剪切波弹性成像评价血管性勃起功能障碍患者阴茎海绵体硬度的可行性分析

朱立松 杨克冰 崔艾琳

勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）指阴茎持续性不能达到或维持足够的勃起以完成满意的性生活，且病程至少在3个月以上，是目前男性最常见的性功能障碍疾病之一[1]。依据不同病理生理学机制，ED的病因可分为心因性与器质性两类，器质性ED包括血管性（静脉性、动脉性及混合性）、内分泌性、神经性、解剖性及药物性等，其中以血管性ED所占比例最大。血管性ED存在阴茎海绵体内血流动力学异常，容易导致阴茎勃起硬度不够或勃起时间较短。勃起硬度不同其临床治疗方法及治疗的难易程度亦有所不同[2-4]。传统多普勒超声仅能通过测量阴茎海绵体内动脉血流动力学变化区分动、静脉性ED，但无法精确评估勃起硬度。而剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）是目前能较准确地评估组织硬度的超声新技术。本研究旨在探讨SWE评价血管性ED患者勃起前后阴茎海绵体的硬度及勃起后不同时间的硬度变化情况，以期为临床精确定量评估阴茎勃起硬度提供一项新的检测方法。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2017年2月至2018年9月在本院泌尿外科门诊，经询问病史、完成ED相关问卷及体格检查初步诊断为ED的患者119例，年龄18～61（33.4±8.8）岁，病程3个月～7年。排除具有阴茎先天性发育异常、阴茎外伤史、阴茎海绵体钙化及硬结病的患者。另选取既往及目前均无明显ED的健康志愿者33例作为对照组，年龄 18～68（37.8±14.6）岁。所有患者及志愿者均行血清性激素、空腹血糖、血脂、肝肾功及血常规等检查，且各项指标均在正常范围内。

1.2 方法

1.2.1 疲软时阴茎海绵体弹性测量 选用法国声科Surpersonic Imagine Aixplorer彩色多普勒超声诊断仪，SL15-4探头。检查前确保诊室内环境条件适宜，尽可能减少陌生环境给患者带来的焦虑和不安。所有受试者取仰卧位，轻拉上提阴茎头部使其背侧贴于腹壁，探头轻置于阴茎腹侧；通过二维超声检查清晰显示阴茎海绵体组织，排除结构及回声异常后转换至SWE成像模式，嘱受试者均匀呼吸，选取海绵体中段纵切，图像优化调节至“PEN”模式，待弹性图像稳定后（颜色充填取样框达90%以上）冻结，选取直径3mm的圆形区域读取弹性模量值（单位kPa），每侧海绵体测量2次，记录数据。血管性ED患者阴茎疲软时SWE图像见图1-2（插页）。

1.2.2 血管活性药物（intracavernous injection，ICI）诱导阴茎勃起 所有患者于一侧海绵体内注射ICI前列腺素E120μg，5～10min后诱导阴茎勃起，探头置于海绵体根部，彩色多普勒观察双侧阴茎海绵体动脉内径、管壁及管腔情况，频谱多普勒测量其血流参数，包括收缩期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）、舒张期峰值流速（end-diastolic velocity，EDV）和阻力指数（resistant index，RI）。于5～10min及15～20min时重复上述SWE检查。所有SWE检查均由1位从事弹性成像检查超过3年的医师完成，阴茎彩色多普勒检查由另1位高年资医师独立完成，两者的诊断结果互不知晓。血管性ED患者阴茎注射ICI后5～10min SWE图像见图3-4（插页）。

1.2.3 诊断标准 当两侧海绵体动脉PSV均＜25cm/s或两侧之和＜50cm/s且EDV＜5cm/s，RI＞0.9时考虑为动脉性ED（动脉性ED组）；当两侧海绵体动脉PSV均＞25cm/s或两侧之和＞50cm/s且 EDV＞5cm/s，RI＜0.9时考虑为静脉性ED（静脉性ED组）；当两侧海绵体动脉PSV均＞25cm/s或两侧之和＞50cm/s且EDV＜5cm/s，RI＞0.9时考虑为非血管性ED（非血管性ED组）；当两侧海绵体动脉PSV均＜25cm/s或两侧之和＜50cm/s且EDV＞5cm/s，RI＜0.9时考虑为混合性ED。

1.3 统计学处理 采用SPSS 22.0统计软件。计量资料以表示，动脉性、静脉性、非血管性ED组及对照组阴茎疲软时组间海绵体弹性均值比较采用单因素方差分析；动脉性、静脉性及非血管性ED在诱导勃起前后（疲软时与诱导勃起后5～10min）及勃起后不同时间（5～10min与15～20min）组内海绵体弹性均值比较采用配对t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 彩色多普勒联合ICI诊断结果 119例ED患者中，动脉性ED 31例，静脉性ED 37例，非血管性ED 41例，混合性ED 10例（因受双重因素干扰，因此不纳入研究中）。

2.2 勃起前后阴茎海绵体弹性均值比较 动脉性、静脉性、非血管性ED组及对照组阴茎疲软时海绵体弹性均值比较差异无统计学意义（P＞0.05）。动脉性、静脉性及非血管性ED组阴茎疲软时海绵体弹性均值均明显高于勃起后5～10min，差异均有统计学意义（均P＜0.01），见表 1。

2.3 3组ED勃起后不同时间阴茎海绵体弹性均值变化情况 动脉性ED组阴茎勃起后5～10min海绵体弹性均值高于勃起后15～20min，而静脉性ED组阴茎勃起后5～10min海绵体弹性均值低于勃起后15～20min，差异均有统计学意义（均P＜0.01）；但非血管性ED组阴茎勃起后5～10min与15～20min海绵体弹性均值比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表1 4组勃起前后阴茎海绵体弹性均值比较（kPa）

表2 3组ED勃起后不同时间阴茎海绵体弹性均值变化情况（kPa）

3 讨论

正常的阴茎勃起是由心理、神经、内分泌及血流动力学相互协调共同作用的生理结果，其中勃起程度主要取决于血流动力学变化，表现为海绵体内动脉血流量增加而静脉血回流减少，从而导致海绵体内压升高达到充分勃起及维持勃起的状态，因此任何破坏海绵体内血流动力学平衡的原因均可导致勃起障碍[5]。动脉性ED指海绵体内供血动脉发生病变导致进入海绵体血流量减少，灌注压降低，表现为勃起硬度不足或潜伏期延长；而静脉性ED因海绵体内静脉存在异常回流，致使海绵体内压力无法维持而逐渐减低，临床上表现为勃起时间短暂或硬度不够[6-7]。既往选择性阴部内动脉造影术、阴茎海绵体造影术及彩色多普勒超声等是诊断血管性ED的金标准，但其部分具有侵入性，且均无法动态评估海绵体硬度变化。近年来超声弹性成像以其经济、简便，能半定量或定量评估浅表组织器官的硬度等优势在临床广泛开展应用，其中尤以SWE为研究热点。其原理是探头对生物组织发射声辐射脉冲，在组织内产生平面剪切波，依据其传播速度计算得到杨氏模量值。杨氏模量值越大，表明剪切波在组织中传播越快，组织硬度越大。SWE将组织的杨氏模量值通过彩色编码叠加于超声图像中，红色表示组织较硬，蓝色显示组织较柔软[8-9]。此前，已有部分研究初步探讨了弹性成像技术评估阴茎海绵体硬度及诊断其相关疾病的可行性。张佳杰等[10]在一项探讨SWE技术用于阴茎海绵体硬度定量分析的研究中发现，海绵体健康组受试者的海绵体SWE硬度平均值明显高于海绵体退化组受试者，提示随年龄增长海绵体的组织结构发生了改变。另外，Zheng等[11]利用声触诊组织定量弹性成像技术（virtual touch tissue quantification，VTQ）测量健康人体勃起后阴茎海绵体硬度，发现海绵体VTQ值随勃起硬度的增加而逐渐减小，得出VTQ有望成为评价勃起功能的一项新的检查方法。

本研究发现无论血管性ED或非血管性ED通过注射ICI诱导勃起后，阴茎海绵体平均弹性模量值均明显小于疲软时。分析原因可能与大脑受到性刺激后各类神经递质与舒张因子释放，使阴茎海绵体内的平滑肌细胞舒张，其间的海绵体血窦扩张充血有关，此时海绵体单位体积内平滑肌细胞等组织成分相对减少而血容量增加，而血液弹性值明显小于生物组织，因此导致弹性模量值减小。动脉性ED阴茎勃起后5～10min海绵体平均弹性值高于勃起后15～20min，而非血管性ED无明显变化，与既往邱勤等[12]初步探讨SWE诊断动脉性ED可行性的研究结果相一致。分析原因可能为动脉性ED海绵体内动脉病变使早期勃起时动脉血流速度较正常减低，海绵体内血窦充血较非血管性ED不充分，导致海绵体内液体成分较少，而随着时间的延长，海绵体内血流量增加，因此勃起后15～20min海绵体弹性均值较勃起后5～10min减低。同理，静脉性ED由于海绵体内存在静脉血异常回流致使海绵体内血流量随时间增加而不断减少，因此随时间延长，海绵体弹性均值逐渐增加，而非血管性ED勃起后无明显变化，与以往Cui等[13]关于SWE诊断静脉性ED的研究结果相一致。本研究还发现健康志愿者、非血管性ED、静脉性ED和动脉性ED患者疲软时海棉体弹性均值比较差异无统计学意义。而Turkay等[14]研究表明ED患者疲软时海绵体弹性均值低于正常对照组，且两者的诊断临界值为17.1kPa，该作者分析可能与ED患者海绵体平滑肌细胞及弹力纤维较正常人群明显减少，血窦和窦间隙变窄等因素有关，与本研究结果不一致。

本研究采用SWE定量评价血管性ED患者勃起前后阴茎海绵体的硬度及勃起后不同时间的硬度变化情况。与传统有创性及彩超等诊断血管性ED的检查方法相比较，SWE具有实时、定量及无创诊断不同类型血管性ED的优势，同时能动态监测海绵体勃起硬度，为临床针对性诊治3种类型血管性ED及根据不同勃起硬度选择最佳治疗方案提供可靠依据。然而本研究亦存在一定的不足之处，如注射ICI后未能多时间段连续观察勃起硬度变化而仅选择两个时间段；其次选择彩色多普勒联合ICI作为诊断血管性ED的金标准，受测量部位及角度的影响，诊断结果可能存在一定的假阳性或假阴性；另外本研究样本量较少且未进行阴茎海绵体组织学检查，对海绵体疲软时弹性均值与组织成分变化的相关性有待进一步深入探讨。

综上所述，SWE有望成为无创诊断ED病因、动态监测阴茎海绵体勃起硬度以及定量评估阴茎海绵体组织学变化的一项新方法。