高分辨率磁共振結構與功能成像在慢性出口梗阻型便秘中的應用價值

鄧明 胡元楠 胡金香

慢性便秘(chronic constipation，CC)已經成為影響人們現代生活質量的主要因素之一。同時，隨著社會生活水平的逐步提高，以及健康管理的理念更新，越來越多的CC病人面臨診斷和治療的困惑，尤其是難以尋求直觀準確的病因診斷[1]。CC分為慢傳輸型便秘(slow transit constipation，STC)、出口梗阻型便秘(outlet obstructive constipation，OOC)和混合型便秘。相比之下，OOC的病因診斷和治療更加復雜，從病因診斷標準來看，目前尚缺乏金標準與高級別的臨床研究證據，外科治療方面也面臨術前評估、術式選擇、術后療效評價等方面缺乏權威參考的問題[2]。因此，有必要對OOC的病因學診斷進行系統回顧。

OOC是一種功能性便秘，指直腸內容物因盆底功能障礙無法有效排出而出現肛門下墜、大便不盡、排便困難等癥狀的一組臨床綜合征[3]。OOC的常見病因包括直腸前突、直腸黏膜脫垂、直腸內套疊、盆底肌肉痙攣及會陰下降等[4]。OOC病人常表現出排便時間延長，排便費力，排便量少，排便不盡感，多伴有肛門下墜感、肛門疼痛感，部分病人需要手指輔助排便。因此長時間的CC過程對盆底支持結構和組織產生較為明顯的損傷，尤其是盆底肌肉結構的損傷更明顯[5]，而這些盆底支持結構及組織的傷害又會加重便秘的癥狀，形成惡性循環。在CC治療方面，多數OOC病人一般采取非手術治療方式，且治療周期相對較長，甚至面臨內科治療失敗風險。根據指南推薦，OOC保守治療無效后需考慮外科手術治療，因此，手術醫師對OOC治療前的盆底結構及功能準確評估尤為重要。

目前，外科治療主要解決直腸黏膜內脫垂、直腸前突、恥骨直腸肌痙攣等出口梗阻的問題[6]。OOC治療前的檢查通常采用多聯合方案，包括肛管測壓、指診、X線排糞造影以及動態磁共振成像(magnetic resonance defecography,MRD)檢查[3]。隨著多參數磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)的進展，薄層和高分辨MRI對盆底結構成像更為關鍵，甚至在定量評估方面也能為OOC病人提供更為精準的術前預測結果[7]。目前，MRI對盆底結構的顯示已經能達到1 mm等體素成像，加上快速成像技術的進步，MRI檢查可以快速實現結構成像，還能對盆底的動態功能狀態進行評估[8]。為了能更準確評估肌肉的功能狀態，臨床使用T2mapping對盆底肌肉進行定量分析，有助于評估肌肉的水腫、炎癥反應、脂肪浸潤、纖維化狀態。選擇適宜的MRI技術，對OOC治療前的盆底結構和功能評估以及治療方案的選擇尤為關鍵[9-10]。

一、高分辨MRD

MRD已經逐漸發展成為動態評估盆底功能的有力工具[11]。MRD提供盆底三腔室結構可視化，對整個盆底結構進行“一站式”掃描成像，能夠在短時間內快速獲取盆腔臟器、盆底結構形態與功能信息的高質量圖像，全面評估肛門、直腸、盆腔器官和盆底肌群形態和功能情況。針對OOC病人，MRD不僅可以動態觀察排便過程中肛直腸形態、位置變化，并能測量恥骨直腸肌的厚度及其變化，以評價盆底和肛門括約肌、肛提肌在排便時的活動是否協調。目前臨床推薦的MRD檢查方案主要包括檢查前的準備、直腸內適量對比劑的充盈、病人仰臥位排糞動作訓練(如Valsalva動作)、靜息態和動態MR掃描成像等，在最大腹壓下或動態排糞相觀察盆底形態及功能改變，以準確判斷盆腔臟器脫垂程度及器官活動度。

對于直腸前突、黏膜脫垂和會陰下降的診斷，MRD不及X線排糞造影敏感，但對恥骨直腸肌痙攣或肥厚、小腸疝、盆底腹膜疝、子宮、陰道及膀胱脫垂的診斷更敏感，同時還可發現盆壁結構和盆腔器官存在的器質性病變，能為臨床提供更全面的盆底解剖信息，這是X線排糞造影不可比擬的(圖1)。Foti等[12]在評估出口梗阻綜合征方面，發現X線排糞造影和仰臥位MRD之間沒有顯著差異。MRD也存在一些缺點，對于OOC的分類和病因診斷方面存在不足，包括測量徑線選擇標準不一、解剖標志的定位參考不同、造影劑注射量及濃度差異，這需要更加深入對比研究多參數MRI的臨床價值。

1A顯示病人在靜息狀態下膀胱和子宮均位于PCL線以上；矢狀位顯示直腸輕度前突；1B矢狀位MRD清晰顯示病人在力排相表現為盆底明顯下降，子宮、膀胱脫垂，直腸前突和直腸黏膜脫垂，并同時顯示盆底腹膜疝

二、高分辨靜態MRI盆底肌肉結構成像

目前，針對盆底MRI結構成像主要依靠傳統MRI的多平面T1WI和T2WI，但這些常規序列在評估OOC方面存在較多問題，比如難以做到三維結構成像、檢查時間相對較長、MRI成像層厚較厚等，這些問題難以滿足臨床對細微結構評估的要求。因此，臨床多學科都亟待探索一種既能薄層三維成像，又能快速高清顯示肌肉形態結構特征的影像學方法。隨著MRI的技術進步，一種三維的可變翻轉角成像序列(3D-SPACE)可以基本滿足以上要求，并且該序列已應用于臨床，該序列具備視野大、三維快速成像，且對肌肉纖維結構顯示清晰[13]。但是，由于3D-SPACE需要配合肌肉的重T2特征成像，所需成像時間相對較長，并且易受運動偽影干擾，因此臨床實踐中應用并不理想。近幾年來多層激發和壓縮感知技術不斷進步，在不降低MRI圖像信噪比和對比度的前提下，檢查時間大幅度縮減，因而該方案與3D-SPACE結合應用越來越廣泛[13]。

隨著影像檢查方案的完善，針對OOC病人的病因學檢測可以從盆底靜態結構成像找到依據，比如恥骨直腸肌肥厚、直腸黏膜脫垂和脂肪浸潤等。同時，由于高分辨率薄層成像，可以對盆底支持結構清晰顯示，包括筋膜層、恥骨直腸肌、恥骨尾骨肌、髂尾肌等；其次，薄層MRI還能對陰道前后壁脫垂、陰道H型結構變化、直腸前壁薄弱等進行多平面重建觀察。另外，薄層3D-SPACE序列可以多平面重建，對PCL線、H線、M線的位置和評估距離測量也更為準確直觀[14]。除此之外，MRI還能對不同肌肉的弧形走向或肌肉體積的細微變化進行對比評估。因此，相比傳統的MRI結構成像，高分辨MRI三維重建能獲得更全面的盆底結構信息[15]。

三、盆底肌群T2mapping功能成像

目前關于OOC的排便過程對肌肉的損傷機理認識并不全面統一。普遍認為慢性便秘病人的排便過程較長，對盆底肌肉造成撕裂和水腫等[16]。長期排便障礙對盆底肌肉的損傷是一個復雜的過程，有研究認為是機械損傷、自由基損傷、鈣離子超載、急性炎癥反應等。持續排便過程對肌纖維長時間損傷，在破壞肌肉收縮蛋白的同時也加重細胞膜的通透性改變，肌肉損傷后包括乏氧狀態和自由基形成[17]。因此慢性便秘的盆底肌肉損傷既有物理的損傷也有細胞和代謝的損傷。目前針對這種損傷程度評估和治療后的效果評價方法還比較局限[4]。

為了解決肌肉損傷程度的評估及損傷范圍可視化問題，高分辨的磁共振結構和功能成像發揮了作用。MRI功能成像需要定量評估肌肉內部的組成成分并實現可視化。磁共振T2 mapping 功能分析，理論上可以通過重復測量組織 T2 值來定量分析組內部成分變化，包括分子水平反映出來的組織代謝和(或)生化信息的改變[13]。T2mapping的功能定量主要是通過測量不同回波時間的MR信號強度，最后通過軟件計算處理得到定量結果。

根據T2mapping的成像原理，T2值主要反映肌肉的急性損傷，T2值的增高與肌肉內細胞溶解、壞死、炎癥反應和肌細胞再生關系密切[18]。其次，T2mapping可以提供可視化病變范圍，這對早期肌肉損傷范圍確定意義重大，加上T2值具有定量分析組織內成分變化的特征，從而可以更加精準判定盆底肌肉的損傷后治療前后的變化。另外，脂肪的T2值相對肌肉更高，當盆底肌肉脂肪化或肌肉脂肪沉積也可以通過T2mapping的定量測量并通過偽彩圖顯示(圖2)。基于此，T2mapping定量分析可以更早對治療前損傷評估。研究也表明，T2mapping對肌肉炎癥、脂肪浸潤疾病診斷和療效的評估較常規 MRI 更為敏感[9,14]，并且該技術能在常規 MRD無異常表現的情況下進一步提示肌肉的組織功能狀態[4]。

2A～2D為靜息狀態盆底MRI結構，2E～2H為力排狀態MRI結構與功能成。2C,2D為T2mapping中T2定量圖，2G,2H為R2(R2=1/T2)定量圖，以上兩組偽彩圖可以發現雙側恥骨直腸肌纖維化明顯，尤其是左側顯著；雙側髂尾肌肉不對稱并脂肪浸潤

相比腹部MRI成像，盆底解剖結構和組織的天然對比明顯，盆底MRI受到的干擾更少，尤其是早期肌肉水腫即可從微量增加的水分子中體現出來[19-20]；對于肌肉纖維化或恥骨直腸肌術后形成的纖維瘢痕等病損，T2mapping可以及早提供可視化病損范圍并提供定量數據參考[21]。雖然T2mapping可以定量肌肉T2值，但是對于OOC病人的肌肉纖維化范圍和T2值變化區間均無明確數據參考，因此也需要更加深入研究[22]。

另外，OOC病人的盆底肌肉病變過程是一個相當復雜和長期的過程，肌肉內是否微量元素的變化也一直未能探究。目前，臨床開展的T2mapping成像可以側面反映肌肉中出血后肌肉鐵沉積狀況。隨著MRI加速模式的改進，盆底肌肉的T2mapping功能成像技術也會逐漸成為診斷OOC的常規檢查技術之一，值得多學科合作研究[23]。

盡管在OOC的影像學研究中，定量評估的MRI序列和診斷方案已經取得進步，但仍然存在一些問題，比如病人的年齡普遍偏高、MRI的檢查依從性和配合程度不夠、病人模擬排便體位的習慣改變、磁體間的陌生環境、較長的MRI檢查時間等。其次，MRI定量評估也需要充分結合臨床病史，包括不同年齡階段、不同性別、不同排糞次數、不同排糞時間等情況。這些問題都為MRI獲取準確信息帶來一定影響。