基于反向散射的定量超聲生物標記物在妊娠婦女宮頸微結構變化中的診斷價值研究

譚衛紅 譚艷仙 陳廣鳳 譚曉紅

成人子宮無生育，前后略扁，呈倒置梨形，長約7～9 cm，厚約2～3 cm。分底部、體、頸三個部分。子宮底是輸卵管子宮口水平以上的隆凸部分;子宮頸的下端狹窄是一個圓柱狀，在成年人中大約2.5～3 cm，是腫瘤好發的部位;底部和頸之間是子宮體。子宮頸陰道上段和子宮頸陰道以上陰道兩部分組成，屬于突入陰道的子宮頸。子宮峽部與子宮體相連的較窄的上端稱為子宮峽，長度約1 cm。妊娠期間，子宮峽逐漸變長，形成下段子宮;妊娠結束時，可延長到7～11 cm，峽壁逐漸變薄，產科常在這里做剖宮術，可避免腹膜腔，減少感染的機會。女性妊娠后子宮頸剛性結構重塑成柔性結構，這一過程涉及宮頸微結構的逐漸紊亂?？梢酝ㄟ^檢測聲衰減和反向散射功率損耗等定量超聲生物標記物評估宮頸微結構紊亂，此前研究顯示離體子宮頸組織的各向異性和異質性影響衰減和反向散射功率損失[1]。子宮頸在懷孕期間可以描述為子宮頸重塑的過程，它從保護胎兒生長的屏障轉變為分娩胎兒的途徑。但過去很長一段時間，人們對這個過程了解甚少，盡管國內外學者對此做了大量研究，但由于子宮頸改變過早導致的早產率正在逐年增加[2]，據估計，即使對所有孕婦進行篩查并提供適當的臨床干預措施，仍有95%的早產會發生。早產不僅是一個臨床問題，更是一個社會問題，因為其伴隨著死亡風險和社會資源利用的增加。由于需要對子宮頸重構過程進行全面理解，因此正在探索影像學定量生物標志物的研究，對于預測出生時機和建立有針對性的時機具有重要臨床價值。本研究統計分析了2020年7—12月在陽江市第三人民醫院產檢的孕婦40例的臨床資料，擬比較妊娠早期與妊娠晚期的聲衰減和反向散射功率差異，用以動態評估宮頸重塑過程。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年7—12月在陽江市第三人民醫院產檢的孕婦40例，將其分為兩組，早產組20例婦女在孕早期（妊娠5～14周）即終止妊娠（早產），足月組中20名在孕晚期（37～41周）足月引產（有引產指征）。早產組20例孕婦年齡20～35歲，平均（27.25±5.46）歲。在既往史方面，停經史20例（100%），刮宮史17例（85.00%），剖宮產史3例（15.00%），助孕在宮頸管中種植2例（10.00%），宮內節育器1例（5.00%）。足月組20例孕婦年齡20～35歲，平均（27.43±5.68）歲。在既往史方面，停經史20例（100%），刮宮史16例（80.00%），剖宮產史4例（20.00%），助孕在宮頸管中種植1例（5.00%），宮內節育器2例（10.00%）。兩組孕婦的一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），可對比。本研究獲得醫院倫理機構審查委員會的批準。所有孕婦均簽署知情同意書。

納入標準：（1）年齡20～35歲。（2）均具有良好的依從性。排除標準：（1）存在明顯心肝腎嚴重功能不全孕婦。（2）存在盆腔手術史。

1.2 方法

1.2.1 超聲監測

妊娠28周后均接受了超聲檢查，每組女性的所有檢查均由同一位臨床醫生進行。本研究使用的邁瑞DC-70超聲系統。射頻（radio frequency，RF）回波信號數據是通過以線性陣列模式（標稱頻率為10 MHz）操作的原型導管換能器采集的，以在波束轉向時允許平行聲線。原型傳感器固定在臨床醫生的食指上，其活動孔位于指尖上，并置于裝有聲耦合凝膠的無菌手套中，手指大致平行于子宮頸管，位于組早產組婦女宮頸前部（3T）或足月組婦女后部（1T）的子宮頸長度的中間。此位置基于對人子宮頸剪切波速（shear wave velocity，SWS）和定量超聲（quantitative ultrasound，QUS）反向散射參數的體外研究結果。在RF數據采集之前，已通過B型超聲檢查了位置。在兩組女性檢查期間使用Axius直接超聲獲取了兩組波束控制的RF回波信號數據，當聲束以4°的步進從-28°轉向至+28°時，RF回波信號波束轉向采集大約需要20～30 s，收集了15個獨立的RF回波信號數據幀。所有RF回波信號數據均以40 MHz采樣，使用MATLAB進行離線分析數據。

1.2.2 定量超聲參數估計

（1）功率譜估計。QUS參數的偏差和方差取決于所使用的功率譜估計區域和參數估計區域的大小。為了選擇最佳功率譜估計區域（power spectrum estimation region，PSER）和參數估計區域（parameter estimation region，PER）的大小，首先測量原型探頭的軸向和橫向脈沖回波相關長度（247 μm和330 μm）確定功率譜估計區域為4 mm×4 mm，衰減PER為10 mm×4 mm和BSPD為4 mm×4 mm PER是QUS參數估計的最佳選擇。（2）角度范圍。選擇權衡用于分析的角度范圍和所有波束控制角度在參數中的最大軸向深度和橫向范圍，為原型線性陣列換能器幾何形狀的角度范圍的函數。選擇了±28°的射束轉向范圍，因為它是最大的角度范圍，延伸到子宮頸前后軸的平均軸向深度（1.4 cm）。（3）衰減估計。使用特定的衰減系數[3]。該方法依賴于均勻由球形散射體組成的校準參考體模，以補償RF回波信號對系統的依賴性，從而可以估計組織的聲學特性，使用5 MHz帶寬（4～9 MHz）估算SAC。（4）感興趣區域的選擇。在B型圖像上劃定前或后子宮頸，并且將所有不完全包含子宮頸組織的QUS參數估計值排除在分析范圍之外。由于換能器的橫向范圍有限，因此從換能器面開始2 mm處估計QUS參數（小于2.5 mm的仰角孔徑長度）。

1.3 觀察指標

（1）早產組孕婦的漏斗形狀。具體形態主要包括U型（宮頸外口與內口全部擴張漏斗）、V型（較為嚴重的漏斗）、Y型（小漏斗）、T型（閉合的正常宮頸）。（2）兩組孕婦的衰減系數（attenuation coefficient，SAC）和平均背向散射功率差（average backscattering power difference，mBSPD）。

1.4 統計學方法

通過SPSS 22.0統計學軟件進行統計分析，計量資料以 （）表示，采用t檢驗。計數資料以n（%）表示，采用χ2檢驗。以P＜0.05表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 早產組孕婦的漏斗形狀分析

早產組孕婦20例中，在漏斗形狀方面，U型、V型、Y型、T型分別占40.00%、30.00%、20.00%、10.00%。見表1。

表1 早產組孕婦的漏斗形狀分析[例（%）]

2.2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較

早產組孕婦的SAC和mBSPD均低于足月組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較（mm， ）

表2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較（mm， ）

組別 例數 SAC mBSPD早產組 20 4.32±1.25 4.85±1.32足月組 20 8.23±1.25 9.01±0.05 t值 - 9.892 14.084 P值 - ＜0.001 ＜0.001

3 討論

子宮頸位于子宮下部，近似圓錐體，長2.5～3 cm，上端與子宮體相連，下端深入陰道。陰道頂端的穹隆又將子宮頸分為兩部分：宮頸突入陰道的部分稱宮頸陰道部，在陰道穹隆以上的部分稱宮頸陰道上部。宮頸的中央為前后略扁的長梭性管腔，其上端通過宮頸內口與子宮腔相連，其下端通過宮頸外口開口于陰道。內外口之間即宮頸管。宮頸外口未生育女性呈圓形，經陰道分娩生育過的婦女呈橫裂形。宮頸的大小與宮體比例隨年齡及內分泌狀態等而變化。宮頸壁由黏膜、肌層和外膜組成。宮頸位于子宮的最下端，宮頸由陰道所包繞，以陰道為界分為上下兩部，上部占宮頸的2/3，兩側與子宮主韌帶相連，稱為宮頸陰道上部。下部占宮頸的1/3，深入陰道內稱為宮頸陰道部，未產婦的宮頸外口呈圓形，已產婦受分娩影響形成橫裂，將宮頸分為前唇和后唇。宮頸主要由結締組織構成，含少量平滑肌纖維、血管及彈力纖維，宮頸管黏膜為單層高柱狀上皮，黏膜內腺體分泌，堿性黏液形成黏液栓，堵塞宮頸管，黏液栓成分及性狀受性激素影響，發生周期性改變。

子宮頸是子宮的一部分，子宮頸指的是子宮峽部和子宮頸以下的部分。子宮頸是圓柱形的，在子宮頸頂部的峽部稱為子宮頸的內口，下端是子宮頸的外口。宮頸主要是起到一定的連接作用，所以，大多數宮頸疾病，也會危害到女性子宮的健康，所以平時一定要保護好。由于女性在懷孕期間，體內的雌孕激素會持續處于高水平狀態，而在高雌激素水平的刺激下，就會導致宮頸柱狀上皮移位，所以可能會引起宮頸局部呈糜爛樣改變。所以在做婦科檢查，或者是懷孕期間同房的時候，就可能會出現同房后的接觸性出血表現。而對于本身孕前就有宮頸糜爛的女性，這時候糜爛面會加重，而且宮頸還會有明顯充血現象。陰道B超測量宮頸長度和宮頸寬度，是預測先兆流晚期產和早產宮頸因素的重要手段，統計顯示宮頸長度平均為（36±5）mm，宮頸管寬度為（4±1）mm.以宮頸長度≤26 mm為界值，預測先兆早產孕婦發生早產的敏感性為100%，特異性為81%，陽性預測值為55%，陰性預測值為100%[4]。宮頸過短和過寬，是宮頸機能不全的表現。

迄今為止，QUS生物標記物的探索集中在組織柔軟度和（或）潛在的微結構組織上。通常，測量柔軟度的參數是基于剪切波的傳播，用于量化微觀結構的參數是基于反向散射的回波信號來自壓縮波的傳播[5]。SWS可以量化孕婦和恒河猴的子宮頸的柔軟度，然而重要的是，盡管SWS是宮頸重塑的有價值的生物標志物，但其無法了解組織為何變軟[6-7]，嚙齒動物研究表明，宮頸組織順應性與整個妊娠期細胞外基質（主要是膠原蛋白）的組成和結構變化有關[8-9]?；诜聪蛏⑸浠夭ㄐ盘柕腝US參數，例如SAC和mBSPD提供了有關這些微結構特性的信息[10-11]。在離體和體內研究中，mBSPD已顯示出可檢測人體組織中主要聲散射體（可能是膠原蛋白）組織的變化。并且已經提出SAC的變化與婦女和嚙齒動物的子宮頸的膠原蛋白含量的變化相關[12-13]。但在超聲監測中都不應忽略在宮頸組織本身和QUS參數中存在的各向異性和空間異質性，各向異性和空間異質性會影響子宮頸癌的QUS定量測量[14-15]。

探索衰減和反向散射功率差作為孕婦宮頸重構的潛在生物標志物具有重要的臨床預測價值，但目前并沒有將這兩種指標用于預測妊娠過程中子宮頸重塑過程，本研究擬通過使用線性陣列超聲換能器從子宮頸中部的一致位置獲取數據來控制各向異性和空間異質性。同時選擇線性陣列來嚴格控制聲束的入射角。本研究選擇一組懷孕初期的婦女，旨在確定女性早、晚期妊娠子宮頸的衰減估計值是否存在明顯差異，離體子宮頸中發現的反向散射力的角度依賴性是否會存在于體內，為觀察子宮頸重塑動態觀察及選擇合適的干預時機提供重要指導。結果表明，早產組孕婦20例中，在漏斗形狀方面，U型、V型、Y型、T型分別占40.00%、30.00%、20.00%、10.00%。早產組孕婦的SAC和mBSPD均低于足月組，差異有統計學意義（P＜0.05）。從上述發現探索衰減和反向散射功率差作為孕婦宮頸重構的潛在生物標志物具有重要的臨床預測價值，但目前并沒有將這兩種指標用于預測妊娠過程中子宮頸重塑過程。

綜上所述，基于反向散射的定量超聲生物標記物在妊娠婦女宮頸微結構變化中的診斷價值高，值得推廣。