體素內不相干運動MRI評估MR引導下高強度聚焦超聲消融子宮肌瘤中期治療效果

劉 佳，畢忠旭，劉 婧，朱 穎，王霄英

(北京大學第一醫院醫學影像科，北京 100034)

目前越來越多的子宮肌瘤患者要求在治療的同時保留子宮及生育能力[1]。MR引導下高強度聚焦超聲(high-intensity focused ultrasound, HIFU)可無創性消融治療子宮肌瘤。既往研究[2-4]表明，MR引導下HIFU消融治療可致組織表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)降低；而ADC來源于傳統彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)單指數模型，且DWI信號衰減同時受水分子擴散和毛細血管內微循環灌注的影響，子宮肌瘤血供較豐富時，ADC更易發生變化[5]。體素內不相干運動(intravoxel incoherent motion, IVIM)可同時描述組織內血流灌注和分子擴散狀態。多b值(b=0、200、400、600、800 s/mm2)MRI，尤其低b值(b=0、200 s/mm2)[6]可顯示MR引導下HIFU治療后子宮肌瘤內即刻血流灌注變化，但對于IVIM能否用于觀察MR引導下HIFU消融子宮肌瘤中期療效目前尚無統一定論。本研究回顧性分析采用IVIM MRI基于3種b值擬合所得參數評估MR引導下HIFU消融治療子宮肌瘤6個月后效果的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2012年6月—2013年9月23例于北京大學第一醫院接受治療的子宮肌瘤患者，年齡18～55歲，平均(44.3±4.3)歲；均為單發病灶，接受盆腔多b值DWI MR掃描，體積20.44～334.60 cm3。納入標準：①育齡期和圍絕經期婦女；②非妊娠婦女，且近期無妊娠計劃；③子宮肌瘤直徑≥3 cm；④無MR掃描禁忌證；⑤接受隨訪。本研究獲得醫院倫理委員會批準，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 MR引導下HIFU消融治療 采用Philips Sonalleve MR-HIFU治療系統，由3名具有3年以上工作經驗的影像科醫師操作。囑患者仰臥，足先進，采集盆腔矢狀位3D T2WI，觀察子宮肌瘤體積，并在T2WI上放置消融模塊(圖1)，使消融區域與子宮漿膜、小腸或骶骨等直線距離1.5 cm以上；依據最初測試能量(20～50 W)反應結果及前次消融反應調整消融能量，范圍60～200 W，行消融治療。

圖1 患者女，33歲，子宮肌瘤 MR引導下HIFU消融子宮肌瘤，冠狀位(A)及矢狀位(B)MR熱能分布圖示子宮肌瘤內部溫度及消融模塊重疊 圖2 患者女，50歲，子宮肌瘤 于b=0 s/mm2的顯示子宮肌瘤最大層面DWI圖像上勾畫ROI

1.2.2 MR掃描 采用Philips 3.0T MR儀，分別于HIFU治療前和治療后6個月采集3D T2WI、多b值彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)及增強T1WI。囑患者仰臥，采用盆腔線圈掃描整個盆腔，觀察子宮肌瘤的信號及范圍。參數：矢狀位3D T2WI，TR 712 ms，TE 165 ms，FA 90°，FOV 250 mm×250 mm×18 mm，矩陣180×157；多b值軸位DWI，呼吸觸發自旋回波-回波平面掃描(spin echo-echo planar imaging, SE-EPI)，b=0、25、50、75、100、150、200、500、800、1000 s/mm2，TR 3 000 ms，TE 65 ms，FA 90°，層厚6 mm，FOV 240 mm×240 mm×69 mm，矩陣80×77；軸位增強T1WI，TR 500 ms，TE 10 ms，FA 90°，FOV 240 mm×240 mm×101 mm，矩陣268×232。

1.3 圖像處理 由2名具有2年以上工作經驗的影像科醫師采用Philips PRIDE DWI Tool(version 1.5)軟件以盲法觀察圖像。于b=0 DWI圖像中子宮肌瘤最大層面手動勾畫ROI，避開肌瘤內偽影、肌瘤邊界不清及明顯壞死區域，并盡可能包括所有子宮肌瘤組織(圖2)；基于骨性標志選擇治療前后相似層面，提取3組數據分別進行擬合：①b≤100 s/mm2(b=0、25、50、75、100 s/mm2)，采用單指數模型擬合得到ADC；②b≤200 s/mm2(b=0、25、50、75、100、150、200 s/mm2)，采用單指數模型擬合得到ADC；③b≤1 000 s/mm2(b=0、25、50、75、100、150、200、500、800、1 000 s/mm2)，采用雙指數模型擬合，根據公式Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)](S0、Sb分別為b=0和b=25、50、75、100、150、200、500、800、1 000 s/mm2時的信號強度)獲得子宮肌瘤參數，包括真擴散系數(true diffusion coefficient, D)、假性擴散系數(false diffusion coefficient, D*)及灌注分數(perfusion fraction, f)的直方圖。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，組間比較采用配對t檢驗，對比觀察HIFU治療前及治療后6個月子宮肌瘤參數變化，評估其中期治療效果。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

治療前3D T2WI多見子宮肌瘤信號低于骨骼肌信號，體積20.44～334.60 cm3，平均(97.38±97.30)cm3；治療后6個月子宮肌瘤體積6.81～243.74 cm3，平均(49.23±45.55)cm3，體積縮小率48.46%。

b≤100 s/mm2圖像中，治療6個月后ADC較治療前明顯下降(P=0.015，表1、圖3)；b≤200 s/mm2圖像中，治療前后ADC差異無統計學意義(P=0.145，表1、圖4)；b≤1 000 s/mm2時，治療6個月后D較前明顯上升(P<0.001)、f明顯下降(P=0.001)，而D*無明顯變化(P=0.187)，見表1、圖5。

表1 不同b值圖像所示MR引導HIFU治療子宮肌瘤前及治療后6個月IVIM參數變化

圖3 MR引導下HIFU消融子宮肌瘤治療前及治療6個月后 b≤100 s/mm2擬合所得ADC圖及直方圖 A.治療前ADC圖；B.治療后ADC圖；C.治療前、后ADC直方圖示HIFU治療6個月后ADC明顯下降 (藍線為治療前，紅線為治療后)

圖4 MR引導下HIFU消融子宮肌瘤治療前及治療6個月后 b≤200 s/mm2擬合所得ADC圖及直方圖 A.治療前ADC圖；B.治療后ADC圖；C.治療前、后ADC直方圖示HIFU治療6個月后ADC差異無明顯變化 (藍線為治療前，紅線為治療后)

圖5 MR引導下HIFU消融子宮肌瘤治療前及治療6個月后 b≤1 000 s/mm2擬合所得IVIM參數圖及直方圖 A.治療前D圖；B.治療后D圖；C.治療前、后D直方圖示HIFU治療6個月后D明顯上升；D.治療前f圖；E.治療后f圖；F.治療前、后f直方圖示HIFU治療6個月后f明顯下降；G.治療前D*圖；H.治療后D*圖；I.治療前、后D*直方圖示HIFU治療6個月后D*無明顯變化 (藍線為治療前，紅線為治療后)

3 討論

既往研究[7]表明，利用IVIM評估子宮肌瘤血流灌注及分子擴散狀態的觀察者間一致性良好。FAYE等[8]發現基于DWI所得ADC可觀察治療子宮肌瘤6個月后的療效。IKINK等[6]發現多b值DWI可顯示MR引導下HIFU治療后即刻血流灌注變化。另有研究[9]表明，根據HIFU治療子宮肌瘤過程中的溫度曲線可預測療效，進而優化治療方案。然而目前對于IVIM MRI能否用于評價HIFU消融子宮肌瘤后的中期治療效果尚無明確結論。既往研究[10-15]多采用子宮肌瘤治療后3個月的非灌注體積(non-perfused volume, NPV)與治療后即刻NPV的比值及治療后3～12個月的子宮肌瘤體積縮小率評估消融治療效果，但加熱后對比劑清除時間延長，且安全性尚不明確，故須限制治療后即刻應用對比劑[16]，且子宮肌瘤體積和血液灌注于HIFU治療后6個月左右方可達到穩定[8]。因此，本研究以HIFU治療后6個月作為時間點，采用像素-像素直方圖全面顯示子宮肌瘤分子擴散狀態[16]，評估MR引導下HIFU消融治療子宮肌瘤的中期效果。

本研究中采用b≤100 s/mm2擬合所得ADC及采用b≤1 000 s/mm2擬合所得f均顯示灌注減少，可能由于HIFU治療導致小血管阻塞和損傷所致；而采用b≤1 000 s/mm2擬合所得D上升，表明血流灌注減少的同時細胞外液容量增加，為消融后毛細血管內皮細胞對大分子血清蛋白的通透性增加所致；與LUO等[17-18]的結果相符合。子宮肌瘤IVIM參數受b值影響，通常采用多個b值獲得IVIM MRI數據，b值較大(b=800、1 000 s/mm2)時，ADC反映真實水分子擴散，b值較小(b≤200 s/mm2)時，ADC則主要反映血流灌注的效應；以上均可通過雙指數擴散信號衰減加以解釋[19]。另外，b值特別小(b≤100 s/mm2)時，ADC主要來源于灌注成分，僅反映HIFU治療后血管狀態的變化。本研究發現b≤100 s/mm2時MRI評估HIFU治療后子宮肌瘤血流灌注變化的敏感性較b≤200 s/mm2時更高，可能由于后者圖中ADC受水分子擴散增加的干擾。以上結果提示，如僅需關注子宮肌瘤血流灌注狀態，可選擇b≤100 s/mm2進行MR掃描，以節省掃描時間。

本研究的主要不足之處：①僅選擇子宮肌瘤最大層面勾畫ROI，未能包含整個肌瘤，后續將通過3D IVIM獲得整個肌瘤相關參數加以完善；②樣本量小，可能導致結果存在偏倚。

綜上，IVIM MRI可較好地評估MR引導下HIFU消融子宮肌瘤的中期治療效果；以b≤100 s/mm2可顯示子宮肌瘤灌注狀態變化，而b≤1 000 s/mm2利于顯示子宮肌瘤治療后6個月時分子擴散和灌注變化。