超声评估睾丸生精功能的应用进展

摘要：准确地评估睾丸生精功能对临床治疗具有重要意义。近年来，随着超声诊断仪分辨率的不断提高，以及多种超声新技术的广泛应用，超声在评估睾丸生精功能中的应用取得了较大的进展。本文将就灰阶超声、彩色多普勒超声、超微血管成像、超声造影以及弹性超声在评估睾丸生精功能中的应用进展做一综述。

睾丸的生精部位位于生精小管（曲精小管）的生精细胞，每天可产生数百万个精子。睾丸生精功能异常是非梗阻性无精子症（non-obstructive azoospermia，NOA）主要原因，也是导致男性不育的重要因素。精索静脉曲张、隐睾、克氏综合征、获得性生殖器官损伤、睾丸肿瘤、男性激素异常等均可导致睾丸生精功能低下或无生精功能[1]。NOA治疗难度大，严重影响男性生殖健康，如何准确地评估睾丸生精功能具有重要的临床意义。目前评估睾丸生精功能的技术包括血清生殖激素水平测定、精液分析、显微镜下睾丸切开取精术、超声、MRI等。超声因无创廉价、操作筒单、可动态观察、敏感性高、可重复性高等绝对优势，成为睾丸检查的最常用手段。灰阶超声辅以多种成像技术已成为评估睾丸生精功能的新方法。

一、 灰阶超声

睾丸灰阶超声检查可获取其位置、大小、回声特征以及微结石等形态学指标，以上指标均与精液质量存在密切的关联[1-4]。首先，超声是探查隐睾位置的首选辅助检查，其灵敏度、特异度和准确度分别为94.23%、93.48%和93.88%，明显高于临床体格检查[5]。其次，超声能够准确地测量睾丸的体积，较临床中常用的普拉德测量器准确，后者往往高估睾丸的体积[6]。睾丸的回声特征亦与其生精功能密切相关。Giorgia的研究结果表明[4]，睾丸回声不均匀在精子质量低下或无精症患者中非常常见，比例分别为55%和40%，他们认为睾丸回声不均匀是诊断睾丸生精功能低下的一个重要指标。然而，单一的超声指标诊断睾丸生精功能的特异性仍较低。近期，国外学者提出了一种半定量、多参数的评分方法对睾丸的生精功能进行评估，该法的评分指标包括双侧睾丸体积、回声的强度和均匀性、微结石以及精索静脉曲张[7]。其中双侧睾丸体积＞30ml为0分、24-29.9ml（+1）分、20.0-23.9ml（+2分）、14.0-19.9ml（+3）分、＜14.0ml（+4）分；回声减低、不均匀；微结石均分别（+1）分；精索静脉曲张则（+5）分。以总分≥2分为阈值，其诊断精子活力下降的灵敏度和特异度分别为72%和61%。该法为无创性评估睾丸生精功能提供了较为客观、准确的依据，但是目前尚未在临床上广泛应用。此外，超声评估睾丸的形态学指标仍具有较大的主观性和操作者依赖性，建立一个客观、量化的评价体系仍是目前超声评估睾丸生精功能的巨大挑战。

二、 彩色多普勒超声（color Doppler ultrasound，CDU）

精子生成是一个敏感且精确的过程，其中血液的需求和供应至关重要。充足的血液供应是精子生成的重要条件，而血液供应减少可能导致缺血导致精子生成减少或质量减低。CDU通过测量血管的阻力指数（resistant index，RI），能够反映血管的阻力，阻力越大，RI指数越高，组织的血液灌注越低。研究结果发现，无精症患者睾丸包膜动脉和睾丸实质内分支动脉的RI值较对照组明显增高（0.663±0.057 vs 0.557±0.055，P＜0.001；0.624±0.051，P＜0.001）[8]。Rehaman等人的研究则发现精子的前向运动能力与睾丸实质内分支动脉及包膜动脉的RI值呈明显负相关（r=-0.28）[9]。以上研究表明睾丸实质内动脉的RI值与睾丸的微循环状态密切相关，RI值能够间接地反映其生精功能，RI值越高睾丸的生精功能越差，反之越好。但是部分学者的研究结果则发现[10,11]，CDU对儿童和成人睾丸微小血流的显示率均明显低于其他微血管成像，RI值反映的是睾丸大血管的血流动力学，并不能代表睾丸的微循环状态。因此，CDU在评估睾丸生精功能中的作用仍有待进一步研究。

三、超微血管成像（super microvascular imaging，SMI）

SMI是一种全新的微血管成像技术，通过多维滤波器消除伪影，增强低速血流的显示，不需要造影剂即可探及内径0.1mm和流速＜0.8cm/s的血管，能够显示CDU不能探及的低速血流。Ayaz等人的研究结果显示，SMI在评估新生儿睾丸血流灌注上明显优于传统超声[12]。刘波、张秀丽等人的研究亦表明SMI灵敏且完整地显示睾丸血管分支，降低传统超声检测睾丸血流的假阴性[10,11]。Fatih等人[13]用该技术评估VC患者睾丸的血供，结果发现患侧睾丸的微血管指数明显低于健侧睾丸以及对照组，提示血供不足是导致VC生精功能减低的重要因素之一，而SMI能够准确地评估睾丸的血供状态，为无创性评估睾丸生精功能提供了新思路。

四、超声造影（contrast enhanced ultrasound，CEUS）

超声造影剂是一种微小气泡（直径 2～10μｍ），经肘静脉注入后随血液进入各组织脏器。由于气体与血液的声阻抗不同，微气泡与血液间形成反射界面，超声波遇到这些界面时发生散射。大量的微气泡在血液中形成多个散射界面， 呈“云雾状”回声，从而达到显影效果。睾丸微动脉直径为100μｍ 左右，造影剂可以轻松进入，表现为微血管所在部位回声增强，微血管越丰富，回声增强越明显，反之则无明显增强。研究结果表明，睾丸微血管丰富的区域，其生精功能越好[14-15]。CEUS可用于定位NOA患者睾丸中的最佳生精区域，提高取精成功率。Zhang等人对120例NOA患者进行CEUS检查，发现灌注浓聚区域的取精成功率为63.1%，明显高于灌注稀疏区域（34.7%）和常规区域（47.1%）[15]。CEUS能够较为准确地评估睾丸的微灌注状态，但是由于价格较为昂贵，限制了其在临床上的广泛应用。

五、弹性超声（elastic ultrasound，EU）

EU是一种评估生物硬度的超声新技术，它可以量化组织变形的程度以及测量施加外力时剪切波的传播速度。一般而言，组织的硬度越大，其弹性值(包括弹性应变率、弹性评分、剪切波速度、弹性模量等)就越大。近年来，不少学者将EU技术运用于睾丸生精功能的评估。Zhang等人最先通过动物实验，证实睾丸的平均弹性模量与组织病理学评分呈明显负相关（r=-0.76），睾丸生精功能受损越严重，平均弹性模量越大[16]。张兵等将少弱精症患者按精液质量分为轻、中、重度少弱精症三组，同时行SWE检查，并对其中68例患者行睾丸穿刺病理检查，结果发现重度少弱精组的弹性模量明显高于其它三组，且睾丸的弹性模量与少弱精症的分级呈明显正相关（r=0.518）[17]。李田等的研究结果显示[18]，无精组的SWV值明显大于少弱精组和对照组，以剪切波速度1.73m/s为临界值，诊断无精症的曲线下面积（AUC）为0.84，敏感度和特异度分别为89.41%和76.53%。以上研究结果均表明，睾丸的生精功能与其硬度值显著相关，SWE技术能够为判断睾丸生精功能提供客观的影像学依据。但是,亦有少数不同学者提出睾丸的弹性值与弱精程度无明显相关[19]，不同弱精程度组间睾丸的弹性值无统计学差异。分析研究结果差异的原因可能为导致弱精症的病因不同,各研究未将研究对象的病因进行具体分析所致。病理学将睾丸生精功能异常分为精子发生低下型、精子成熟障碍型以及唯支持细胞型[20]。其中唯支持细胞型表现为生精细胞萎缩、曲细精管基底膜纤维样变，间质细胞过度增生以及睾丸组织纤维化，在弹性超声上体现为硬度增加[21]。但是精子发生低下型及成熟障碍型均表现为生精细胞数量减少，间质细胞的数量和分布大致正常，因此这两种原因导致的生精功能低下，其睾丸硬度则趋于正常或减低。当同一患者同时存在以上两种或三种病因时，其睾丸的硬度值则可表现为正常、减低或增高。由此可见，睾丸的硬度值在一定程度上可反映其生精功能异常的病因，但是当其硬度值正常或减低时则很难与正常睾丸相鉴别。弹性超声在睾丸生精功能中的应用价值仍需进一步探讨。

综上所述，睾丸的形态学、血流灌注状态以及组织硬度与其生精功能密切相关，灰阶超声、CDU、SMI、CEUS和EU能够准确地评估睾丸形态学和血流动力学的改变，为无创性评估睾丸生精功能提供了新的思路。但是，目前睾丸超声检查的流程、测量方法和诊断标准尚未统一，且单一参数的诊断效能仍不理想，建立标准化的检查流程和诊断指标仍是目前亟需解决的问题。超声多参数联合评估生精功能有望成为未来的研究热点。

参考文献:

[1] Faruk Hadziselimovic, Gilvydas Verkauskas, Michael B Stadler. Epigenetics, cryptorchidism, and infertility[J]. Basic Clin Androl, 2023, 33(1): 24.

[2] Prateek Sihag, Anupama Tandon, Raj Pal, et al. Sonography in male infertility: a look beyond the obvious[J]. J Ultrasound, 2018, 21(3): 265-276.

[3] 张培伦,刘保兴,周晓峰,等.睾丸微石症的危险因素及对睾丸体积和精液质量的影响[J].中国性科学,2023,32(09):40-44.

[4] Giorgia Spaggiari, Antonio R M Granata, Daniele Santi. Testicular ultrasound inhomogeneity is an informative parameter for fertility evaluation[J]. Asian J Androl, 2020, 22(3): 302-308.

[5] 汤力宇,颜建飞,齐信王,等.超声灰阶声像图诊断小儿隐睾的效能探讨[J].中国性科学,2021,30(06):32-35.

[6] Francesco Lotti, Mario Maggi. Ultrasound of the male genital tract in relation to male reproductive health[J]. Human Reprod Update, 2015, 21(1): 56-83.

[7] Carlotta Pozza, George Kanakis, Francesco Carlomagno, et al. Testicular ultrasound score: A new proposal for a scoring system to predict testicular function[J]. Andrology, 2020, 8(5): 1051-1063.

[8] Mehdi Zolfaghar-Khani, Hadi Majidi, Behzad Feizzadeh, et al. Diagnostic accuracy of resistive index of capsular and intratesticular branches of testicular arteries in infertile men with oligoasthenospermia: A case-control study[J]. Biomedicine(Taipei), 2020, 10(4): 18-22.

[9] Khaleeq Ur Rehman, Hafsa Zaneb, Abdul Basit Qureshi, et al. Correlation between Testicular Hemodynamic and Semen Quality Indices in Clinical Varicocele Patients in Pakistan[J]. Biomed Res Int, 2019, 2019: 7934328.

[10]刘波, 沈鑫, 张雪梅, 等. 超微血管成像技术在儿童睾丸血流检测中的应用价值[J]. 医学影像学杂志, 2019, 29(9): 1539-1542.

[11] 张秀丽, 苏航, 陈争光, 等. 二维超声联合微血管血流成像对睾丸结核的诊断价值[J]. 郑州大学学报（医学版）, 2024, 59(5): 715-718.

[12] Ercan Ayaz, Muzaffer Ayaz, Canver Önal, et al. Seeing the Unseen: Evaluating Testicular Vascularity in Neonates by Using the Superb Microvascular Imaging Ultrasound Technique[J]. J Ultrasound Med, 2019, 38(7): 1847-1854.

[13] Fatih Ates, Mehmet Sedat Durmaz, Halil Ibrahim Sara, et al. Comparison of testicular vascularity via superb microvascular imaging in varicocele patients with contralateral normal testis and healthy volunteers[J]. J Ultrasound, 2022, 25(1): 59-65.

[14] 蓝宁辉, 黄伟俊, 马秋娟, 等. 睾丸超声造影对非梗阻性无精子患者生精功能的评估应用[J]. 现代医用影像学, 2019, 28(10): 2159-2161.

[15] Shijun Zhang, Jing Du, Ruhui Tian, et al. Assessment of the use of contrast enhanced ultrasound in guiding microdissection testicular sperm extraction in nonobstructive azoospermia[J]. BMC Urol, 2018, 18(1): 48.

[16] Xiaoying Zhang, Faqing Lv, Jie Tang. Shear wave elastography (SWE) is reliable method for testicular spermatogenesis evaluation after torsion[J]. Int J Clin Exp Med, 2015, 8(5): 7089-7097.

[17] 张兵, 王秀艳. 剪切波弹性成像技术评估男性不育患者少弱精症程度的价值分析[J]. 同济大学学报：医学版, 2020, 41(3): 368-372,377.

[18] 李田, 伍拓, 左辉兰, 等. 剪切波弹性成像技术判断睾丸生精功能[J]. 中国医学影像技术, 2020, 36(10): 1508-1511.

[19] 张大鹍, 李昀霖, 关晶波, 等. 剪切波弹性成像分析弱精子症不育患者睾丸及附睾硬度的变化规律[J]. 中国超声医学杂志, 2024, 40(8): 928-931.

[20] 朱文标, 黄政城, 卢善明. 无精症患者睾丸穿刺活检的临床病理类型及意义[J]. 海南医学, 2018, 29(20): 2847-2849.

[21] 谢学建, 谢许萍, 王贤明. 剪切波弹性成像技术诊断非梗阻性无精子症的初步研究[J]. 中国医疗器械信息, 2023, 29(8): 1-3,33.