T2WI高信號(hào)子宮肌瘤信號(hào)強(qiáng)度比值和紋理分析預(yù)測(cè)聚焦超聲消融療效

鄺嵐瓊， 許永華， 楊利霞， 符忠祥， 黃自麗， 王怡然， 程 禹

高強(qiáng)度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）是一種非侵入性局部熱消融方法，在治療子宮肌瘤方面取得良好效果［1-2］。T2WI高信號(hào)子宮肌瘤因其質(zhì)地紋理原因，超聲消融能量沉積困難，一直被視為不適合HIFU治療的肌瘤類型。但臨床工作中發(fā)現(xiàn)部分T2WI高信號(hào)子宮肌瘤HIFU治療后可取得較好消融效果［2-3］，因而術(shù)前篩選此類子宮肌瘤具有較高的臨床價(jià)值。消融療效與子宮肌瘤內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)相關(guān)，T2WI信號(hào)強(qiáng)度和MRI擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值有助于鑒別［4-5］。MRI圖像紋理分析技術(shù)可反映病變內(nèi)部灰階信息綜合量化病灶的細(xì)微結(jié)構(gòu)，提供更多信息以協(xié)助診斷［6-7］。本研究探討T2WI信號(hào)強(qiáng)度比值（signal intensity ratio，SIR）和ADC值紋理直方圖參數(shù)在預(yù)測(cè)T2WI高信號(hào)子宮肌瘤HIFU療效中的應(yīng)用價(jià)值，以期為臨床提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2012年3月至2016年10月在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院徐匯醫(yī)院接受HIFU治療患者55例（59個(gè)T2WI高信號(hào)子宮肌瘤），年齡為26～52歲，29個(gè)為單發(fā)肌瘤，30個(gè)為多發(fā)肌瘤。肌壁間肌瘤51個(gè)，漿膜下肌瘤5個(gè)，黏膜下肌瘤3個(gè)，肌瘤直徑為2.3～13.8 cm。

1.2 超聲消融治療與檢查

患者均為首次行HIFU治療，鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛后，采用JC-200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)）行HIFU治療，治療過(guò)程包括子宮肌瘤病灶靶區(qū)定位、確定治療計(jì)劃、點(diǎn)掃描選定靶區(qū)三維適形消融，實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析治療效果。主要參數(shù)：頻率0.91 MHz，焦距140 mm，治療頭直徑220 mm，功率50～400 W。所有患者在治療前、治療后1～3 d用Siemens3.0 T高場(chǎng)強(qiáng)磁共振掃描儀（Verio Tim）行常規(guī)MRI序列采集，包含T1WI、T2WI、TlWI增強(qiáng)和DWI序列掃描。

1.3 研究方法

術(shù)后測(cè)量肌瘤首次體積消融率：消融率=治療后靶區(qū)無(wú)灌注體積（V1）/治療后靶區(qū)體積（V2）×100%。V=（a×b×c）π/6，a、b、c分別為長(zhǎng)徑、寬徑、厚徑。剔除4例（4個(gè)肌瘤）消融率為51%～69%的患者，余51例患者的55個(gè)肌瘤以消融率為70%，分為高消融組（消融率≥70%）28個(gè)肌瘤和低消融組（消融率≤50%）27個(gè)肌瘤。

術(shù)前在T2WI矢狀位圖像上測(cè)量腹直肌的T2WI信號(hào)強(qiáng)度值（SI），每個(gè)靶肌瘤選取T2WI矢狀位圖像上沿肌瘤邊緣最大范圍劃取感興趣區(qū)，測(cè)量最大層面3次取均值。計(jì)算出T2WI-SIR=肌瘤的T2WI-SI/腹直肌的T2WI-SI。

子宮肌瘤ADC紋理參數(shù)提取：從PACS工作站將入組患者的子宮肌瘤MRI圖像用DICOM格式導(dǎo)出，窗寬窗位為默認(rèn)值，導(dǎo)入MaZda軟件，選擇DWI序列中ADC值圖最大層面圖像，手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)（region of interest，ROI），ROI與病灶邊緣保持一致，自動(dòng)生成ADC直方圖各項(xiàng)紋理參數(shù)，包括ADC均值、ADC方差、ADC偏度、ADC峰度和百分位數(shù)：ADC1%、ADC10%、ADC50%、ADC90%、ADC99%。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。使用受試者工作特征曲線下面積（AUC）評(píng)價(jià)各參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)T2WI高信號(hào)子宮肌瘤聚焦超聲療效的能力。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

高消融組患者年齡為（39.6±6.1）歲，肌瘤直徑為（6.62±2.51）cm，肌壁間肌瘤23個(gè)，漿膜下肌瘤3個(gè)，黏膜下肌瘤2個(gè)，單發(fā)肌瘤15個(gè)，多發(fā)肌瘤13個(gè)；低消融組患者年齡為（39.6±5.9）歲，肌瘤直徑為（5.62±1.85）cm，肌壁間肌瘤24個(gè)，漿膜下肌瘤2個(gè)，黏膜下肌瘤1個(gè)，單發(fā)肌瘤12個(gè)，多發(fā)肌瘤15個(gè)；兩組比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.014、0.664、χ2=-0.715、0.166，P=0.989、0.102、0.475、0.684）。

2.2 2組T2WI-SIR及ADC直方圖各紋理參數(shù)比較

2組中的ADC1%、ADC10%因數(shù)據(jù)差異無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。高消融組的T2WI-SIR低于低消融組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。高消融組的ADC均值、ADC方差、ADC50%、ADC90%、ADC99%、ADC偏度參數(shù)值均較低消融組數(shù)值低，其中ADC均值、ADC方差、ADC90%、ADC99%差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。紋理參數(shù)高消融組的ADC峰度高于低消融組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 2組T2WI-SIR及ADC直方圖紋理參數(shù)比較 （±s）

表1 2組T2WI-SIR及ADC直方圖紋理參數(shù)比較 （±s）

參 數(shù) 高消融組(n=28) 低消融組(n=27) t值 P值T2WI-SIR 2.002±0.738 3.716±1.469 -5.494＜0.01 ADC均值 611.215±60.223 647.880±72.299-2.047 0.046 ADC方差580 117.080±136 310.907 660 631.426±11 6361.127 -2.352 0.022 ADC偏度 1.156±0.225 1.164±0.184 -0.151 0.881 ADC峰度 0.868±0.827 0.812±0.604 0.287 0.775 ADC50% 169.107±166.591 183.481±190.243-0.298 0.767 ADC90% 1 665.500±183.132 1 781.518±168.478-2.443 0.018 ADC99% 2 898.500±350.274 3 098.444±244.018-2.464 0.017

2.3 各參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)T2WI高信號(hào)子宮肌瘤聚焦超聲療效的能力

將上述差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的參數(shù)值進(jìn)行ROC分析，結(jié)果顯示T2WI-SIR聯(lián)合ADC90%和T2WI-SIRI聯(lián)合ADC均值的AUC最大，其次為T2WI-SIR。見表2。

表2 各參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)T2WI高信號(hào)子宮肌瘤聚焦超聲療效的能力

3 討論

HIFU治療子宮肌瘤具有無(wú)切口、安全有效及可保留子宮等優(yōu)勢(shì)［1］，但MRI T2WI高信號(hào)子宮肌瘤的HIFU消融效果不一［2-3，8］，可能與其組織 結(jié)構(gòu)相關(guān)。子宮肌瘤組織學(xué)上由漩渦或柵欄狀交織排列的平滑肌細(xì)胞和大小不等的膠原纖維分隔構(gòu)成，T2WI信號(hào)強(qiáng)度可直接反映組織結(jié)構(gòu)特性［4］。研究表明，T2WI信號(hào)強(qiáng)度與肌瘤消融效果呈負(fù)相關(guān)，但T2WI信號(hào)值因受MRI機(jī)型、磁場(chǎng)和掃描參數(shù)不同而使測(cè)量數(shù)據(jù)有差異［8］。Gong等［9］發(fā)現(xiàn)，子宮肌瘤/骨骼肌T2WI-SIR與子宮肌瘤HIFU消融療效呈負(fù)相關(guān)。Park等［10］應(yīng)用子宮肌瘤與腹直肌-脂肪組織T2WI-SIR研究子宮肌瘤HIFU療效也有類似結(jié)果。本研究分析T2WI子宮肌瘤/腹直肌信號(hào)強(qiáng)度比值，結(jié)果顯示高消融組的T2WI-SIR低于低消融組。T2WI信號(hào)強(qiáng)度比值高的肌瘤含平滑肌細(xì)胞成分多、含水量較高，超聲能量不易在瘤體內(nèi)沉積，吸收相同的熱量溫度上升緩慢，從而加大了短時(shí)間內(nèi)發(fā)生凝固性壞死的難度，而以膠原纖維和變性成分為主的肌瘤由于聚焦超聲能量快速在瘤體內(nèi)沉積而容易消融［11-13］，因此可作為術(shù)前MRI預(yù)測(cè)消融效果的指標(biāo)之一。

ADC直方圖是紋理分析參數(shù)的一種，與ADC值相比，其底層視覺(jué)信息所承載的比單純灰度變化更豐富，不僅可以描述肌瘤內(nèi)組織結(jié)構(gòu)的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限程度，還可觀察肌瘤內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，從微觀水平客觀、定量地評(píng)估肌瘤的病理特征［7］。本研究發(fā)現(xiàn)高消融組的ADC均值低于低消融組。ADC均值代表選取ROI中全部像素值的平均信號(hào)強(qiáng)度［6-7］，其增高時(shí)，代表組織內(nèi)含有較多自由水，一方面超聲容易穿透，能量不易沉積，另一方面水的比熱較高，熱量不易聚集，因而消融率低，反之則消融率高［11］。本研究還發(fā)現(xiàn)ADC方差、ADC90%、ADC99%值在低消融組均大于高消融組。方差值描述像素平均信號(hào)強(qiáng)度值數(shù)據(jù)兩側(cè)的離散程度，可表達(dá)圖像的均勻程度，百分位數(shù)值表述圖像的均勻度及復(fù)雜度。方差值及百分位數(shù)值越大，則提示肌瘤的復(fù)雜程度及異質(zhì)性大［6-7］。由上推測(cè)低消融組因肌瘤內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，異質(zhì)性大，超聲消融能量沉積困難影響療效。本研究將T2WI-SIR、ADC直方圖紋理參數(shù)（ADC均值、ADC方差、ADC90%、ADC99%）使用ROC分析，發(fā)現(xiàn)T2WI-SIR的AUC最高（0.886）。ADC直方圖紋理參數(shù)（ADC均值、ADC方差、ADC90%、ADC99%）的AUC均具預(yù)測(cè)參考價(jià)值。ADC直方圖紋理參數(shù)中ADC90%的AUC最高（0.651），ADC均值的特異度最高（96.4%），進(jìn)一步將T2WI-SIR分別與ADC90%、ADC均值聯(lián)合統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)AUC均提升，敏感度和特異度也有提高。因而T2WI-SIR聯(lián)合ADC直方圖紋理參數(shù)可增加術(shù)前MRI預(yù)判消融結(jié)果的效能。

本文為回顧性研究，雖基線資料已考慮各種因素，但樣本量較小，未來(lái)將加大樣本量、提高軟件性能作進(jìn)一步研究。本研究結(jié)果顯示T2WI-SIR和ADC直方圖紋理參數(shù)可成為T2WI高信號(hào)肌瘤術(shù)前預(yù)判消融療效因子，T2WI-SIR聯(lián)合ADC直方圖紋理參數(shù)可加強(qiáng)預(yù)測(cè)效能。