3.0T MRI彌散加權(quán)成像對子宮肌瘤高強度聚焦超聲術(shù)后早期評價

王銘潔 李彩英 王淑梅 王崢 張建軍 李卉

·論著·

3.0T MRI彌散加權(quán)成像對子宮肌瘤高強度聚焦超聲術(shù)后早期評價

王銘潔 李彩英 王淑梅 王崢 張建軍 李卉

目的 采用3.0T MRI彌散加權(quán)成像(DWI)對子宮肌瘤(HIFU)早期療效評價。方法 33例子宮肌瘤患者，其中單發(fā)肌瘤20例，多發(fā)肌瘤13例，共59枚，平均年齡(34.3±8.7)歲，所有各患者均于HIFU術(shù)前及術(shù)后1 d行MRI平掃、增強掃描及DWI檢查，觀察并定量測定肌瘤HIFU術(shù)前、后T1增強掃描及DWI(ADC)信號值及術(shù)后消融區(qū)最大消融面積，對其療效進行評估。結(jié)果 59枚肌瘤于HIFU 術(shù)后在T1增強掃描序列均出現(xiàn)無灌注低信號消融區(qū)，消融率達70.9%。術(shù)后DWI顯示的消融區(qū)與增強掃描顯示消融區(qū)具有高度相關(guān)性(r=0.97)。術(shù)后35枚肌瘤消融區(qū)周圍可見環(huán)形或弧形條狀DWI高信號，ADC呈低信號。術(shù)后肌瘤消融區(qū)中央ADC值均增高，但b=500 s/mm2消融前后ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。不同b值間，術(shù)前肌瘤及術(shù)后消融區(qū)中央部分，大b值較小b值所測ADC值數(shù)值低(P<0.01)。結(jié)論 3.0 T MRI 彌散加權(quán)成像可以客觀顯示子宮肌瘤HIFU治療后消融范圍，并從分子水平反映子宮肌瘤及肌壁HIFU 術(shù)后生理、病理改變。

MRI；DWI；ADC；高聚焦超聲；子宮肌瘤

子宮肌瘤為女性常見疾病，傳統(tǒng)治療方式包括開腹手術(shù)、腹腔鏡切除和介入栓塞等，以上治療方式均具有創(chuàng)傷性，近年來高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)消融治療應(yīng)用于臨床治療子宮肌瘤，具有無創(chuàng)、保留子宮等優(yōu)勢，應(yīng)用越來越普及[1]。子宮肌瘤HIFU術(shù)后，消融區(qū)發(fā)生蛋白質(zhì)變性，凝固性壞死等一系列病理生理過程，出現(xiàn)水分子彌散運動增強或受限，本研究采用MRI-DWI對子宮肌瘤HIFU治療后進行ADC值定量測量，評價其在肌瘤術(shù)后臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院婦科2012年8月至2013年6月，經(jīng)HIFU治療前后行 MRI 檢查的子宮肌瘤患者33例，年齡26～55歲，平均年齡(34.3±8.7) 歲；瘤體徑1.1～9.6 cm，平均(5.5±1.6)cm。單個肌瘤20例，多發(fā)肌瘤13例，總共肌瘤59個。所有病例于HIFU術(shù)前及術(shù)后1 d內(nèi)行MRI平掃、DWI及增強檢查。

1.2 納入及排除標準 依據(jù)多中心臨床試驗方案確定標準，篩選臨床表現(xiàn)、婦科檢查及超聲綜合確診為子宮肌瘤的患者入組本研究。納入標準：(1)絕經(jīng)前女性；(2)有子宮肌瘤的臨床癥狀；(3)要求保留子宮，拒絕手術(shù)治療；(4)治療系統(tǒng)機載超聲可顯示肌瘤；(5)能準確交流超聲消融治療過程中的感受并同意、簽字者。排除標準：(1)宮頸超薄細胞檢測(TCT)提示異常細胞；(2)短期內(nèi)子宮肌瘤生長迅速者；(3)子宮后傾固定，俯臥位時子宮或子宮肌瘤仍壓迫直腸者；(4)合并婦科其他疾病(如陰道炎、盆腔炎、腫瘤，陰道出血嚴重等)；(5)腹部縱行瘢痕患者；(6)月經(jīng)期女性、孕婦(妊娠試驗陽性)及哺乳期女性；(7)其他有MRI 檢查及麻醉禁忌的患者。

1.3 設(shè)備及掃描參數(shù) 采用 PHILIPS 3.0 T 超導(dǎo)磁共振儀，取仰臥位，采用相控陣體部表面線圈。掃描序列采用：TSE T1WI軸位、矢狀位TR/TE=531 ms/10 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣300×236、268×204。TSE T2WI軸位TR/TE= 3 000 ms/70 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣300×234。T2WI壓脂矢狀位TR/TE=3 600 ms/70 ms，層厚4 mm，層間距1 mm，矩陣300×234。擴散加權(quán)成像采用:EPI-DWI軸位TR/TE=1 035 ms/59 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣80×80。選用b=0、500、1 500 s/mm23組。增強掃描采用3D- THRIVE 動態(tài)增強序列，薄層容積掃描。造影劑采用釓噴酸葡胺注射液20 ml，注射速率2 ml/s。

1.4 HIFU治療 采用JC型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)(重慶海扶技術(shù)有限公司生產(chǎn))。治療前常規(guī)備皮、灌腸、留置尿管，取俯臥位，于術(shù)前及術(shù)中給予鎮(zhèn)靜止痛藥物，維持鎮(zhèn)靜止痛狀態(tài)。應(yīng)用HIFU 治療系統(tǒng)對肌瘤實施一次性的，由點、線、面的組合的適形性消融治療。治療頻率0.5～2.0 MHz，焦距140 mm。點掃描速度3 mm/s，層厚5 mm。治療超聲功率為240～400 W，治療過程中，根據(jù)患者耐受程度、腫瘤及聲通道中組織變化情況進行實時調(diào)整，以20～40 W的梯度逐步提高或降低治療功率。超聲觀察圖像持續(xù)穩(wěn)定出現(xiàn)10個灰階以上增強時，判為治療有效。術(shù)后口服抗生素3 d，監(jiān)測不良反應(yīng)。

1.5 治療評價

1.5.1 利用飛利浦Extend MR WorkSpace 2.6.3.4測量子宮肌瘤消融術(shù)前、術(shù)后區(qū)體積，計算消融率。由具有五年以上工作經(jīng)驗MRI醫(yī)師利用工作站體積定量軟件進行，選取術(shù)前MR增強掃描T1WI序列軸位，對子宮肌瘤病變層面，逐層勾畫子宮肌瘤邊緣，每一層得出截面積，待勾畫完所有層面后，由軟件自動測出體積。消融術(shù)后，同樣方法，勾畫消融區(qū)病變的邊緣，得出逐層的截面積，利用體積軟件，自動得到消融區(qū)體積。消融率=術(shù)后消融體積/腫瘤體積×100%。

1.5.2 把子宮肌瘤消融術(shù)后DWI顯示的高信號區(qū)，或邊緣高信號所勾畫的區(qū)域做為術(shù)后消融信號區(qū)進行勾畫，取最大三層截面積，計算平均值。b值=500、1 500 s/mm22組分別測量。把增強掃描術(shù)后T1WI無灌注區(qū)作為術(shù)后消融區(qū)面積進行測量，方法同DWI序列，并行比較分析。

1.5.3 測量子宮肌瘤HIFU術(shù)前術(shù)后信號，選取b值=500、b值=1 500 s/mm22組ADC序列及T1WI增強掃描等序列，術(shù)前、術(shù)后均選取子宮肌瘤最大截面，ROI勾畫沿肌瘤邊緣，測量3次，取其平均信號值。測量肌壁興趣區(qū)選擇可明確識別的肌壁區(qū)，范圍為10 mm2，避開結(jié)合帶。術(shù)前、術(shù)后選取相同層面、同樣大小ROI。

2 結(jié)果

2.1 采用3.0TMRI-DWI對子宮肌瘤治療前后進行評價 HIFU術(shù)前，肌瘤于b=500 s/m2、b=1 500 s/m22組b值的DWI像上呈類圓形等信號，ADC圖像上呈稍低信號。HIFU術(shù)后，肌瘤消融區(qū)于DWI像呈現(xiàn)為一邊緣環(huán)形或弧形高信號圍出的區(qū)域，ADC像上則為邊緣稍低中央增高的信號區(qū)，本例采用2組b值，b=500 s/mm2、b=1 500 s/mm2，b=1 500 s/mm2時顯著。不同b值間，無論術(shù)前肌瘤還是術(shù)后消融區(qū)中央部分b=1 500 s/mm2較b=500 s/mm2，ADC值低(P<0.05)。見表1，圖1。

2.2 HIFU術(shù)后DWI顯示的最大消融面積與增強掃描的比較 DWI序列顯示的消融區(qū)范圍略小于增強掃描顯示的非灌注區(qū)范圍(P<0.01)，不同b值間顯示消融范圍差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。DWI序列顯示的消融區(qū)范圍與增強掃描顯示的非灌注區(qū)范圍具有高度相關(guān)性。見表2、3。

2.3 子宮肌瘤HIFU術(shù)后子宮殘余正常肌壁術(shù)前術(shù)后ADC值比較 DWI 顯示HIFU術(shù)前、后，子宮正常殘余肌壁信號變化各b值組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

圖1 同一患者，圖A、B分別為術(shù)前b=500 s/mm2、b=1 500 s/mm2DWI圖像，示子宮肌瘤為子宮右前壁類圓形等信號(見小箭頭)。圖C、D 分別為術(shù)前b=500 s/mm2、b=1 500 s/mm2ADC圖像，示子宮肌瘤為類圓形稍低信號(見小箭頭)。圖E、F分別為術(shù)后b=500 s/mm2、 b=1 500 s/mm2DWI圖像，圖E、F示子宮肌瘤HIFU術(shù)后消融區(qū)為邊緣環(huán)形高信號圍出的區(qū)域(見大箭頭)。圖G、H分別為術(shù)后b= 500 s/mm2、b=1 500 s/mm2ADC圖像，圖G、H示子宮肌瘤HIFU術(shù)后肌瘤中央出現(xiàn)中央稍高邊緣較低的消融區(qū)信號(見大箭頭)

表1 子宮肌瘤HIFU術(shù)前、術(shù)后ADC值比較

時間b=500s/mm2b=1500s/mm2P值術(shù)前1.37±0.311.00±0.18<0.01術(shù)后1.42±0.231.15±0.17<0.01t值-1.36-5.09P值0.160.00

表2 HIFU術(shù)后DWI顯示的最大消融面積與增強掃描比較

序列分組DWI增強T1t值P值b=500s/m2 1078.7±848.31192.2±948.8-4.00.00b=1500s/m21065.5±840.61192.2±948.8-4.60.00t值0.8P值0.42

表3 采用3.0T MRI顯示最大消融面積 DWI序列與增強掃描的相關(guān)性

表4 子宮肌瘤HIFU術(shù)后子宮殘余正常肌壁術(shù)前術(shù)后ADC值比較

b值(s/mm2)單發(fā)肌瘤術(shù)前術(shù)后t值P值多發(fā)肌瘤術(shù)前術(shù)后t值P值b=500 1.60±0.301.74±0.30-2.090.0521.78±0.391.78±0.320.060.95b=15001.06±0.161.14±0.21-1.490.1521.20±0.131.15±0.170.730.47

3 討論

子宮肌瘤是育齡女性生殖器官的常見疾病。癥狀性肌瘤影響女性的生活質(zhì)量，多需治療。

高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound,HIFU)治療子宮肌瘤，與傳統(tǒng)的開腹手術(shù)、腹腔鏡切除和介入栓塞等有創(chuàng)方法比較，具有非侵入性，保留子宮及生殖功能等優(yōu)勢，得到了越來越多的認可與關(guān)注。它是將超聲波由體外發(fā)出聚焦于體內(nèi)病變組織，利用超聲波的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和空化效應(yīng)致腫瘤細胞凝固性壞死[2]，而達到治療效果，改善臨床癥狀。

3.0T MRI較超聲、CT檢查更高的組織分辨率及較1.5T MRI檢查更高的速度和信噪比，可以更清楚的顯示病灶，有研究發(fā)現(xiàn)HIFU術(shù)后消融區(qū)T1WI序列高信號區(qū)及增強掃描低灌注信號區(qū)可判斷肌瘤的消融范圍[3]。近年來，MRI彌散成像應(yīng)用于全身多個器官。

彌散加權(quán)序列(DWI)可以活體檢測水分子自由運動程度并用ADC值定量檢測，在分子水平反映人體組織的空間組成信息及生理病理狀態(tài)下各組織成分水分子的功能變化，DWI 圖信號強度的高低直觀的反映組織擴散的受限程度，信號越高，則組織擴散受限程度越大。DWI信號強度主要受ADC值、各向異性及T2透過效應(yīng)三個因素的影響[4]，DWI的信號強度與ADC值之間存在負指數(shù)函數(shù)關(guān)系。ADC圖與DWI圖正相反，水分子擴散越受限制，圖像越暗。ADC 值是通過定量測量以數(shù)值的形式反應(yīng)組織中水分子的擴散能力大小，它定量人體組織中體素內(nèi)非相干性運動(IVIM，intra voxel incoherent motion)的擴散系數(shù)，作為一個擴散常數(shù)反映組織整體結(jié)構(gòu)特征的，包括組織真正的擴散系數(shù)(diffusion coefficient，D 值)和毛細血管灌注兩方面，當(dāng)b<500 s/mm2，ADC值受灌注影響較大，b值越大，越能更真實的反映組織水分子受限的程度[3]。

Jacobs等[5]研究表明子宮肌瘤HIFU治療后DWI顯示消融區(qū)范圍大小與增強掃描的無血流灌注區(qū)具有極高的相關(guān)性和一致性，可以在腫瘤消融后早期顯示壞死范圍。Low 等[6]研究發(fā)現(xiàn)腫瘤活性區(qū)域在DWI 上表現(xiàn)為高信號區(qū)域，而壞死區(qū)域表現(xiàn)為低信號區(qū)域，通過這種信號差異可以區(qū)分腫瘤組織與壞死[7]。HIFU術(shù)后早期消融區(qū)邊緣未壞死細胞呈細胞毒性水腫狀態(tài)，水分子彌散受限，DWI呈高信號，ADC值減低，而中央壞死細胞細胞膜破裂，細胞崩解，失去了其對細胞內(nèi)水分子的束縛作用，大量細胞內(nèi)液漏出，同時腫瘤細胞溶解，使細胞間隙擴大，使水分子的擴散運動增強，ADC值升高[8]，本組課題分別采用2組b值，500、1 500 s/mm2，術(shù)后發(fā)現(xiàn)肌瘤消融區(qū)中央ADC值均較術(shù)前升高，b=1 500 s/mm2時(P<0.05)。肌瘤術(shù)后消融區(qū)DWI信號均增高，可能為T2透過效應(yīng)所致[4]。b=500 s/mm2，本組肌瘤術(shù)前、后ADC值，均高于b=1 500 s/mm2，與國內(nèi)外研究數(shù)據(jù)一致，采用小 b 值(b<500 s/mm2) DWI 時，病變ADC 值明顯高于大 b 值( b≥500 s/mm2)[9-11]。

本組52枚肌瘤于HIFU術(shù)后DWI像出現(xiàn)的環(huán)形或不規(guī)則高信號區(qū)，其范圍與增強掃描無強化低信號區(qū)具有高度相關(guān)性，但范圍略小于增強掃描非灌注區(qū)(P<0.01)，可能與DWI很難顯示消融區(qū)邊緣的血管源性水腫有關(guān)。DWI通過反映HIFU術(shù)后消融區(qū)水分子運動增強及受限的變化情況，可間接了解肌瘤HIFU術(shù)前、后的生理、病理變化過程。

子宮肌瘤HIFU術(shù)后，DWI無需造影劑引入，即可顯示消融壞死區(qū)范圍，且其消融區(qū)內(nèi)高低不同的信號及ADC值的變化，反映消融區(qū)組織水分子彌散運動的變化，揭示HIFU術(shù)后消融區(qū)細胞水平的病理、生理改變、區(qū)分壞死與活性區(qū)域。是一種評價HIFU術(shù)后早期療效的有效手段。

1 夏愛華.腹腔鏡及經(jīng)腹子宮肌瘤剔除術(shù)術(shù)中及術(shù)后情況比較分析.河北醫(yī)藥,2015,37:2161-2163.

2 Ter Haar G.Uhrasound focal beam surgery.Uhrasound Med Boil,1995,21:1089-1100.

3 劉映江,劉仙明,彭松,常規(guī)MRI在子宮肌瘤超聲消融療效評價及隨訪中的價值.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2011,27:2098-2101.

4 張海兵,鐘喨.磁共振擴散加權(quán)成像量化診斷肝臟局灶性病變的研究進展.中華臨床醫(yī)師雜志:電子版,2011,5:7006-7011.

5 Jacobs MA,Gultekin DH,Kim HS,et al.Comparison between dif-fusion- weighted imaging T2-weighted,and postcontrast T1-weighted imaging aftet MR-guided,high intensity,focused ultra-sound treatment of uterine leiomyomata:preliminary results.Medical Physics,2010,37:4768- 4776.

6 Low RN,Gurney J.Diffusion-weighted MRI (DWI) in the oncology- patient:value of breathhold DWI compared to unenhanced and gado linium enhanced MRI.J Magn Reson Imaging,2007,25:848.

7 羅銀燈，趙建農(nóng)，鐘維佳，等． 磁共振擴散加權(quán)成像在原發(fā)性肝癌HIFU 療效評估中的價值． 重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2011，36:450.

8 唐茁月,趙建農(nóng),鐘維佳,等 DWI 應(yīng)用于兔 VX2 肝癌模型 HIFU 治療的價值.臨床放射學(xué)雜志,2012,31:438-442.

9 Ichikawa T,Haradome H,Hachiya J,et al.Diffusion-weighted MR imaging with a single-shot echo-planar sequence:detection and character- rizationof focal hepatic lesions.Am J Roentgenol,1998,170:397-402.

10 Namimoto T,Yamashita Y,Sumi S,et al.Focal liver masses:charac- terization with diffusion-weighted echo-planar MR imaging.Radiology,1997,204:739-744.

11 Yamada I,Aung W,Himeno Y,et al.Diffusion coefficients in abdominal organs and hepatic lesions:evaluation with intravoxel incoherent motio- necho-planar MR imaging.Radiology,1999,210:617-623.

Evaluation of early efficiency after high-intensity focused ultrasound operation on uterine fibroids by 3.0 T MRI-DWI

WANGMingjie*,LICaiying,WANGShumei*,etal.

*DepartmentofMRI,TheFirstHospitalofBaodingCity,Hebei,Baoding071000,China

Objective To use 3.0 T MRI diffusion weighted imaging (DWI) to evaluate the early efficiency of high-intensity focused ultrasound (HIFU) on uterine fibroids.Methods A total of 33 patients with uterine fibroids including 20 cases of solitary fibroids and 13 cases of multiple fibroids,with a total of 59 fibroids and patient's mean age being 34.3±8.7 years.All the patients underwent MRI scan,enhanced MRI scan,DWI scan before HIFU and on 1d after HIFU to observe and calculate quantitatively the signal value of enhanced T1WI and ADC value,the maximum ablation area of uterine fibroid after HIFU,and to evaluate its therapeutic effects.Results There appeared nonperfusion low signal ablation zone in T1 enhanced scan sequence after HIFU in 59 uterine fibroids,with ablation rate being 70.9%.After HIFU,the ablation zone displayed by DWI was closely correlated to that displayed by enhancement MRI scanning (r=0.97),moreover, the circular or curved strip DWI high signal was found around the ablation zone in 35 uterine fibroids,with ADC showing low signal. After HIFU, the central ADC value in ablation zone of uterine fibroids was increased,but there was no significant difference in ADC value (b=500s/mm2) before and after ablation (P>0.05). Among different b values,in ablation central part before and after operation, the ADC value of b=1 500s/mm2was obviously lower than that of b=500s/mm2(P<0.01).Conclusion The 3.0 T MRI diffusion weighted imaging can display objectively the ablation area of uterine fibroids before and after HIFU,which can reflect the physiological and pathological changes in the muscle wall of uterus and uterine fibroids after HIFU at molecular level.

MRI; DWI; ADC; HIFU; uterine fibroids

10.3969/j.issn.1002-7386.2017.11.008

071000 河北省保定市第一中心醫(yī)院MRI室(王銘潔、王淑梅、張建軍、李卉)，超聲科(王崢)；河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院(李彩英)

李彩英，050000 石家莊市，河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院；

E-mail:licaiying63@163.com

R 445.14

A

1002-7386(2017)11-1630-04

2016-12-27)