二维剪切波弹性成像在睾丸疾病中的应用进展

王娟，唐晶，顾鹏

川北医学院附属医院超声科，医学影像学四川省重点实验室，四川 南充 637000；*通信作者 顾鹏 linda2621@sina.com

睾丸是男性重要生殖器官，可产生精子并分泌雄性激素。近年，随着超声设备的升级及检查技术的更新，隐睾、睾丸炎、睾丸肿瘤、睾丸扭转、睾丸梗死等睾丸疾病可通过超声早期发现、早期诊断。二维剪切波弹性成像（two-dimensional shear wave elastography，2D-SWE）是近年发展起来的一种将硬度作为可测量属性的超声诊断新技术，可通过组织硬度差异评估器官的结构及功能。目前，2D-SWE在甲状腺、乳腺、肝脏等疾病中的应用逐渐成熟[1-3]，但在睾丸疾病中的应用尚处于研究和评估阶段[4]，本文拟对2D-SWE的原理及其在睾丸疾病中的应用进行综述。

1 2D-SWE 的原理及优势

2D-SWE利用超声探头在被检组织深部多点、同步聚焦出声辐射力，推动组织产生前端类似圆锥形的剪切波阵面，即“马赫锥”现象，再通过超高速成像技术捕捉剪切波，测量剪切波速度（shear wave velocity，SWV）直接计算组织的弹性值，并根据杨氏模量值或剪切波速度编码为彩色解剖图像[5]。图像颜色变化从蓝色到红色，分别对应从最低硬度到最高硬度。杨氏模量值是评价组织硬度的物理量，其计算公式为：E=3ρc2，其中E为杨氏模量值，ρ为组织的密度，一般认为等于水的密度（1 000 kg/m3），c为剪切波在组织中的SWV。

2D-SWE目前主要包括西门子声触诊组织量化成像、声科剪切波弹性成像和东芝剪切波弹性成像等[1,6]，与其他弹性成像技术相比，其优势是：可以快速、实时、定量测定组织硬度，且可以根据弹性彩色图像直观判断组织硬度；操作方便，无需对组织施压，重复性较好；容易精确定位感兴趣区；图像获取快，受呼吸动度影响较小；一帧图像可以多次取样、获取信息准确且丰富[7]。

2 2D-SWE 在正常睾丸中的应用

睾丸硬度即睾丸组织抵抗外物施加于睾丸表面的能力，主要由生精小管及其界膜和睾丸间质决定。既往研究表明，睾丸实质内部存在硬度差异[8]，睾丸边缘区域、中心区域及睾丸周边带硬度不均一。Trottmann等[9]对健康者睾丸行2D-SWE检查，结果显示双侧睾丸同一部位弹性值无明显差异，睾丸上、下极平均SWV相近（1.15 m/s），睾丸实质中心则较低（0.90 m/s），与D'Anastasi等[10]报道的睾丸不同部位硬度无明显差异不符，可能原因是后者样本量偏小，测值离散度较大。睾丸边缘区域或周边带因睾丸鞘膜、白膜、血管膜的存在，硬度较中心区域大，因此2DSWE应用于检查睾丸时，应重点考虑测量区域，使弹性测值重复性更好。

儿童生长刺激和激素波动会使睾丸体积发生变化，5月龄时睾丸体积最大，随之下降，9月龄达最低值，持续至6岁[11]。睾丸体积的变化会影响睾丸硬度，通常睾丸体积越小，硬度越高。Shin等[12]研究发现，10岁以下健康男童的睾丸硬度随体积增加不断降低，与Trottmann等[9]在成人中的研究结果相符。健康人群中平均睾丸弹性值在5岁以下为3.9 kPa[13]，平均年龄9岁者为2.5 kPa[14]，成人为2.4 kPa[15]，由此可以推测在一定年龄段内，正常睾丸硬度随年龄增长可能会降低。成人随年龄增长，睾丸体积会减小，其原因可能是睾丸曲细精管固有膜增厚，生精小管间质纤维化，曲细精管硬化或萎缩。当睾丸体积和受检者年龄2个因素共同作用时，睾丸硬度的变化趋势尚不明确，有待分层研究。

睾丸硬度测值大小与睾丸部位、体积及受检者年龄等因素有关，有望通过进一步研究，制订正常睾丸各部位弹性测量统一方法及杨氏模量参考值范围。

3 2D-SWE 在睾丸实质内病变中的应用

睾丸实质病变可以引起睾丸微观结构发生改变，使睾丸组织硬度增加。严重的睾丸疾病可通过引起睾丸炎症细胞浸润、纤维组织增生、生精上皮细胞脱落坏死，进而导致精子减少、畸形精子增多及精液质量下降。

研究表明，精子的质量和数量取决于睾丸内的组织灌注[16]，精液质量是影响生育力的主要因素。临床一般通过精液分析诊断少弱精症，既往利用灰阶超声测量睾丸体积同时显示睾丸血流分布间接评价睾丸生精功能，但灰阶超声难以反映其真实体积，且测量细小低速血流受限[17]。Schurich等[16]研究发现，睾丸硬度与睾丸体积及生精功能关系密切。轻、中、重度少弱精症患者及健康对照组的睾丸杨氏模量值两两比较差异均有统计学意义[18]。睾丸硬度与睾丸病变的严重程度呈正相关，少弱精症程度越重，睾丸弹性值越高。总之，2D-SWE可以定量评估少弱精症患者的睾丸组织硬度，较准确地评价睾丸生精功能，为临床更好地诊断少弱精症提供补充信息。

睾丸微石症是指弥散分布在睾丸曲精小管内直径<3 mm的众多钙化灶形成的综合征[19]，本身无明显临床症状，但易引发原发性睾丸肿瘤，且与不育症关系密切。钙化灶结构致密，硬度较正常睾丸实质大，睾丸微石症患者的睾丸弹性值显著高于健康者（P<0.05）[20-21]。

隐睾指睾丸未能正常下降到阴囊底部而停留在腹腔、腹股沟区等异位处，一般在异常位置停留时间越长，位置越高，不育、睾丸扭转及恶变的风险越大。隐睾分为可回缩睾丸和不可逆性隐睾，Turna等[22]报道不可逆性隐睾、可回缩睾丸及正常对照组的睾丸杨氏模量值两两比较，差异均有统计学意义，且三者依次递减，与既往研究[23]相符。此外，不可逆性隐睾组睾丸体积最小，其原因可能是生殖细胞数量减少，成熟延迟，导致睾丸间质纤维化。Durmaz等[24]定量分析隐睾组及正常组的睾丸弹性，发现隐睾组睾丸硬度较正常组大，且不同部位（腹股沟管近端、中段、远端和阴囊）睾丸的杨氏模量值差异均有统计学意义，如腹股沟管中段高于腹股沟远端及阴囊内。2D-SWE可用于测量隐睾患者的睾丸硬度，且其评估组织纤维化程度的效能已在甲状腺、肝脏等器官得到证实[25-26]，因此有望通过2D-SWE预测并评估睾丸间质纤维化程度，替代传统睾丸活检。

传统的超声无法明确睾丸肿瘤性病变的良恶性，以往检出睾丸病灶后，常行睾丸切除术以明确病变性质。睾丸恶性肿瘤的患病率约为1%，且不会浸润周围正常组织[27]，因此正确评价偶然检出的睾丸病灶对于减少不必要的睾丸切除至关重要。2D-SWE对于睾丸实质内直径<1 cm的局灶性病变具有重要的诊断价值，特别是对于无法触及、肿瘤标志物阴性及传统超声检查无法明确的病灶。Trottmann等[28]测量睾丸局灶性病变（精原细胞瘤、生殖细胞瘤、肾癌睾丸转移灶、淋巴瘤及畸胎瘤）的弹性值，结果显示病灶的平均SWV为2.37 m/s，而正常睾丸组织的SWV为1.17 m/s（P<0.05）。睾丸恶性肿瘤大部分为生殖细胞瘤，其中90%是精原细胞瘤和非精原细胞瘤，前者主要是淋巴细胞及浆细胞浸润，后者含未分化的细胞成分、可有出血、坏死，甚至含软骨及骨成分[29]，两者组织结构不全相同，硬度存在差异。Dikici等[29]研究发现，睾丸非精原细胞瘤弹性值为（47.0±14.5）kPa，高于精原细胞瘤的（10.6±3.9）kPa及正常睾丸的（4.4±3.9）kPa，两两比较差异均有统计学意义。由于剪切波不能使流体发生形变，故2D-SWE不适用于睾丸囊性病变，如睾丸囊肿，因此Trottmann等[28]在睾丸囊性病变中未测及SWE。总之，2D-SWE可以定量测定睾丸病灶的硬度，评估其良恶程度，为临床早期明确睾丸的病变性质提供依据。

节段性睾丸梗死（segmental testicular infarction，STI）是一种罕见的阴囊疾病，随病情进展，梗死区域表现为楔形低回声，且因组织坏死或梗死灶缩小，硬度逐渐增加，显著高于正常睾丸实质。初期梗死灶多呈圆形，与正常实质回声接近，边界不清，不易与睾丸肿瘤鉴别。但早期梗死灶因含水量增加或继发性缺血引起组织肿胀，硬度较小[30]，而睾丸肿瘤硬度较大，由此2D-SWE可以对早期STI和睾丸肿瘤进行鉴别，防止不必要的睾丸切除术。

4 2D-SWE 在睾丸实质外病变中的应用

精索静脉曲张（varicocele，VC）是一种由精索静脉回流受阻或静脉瓣功能丧失引起血液淤滞，从而导致蔓状静脉丛曲张的血管病变，可因睾丸循环障碍、缺氧、氧化应激、生物毒素及生精细胞凋亡等多种因素共同作用导致不育。Dede等[31]报道与正常组相比，VC患者的睾丸平均弹性值显著降低，且睾丸弹性与VC程度及激素水平均呈负相关。Schurich等[16]研究表明，VC患者的睾丸动脉血流量会减少，是睾丸微循环受损的表现。以往通过睾丸动脉的阻力指数和搏动指数的变化评估受损情况，现在可以利用2D-SWE早期评估VC对睾丸微观结构的早期损伤，且其对睾丸硬度的评估可能比临床单纯触诊更有效。Abdelwahab等[32]术前评估拟行VC结扎手术患者的睾丸硬度，对预测术后精液参数改善的敏感度为86.4%，特异度为84.2%，且睾丸硬度与精子数量及活力呈负相关。或许可以通过2D-SWE评估VC患者睾丸微循环早期受损情况，并为临床评价VC结扎术是否改善精液质量提供可靠的依据。

正常情况下，睾丸鞘膜腔内可有少许液体。若液体超过正常量将压迫睾丸，同时富含蛋白质的液体长时间与睾丸接触，将损伤睾丸组织，对精子的生成及睾丸功能产生影响[33]，使睾丸硬度增加。Kocaoglu等[34]研究发现，非交通性鞘膜积液组睾丸平均杨氏模量值（10.0 kPa）高于正常对照组（8.25 kPa），而两组睾丸体积无明显差异。2D-SWE可以定量测定鞘膜腔积液患者的睾丸硬度，通过睾丸硬度评估鞘膜腔积液的量，为临床更准确地诊断鞘膜腔积液提供依据。

睾丸扭转因精索缠绕自身，导致睾丸灌注减少或缺失，随扭转程度及持续时间增加，睾丸缺血坏死程度加重，血-睾屏障被破坏，因此，及时诊断并手术探查对防止睾丸坏死切除至关重要。睾丸扭转早期，静脉回流障碍，睾丸组织肿胀，同时炎症细胞激活，引起睾丸动脉血供障碍，最终导致睾丸硬度增加[35-36]。林璐琳等[37]报道睾丸扭转后的新西兰大白兔睾丸硬度增加。2D-SWE可以早期诊断睾丸扭转，防止不必要的睾丸切除术，提高患者的睾丸存活率。

尿毒症等全身性疾病会影响睾丸硬度。胡文江等[38]研究发现，尿毒症患者睾丸硬度较正常组低，其原因是尿毒症患者体内毒素排泄受阻，直接损害睾丸组织，使生精细胞数量减少、生精小管纤维化及精子生成障碍。2D-SWE可以早期发现睾丸硬度变化，或许可为临床监测全身性疾病患者的睾丸情况提供依据。

5 小结与展望

2D-SWE技术稳定、可靠、重复性较好，在睾丸疾病中的应用效果令人满意。通过量化睾丸组织弹性，为临床诊疗睾丸疾病提供依据，同时降低临床误诊率及漏诊率。然而，2D-SWE对睾丸弹性的量化仅是灰阶超声的一个补充，无法完全取代，国内外相关研究主要为小样本临床试验及动物实验，与病理结果对比较少，因此迫切需要进一步开展多中心大样本研究，以明确睾丸组织弹性测值的影响因素，探讨睾丸病灶弹性与病理结果的契合程度，以便更好地诊断睾丸疾病，并为临床提供更为准确的指导。