【临床研究】经直肠多模态超声与多模态MRI检查对前列腺癌诊断价值的对照研究

期刊来源：中华泌尿外科杂志2020,41(1):19-25

作者：李盈盈  张明博  吴凡  张君  罗渝昆

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摘要

目的 

比较经直肠多模态超声与多模态MRI检查对前列腺癌的诊断价值。

方法 

回顾性分析2016年4月至2018年5月解放军总医院第一医学中心收治的102例可疑前列腺癌患者的临床资料。平均年龄66.1（38.0～85.0）岁，PSA平均值30.1（0.4～227.0） ng/ml，PSA密度（PSAD）平均值0.67（0.02～4.27） ng/ml²。102例均行经直肠多模态超声（经直肠常规超声、剪切波弹性成像和超声造影）、多模态MRI（T2加权成像、弥散加权成像和动态增强）以及实验室检查。以经直肠超声引导穿刺活检或手术病理结果作为金标准，对比经直肠多模态超声与多模态MRI检查诊断前列腺癌的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值、准确性和受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线的曲线下面积。

结果  

102例中，病理诊断为前列腺癌62例，良性前列腺增生（BPH）40例。并联多模态经直肠超声（即经直肠常规超声、剪切波弹性成像和超声造影检查中任一项结果阳性诊断为前列腺癌）诊断前列腺癌63例，BPH 39例；诊断前列腺癌的敏感性、特异性和准确性分别为98.4%、70.0%和87.3%。多模态MRI检查诊断前列腺癌75例，BPH 27例；诊断前列腺癌的敏感性、特异性和准确性分别为95.2%、60.0%和81.4%。并联多模态经直肠超声和多模态MRI检查诊断前列腺癌ROC曲线的曲线下面积分别为0.842和0.776，差异无统计学意义（P=0.208）。

结论  

并联多模态经直肠超声检查诊断前列腺癌的效能不亚于多模态MRI检查。

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前列腺癌是欧美国家男性常见的恶性肿瘤，近年来，我国前列腺癌的发病率和病死率呈逐年上升趋势，已成为威胁男性健康的重要疾病^[1-2]。经直肠超声是检查前列腺的常用影像学方法，但其病灶显示率仅为50%～70%^[3]。超声引导下经直肠前列腺穿刺活检是确诊前列腺癌的重要手段，随着穿刺针数的增加，前列腺癌检出率有所增加，但穿刺造成的损伤及并发症发生率也相应增加^[4]。此外，该方法的假阴性率使患者有可能接受重复穿刺^[5]。近年来，随着MRI成像技术的发展，包括T2加权成像（T2 weighted imaging，T2WI）、弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）和动态增强成像（dynamic contrast enhanced，DCE）等序列在内的多模态MRI在前列腺癌诊断方面显示出明显优势，成为目前诊断前列腺癌准确性最高的影像学检查^[6]。但MRI检查存在检查时间长、费用高等特点。随着超声技术的发展，超声造影和弹性成像的功能也可在经直肠超声探头上实现。超声造影检查（contrast enhanced ultrasound sonography，CEUS）可以反映组织的微血管动态灌注情况^[7-8]，剪切波弹性成像（shear wave sonoelastography，SWE）可以评估前列腺组织的硬度^[9-12]，二者均有助于前列腺癌的诊断。因此，本研究通过联合应用经直肠常规超声、CEUS、SWE等多模态超声对疑似前列腺癌的患者进行诊断，并将诊断结果与多模态MRI检查结果进行对照，探讨其对前列腺癌的诊断价值。

对象与方法

一、一般资料

回顾性分析2016年4月至2018年5月解放军总医院第一医学中心收治的102例可疑前列腺癌患者的临床资料。平均年龄66.1（38.0～85.0）岁，PSA平均值30.1（0.4～227.0） ng/ml，PSA密度（PSA density，PSAD）平均值 0.67（0.02～4.27） ng/ml²。102例均行经直肠多模态超声、多模态MRI以及实验室检查,以经直肠超声引导穿刺活检或手术病理结果作为金标准。

二、研究方法

所有患者的经直肠前列腺多模态超声检查由同一名具有10年以上经直肠超声检查经验及5年CEUS和SWE检查经验的超声科医生完成。经直肠常规超声和SWE检查使用Supersonic Aixplorer多普勒彩色超声诊断仪（法国Aixen-Provence公司），选取经直肠探头SE12-3，探头频率为3～12 MHz。

1.经直肠常规超声检查：测量前列腺的3个径线，计算前列腺体积。若发现病灶，记录每个病灶的回声、边缘、形态、前列腺包膜的完整性、前列腺内外腺的分界和病灶区域的血流情况^[13]。前列腺癌常规超声检查表现：病灶为低回声、形态不规则、边界不清晰，前列腺包膜不完整、内外腺分界不清，病灶区域血流信号丰富；当病灶满足≥3个上述恶性特征时，常规超声检查诊断为前列腺癌。

2.经直肠SWE检查：弹性模量量程为0～70 kPa。对经直肠常规超声检查发现病灶的患者，选取病灶最大横切面，测量病灶的平均弹性模量（E_mean）和最大弹性模量（E_max）^[14]；在常规超声检查未发现病灶的患者中，选取前列腺最大横切面测量E_mean和E_max，并根据统计结果设定E_max临界值。除弹性模量外，还对弹性模式进行分析，即前列腺整体弹性图像分布是否对称。E_max≥临界值或弹性图像分布不对称时诊断为前列腺癌。

3.经直肠CEUS检查：使用Mylab Twice超声诊断仪（意大利Esaote公司），选取经直肠探头EC1123，探头频率为3～9 MHz。造影剂使用SonoVue（意大利Bracco公司）。首先静脉团注2.4 ml造影剂，然后注射5 ml生理盐水，持续5 min。记录超声造影图像的对比剂增强速度、消退速度、增强程度和增强模式。若常规超声和CEUS检查未发现病灶，记录前列腺整体造影表现。增强/消退速度分为早于、同步或迟于周围正常前列腺组织。根据与周围正常前列腺组织对比，增强程度分为高增强、等增强和低增强。增强模式分为均匀增强和不均匀增强。当造影图像显示为同步增强/消退，等增强且均匀分布时诊断为良性前列腺增生（benign prostatic hypertrophy，BPH），否则诊断为前列腺癌。

记录并联多模态超声（即经直肠常规超声、SWE和CEUS检查中任一项结果为前列腺癌）和串联多模态超声（即经直肠常规超声、SWE和CEUS检查结果均为前列腺癌）检查诊断前列腺癌的例数。

4.多模态MRI检查：采用3.0-T系统（德国西门子公司）和盆腔相控阵线圈。本研究中的多模态MRI扫描序列包括T2WI、DWI（b=2 000 s/mm²）和DCE成像^[15]。

由两名具有超过10年MRI诊断经验的放射科医生采用盲法分别阅读常规T2WI、DWI和DCE图像，观察并记录：①病灶形态、位置、大小、信号特点等；②增强后强化时间、幅度及方式；③是否有包膜侵犯及突破，精囊腺情况，是否有远隔脏器和淋巴结的转移。根据第2版前列腺影像报告和数据系统（prostate imaging reporting and data system v2，PI-RADS v2）^[16]对各扫描序列进行评分，以PI-RADS 4分为阈值，将所有前列腺MRI图像进行良恶性分类诊断（≥PI-RADS 4分定义为恶性）。当两名放射科医生对图像分类产生分歧时，需第3名更高年资的放射科医生进行诊断。

5.穿刺活检和病理检查：由1名医生（具有＞20年超声引导下前列腺穿刺活检经验）采用Bard Magnum活检仪器和穿刺针（美国Bard公司）行超声引导下经直肠前列腺穿刺活检。每例患者常规取12条前列腺组织，若患者有出血和感染的高风险因素，穿刺活检的组织数量适当减少。术后病理检查病理切片层厚为3～5 mm。由1名具有10年前列腺病理诊断经验、不知晓患者影像学检查结果的病理科医生进行诊断。

三、统计学方法

采用SPSS 21.0和Medcalc^[17]统计软件处理数据。计量资料以Mean±SD表示，组间比较采用t检验。计数资料以例数（百分比）表示，组间比较采用χ²检验。以病理结果为金标准，分析经直肠常规超声、SWE、CEUS、串联多模态超声、并联多模态超声以及多模态MRI检查诊断前列腺癌的敏感性、特异性、阳性预测值（positive predictive value，PPV）、阴性预测值（negative predictive value，NPV）和准确性，并绘制多模态超声和多模态MRI检查诊断前列腺癌的受试者工作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲线，比较两种检查方法的曲线下面积（area under curve，AUC）。其中SWE检查中，约登指数最大时所对应的E_max值为最佳截段点，用于SWE检查诊断前列腺癌。以P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

一、前列腺癌患者的临床病理特点

本组102例，病理诊断为前列腺癌62例，BPH 40例。前列腺癌患者平均年龄67.5（47.0～85.0）岁，PSA平均值44.0（5.5～227.0） ng/ml，PSAD平均值1.00（0.08～4.27） ng/ml²，前列腺体积平均值46.5（15.0～135.9） ml。62例的临床分期分别为cT₁期7例（11.3%），cT_2a期17例（27.4%），cT_2b期1例（1.6%），cT_2c期18例（29.0%），cT₃期15例（24.2%）cT₄期4例（6.5%）。62例均接受超声引导下穿刺活检，Gleason评分分别为3+3分8例（12.9%），3+4分16例（25.8%），4+3分9例（14.5%），≥4+4分29例（46.8%）。低危7例（11.3%），中危24例（38.7%），高危31例（50.0%）。62例中18例接受根治性前列腺切除术，术后病理分期pT_2a期1例（5.6%），pT_2b期2例（11.1%），pT_2c期9例（50.0%），pT₃期6例（33.3%）；术后Gleason评分3+3分1例（5.6%），3+4分7例（38.9%），4+3分5例（27.8%），≥4+4分5例（27.8%）；切缘阴性13例（72.2%），阳性5例（27.8%）。

二、前列腺癌和BPH患者的常规超声、SWE、CEUS检查特征

102例中，常规超声检查46例未发现病灶，其中BPH组32例（80.0%），前列腺癌组14例（22.6%）；56例可见病灶，其中BPH组8例（20.0%），前列腺癌组48例（77.4%）。两组患者常规超声检查病灶特征比较见表1。

前列腺SWE成像中，前列腺癌组和BPH组的E_mean值分别为（106.5±138.0）kPa和（62.9±20.4）kPa，差异无统计学意义（P=0.093）；E_max值分别为（109.6±49.7）kPa和（79.8±28.3）kPa，差异有统计学意义（P=0.003）。前列腺癌组和BPH组弹性成像分布模式为非对称分布者分别为58例（89.2%）和7例（10.8%），差异有统计学意义（P＜0.001）。当E_max值为124.5 kPa时，约登指数最大。

两组的前列腺CEUS图像特征比较见表2，前列腺癌组和BPH组的增强时间、消退时间、增强程度、分布模式等比较差异均有统计学意义。

多模态超声和多模态MRI检查诊断前列腺癌的诊断效能见表3。并联多模态超声和多模态MRI检查诊断前列腺癌的ROC曲线下面积分别为0.842和0.776，差异无统计学意义（P=0.208）。前列腺癌典型病例多模态超声和多模态MRI检查结果如图1所示。常规超声检查示前列腺未见占位性病变（图1A）；SWE检查示前列腺E_max值为59 kPa，E_mean值为41 kPa，SWE分布不对称（图1B）；CEUS检查示左侧移行带及部分外周带呈不均匀高增强（图1C）。多模态超声检查诊断结果趋向于前列腺癌。MRI检查T2WI示前列腺内未见占位性病变（图1D）；DWI 显示外周带不均匀高信号（图1E）；DCE未见异常增强（图1F）。多模态MRI检查提示PI-RADS 4分，更趋向于恶性。病理诊断为前列腺癌，与并联多模态超声和多模态MRI检查诊断结果相符。

讨论

前列腺癌在全球呈高发态势，在中国的发病率呈快速上升趋势^[18]。明确诊断前列腺癌对于制订治疗方案及判断患者的预后具有重要意义。直肠指检、前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）和经直肠常规超声检查是筛查前列腺癌的常用方法，然而，这些检查方法均有不同程度的局限性^[19]。多模态MRI检查因具有较高的准确性常被用于前列腺癌的诊断、分期和监测，但同样存在很多限制，如：禁忌证（幽闭恐怖症、起搏器），与经直肠超声检查相比MRI检查时间长、费用高。PI-RADS系统对MRI各扫描序列不同分数进行了描述，但未定义前列腺癌各项评分或总评分的阈值，不同研究机构采用的判断方法和阈值不尽相同。目前，有多项研究评估PI-RADS对前列腺癌诊断的敏感性和特异性，其诊断与病理结果仍存在一定的差异^[20-21]。因此，我国目前不推荐MRI检查作为前列腺癌筛查的一线诊断方法。

超声引导下穿刺活检通常作为诊断前列腺癌的常用手段。然而，由于常规经直肠前列腺超声检查对较小的前列腺癌病灶的敏感性低，且很难区分前列腺结节的良恶性，因此不建议单独使用常规超声检查进行诊断^[22]。本研究62例前列腺癌患者中14例（22.6%）在常规经直肠超声检查中未发现病灶。病灶无法显示导致穿刺活检需要通过增加针数以提高阳性率，但会明显增加并发症（如出血、感染）的风险^[23]。

SWE和CEUS是较新的成像诊断技术。SWE可以评估前列腺硬度，通常情况下前列腺癌病灶组织的硬度高于良性组织^[9-12]。CEUS可以反映与前列腺癌组织相关的微血管动态灌注情况^[7-8]。目前尚无比较多模态超声与多模态MRI检查对前列腺癌诊断价值的研究。

SWE已被应用于检查前列腺癌。目前大多数研究结果显示，SWE检查中前列腺癌组织通常比良性组织更硬，但是诊断前列腺癌的弹性模量的界值变化很大（如35 kPa、50 kPa或43.9 kPa）^[9，24-25]。因此，本研究试图寻找其他诊断前列腺癌的剪切波弹性参数。本研究结果显示，E_max和SWE分布模式在前列腺癌组和BPH组存在显著差异，前列腺癌组E_mean和E_max均大于BPH组，其中E_max差异有统计学意义，两组间SWE分布模式差异也有统计学意义，即分布不对称更多出现在前列腺癌组的患者中。我们认为E_max值和SWE分布模式均可以作为诊断前列腺良恶性病变的标准，其组织病理学机制包括：①前列腺癌组织内血管数量增加，使肿瘤内微血管密度增加；②前列腺癌病灶处腺泡的肿瘤性增生和间质细胞增生，不断向周围前列腺组织侵犯，破坏正常前列腺组织细胞结构，使其密度和排列方式发生改变，导致癌组织的硬度增加^[26-29]。

CEUS可以动态反映组织微血管灌注，可用来诊断前列腺癌^[30-31]及预测前列腺癌患病风险。本研究结果显示，CEUS同步等增强、均匀增强和同步消退三者同时存在提示为非前列腺癌的良性病变。

本研究结果显示，并联多模态超声检查诊断前列腺癌的敏感性、特异性、PPV和NPV分别高达98.4%、70.0%、83.6和96.6%，准确率为87.3%，ROC曲线下面积为0.842。尽管多模态MRI检查存在较高的敏感性和NPV，但特异性和PPV低于并联多模态超声检查，这表明更多的BPH患者在MRI检查后仍需进行穿刺活检以排除前列腺癌。因此，使用并联多模态超声检查，可以避免不必要的穿刺活检，并减少相关的并发症和医疗费用。

本研究中，1例根据所有影像学检查结果诊断为前列腺癌，总PSA为32 ng/ml，但穿刺活检病理诊断为肉芽肿性炎症，说明影像学检查方法只能提示患前列腺癌的可能性，最终诊断仍需要依靠病理检查。

本研究的局限性：①102例中，46例常规超声检查未发现病灶，可见结节的病例样本量偏小。②在所有患者中，仅18例前列腺癌患者行根治性前列腺切除术，余44例前列腺癌患者是通过经直肠超声引导下穿刺活检确诊，不能排除穿刺活检的取样误差对结果的影响。

综上所述，并联多模态超声检查可在提高疑似前列腺癌患者检出率的同时，减少不必要的穿刺活检，其诊断价值不亚于多模态MRI检查。

参考文献（略）