不同T2信號強度子宮肌瘤磁共振擴散張量成像特點的研究

劉梓菀，呂富榮，肖智博，李佳，呂發金，杜金超

子宮肌瘤是最常見的婦科良性腫瘤，部分可產生明顯的臨床癥狀[1]，甚至有患抑郁癥的風險[2]，嚴重影響患者的身心健康，早期治療以手術為主。近年來微創、無創治療特別是高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)消融發展迅速，廣泛應用于有生育要求的癥狀性子宮肌瘤患者[3-6]。研究表明，HIFU對T2呈低信號的子宮肌瘤療效最好，等信號次之，T2高信號的肌瘤則難以消融、效果最差[3-6]，但也有研究發現，部分T2呈均勻高信號的子宮肌瘤行HIFU治療亦能取得良好效果[7]。Zhao等[7]從組織病理學角度對不同T2信號強度子宮肌瘤的HIFU療效差異進行定性分析，而冉劍波等[8]則進行定量分析，認為肌瘤平滑肌細胞數及膠原含量的差異可能導致了HIFU消融效果的不同。但HIFU在治療前通常缺乏病理結果，目前主要由MRI提供肌瘤的影像信息。雖然T2信號在一定程度上反映了肌瘤組織結構，但T2信號強度以肉眼觀察為主，是一相對比值、具有主觀局限性，不能量化分析肌瘤的組織微觀結構，提供的信息有限。

磁共振擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通過對組織水分子擴散速率及方向進行量化反映組織微觀結構，主要應用于中樞神經系統[9]，近年來在子宮的應用逐漸增加[10-13]，雖然在子宮肌瘤領域應用依然較少[14-17]，但目前已有關于T2均勻低信號子宮肌瘤DTI參數特點的報道[16-17]。本研究希望擴展前人的工作，探討不同T2信號強度肌瘤間的DTI參數特點，提供比T2信號強度更直觀、準確的微觀結構信息，為臨床提供一種能在HIFU治療前無創地量化分析肌瘤微觀結構的方法。

1 材料與方法

1.1 一般資料

2014年4月至2015年1月于我院經MR診斷的子宮肌瘤患者。納入標準：(1)單純子宮肌瘤患者；(2)子宮肌瘤最大層面直徑3～12 cm；(3)未經藥物及手術治療的子宮肌瘤。排除標準：(1)闊韌帶肌瘤；(2)有子宮腺肌癥、盆腔炎癥等其他婦科疾病者；(3)妊娠期或哺乳期者；(4)有MRI禁忌證及釓劑過敏患者；(5)宮內節育器；(6)對于DTI圖像信號缺失嚴重的肌瘤；(7)對檢查不能配合或不能有效完成者。所有患者均在受檢前被詳細告知檢查的目的、方法以及注意事項，并簽署知情同意書。本研究已通過我院倫理委員會審核批準。

1.2 檢查方法

1.2.1 設備和掃描方法

使用美國GE 3.0 T MRI (Singa HD Excite，GE healthcare，USA)，8通道相控陣腹部線圈，取仰臥位固定。先行常規MR檢查，采集T1WI、T2WI及增強圖像，再加行盆腔DTI掃描，采用擴散加權矢狀位自旋平面回波(spin-echo sequence,echo planar imaging，SE-EPI)脈沖序列，掃描參數為：FOV 38 cm×38 cm，矩陣128×104，層厚4 mm，層間隔0 mm，層數20層，TE 80 ms，TR 4500 ms，激勵次數2，b值取0 s/mm2和600 s/mm2，擴散敏感梯度方向數25個；共計掃描時間30～35 min。

1.2.2 圖像分析

影像評估：病例診斷、篩選及分組均由兩名具有10年以上盆腔MR診斷經驗的放射醫師共同閱片，診斷結果不同時討論并達成一致。參考Zhao等[5]的分類標準，將肌瘤分為T2低信號(信號強度近似于骨骼肌)、等信號(信號強度近似于子宮肌層)、高信號(信號強度近似于子宮內膜)3組。盡可能選取T2信號均勻的子宮肌瘤，當信號不均時，則按肌瘤內的主要信號成分進行分類(主要信號范圍占病灶1/2以上)[18]。DTI參數測量：在后處理工作站美國GE AW Functool 4.4進行測量，在相應DTI矢狀位平均擴散系數(the mean diffusivity，MD)、部分各向異性(fractional anisotropy，FA)及相對各向異性(relatively anisotropy，RA)彩色編碼圖上，盡可能大地選取圓形或類圓形感興趣區(region of interest，ROI)測得MD、FA及RA值，分別測量，一共3次，取平均值。ROI選擇：在b=0 s/mm2的圖像上勾畫ROI，選擇病灶的中心部分，減少周圍組織對MD、FA及RA值的影響，盡量包含同一層面所有的肌瘤組織，病灶信號不均時，避開明顯的壞死、囊變區，按肌瘤大小平均選取共6個層面放置ROI，取平均值。

1.3 統計學分析

采用統計學軟件SPSS 19.0，結果用均數±標準差表示。先對每組數據進行正態分布和方差齊性檢驗，再采用獨立樣本t檢驗對各組肌瘤間MD值、FA值及RA值進行比較。P＜0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 分組結果

123例符合標準的子宮肌瘤患者參與DTI掃描，其中7例由于DTI圖像信號缺失嚴重予以排除，最終觀察116例患者，年齡21～56歲，平均年齡(36.6±5.2)歲，共141個符合標準的子宮肌瘤，分別為低信號組57個肌瘤、等信號組33個肌瘤、高信號組51個肌瘤。

2.2 DTI參數比較

各組間DTI參數方差分析具有統計學意義，進一步進行兩兩比較；低信號組MD值顯著低于等信號組及高信號組(P=0.000)，等信號組顯著低于高信號組(P=0.000)；低信號組RA、FA值顯著高于等信號組及高信號組(P=0.000)，等信號組高于高信號組(P=0.000)；各組RA值低于FA值，變化趨勢一致，低信號組高于等信號組及高信號組(P=0.000)，等信號組高于高信號組(P=0.000)，差異具有統計學意義(表1、2，圖1、2)。

3 討論

子宮肌瘤T2信號強度與組織成分含量密切相關，常見的普通型子宮肌瘤T2上多呈均勻低、等信號[7-8，17-18]。富于細胞型與退變型(如黏液樣變、水腫型等)肌瘤主要呈T2高信號，以細胞為主者信號常均勻，而退變型則多不均勻[15-16，18]。本次研究僅通過T2信號強度分類、所測量的子宮肌瘤病理類型可能并不一致，為了減小病理類型差異對研究結果準確性的影響，本次入組病例盡量選擇T2信號均勻的子宮肌瘤，當信號不均時則按肌瘤內的主要信號成分進行分類(主要信號范圍占病灶1/2以上)[18]，勾畫ROI時選擇病灶中心部分、減少周圍組織的影響，盡量包含同一層面所有的肌瘤組織，當信號不均勻時，避開明顯的壞死、囊變區。

本研究結果與ROI的勾畫密切相關，而圖像質量影響ROI的勾畫，由于盆腔DTI分辨率較低，存在較多的影響因素(腸道蠕動、腸氣干擾等)，故需要采取措施提高圖像質量：囑受檢者檢查前排空膀胱，以降低膀胱內尿液對子宮肌瘤的影響(尤其是前壁肌瘤)[17]；盡可能在增加擴散梯度方向的同時控制掃描時間，故設定擴散梯度方向為25個[19]。

本研究發現，不同T2信號強度子宮肌瘤的DTI參數存在差異，低信號組肌瘤MD值顯著低于等、高信號組，等信號組MD值低于高信號組，說明低信號組肌瘤組織水分子擴散能力最差，等信號組次之，高信號組最高；FA值及RA值則是低信號組肌瘤最高，等信號組次之，高信號最低；FA值是組織中水分子運動各向異性成分占整個擴散張量的比例，其值越大表明水分子運動更趨一致，RA值作為FA值的補充，其變化趨勢與FA值相同。

結合子宮肌瘤組織微觀結構特點[14-16]，各組肌瘤間MD值、FA值及RA值的差異間接反映了各組肌瘤的微觀結構。低信號組肌瘤的細胞外間隙更狹窄，含水少、含細胞外基質較多，水分子擴散能力減低，各方向擴散能力差異大，故FA值高，間接提示該型肌瘤組織纖維束較長、排列密集，走行更趨于一致，這與李佳等[16]的研究相符；高信號組肌瘤細胞成分豐富，細胞外間隙大，含水多、水分子走行分散，阻礙水分子擴散的細胞外基質少，故水分子擴散能力強，各方向擴散差異小，故FA值低，間接反映該組肌瘤細胞外基質中纖維束短、排列稀疏。

表1 T2低信號、等信號與高信號組子宮肌瘤MD值、FA值及RA值 (x ±s)Tab.1 The MD value, FA value and RA value among the uterine fibroids, which grouped by T2 signal intensity in three groups: hypointense, isointense and hyperintensefibroids(x ±s)

表2 不同信號組DTI參數方差分析及比較結果Tab.2ANOVA of different signal intensity group

本研究存在一些不足，正常女性子宮肌層、結合帶及子宮內膜的DTI參數與月經周期及患者年齡有關[10-13]，而本研究所有肌瘤僅通過T2信號強度分組，未考慮患者月經周期及年齡是否對子宮肌瘤的DTI參數有影響。此外，入組病例均經MR診斷，無手術病理結果對照，故不能完全排除與子宮肌瘤MR表現類似的腺肌瘤或肉瘤等，可能會對研究結果產生一定影響。

總之，不同T2信號強度子宮肌瘤的DTI參數差異具有統計學意義，將肌瘤組織結構體現在具體數值上，故能提供較常規MR T2信號強度更多、更準確的微觀結構信息，從而為臨床提供一種能在HIFU治療前無創地量化分析子宮肌瘤微觀結構的方法。結合T2高信號子宮肌瘤的HIFU療效，并分析肌瘤進行HIFU治療前后的DTI參數特點，尋找T2高信號子宮肌瘤HIFU治療獲得良好效果的DTI參數區間，使更多的T2高信號肌瘤也能適用于HIFU治療，以及結合病理，探討不同病理亞型子宮肌瘤、腺肌瘤及肉瘤間DTI參數差異與特點是下一步的研究計劃。

圖1 低信號子宮肌瘤DTI參數。女性，37歲，子宮右側壁肌壁間單發肌瘤。肌瘤大小約5.6 cm×4.8 cm×4.9 cm，T2呈均勻低信號(A)。在DTI b=0 s/mm2灰度圖上勾畫ROI (B)，分別從MD、FA及RA彩色編碼圖上得到相應參數值：MD值=1.18×10-3 mm2/s，FA值=0.501，RA值=0.466(C～E) 圖2 混雜高信號子宮肌瘤DTI參數。女性，42歲，子宮前壁肌壁間單發肌瘤。肌瘤大小約7.4 cm×10.2 cm×8.9 cm，T2呈混雜高信號(A)，在DTI b=0 s/mm2灰度圖上勾畫ROI (B)，分別得到相應DTI參數值：MD值=2.10×10-3 mm2/s、FA值=0.225(C、D)Fig.1 Characteristics of DTI parameter in hypointense signal fibroid. A 37-year-old woman with 5.6 cm×4.8 cm×4.9 cm single intramural myoma on right wall of uterine, who shows homogeneous hypointense signal on T2WI (A). The ROI is placed on b=0 s/mm2 DTI image (B), and get parameter values from MD, FA and RA color-coded map respectively: MD value=1.18×10-3 mm2/s, FA value=0.501, and RA value=0.466(C～E).Fig.2 Characteristics of DTI parameter in mixed hyperintense signal fibroid. A 42 year-old womam with single intramural myoma in the posterior uterine wall, who shows mixed hyperintense signal on T2WI (A). The ROI is placed on b=0 s/mm2 DTI image (B), and get parameter values from MD and FA values from color-coded map respectively: MD value=2.10×10-3 mm2/s and FA value=0.225(C, D).

[References]

[1] Vilos GA, Allaire C, Laberge PY, et al. The management of uterine leiomyomas. J Obstet Gynaecol can, 2015, 37(2): 157-178.

[2] Shen TC, Yang CY, Huang YJ, et al. Risk of depression in patients with uterine leiomyoma: A nationwide population-based cohort study.J Affect Disord, 2017, 213(4): 126-130.

[3] Yang S, Kong F, Hou R, et al. Ultrasound guided high-intensity focused ultrasound combined with gonadotropin releasing hormone analogue (GnRHa) ablating uterine leiomyoma with homogeneous hyperintensity on T2-weighted MR imaging. Br J Radiol, 2017,90(1073): 20160760.

[4] Chen J, Chen W, Zhang L, et al. Safety of ultrasound-guided ultrasound ablation for uterine fibroids and adenomyosis: A review of 9988 cases. Ultrason Sonochem, 2015, 27: 671-676.

[5] Zhao WP, Chen JY, Zhang L, et al. Feasibility of ultrasound-guided high intensity foucoused ultrasound ablating uterine fibroids with hyperintense on T2-weighted MR imaging. Eur J Radiol, 2013, 82(1):43-49.

[6] Hou J, Liu S, Wang W, et al. US-guided high-intensity focused ultrasound (HIFU) surgery for uterine fibroids: relationship betwen the therapeutic efects and signal intensity of prexisting T2-weighted MR images. J Med Imaging, 2014, 24(5): 820-823.侯靜, 劉晟, 王維, 等. MRI T2WI信號強度與高強度聚焦超聲消融子宮肌瘤療效的關系研究. 醫學影像學雜, 2014, 24(5): 820-823.

[7] Zhao WP, Zhao JY, Chen WZ, et al. Effect of biological characteristics of different types of uterine fibroids, as assessed with T2-weighted magnetic resonance imaging, on ultrasound-guided high-intensity focused ultrasound ablation. Ultrasound Med Biol, 2015, 41(2):423-431.

[8] Ran JB, Huang HR, Li F, et al. Histopathological study on the diference oftherapeutic efects of high-intensity focused ultrasound ablation for uterine fibroids with diferent T2WI signal. Chin J Interv Imaging Ther, 2016, 13(5): 318-321.冉劍波, 黃浩然, 李非, 等. 高強度聚焦超聲消融不同T2WI信號子宮肌瘤療效差異的組織病理學研究. 中國介入影像與治療學,2016, 13(5): 318-321.

[9] Zhao X, Wang JF, Ju WP, et al. Study of relevant parameters of diffusion tensor imaging in the hippocampus of normal middle-aged group. Chin J Magn Reson Imaging, 2016, 7(10): 743-748.趙霞, 王劍飛, 鞠文萍, 等. 正常中年人海馬磁共振擴散張量成像相關參數研究. 磁共振成像, 2016, 7(10): 743-748.

[10] Kara Bozkurt D, Bozkurt M, Nazli MA, et al. Diffusion-weighted and diffusion-tensor imaging of normal and diseased uterus. World J Radiol, 2015, 7(7): 149-156.

[11] K?l??kesmez ?, F?rat Z, Oygen A, et al. Diffusion tensor imaging of the uterine zones related to the menstrual cycle and menopausal status at 3 Tesla MRI. Balkan Med J, 2016, 33(6): 607-613.

[12] He Y, Ding N, Li Y, et al. 3.0 T diffusion tensor imaging (DTI) of normal uterus in young and middle-aged females during the menstrual cycle: evaluation of the cyclic changes of fractional anisotropy (FA)and apparent diffusion coefficient (ADC) values. Br J Radiol, 2015,88(1049): 20150043.

[13] He YL, Ding N, Li Y, et al. Cyclic changes of the junctional zone on 3.0 T MRI images in young and middle-aged females during the menstrual cycle. Clin Radiol, 2016, 71(4): 341-348.

[14] Weiss S, Jaermann T, Schmid P, et al. Three-dimensional fiber architecture of the nonpregnant human uterus determined ex vivo using magnetic resonance diffusion tensor imaging. Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol, 2006, 288(1): 84-90.

[15] Thrippleton MJ, Bastin ME, Munro KI, el al. Ex vivo water diffusion tensor properties of the fibroid uterus at 7T and their relation to tissue morphology. J Magn Reson Imaging, 2011, 34(6): 1445-1451.

[16] Li J, Lv FR, Xiao ZB, et al. Feasibility of applying DTI fibre tractography in uterine fibroid in vivo. J Chongqing Med Univ, 2016,41(3): 247-252.李佳, 呂富榮, 肖智博, 等. DTI 纖維示蹤成像應用于活體子宮肌瘤的可行性研究. 重慶醫科大學學報, 2016, 41(3): 247-252.

[17] Li J, Lv FR, Xiao ZB, et al. A study of diffusion tensor imaging characteristics of uterine fibroids with homogeneous hypointense signal on T2WI. Chin J Magn Reson Imaging, 2015, 6(9): 677-681.李佳, 呂富榮, 肖智博, 等. T2WI均勻低信號子宮肌瘤MR擴散張量成像特點的研究. 磁共振成像, 2015, 6(9): 677-681.

[18] Yang D, Zhu YX, Wang X, et al. Diffusion-weighted imaging characterisics of uterine leiomyomas with different pathological subtypes at 3.0 T. Natl Med J China, 2016, 96(15): 1155-1159.楊笛, 朱雅馨, 王雪, 等. 不同病理類型子宮肌瘤3.0 T磁共振擴散加權成像觀察. 中華醫學雜志, 2016, 96(15): 1155-1159.

[19] Kim CK, Jang SM, Park BK. Diffusion tensor imaging of normal prostate at 3.0 T: effect of number of diffusion-encoding directions on quantitation and image quality. Br J Radio, 2012, 85(1015): 279-283.