MRI參數預測聚焦超聲治療子宮肌瘤的消融效果研究*

廖 鈴，許永華，周 崑，朱 輝

(1.重慶醫科大學生物醫學工程學院/省部共建國家重點實驗室培育基地/重慶市超聲醫學工程重點實驗室/重慶市生物醫學工程重點實驗室/重慶市微無創醫學協同創新中心 400016；2.復旦大學附屬中山醫院徐匯醫院醫學影像科 200031；3.重慶醫科大學附屬第二醫院HIFU腫瘤中心 400010)

·論 著·

MRI參數預測聚焦超聲治療子宮肌瘤的消融效果研究*

廖 鈴1，許永華2△，周 崑3，朱 輝3

(1.重慶醫科大學生物醫學工程學院/省部共建國家重點實驗室培育基地/重慶市超聲醫學工程重點實驗室/重慶市生物醫學工程重點實驗室/重慶市微無創醫學協同創新中心 400016；2.復旦大學附屬中山醫院徐匯醫院醫學影像科 200031；3.重慶醫科大學附屬第二醫院HIFU腫瘤中心 400010)

[摘要] 目的 探討子宮肌瘤的相關磁共振成像(MRI)參數在預測子宮肌瘤消融效果方面的價值。方法 回顧性分析上海市徐匯區中心醫院超聲消融治療中心2012年4月至2013年12月共91例患者144個子宮肌瘤超聲消融治療的相關數據，分析術前靶肌瘤的血供類型、MRI-T2WI信號強度比值(SIR)、信號均勻度、信號強度值(SI)和表觀彌散系數(ADC)與超聲消融療效的關系，設定MRI參數閾值并分組比較各組間治療后肌瘤的消融率。結果 少血供和多血供類型的肌瘤平均消融率為89.4%、80.9%(P<0.05)；T2WI SIR<1.5、≥1.5的肌瘤平均消融率分別為89.1%、83.6%(P<0.05)；T2WI SI<200、≥200的肌瘤平均消融率分別為89.5%、81.4%(P<0.05)；ADC<1.4×10-3mm2/s、≥1.4×10-3mm2/s的肌瘤平均消融率分別為88.3%、81.7%(P<0.05)；肌瘤為多血供伴T2WI SIR≥1.5的消融率低于多血供或少血供伴T2WI SIR<1.5、少血供伴T2WI SIR≥1.5(P<0.05)；肌瘤為T2WI均勻高信號的消融率低于均勻低信號、不均勻高信號、不均勻低信號(P<0.05)。結論 子宮肌瘤的MRI參數可預測超聲消融子宮肌瘤的療效，血供豐富和T2WI均勻高信號的肌瘤超聲消融率較低。

磁共振成像；參數；預測；分析；超聲消融；平滑肌瘤

子宮肌瘤又稱子宮平滑肌瘤(uterine fibroids,UF)，是女性生殖系統中最常見的良性腫瘤，在育齡期婦女中發病率為20.0%～25.0%，而40～50歲發病率為51.2%～60.0%[1]，它可引起經量過多、經期延長、下腹包塊、貧血、不孕等一系列的臨床癥狀及心理變化，部分患者因臨床癥狀嚴重或心理因素而需要采取治療。在UF的臨床治療中，高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound,HIFU)消融已逐漸推廣，它在保留子宮及其生理功能和改善患者生活質量等方面具有重要意義。有研究顯示臨床采用超聲消融技術治療UF是安全有效的[2]。UF消融后其肌瘤體積的縮小程度和肌瘤相關癥狀緩解的程度及癥狀緩解持續的時間均與肌瘤的消融率有直接的關系[3-4]，因而提高肌瘤的消融率成為目前關注的問題。本研究對治療前UF的血供類型、MRI-T2WI信號強度值(signal intensity,SI)及信號強度比值(signal intensity ratio,SIR)、T2WI信號均勻度、表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值等參數在HIFU治療UF消融率中的影響進行研究分析，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2012年4月至2013年12月在中國科學院上海臨床中心/上海市徐匯區中心醫院進行超聲引導的HIFU(ultrasound-guided HIFU,USgHIFU)消融治療的91例UF患者共144個肌瘤的資料，患者年齡23～57歲，平均為(40.3±6.6)歲；肌瘤大小1.7～19.8 cm，平均為(5.0±2.4)cm；增強磁共振檢查顯示UF類型：漿膜下6個，肌壁間128個，黏膜下10個；肌瘤位置：宮底6個，前壁57個，側壁41個，后壁38個及宮頸2個。

1.2 方法

1.2.1 磁共振成像(MRI)檢查 儀器：西門子3.0 T超導高場強磁共振掃描儀(Verio Tim，Siemens Health Co.德國)，患者治療前、后24 h內均采用相同掃描參數行T1WI、T2WI、T1WI對比劑增強和彌散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)掃描。測量UF的長徑(D1)、左右徑 (D2)及前后徑(D3)3個徑線，計算肌瘤的體積(V=0.523 3×D1×D2×D3)和UF消融的體積[即完全無對比劑灌注區域的體積(NPV)]及靶肌瘤的消融率(肌瘤消融體積/肌瘤體積×100%)。在T2WI加權矢狀位圖上測量腹直肌的T2WI SI，取肌瘤最大層面的前、后、上、下和中5個點(每個點測量面積約40 mm2)測量T2WI SI(圖1)并取其平均數，計算T2WI SIR(肌瘤的T2WI SI/腹直肌T2WI SI)、T2WI信號均勻度值(T2WI SI的標準差)；在MRI DMI橫斷位圖上取肌瘤最大層面的前、后、左、右和中5個點測量ADC值并取其平均數(圖2)；根據MRI增強掃描后肌瘤與子宮肌層的強化程度對比來判斷肌瘤的血供類型(等于或高于子宮肌層者為多血供(血供豐富)類型，反之為少血供類型)。依據各靶肌瘤的消融率與肌瘤T2WI SIR、T2WI SI、信號均勻度、ADC值的關系來確定其閾值。

1.2.2 超聲消融治療 儀器：海扶刀?JC200型聚焦超聲腫瘤治療系統(重慶海扶醫療科技股份有限公司)，超聲造影劑：六氟化硫微泡(聲諾維Sonovue，意大利Bracco公司)。所有患者治療前均嚴格按超聲消融治療要求做準備，治療時應使肌瘤充分顯露出來，通過機載超聲定位肌瘤靶區并將肌瘤分成若干治療層面，通過控制焦點的三維組合運動，最終完成對靶肌瘤的適形消融治療。治療聲功率初始為100 W，最高功率為400 W，依據患者的耐受程度調節治療劑量和劑量強度。治療前、后均行超聲造影觀察，最后由至少兩名或以上的超聲消融醫生判斷肌瘤的消融情況并決定結束或繼續治療。

1.2.3 研究分組 根據肌瘤的消融率與肌瘤T2WI SIR、T2WI SI、信號均勻度和ADC值關系的散點分布圖，以肌瘤完全消融和幾乎完全消融的密集和疏散分布區間來選取各參數閾值。根據肌瘤的MRI參數及閾值進行分組：(1)按肌瘤的SI分為大于或等于T2WI SIR閾值和小于T2WI SIR閾值，高信號(≥T2WI SI閾值)和低信號(

圖1 UF MRI T2WI矢狀位上 SI測量圖

圖2 UF MRI DWI橫斷位上ADC值測量圖

2 結 果

2.1 消融結果 UF的平均消融率為(86.7±15.6)%(37%～100%)，其中消融率為100%的肌瘤共47個(32.6%)，消融率為 90%～<100%的肌瘤共34個(23.6%)，消融率為70%～<90%的肌瘤共38個(26.4%)，消融率為50%～<70%的肌瘤共20個(13.9%)，消融率小于50%的肌瘤5個(3.4%)。

2.2 肌瘤的血供類型與肌瘤信號強度的關系 多血供和少血供類型的肌瘤T2WI SI分別為231.7±112.5、158.2±66.8，二者比較差異有統計學意義(P<0.05)。

2.3 肌瘤MRI參數閾值的選取 根據肌瘤消融率與肌瘤MRI相關參數關系的散點分布圖(圖3)，當肌瘤T2WI SIR<1.5、T2WI SI<200、T2WI信號均勻度值小于20、ADC<1.4×10-3mm2/s時肌瘤幾乎完全消融(90%～<100%)和完全消融(100%)的比較集中，分別占肌瘤總數的34.7%(50/144)、42.4%(61/144)、29.2%(42/144)、45.8%(66/144)，因而選取T2WI SIR 1.5、T2WI SI 200、T2WI信號均勻度值20、ADC 1.4×10-3mm2/s為閾值。不同MRI參數相應閾值及各組肌瘤的消融率分布，見表1。

圖3 各MRI參數與肌瘤消融率關系的散點分布圖

表1 不同MRI參數值的肌瘤消融率情況[n(%)]

表2 不同MRI參數UF HIFU治療消融率比較

a兩組比較行t檢驗；b兩組比較行t′檢驗。

2.4 MRI影像參數與肌瘤消融率的關系 T2WI高、低信號的肌瘤，T2WI SIR≥1.5、<1.5的肌瘤，多血供、少血供類型的肌瘤，ADC≥1.4×10-3mm2/s、<1.4×10-3mm2/s的肌瘤各組間消融率比較，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。T2WI信號不均勻和信號均勻的肌瘤平均消融率為85.3%及88.3%(P>0.05)。多血供伴信號不均勻的肌瘤平均消融率低于少血供伴信號均勻或信號不均勻的肌瘤(P<0.01)，多血供伴T2WI SIR≥1.5的肌瘤平均消融率低于多血供或少血供伴T2WI SIR<1.5、少血供伴T2WI SIR≥1.5(P<0.05)，見表3、圖4。多血供伴T2WI高信號的肌瘤平均消融率低于多血供伴T2WI低信號和少血供伴T2WI低信號的肌瘤(P<0.05)，T2WI均勻高信號的肌瘤平均消融率低于不均勻高信號、均勻低信號和不均勻低信號肌瘤(P<0.05)，見表4、圖5。

表3 不同血供類型的UF消融率比較

a：P<0.01，b：P<0.05，與多血供伴T2WI SIR≥1.5比較；c：P<0.01，與多血供伴信號不均勻比較。

表4 不同T2WI信號強度的UF消融率比較

a：P<0.01，b：P<0.05，與多血供伴T2WI高信號比較；c：P<0.01，d：P<0.05，與T2WI均勻高信號比較；e：P<0.05，與T2WI均勻低信號比較。

2.5 肌瘤消融率的多因素分析 由于MRI參數T2WI SIR、T2信號均勻度、ADC值和血供類型4個因素既彼此孤立又相互聯系，存在混雜因素影響，導致假陽性和假陰性可能性。為此，進一步對資料做多因素回歸分析，選取以上參數變量X1(T2WI SIR)、X2(T2信號均勻度)、X3(ADC值) 和X4(血供類型：少血供=1，多血供=2) 進行Linest線性回歸分析，得出肌瘤HIFU治療消融率的模型表達式：

Y=-2.3×10-2×X1-8.3×10-6×X2-2.7×10-2×X3-6.8×10-2×X4+1.0

圖4 不同血供類型的UF消融率散點分布圖

圖5 不同T2WI信號強度的UF消融率散點分布圖

3 討 論

HIFU治療腫瘤的機制是以其熱效應為基礎，由于受生物組織結構、功能的影響，在傳播路徑上會產生反射、折射、散射、衍射，干擾能量在組織內的沉積，因肌瘤存在結構和功能上的不均質性及血液供應差異，導致對超聲的吸收能力相差可能很大，進而影響了消融效率。有研究報道不同大小、類型、位置的UF[5]及患者的年齡、腹壁厚度、輻照的平均功率[6]與肌瘤消融率無關。本研究對相關臨床數據的總結，分析肌瘤MRI參數對其USgHIFU治療UF消融率的影響，從而可通過術前肌瘤MRI參數預測肌瘤消融療效，有助于指導臨床為患者制訂個體化的治療方案。

UF的纖維結締組織、平滑肌細胞的水平和比例，細胞的形狀、排列、分布及是否變性決定了肌瘤的MRI信號特點。有研究表明由平滑肌纖維束構成為主的肌瘤的MRI信號特征為T2WI均勻低信號，以均勻強化為主；由排列致密的細胞團構成為主的肌瘤以T2WI均勻稍高信號及均勻強化多見；退變型肌瘤為T2WI不均勻高信號，以周邊或輕度強化為主[7-9]。UF的T2WI信號強度與其所含的平滑肌細胞數目之間存在線性正相關關系[10]，T2WI高信號的肌瘤其平滑肌細胞水平所占比重大，且含有相對豐富的血管，而T2WI低信號的肌瘤其纖維組織所占比重較大，且血管成分相對較少[11-13]，因而UF的不同MRI參數值取決于肌瘤的結構和功能。本研究中T2WI SIR≥1.5的肌瘤平均消融率低于T2WI SIR<1.5的肌瘤，T2WI高信號的肌瘤平均消融率低于低信號肌瘤，差異均有統計學意義(P<0.05)，與王婷等[5]報道相似。Zhao等[14]研究報道輕度均勻高信號的肌瘤消融率(55.8%)低于不均勻高信號(77.7%)和明顯均勻高信號(74.0%)。本研究中T2WI不均勻高信號的肌瘤平均消融率(85.3%)低于T2WI均勻高信號(88.3%)，T2WI均勻高信號的肌瘤平均消融率低于不均勻高信號、不均勻低信號、均勻低信號的肌瘤(P<0.05)，且均勻低信號的肌瘤消融率為最佳。由此分析表明，HIFU治療UF的消融療效會受到肌瘤的內部成分及其分布情況的影響，T2WI高信號的肌瘤因含平滑肌細胞比重大且含水量高，導致超聲能量不易沉積，且因水的比熱容較高，吸收相同的熱量而溫度上升緩慢，因而短時間內發生凝固性壞死的難度就大。

UF因壓迫周圍肌層而形成假包膜，子宮動脈分支穿入假包膜后圍繞肌瘤邊緣形成其外層血管網后再發出許多細小分支供應肌瘤內部，因而肌瘤內部為分支供血，周邊部分血液供應相對較豐富。陳錦云等[15]研究發現缺乏血供肌瘤的體積消融率高于血供豐富肌瘤，本研究結果也顯示血供豐富的肌瘤消融率低于少血供類型的肌瘤，多血供伴信號不均勻的肌瘤平均消融率低于少血供伴信號不均勻或信號均勻的肌瘤，差異有統計學意義(P<0.05)。因組織的凝固性壞死與超聲能量沉積密切相關，而腫瘤的血流灌注調節冷卻效應可影響超聲能量沉積，組織內溫度升高時可發生血管擴張、血流加速、血流量增多進而帶走一部分熱量，因而熱凝固性壞死范圍主要受腫瘤與正常組織交界處及腫瘤邊緣的血流影響，而血流-冷卻效應對少血管性腫瘤及相對缺血的腫瘤中心影響較小[16]，因而少血供類型肌瘤的消融率高于血供豐富的肌瘤。

對于血供豐富的肌瘤而言不同信號強度的肌瘤消融率比較有明顯差異，而不同信號均勻度的肌瘤比較無明顯差異；而缺乏血供肌瘤，不同信號強度、信號均勻度的肌瘤消融率比較差異無統計學意義(P>0.05)；對于T2WI信號強度高的肌瘤，信號均勻與信號不均勻肌瘤的消融率比較差異有統計學意義(P<0.05)，血供豐富的肌瘤其消融率低于缺乏血供肌瘤，但并非均有統計學意義，這可能與術中使用縮宮素減少了肌瘤的部分血供，和術前的超聲造影劑改變了肌瘤組織的聲環境有關；而低信號的肌瘤，不同血供類型、信號均勻度的肌瘤消融率比較差異無統計學意義(P>0.05)。

腫瘤的ADC值代表其組織內水分子布朗運動的彌散狀況，當組織內自由水多、細胞膜完整的細胞少時，ADC值增高，反之則ADC值降低。本研究中肌瘤ADC≥閾值的肌瘤消融率低于ADC<閾值的肌瘤，差異有統計學意義(P<0.05)，當肌瘤的ADC值增高時，表明其組織內含有較多的自由水，因而超聲能量容易丟失。超聲消融UF的療效是受多因素相互影響的，祝保讓等[6]認為肌瘤的消融率與肌瘤的位置及肌瘤T1WI增強信號有關，本研究通過對UF HIFU治療消融率的相關因素進行Linest線性回歸分析表明，反映肌瘤平滑肌細胞和膠原纖維水平的T2WI信號強度、反映肌瘤血流-冷卻效應的供血類型及反映組織內自由水水平的ADC值對肌瘤消融率影響權重較大，而反映肌瘤內部成分分布、排列的T2WI 信號均勻度等對肌瘤消融率的影響權重較小。

綜上所述，HIFU治療UF的消融率與代表UF特性的MRI參數如血供類型、T2WI SIR、T2WI SI、T2WI信號均勻度和ADC值等有關，因此HIFU消融治療前可通過分析靶肌瘤的MRI影像參數來初步預測該肌瘤的消融效果，輔助臨床為患者制訂個性化的治療方案。

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Study on MRI parameters for predicting ablation effect of focused ultrasound in treating uterine fibroid*

LiaoLing1,XuYonghua2△,ZhouKun3,ZhuHui3

(1.BiomedicalEngineeringCollegeofChongqingMedicalUniversity/ProvinceandMinistryCoconstructingStateKeyLaboratoryBreedingBase/ChongqingKeyLaboratoryofUltrasonicMedicalEngineering/ChongqingKeyLaboratoryofBiomedicalEngineering/ChongqingMicroNoninvasiveMedicalCooperativeInnovationCenter,Chongqing400016,China;2.DepartmentofMedicalImaging,XuhuiHospital,AffiliatedZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200031,China;3.TumorCenterofHighIntensityFocusedUltrasound,SecondAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400010,China)

[Abstract] Objective To investigate the value of the magnetic resonance imaging(RMI) parameters of uterine fibroid for predicting the ablation effect of uterine fibroid.Methods The relevant data of 91 patients with 144 uterine fibroids treated by ultrasound ablation in the center of Shanghai Xuhui District Central Hospital from April 2012 to December 2013 were retrospectively analyzed.The relationships between the blood supply patterns,MRI T2WI signal intensity ratio(SIR),T2WI signal uniformity,T2WI signal intensity(SI) and apparent diffusion coefficient(ADC) value of preoperative uterine fibroids with the ultrasound ablation effect were analyzed.The threshold values of the MRI parameters were set and grouped for comparing the ablation rates [non-perfused volume (NPV) ratios] of uterine fibroid among various groups.Results The average NPV ratios of the fibroids with more blood supply and less blood supply were 89.4% and 80.9% respectively(P<0.05),which of the fibroids with T2WI SIR<1.5 and ≥1.5 were 89.1% and 83.6% respectively,which of the fibroids with T2WI SI<200 and ≥200 were 89.5% and 81.4% respectively,which of the fibroids with ADC value<1.4×10-3mm2/s and≥1.4×10-3mm2/s were 88.3% and 81.7% respectively(P<0.05);which of the fibroids more blood supply complicating T2WI signal intensity ratio≥1.5 was lower than that of fibroids with more blood supply or less blood supply complicating T2WI signal intensity ratio <1.5,less blood supply and T2WI signal intensity ratio ≥1.5 respectively(P<0.05);which of fibroids with T2WI homogeneous high signal intensity was lower than that of fibroids with homogeneous low signal,heterogeneous high signal and heterogeneous low signal respectively (P<0.05).Conclusion The MRI parameters of uterine fibroids could predict the curative effect of ultrasound ablation for treating uterine fibroid,and the ablation efficacy is poor in the fibroids with rich blood supple and T2WI homogeneous high signal.

magnetic resonance imaging;parameters;forecasting;analysis;ultrasound ablation;leiomyoma

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.09.004

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)資助項目 (2011CB707900)；國家重大科學儀器設備研制專項資助項目(81127901)；國家自然科學基金資助項目(11574039，11274404) 。 作者簡介:廖鈴(1988-)，醫師，碩士研究生，主要從事超聲影像學研究。△

，E-mail：yhxu@scrc.ac.cn。

R737.3

A

1671-8348(2017)09-1163-05

2016-08-13

2016-11-11)