觸覺成像技術在盆底功能障礙性疾病中的應用進展

邱 雨，吳氫凱，黃程勝

上海交通大學附屬第六人民醫院婦產科，上海 200233

彈性成像（elastic imaging，EI）技術是一種將軟組織彈性模量轉化為可視圖像的技術，已廣泛應用于臨床疾病的診治中。作為EI 的一個分支，觸覺成像（tactile imaging，TI）技術具有直接作用于軟組織表面的特點，目前已成熟應用于前列腺、乳腺、甲狀腺等部位的疾病的診斷，也有助于在三維腹腔鏡術中實現即時觸覺反饋等。近年來，TI 技術在婦產科中的應用逐步發展，以陰道觸覺成像（vaginal tactile imaging，VTI）為首的TI 技術可用于評估陰道壁組織的彈性。在女性盆底功能障礙性疾病的綜合評估中，傳統的盆腔器官脫垂定量（pelvic organ prolapse quantification，POP-Q）分度法、盆底三維超聲、盆底磁共振等檢測手段雖然能協助分期、指導診療，但均不能判定陰道組織的彈性性質。VTI 技術以其圖像可視化的優勢，客觀、定量地評估陰道組織的彈性性質，在臨床上成為一種新興檢查手段。本文就TI 技術及其在盆底功能障礙性疾病中的應用作一綜述。

1 EI 與TI 的概念與作用

1.1 EI

EI 是彈性組織的應變和彈性模量分布的圖像化顯示，在1991 年由Ophir 等[1]提出，即通過特定裝置在組織表面施加壓力，得到其彈性屬性，再通過計算機轉換成圖像形式。經過20 余年的發展，EI 的方法也逐漸豐富。除直接對組織施加壓力外，亦可通過超聲波、磁共振等間接手段獲取組織特性。臨床上，軟組織的彈性或硬度通常與腫塊的良惡性等性質相關。因此，EI 成為軟組織疾病輔助診斷的有力工具，不僅在普外科、血管外科、泌尿外科廣泛應用，在婦產科相關疾病如子宮肌瘤和腺肌癥的鑒別、宮頸癌早期篩查、早產風險預測和盆底肌肉評估上都有著不可忽視的作用[2-6]。

1.2 TI

TI 又稱為機械成像或壓力成像，是EI 的一個分支，其概念接近于最初的EI。TI 的特點為通過直接在客體上施壓，采集數據，重建結構；而超聲及磁共振EI 則通過靜態或動態的手段（或信號）間接探測壓力。相比于傳統人工觸診，TI 技術能量化軟組織的彈性性質，以客觀參數值反映軟組織的相關特性。其原理在于評價組織的楊氏模量、剪切模量和體積模量，加之軟組織的非線性、大小、形狀、流動性等，通過壓力模式分析，進一步三維重建[7-8]。 臨床上TI 已經成熟應用于乳腺腫塊、前列腺腫塊性質的判斷，經過多年的發展，該技術又成為了腹腔鏡術中輔助判斷及婦產科相關疾病診療的有效工具。

通常，TI 系統由三大部分構成：壓力探頭、電子單元和計算機。探頭的頂端含有一個壓力探測器，操作時輕壓在軟組織表面；電子單元對采集的數據進行分析處理及重建，最后形成的彈性分布三維圖像顯示于計算機屏幕，直觀地反映該組織的彈性特征[8]。

2 TI 技術在盆底功能障礙性疾病中的應用

TI 技術在婦產科的應用日漸興起，以VTI 為代表的新興系統大大豐富了女性盆底疾病的診斷和治療手段。而腹腔鏡觸覺成像（laparoscopic tactile imaging，LTI）系統在腹腔鏡盆底手術中的應用極大地提高了術中組織結構識別的準確度，為婦產科臨床工作帶來了新的選擇。

2.1 VTI 的概念與作用

VTI 系統由一個經陰道探頭、一個電子單元和一臺計算機組成。探頭里的壓力傳感器陣列和雙軸傾斜方向傳感器使得其可探測陰道前后壁及側壁在不同狀態下的彈性特征[9]。一個完整的檢測周期分為8 個步驟，分別為插入陰道、抬升與下壓、旋轉、Valsalva 動作、Kegel 動作（檢測陰道前后壁）、Kegel 動作（檢測陰道左右側壁）、非自主放松和咳嗽動作下的檢測，以測定局部陰道壁彈性和盆底支持結構性能，綜合評估盆底功能[10]。測試圖像可顯示為熱圖，以不同的顏色標記該部位的彈性值；壓力曲線則為在平面直角坐標系上繪制的曲線，橫軸代表距離陰道口的長度，縱軸代表壓力值或壓力梯度值，曲線上的點代表該位置的生物力學性質。

VTI 可以作為盆腔器官脫垂（pelvic organ prolapse，POP）的有效評價工具，并可與POP-Q 評分系統相適配。van Raalte 等[11]對比了POP 患者和健康人群陰道壁的楊氏模量，發現2 類人群的陰道壁彈性差異顯著，尤其在Ⅱ～Ⅲ期的POP 患者中，其差異最高可達300%。VTI 可能可用來發現傳統的陰道觸診或POP-Q 評分未能識別的早期POP，并預測其進展。

van Raalte 等[10]對4 例盆底正常女性和16 例不同程度的POP 患者（Ⅰ期4 例，Ⅱ期7 例，Ⅲ期4 例，Ⅳ期1 例）的研究發現，陰道壓力、壓力梯度以及收縮期動態壓力與POP 的嚴重程度相關。壓力梯度與局部組織的楊氏模量對應，是陰道彈性性質的直接體現。Egorov 等[12]以42 例盆底正常女性和54 例POP 患者（Ⅰ期2 例，Ⅱ期23 例，Ⅲ期29 例）為研究對象，將檢測指標加以擴充和細分，總結出52 個生物力學參數，并將其進行定義、臨床意義解讀和統計分析。這些參數包括在特定位點直接測得的力、壓強、彈性值等，代表該位置的生物力學特性，也包括間接測算出的做功值等。該研究發現，有33 個參數具有統計學意義：其中11 個參數可提示POP 患者陰道局部彈性的降低，8 個參數提示POP 患者盆底支持功能的減退，14 個參數提示POP患者肌肉功能的弱化。如Gmax_a（maximum value of anterior gradient）和Gmax_p（maximum value of posterior gradient）分別代表陰道前壁和陰道后壁距陰道口10 ～15 mm 處壓力梯度的最大值，可反映該處組織的彈性；通過與健康人群對照，能顯示出POP 患者相較于正常人群陰道彈性值的下降。P1max_p（maximum pressure at the perineal body）、P2max_p （maximum pressure at middle third of vagina）和P3max_p（maximum pressure at upper third of vagina）分別代表陰道上、中、下段支持結構（肌肉）的特征。若選擇得當，這些有意義的參數可能成為潛在的參考項目，輔助臨床評估盆底功能障礙性疾病。此外，Valsalva 動作中隨意肌收縮和非隨意肌放松狀態下的重建圖像同樣可協助評估POP[13]。

VTI 除協助評估陰道的彈性性質外，也可用于治療方案的選擇和治療效果的評價。Bensmail 等[14]應用VTI 分別對陰道松弛和壓力性尿失禁的患者進行術前評估，發現了盆底支持結構的缺陷，并協助確定具體的治療方式。不足的是，該研究并未設置對照組，因此尚不能有效證明該評估方法的優勢。Bensmail[15]報道了1 例應用動態四級射頻療法（dynamic quadripolar radiofrequency，DQRF）治療陰道松弛的病例，在治療前后應用VTI 評估陰道壁彈性，結果表明治療后陰道壁彈性、盆底支持功能及肌肉性能均有不同程度的增加，顯示VTI 可作為陰道松弛治療效果的客觀評價指標。

VTI 的優勢在于其可代替傳統手指觸診，且量化、圖像化顯示結果，較臨床醫師主觀判斷陰道壁彈性的方式更具客觀性。為了證明VTI 裝置的穩定性，van Raalte 等[16]分析了同一操作者的多次測試數據和不同操作者的測試數據，表明這些數據間沒有明顯的差異，測試結果具有良好的可重復性，進一步說明VTI 是一種相對客觀且可靠的觸診工具，可能在未來取代傳統的人工觸診。

2.2 LTI 系統在盆底手術中的應用

近年來，LTI 系統在婦產科的應用也逐漸發展。LTI的主體是一個可拆卸的二維觸覺探頭，可實時顯示感興趣區的彈性特性。van Raalte 等[17]研究了5 例進行腹腔鏡下子宮切除和骶骨陰道固定手術的患者，在術中應用LTI 探測盆壁、骶岬、膀胱返折等解剖學標志，以防止瘢痕組織或粘連帶造成的結構變異導致誤傷；結果表明，LTI 可以幫助術者準確定位結構，提高婦科手術的安全性。

3 TI 的其他臨床應用

3.1 TI 技術在乳腺檢查中的應用

乳腺檢查的常用方法包括人工觸診、乳腺超聲、鉬靶X 線攝影檢查、乳房磁共振、組織活檢等，其中乳腺超聲檢查與鉬靶X 線攝影檢查是乳腺疾病篩查的有力手段，兩者結合能提高乳腺癌的檢出率[18]。而TI 技術與前兩者的結合進一步提高了診斷的精確度。早在20 世紀90 年代，超聲TI 技術就應用于乳腺腫塊的性質判斷[7]。檢查時，患者取仰臥位，將壓力感應裝置的探頭在乳房表面施加壓力以模仿人手指的觸診。首先全面探查，初步判斷腫塊的位置，再對先前判斷的腫塊區域（感興趣區）施加壓力。數據以貝葉斯分類法統計，得出良性或惡性傾向的結論，以區分纖維腺瘤、囊腫、纖維化、導管癌、小葉癌和其他疾病。TI 技術的應用降低了乳腺組織穿刺活檢率[19-20]。

3.2 TI 技術在前列腺檢查中的應用

TI 技術在前列腺檢查中也有較為廣泛的應用。目前，前列腺疾病的檢測主要依賴經典的直腸指檢（digital rectal examination，DRE）、前列腺特異抗原測定、經直腸超聲、磁共振功能成像和超聲引導下的組織穿刺活檢[21]。作為DRE的延伸，前列腺機械成像系統（prostate mechanical imaging，PMI）通過經直腸探頭獲取數據。采集時，患者下半身直立，上半身與之成直角趴在平面（如桌子）上，腿部肌肉放松后，再將探頭插入肛門。以肛門括約肌為參考點，向直腸內施加不同的壓力，繼而重建前列腺的彈性分布圖像。作為一種更客觀、精準且直觀的檢查工具，PMI 顯示出了良好的判斷能力，未來可能成為直腸指檢潛在的替代手段[22-23]。

4 展望

TI 技術作為EI 的一個分支，逐步發展為臨床上有力的輔助工具，其在婦產科的應用前景不容小覷。尤其是VTI 在盆底功能障礙性疾病的診斷和療效評估中顯示出客觀性，將來有可能會取代傳統手指觸診。然而，目前VTI的應用缺乏大樣本的研究，仍然需要更多研究來擴充其應用范圍。可以預見，TI 技術將進一步應用于各類盆底疾病的篩查或診斷中，為臨床工作提供更為便捷而精準的評估手段。

參·考·文·獻

[1] Ophir J, Céspedes I, Ponnekanti H, et al. Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues[J]. Ultrason Imaging, 1991, 13(2): 111-134.

[2] 耿京, 唐軍, 祁文娟. 聲觸診組織量化技術在子宮肌層病變中的應用初探[J]. 中國醫療設備, 2012, 27(5): 140-141.

[3] 王玥, 曲俠, 劉俐. 實時剪切波彈性成像評價肛提肌收縮狀態與靜息狀態彈性模量值的差異[J]. 中國醫學影像學雜志, 2017, 25(12): 944-945.

[4] 王玥, 曲俠, 佘穎, 等. 女性恥骨直腸肌實時剪切波彈性成像的可重復性研究[J]. 中國醫科大學學報, 2017, 46(4): 360-362.

[5] 李菁華, 吳青青, 高鳳云, 等. 經陰道超聲實時宮頸組織彈性成像技術預測早產風險的應用價值[J]. 中華醫學超聲雜志（電子版）, 2017, 14(12): 933-937.

[6] 周洪雨, 張晶, 王芳, 等. 靜態超聲彈性成像在子宮肌層良性病變微波消融效果評估中的應用[J]. 中華超聲影像學雜志, 2012, 21(2): 149-152.

[7] Sarvazyan A. Mechanical imaging: a new technology for medical diagnostics[J]. Int J Med Inform, 1998, 49(2): 195-216.

[8] Sarvazyan A, Egorov V. Mechanical imaging: a technology for 3-D visualization and characterization of soft tissue abnormalities. A review[J]. Curr Med Imaging Rev, 2012, 8(1): 64-73.

[9] Egorov V, van Raalte H, Sarvazyan AP. Vaginal tactile imaging[J]. IEEE Trans Biomed Eng, 2010, 57(7): 1736-1744.

[10] van Raalte H, Egorov V. Characterizing female pelvic floor conditions by tactile imaging[J]. Int Urogynecol J, 2015, 26(4): 607-609.

[11] van Raalte H, Egorov V, Lucente V. 3D tactile imaging in early prolapse detection[J]. Neurourol Urodyn, 2013, 32(6): 704-705.

[12] Egorov V, Shobeiri SA, Takacs P, et al. Biomechanical mapping of the female pelvic floor: prolapse versus normal conditions[J]. Open J Obstet Gynecol, 2018, 8(10): 900-924.

[13] van Raalte H, Lucente V, Egorov V. High definition pressure mapping of the pelvic floor muscles during valsalva manever, voluntary muscle contraction and involuntary relaxation[J]. Female Pelvic Med Reconstr Surg, 2015, 21(5 Suppl 1): S152.

[14] Bensmail H. Biomechanical characterization using tactile imaging and interpretation of female pelvic floor conditions before a treatment[J]. EC Gynaecology, 2018, 7(8): 293-297.

[15] Bensmail H. Evolutions in diagnosis and treatment of vaginal laxity[J]. EC Gynaecology, 2018, 7(8): 321-327.

[16] van Raalte H, Lucente V, Ephrain S, et al. Intra- and inter-observer reproducibility of vaginal tactile imaging[J]. Female Pelvic Med Reconstr Surg, 2016, 22(5 Suppl 1): S130-S131.

[17] van Raalte H, Egorov V. Laparoscopic tactile imager for urogynecological surgery: first clinical experience[J]. Female Pelvic Med Reconstr Surg, 2017, 23(5 Suppl 1): S122.

[18] Berg WA, Blume JD, Cormack JB, et al. Combined screening with ultrasound and mammography vs mammography alone in women at elevated risk of breast cancer[J]. JAMA, 2008, 299(18): 2151-2163.

[19] Egorov V, Kearney T, Pollak SB, et al. Differentiation of benign and malignant breast lesions by mechanical imaging[J]. Breast Cancer Res Treat, 2009, 118(1): 67-80.

[20] Egorov V, Sarvazyan AP. Mechanical imaging of the breast[J]. IEEE Trans Med Imaging, 2008, 27(9): 1275-1287.

[21] Litwin MS, Tan HJ. The diagnosis and treatment of prostate cancer: a review[J]. JAMA, 2017, 317(24): 2532-2542.

[22] Weiss RE, Egorov V, Ayrapetyan S, et al. Prostate mechanical imaging: a new method for prostate assessment[J]. Urology, 2008, 71(3): 425-429.

[23] Egorov V, Ayrapetyan S, Sarvazyan AP. Prostate mechanical imaging: 3-D image composition and feature calculations[J]. IEEE Trans Med Imaging, 2006, 25(10): 1329-1340.