例，年龄47～83（69.4±7.6）岁。纳入标准：前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）≥4 ng/mL；直肠指检异常（扪及前列腺硬度增大或有可疑硬结）；前列腺穿刺活检前未接受过前列腺疾病治疗。所有病人在行经直肠超声引导下前列腺穿刺活检术前均在一周内接受TRUS+TRTE及MRI+DWI检查，穿刺术前均签署知情同意书，本研究经我院伦理委员会审核并批准。

1.2 仪器与方法

1.2.1 TRUS及TRTE检查 使用Hitachi HI Vision超声诊断仪，频率5.0～9.0 MHz腔内端扫式探头，患者左侧卧位，屈髋屈膝。观察前列腺大小、形态、血流分布状态，然后切换至弹性成像模式，采用实时双幅成像同时观察二维及弹性图像，获取稳定的弹性动态图像。根据Kamoi等［6］提出的弹性分级标准对TRTE图像进行分析（图像中蓝色代表组织硬度大、红色代表组织硬度小、绿色代表组织硬度中等），弹性分级Ⅰ～Ⅱ级视为良性，≥Ⅲ级视为恶性。

1.2.2 磁共振成像检查 使用德国西门子3.0 T verio MRI扫描仪，患者适度充盈膀胱，取仰卧位，以耻骨联合上2 cm为中心扫描。扫描序列包括冠状面、轴面、矢状面T2WI，轴面T1WI及轴面DWI序列。T2WI扫描参数：矩阵448 mm×640 mm，FOV 230 mm×230 mm，TR/TE 4724 ms/74 ms，层厚3 mm，层间距0.3。DWI扫描参数：矩阵192 mm×320 mm，FOV 240 mm×300 mm，TR/TE 5 600 ms/88 ms，层厚3.5 mm，层间距1.05 mm，b值选取0 s/mm2及800 s/mm2。DWI序列自动生成表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图，根据2014年前列腺癌MR检查和诊断共识［7］，多序列结合确定病变位置，手工绘制感兴趣区（region of interest，ROI），测量相应部位的ADC值，测量3次取平均值，疑多癌灶患者取多个病灶ADC值的平均值。

1.2.3 经直肠超声引导下前列腺穿刺活检 穿刺前根据经直肠超声二维与弹性图像以及MRI与DWI图像，确定可疑病灶，并根据前列腺6分区法定位可疑病灶位置。使用Hitachi HI Vision超声诊断仪，频率5.0～9.0 MHz腔内端扫式探头，配有专用穿刺引导架，Bard自动活检枪和18 G一次性活检针。患者取左侧卧位，在经直肠超声引导下行前列腺穿刺活检，穿刺方案采用靶目标穿刺与系统穿刺相结合的方法（TRTE或DWI检查可疑病灶位置横切面与纵切面各穿刺一针，然后进行前列腺常规6点系统穿刺），穿刺标本依次做好标记后送病理。

1.3 统计学分析

采用SPSS 20.0统计学软件进行数据分析，以穿刺活检病理结果为金标准，计算TRTE、DWI两种方法诊断前列腺良恶性病变的敏感度、特异度、准确性、阳性预测值、阴性预测值，两组间比较采用χ2检验；绘制超声弹性评分和ADC值受试者操作特性曲线（receiver operating characteristic，ROC），Z检验比较曲线下面积（area under curve，AUC）的差异；超声弹性评分和ADC值与前列腺癌Gleason评分的相关性采用Spearman相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果

本研究126例患者中，经穿刺活检病理证实为前列腺良性增生60例，其中15例伴慢性炎症，4例伴上皮内瘤变，5例伴不典型增生；前列腺癌66例，均为腺癌，Gleason评分6～9分。

2.2 TRTE、MRDWI对前列腺癌诊断效率的比较

126例患者中TRTE诊断为前列腺增生61例，穿刺病理证实47例；DWI诊断为前列腺增生62例，穿刺病理证实54例（图1）。所有患者中TRTE诊断为前列腺癌65例，穿刺病理证实52例；DWI诊断为前列腺癌64例，穿刺病理证实58例（图2）。TRTE诊断前列腺癌的敏感度为78.8%，特异度为78.3%，准确性为78.6%，阳性预测值为80%，阴性预测值为77.1%（表1）；DWI诊断前列腺癌的敏感度为87.9%，特异度为90%，准确性为88.9%，阳性预测值为90.6%，阴性预测值为87.1%（表2）。DWI诊断前列腺癌的敏感度、特异度、准确性均高于TRTE，两者两两比较敏感度与特异度无统计学差异（P＞0.05），准确性有统计学差异（P＜0.05）。

图1 穿刺病理证实为前列腺增生患者超声弹性成像图及MRI图像Fig.1 Ultrasound elastography and MRI images of a patient with benign prostatic hyperplasia proven by puncture pathology

图2 穿刺病理证实为前列腺癌患者超声弹性成像图及MRI图像Fig.2 Ultrasound elastography and MRI images of a patient with prostate cancer proven by puncture pathology

表1 TRTE与病理结果的比较Table 1 Comparison of TRTE and pathological results（n）

表2 DWI与病理结果的比较Table 2 Comparison of DWI and pathological results（n）

2.3 超声弹性评分和ADC值对前列腺癌诊断准确性的比较

以穿刺病理结果为金标准，绘制所有病例的超声弹性评分和ADC值的ROC曲线，获得AUC分别为0.859、0.906，95%可信区间为0.796～0.922、0.851～0.962（图3、4）。ADC值诊断前列腺癌的最佳界值为1.084，敏感度为90%，特异度为87.9%。Z检验比较两种检查方法诊断前列腺癌的AUC，差异无统计学意义（P＞0.05）。

图3 前列腺癌超声弹性评分ROC曲线

图4 前列腺癌ADC值ROC曲线Fig.4 Receiver operating characteristic curves of ADC value in the diagnosis of prostate cancer

2.4 超声弹性评分及ADC值与前列腺癌Gleason评分的相关性分析

由Spearman相关分析可知，前列腺癌患者Gleason评分与超声弹性评分存在正相关性，（r=0.884，P=0.000；图5）；前列腺癌患者Gleason评分与癌灶ADC值呈负相关（r=-0.603，P=0.000；图6）。

图5 前列腺癌患者超声弹性评分和Gleason评分的相关性曲线Fig.5 The correlation curve between elastography score and Gleason score in patients with prostate cancer

图6 前列腺癌患者ADC值和Gleason评分的相关性曲线Fig.6 The correlation curve between ADC value andGleason score in patients with prostate cancer

3 讨论

前列腺癌的诊断主要依靠PSA筛查、直肠指检、TRUS、CT及MRI，各项检查都具有一定的临床应用价值但也有各自的局限性。超声引导下前列腺穿刺活检是目前公认的术前定性诊断前列腺癌的“金标准”，但是常规10针、12针系统穿刺法由于穿刺点固定、穿刺针数有限，漏诊率较高，而扩大穿刺针数未能显著提高前列腺癌检出率却增加了并发症的发生率［8-9］。如何提高前列腺病变的诊断准确率及穿刺活检阳性率，并降低对患者的损伤，是临床医生与影像科医生需要共同参与解决的难题。

组织病理学研究表明，前列腺癌灶组织失去正常的腺架结构，导管-腺泡结构紊乱，细胞密度增加［10］，导致组织硬度的增加，因此，前列腺癌灶的质地较邻近正常前列腺组织为硬。TRTE技术在结合TRUS和直肠指检的基础上，可通过分析前列腺不同组织硬度的差异，区分前列腺病灶组织与周围正常组织，对前列腺病变的鉴别诊断提供帮助。本研究中超声弹性成像诊断为前列腺良性增生61例（弹性分级为Ⅰ～Ⅱ级），与穿刺病理结果比较符合率为78.3%；超声弹性成像诊断为恶性65例（弹性分级≥Ⅲ级），与穿刺病理结果比较符合率为78.8%；超声弹性成像诊断前列腺良恶性病变的准确性为78.6%，与Brock等［11-12］研究结果相符。提示TRTE检查对前列腺良恶性病变的诊断具有较好的临床应用价值。

MRI具有良好的组织对比，多参数多方位成像，是目前公认的诊断前列腺癌最佳的影像检查方法。DWI通过组织内水分子的弥散运动状态不同可以有效的区分正常组织和癌组织［13-14］。正常或良性增生的前列腺腺体和腺管结构丰富，水分子运动自由性较高，弥散不受限，ADC值较高；而在肿瘤区域，由于肿瘤侵润生长和增殖，细胞排列紧密，细胞外间隙受压变小、间质纤维化等因素造成水分子扩散受限，ADC值下降［15-16］。本研究中，ADC值鉴别前列腺良恶性病变的ROC曲线下面积为0.906，最佳界值为1.084，敏感度为90%，特异度为87.9%，与国内学者［17］研究结果相符。DWI不仅能可视化地鉴别前列腺增生组织和癌组织，而且通过ADC值的测量还可以量化反映前列腺组织病变的信息。

本研究中部分病变两种检查方法穿刺活检术前诊断与术后病理结果存在偏差，6例穿刺活检证实的前列腺增生患者，术前TRTE表现为较高的超声弹性分级（≥Ⅲ级），但其中5例MRI检查结合DWI信号变化和ADC值得到了准确诊断，对比分析图像，发现增生病变中钙化的存在是造成TRTE诊断假阳性的重要原因。5例穿刺活检证实的中央区癌性病灶，因病灶与探头距离较大，探头施加压力减小，导致TRTE表现为较低的弹性分级而误诊，但MRI结合DWI做出了正确的诊断。5例穿刺活检证实的前列腺良性增生合并炎症患者，3例MRI检查T2WI外周带信号减低，DWI信号轻度增高，ADC值略减低，怀疑为癌性病变，但超声弹性成像未见明确蓝色区域，弹性分级为Ⅱ级，考虑为良性病变。3例微小癌癌灶直径均在5 mm以下，病灶介于增生结节之间，超声和MRI检查均漏诊。因此，前列腺钙化、合并炎症、病灶部位及大小等均可能是造成评价误差的原因所在。对于一些复杂病变，两种影像技术结合，可以提高前列腺可疑病灶穿刺活检前的准确定性定位。

Gleason评分是目前广泛被采用的前列腺癌组织学分级方法，与肿瘤生物学行为和预后关联良好，既往研究表明，Gleason评分越高，前列腺癌的分化越差，恶性度越高。Gleason评分已成为临床制定前列腺癌治疗方案的重要参考指标。本研究结果显示，随着超声弹性评分逐渐增大，Gleason评分也逐渐增高，呈正相关关系（r=0.884，P=0.000）；ADC值越低，Gleason评分越高，呈负相关关系（r=-0.603，P=0.000）。这可能与不同分化程度的癌组织存在不同的组织结构差异有关。超声弹性评分和ADC值与前列腺癌Gleason评分之间存在相关性，对临床制定治疗方案和预后评估有重要的意义。

综上所述，TRTE、DWI两种影像技术有助于前列腺良、恶性病变的鉴别诊断，可靶向引导前列腺穿刺活检。尽管磁共振弥散成像在前列腺癌诊断中具有更高的价值，但在实际临床工作中，部分老年患者因MRI检查时间长常常难以配合，一些患者因体内金属置入物的影响无法行MRI检查，以及从检查快捷及经济角度考虑，TRTE不失为一种可靠的影像学检查方法。对于一些合并钙化、炎症、坏死等情况的可疑结节，推荐两种检查方法联合应用，共同确定可疑结节，再行经直肠超声引导下靶目标穿刺与系统穿刺相结合的活检方案，在提高前列腺穿刺活检阳性率的同时，可减少系统穿刺针数，减轻患者的痛苦及并发症的发生，并为临床制定治疗方案和评估预后提供帮助。