剪切波彈性成像技術(shù)評估男性不育患者少弱精癥程度的價值分析

張 兵， 王秀艷

(同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院超聲診斷科，上海 200065)

世界范圍內(nèi)約10%～15%的夫婦有不育癥[1]，其中主要或部分由男性原因?qū)е抡哒?0%～70%[2]，少弱精癥患者占約45%。少弱精癥患者的精子數(shù)量及質(zhì)量減低，運動能力減低，睪丸活檢可檢測患者的生精功能[3]，但屬于有創(chuàng)檢查，患者依從性較低[4]。而剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)技術(shù)[5]無創(chuàng)、簡便，可重復(fù)，可準(zhǔn)確測得病變及正常睪丸的彈性模量差異，可為無創(chuàng)評估患者生精功能提供新的思路。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年9月至2019年12月經(jīng)同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院診斷為少弱精癥的患者150例，年齡20～46歲，通過精液分析將其按世界衛(wèi)生組織(WHO)標(biāo)準(zhǔn)[6]分為輕度組(40例)，中度組(45例)，重度組(65例)。其中68例患者因診斷及治療需要，進行了睪丸穿刺和病理檢查。同期選取健康男性150人作為對照組，年齡20～45歲。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理委員會要求，研究對象均簽署知情同意書。

1.2 方法

采用法國聲科(Supersonic Imagine)公司的Aixplorer超聲診斷儀，線陣探頭，頻率4～15MHz。被檢者平臥于檢查床上，去除下身衣物，充分暴露陰囊，先用二維模式檢查睪丸的大小、形態(tài)，測量睪丸的上下徑(長度)、左右徑(寬度)、前后徑(厚度)，睪丸體積(mL)按(0.71×長×寬×厚)計算。然后選擇SWE模式，量程為系統(tǒng)預(yù)設(shè)的50kPa，當(dāng)SWE圖像為均勻藍色時，選取睪丸中心部為感興趣區(qū)，當(dāng)圖像伴有綠色時，選取綠色區(qū)域為感興趣區(qū)，所有感興趣區(qū)大小均設(shè)為10mm×10mm，在二維和彈性圖像質(zhì)量滿意的前提下，圖像穩(wěn)定后凍結(jié)圖像，用Qbox功能鍵(取樣框4mm×4mm)自動測得睪丸彈性模量值：最大值(Emax)、平均值(Emean)、最小值(Emin)，重復(fù)測量3次，取平均值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 睪丸體積的比較

對照組及輕-中度少弱精癥組睪丸體積大于重度少弱精癥組睪丸體積，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.2 SWE定性分析

SWE模式下各組睪丸圖像大多表現(xiàn)為充填完整的均勻藍色，見圖1；其中輕-中度少弱精癥組伴少量綠色，見圖2；重度少弱精癥組伴多處綠色，見圖3、表2。

2.3 SWE定量分析

輕-中度少弱精癥組、對照組與重度少弱精癥組的Emax、Emean比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。對照組組內(nèi)的Emin、Emax、Emean比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。其余各組組間比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表1 不同程度少弱精癥及對照組睪丸體積比較情況Tab.1 Comparison of testicular volume between oligospermia and asthenospermia in different degree and control group

*重度組與對照組、輕、中度組相比，P<0.05

圖1 正常睪丸SWE圖像Fig.1 SWE image of normal testis呈充填完整的均勻藍色，Emax=1.5kPa

組別EmaxEmeanEmin對照組2.48±1.08*1.92±0.71*1.58±0.61輕度少弱精癥組2.36±0.49*1.92±0.51*1.39±0.38中度少弱精癥2.60±0.82*2.02±0.68*1.58±0.49重度少弱精癥組4.25±1.752.80±1.291.76±0.96

與重度少弱精癥組相比，*P<0.05

2.4 相關(guān)性分析

分析顯示少弱精癥分級與睪丸彈性模量及體積均有相關(guān)性。睪丸彈性模量與體積呈明顯的負(fù)相關(guān)，側(cè)面佐證了睪丸彈性模量與少弱精癥分級的相關(guān)性。睪丸彈性模量與少弱精癥分級的r值最高，為0.518，見表4。

ROC曲線分析得出，當(dāng)睪丸的Emax值是4.10kPa時，曲線下面積(AUC)最大(0.80)，此時診斷重度少弱精癥的敏感性和特異性分別為73.8%和81.2%，85例輕-中度少弱精癥患者檢出66例，65例重度少弱精癥患者檢出49例，準(zhǔn)確率為76.7%。當(dāng)睪丸體積為12.25mL時，AUC最大(0.77)，此時診斷重度少弱精癥的敏感性和特異性分別為70.6%和72.3%，準(zhǔn)確率為68.6%。睪丸彈性模量診斷重度少弱精癥的效能高于睪丸體積，見圖4。

表4 少弱精癥和睪丸彈性模量及體積的相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis of oligospermia and testicular elastic modulus and volume

受試者工作特征曲線分析

圖4 SWE及睪丸體積評價少弱精癥的ROC曲線Fig.4 ROC curve of SWE and testicular volume in oligospermia

2.5 病理結(jié)果

依據(jù)曲細(xì)精管橫斷面成熟精子的平均數(shù)量(N)，將68例行睪丸穿刺病理檢查的患者分為4類：(1) 生精正常(N≥20個)，共7例；(2) 輕度生精減少(10≤N<20個)，共9例；(3) 中度生精減少(5≤N<10個)，共16例；(4) 重度生精減少(N<5個)，共36例。輕-中度生精減少組、生精正常組與重度生精減少組的Emax、Emean比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。其余各組組間比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表5。

表5 不同生精功能患者睪丸彈性模量值對比

組別EmaxEmeanEmin生精正常 2.46±1.051.89±0.721.55±0.58輕度生精減少2.33±0.461.93±0.491.36±0.35中度生精減少2.63±0.782.04±0.711.56±0.42重度生精減少4.22±1.72*2.76±1.25*1.72±0.93

*P<0.05

3 討 論

少弱精癥是影響男性生育的重要因素之一[7]。診斷少弱精癥及評價其程度對于不育患者有重要的臨床意義。睪丸活檢可檢測患者的生精功能，但屬有創(chuàng)檢測，限制其在少弱精癥患者中的廣泛應(yīng)用，不利于少弱精癥的早期發(fā)現(xiàn)和療效的觀察。

SWE是利用超聲束探測組織內(nèi)的剪切波，并用其傳播速度獲得感興趣區(qū)的彈性模量，是目前測定組織彈性最直接、可靠的方式。作為最新的超聲熱點技術(shù)之一，SWE在甲狀腺、乳腺[8]等淺表器官、肝臟[9]、腎臟[10]、前列腺[11]等腹部臟器，以及肌肉[12]、跟腱[13]等運動相關(guān)組織內(nèi)均得到充分應(yīng)用和驗證。本研究應(yīng)用SWE測定少弱精癥患者睪丸彈性模量，以精液質(zhì)量分析為標(biāo)準(zhǔn)，以睪丸體積為參照，與病理結(jié)果相印證，從一個新的視角探索無創(chuàng)評價少弱精癥程度的新方法，并用ROC曲線檢測其診斷效能。

本研究結(jié)果顯示少弱精癥患者的睪丸彈性模量顯著高于正常對照組。重度少弱精癥組Emax、Emean顯著高于輕-中度少弱精癥組、對照組。少弱精癥分級與睪丸彈性模量有顯著相關(guān)性，r值為0.518，其診斷重度少弱精癥的受試者特征曲線AUC為0.80(95%CI: 0.732～0.832)，準(zhǔn)確率為77.6%(Emax=4.10kPa)，診斷效能高于睪丸體積(AUC=0.77，準(zhǔn)確率68.6%)。

本研究通過對行睪丸穿刺病理檢查患者的病理結(jié)果與SWE檢查結(jié)果進行比較，顯示輕-中度生精減少組、生精正常組患者睪丸的Emax、Emean明顯低于重度生精減少組。說明睪丸彈性模量的變化與其病理變化有一定的相關(guān)性，在一定程度上可間接反映睪丸的生精功能[14]。其中1例病理顯示生精功能正常者，睪丸彈性模量值較高，后證實為輸精管梗阻，可能因病程較長致使曲細(xì)精管張力增加所致。

睪丸彈性模量與少弱精癥相關(guān)性的可能機制：病變區(qū)與正常組織彈性系數(shù)不同，SWE技術(shù)可提取組織受壓時內(nèi)部位移改變而產(chǎn)生的形變信號[15]，對信號進行相關(guān)分析，探知組織內(nèi)部應(yīng)變大小、分布，進而用彩色編碼表示，從而精確、定量的分析病變區(qū)軟硬程度[16]。睪丸于病理狀態(tài)下纖維組織增生，生精上皮脫落、硬化，在一定程度上可能會導(dǎo)致少精癥、弱精癥，與楊忱等[17]研究結(jié)果相符。隨著少弱精癥程度的加重，精曲小管管壁厚度逐漸增加，硬度增大，因睪丸受壓所致形變越小，SWE測得彈性模量越大。

本研究同時通過觀察SWE模式下睪丸圖像顏色的深淺、均勻度，評價其內(nèi)部組織分布是否均勻。隨著組織硬度增加，圖像顏色由藍色漸變?yōu)榧t色。結(jié)果顯示對照組睪丸圖像呈均勻藍色，說明睪丸組織較軟，分布較均勻，與黃崑[18]等學(xué)者觀點一致。而重度少弱精癥組睪丸圖像有約20%患者為藍色伴有多處綠色，說明重度少弱精癥患者睪丸病變引起內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)改變較大，分布不均勻。

睪丸產(chǎn)生生殖細(xì)胞和雄激素，其體積變化是評估男性性發(fā)育的重要指標(biāo)[19]。有學(xué)者[20]認(rèn)為，體積越小，睪丸生精能力越低。本研究中重度少弱精癥組睪丸體積與各組相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。本研究結(jié)果顯示少弱精癥分級與睪丸體積有相關(guān)性(r=0.467)，但相關(guān)性相對較小。以ROC曲線最佳截斷點睪丸體積為12.25mL時，AUC為0.77。本研究同時發(fā)現(xiàn)睪丸彈性模量與體積呈明顯的負(fù)相關(guān)(r=-0.873)，睪丸體積約小，彈性模量值越大。

以ROC曲線的最佳截斷點Emax=4.10kPa為診斷界值，19例輕-中度弱精癥患者被診斷為重度，可能原因為部分輕-中度患者患病時間長，睪丸內(nèi)出現(xiàn)纖維化改變、生精上皮脫落、鈣化[21]，致彈性模量增大。16例重度弱精癥患者被診斷為輕-重度，可能原因為部分患者睪丸病變引起液化、壞死樣改變致組織變軟。

本研究認(rèn)為SWE技術(shù)對無創(chuàng)評價少弱精癥具有一定的臨床價值，并不代表能取代精液質(zhì)量分析及睪丸穿刺活檢，精液質(zhì)量分析和睪丸穿刺活檢是診斷疾病、評價預(yù)后的重要依據(jù)[22]。而睪丸彈性模量評價少弱精癥簡便、無創(chuàng)，有望在更廣泛的患者中進行，可多次動態(tài)觀察，為臨床分析男性不育病因提供依據(jù)，利于動態(tài)評價療效，評估預(yù)后。本研究也存在一定的局限性：SWE檢查均由同1名醫(yī)師操作，未評估觀察者間的差異；未分析SWE技術(shù)取樣框大小對彈性模量的影響[23].