3.0T磁共振扩散张量成像在正常女性盆底肌肉的应用

尚 华SHANG Hua

刘剑羽1LIU Jianyu

周广金1ZHOU Guangjin

周 延1ZHOU Yan

3.0T磁共振扩散张量成像在正常女性盆底肌肉的应用

尚 华1,2SHANG Hua

刘剑羽1LIU Jianyu

周广金1ZHOU Guangjin

周 延1ZHOU Yan

目的探讨3.0T MR扩散张量成像（DTI）在正常女性盆底肌肉纤维束的三维显示及参数特点，为DTI在盆腔器官脱垂患者的应用提供参考。资料与方法50例未生育和经剖宫产分娩的女性，按年龄分为20～29岁（15例）、30～39岁（15例）、40～49岁（12例）、50～54岁（8例）。于3.0T MRI上首先行常规矢状位、横轴位、冠状位T2WI、横轴位T1WI检查；然后行动态正中矢状位Fiesta序列检查，排除盆腔器官脱垂；最后采用二维扩散加权横断自旋平面回波（SE-EPI）脉冲序列行盆底DTI检查，对DTI图像进行后处理获得正常女性盆底肌肉纤维束图像，并测量对应肌肉的表观扩散系数（ADC）值和各向异性分数（FA）值。结果所有受检者盆底耻骨内脏肌、盆壁闭孔内肌均获得满意的三维肌肉纤维束图像及对应的ADC值、FA值；同一年龄组内左、右侧耻骨内脏肌及闭孔内肌ADC值、FA值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；不同年龄组间耻骨内脏肌及闭孔内肌ADC值、FA值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论3.0T MR DTI纤维束成像可以三维观察女性盆底复杂肌肉纤维束结构，并且获得其正常ADC值和FA值。

骨盆底；磁共振成像，弥散；扩散张量成像；女(雌)性

近年来，磁共振扩散张量成像（DTI）已经成为MRI功能成像的研究热点，它利用水分子扩散各向异性进行成像，是目前唯一能无创地反映活体各向异性组织内水分子交换功能状况的检查方法[1]。受检组织中每个体素内水分子的运动为一个三维扩散张量，多个体素的扩散张量数据联合起来即重建成纤维束。目前，MR DTI纤维束成像已经广泛应用于中枢神经系统脑、脊髓白质纤维束成像[2]。随着高场强设备的应用和并行回波技术的改善，DTI也逐渐应用于五官、腹部和盆部[3,4]。正常盆底肌肉的解剖结构比较复杂，盆腔的耻骨内脏肌是肛提肌的主要组成成分，由耻骨会阴肌、耻骨阴道肌、耻骨肛门肌、耻骨直肠肌组成。本研究应用DTI纤维束成像三维显示正常女性盆底耻骨内脏肌的解剖结构，并量化其内水分子扩散的参数值范围，为评估女性盆腔器官脱垂疾病提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2011-03～10北京大学第三医院50例未生育或经剖宫产分娩的女性志愿者，年龄22～54岁，平均（38.3±15.2）岁；根据年龄分为4组：20～29岁15例（中位年龄26.3岁），30～39岁15例（中位年龄35.5岁），40～49岁12例（中位年龄46.2岁），50～54岁8例（中位年龄52.3岁）。排除有盆底疾病症状、盆腔外伤史或MRI检查禁忌证者。本研究经过医院伦理委员会审核批准，所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用3.0T 超导MR设备（Discovery MR750, GE Healthcare, USA），8通道相控阵腹部线圈，摆位时线圈尽量向下覆盖住盆底。受检者检查前15 min肌注丁溴东莨菪碱20 mg，减少肠道运动伪影，排空膀胱，取仰卧位，双腿平行，轻轻地固定。

MRI应用4个序列，于3.0T MRI上首先行常规矢状位、横轴位、冠状位T2WI和横轴位T1WI序列。T2WI采用FRFSE序列扫描，扫描参数：视野（FOV） 22 cm×22 cm，矩阵256×224～288×288，层厚3～4 mm，层间隔0.3～0.4 mm，层数23～29层，TR 4500～7200 ms，TE 99.3～104.6 ms，激励次数2～4，T1WI采用快速自旋回波（FSE）序列扫描，扫描参数：FOV 32 cm×32 cm，矩阵320×240，层厚5 mm，层间隔0.5 mm，层数30层，TR 344 ms，TE 6.5 ms，激励次数1，上述序列中盆底肌肉均未发现任何异常形态或异常信号。然后行正中矢状位动态Fiesta序列扫描，扫描参数：FOV 35 cm ×22.7 cm，矩阵192×272，TR 3.3 ms，TE 1.5 ms，激励次数1，采集时间1 min，该序列检查过程中嘱受检者反复行Valsalva呼吸2～3次，检查前训练受检者呼吸动作，该序列排除盆腔器官脱垂患者。最后行盆底DTI检查，采用二维扩散加权横断位自旋平面回波（SE-EPI）脉冲序列进行盆底扫描，扫描参数：FOV 32 cm×32 cm，矩阵128×128，层厚4 mm，层间隔0，层数31层，TR 3200 ms，TE 72.8 ms，激励次数5，b=500 s/mm2，15个方向，采集时间4 min 19 s。

1.3 图像分析 盆底纤维束成像应用GE AW 45-3的DTI后处理软件进行后处理获得。感兴趣的肌肉是盆底的耻骨内脏肌和盆壁的闭孔内肌。进行后处理时，首先在横轴位T2WI上尽量准确地手动勾画出预定的ROI，即每一层面上的耻骨内脏肌、闭孔内肌的范围，得到相应的表观扩散系数（ADC）值和各向异性分数（FA）值。然后通过后处理软件自动计算得到双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌三维彩色肌肉纤维束解剖图（图1、2）。所有数据均由2位副主任医师分别进行分析和测量。

1.4 统计学方法 采用SAS V8软件，同一年龄组内双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌ADC值和FA值比较采用Mann-Whitney U检验，不同年龄组间耻骨内脏肌和闭孔内肌ADC值和FA值比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

图1 双侧耻骨内脏肌DTI纤维束

2 结果

DTI图像无运动伪影及变形，通过软件处理得到双侧盆底的耻骨内脏肌、盆壁的闭孔内肌的纤维束图像，双侧对称，纤维束形态走行自然，无受压变形及断裂现象。双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌对应的ADC值和FA值见表1及图3。同一年龄组内双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌ADC值和FA值差异无统计学意义（P＞0.05）。不同年龄组间双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌ADC值和FA值差异无统计学意义（P＞0.05）。

图2 双侧耻骨内脏肌、闭孔内肌同时显示的DTI纤维束

表1 不同年龄志愿者双侧盆底耻骨内脏肌、盆壁闭孔内肌ADC值及FA值比较

图3 女，26岁。A.左、右侧耻骨内脏肌、闭孔内肌ADC值分别为1.42×10-3mm2/s、1.37×10-3mm2/s、1.43×10-3mm2/s、1.15×10-3mm2/s；B.左、右侧耻骨内脏肌、闭孔内肌FA值分别为0.37、0.39、0.37、0.43

3 讨论

活体DTI是目前唯一能无创地提供组织内功能结构信息的方法，而常规MRI无法完成。近年DTI纤维束成像已经广泛应用于中枢神经系统正常、异常脑白质和脊髓白质纤维束成像以及少量的上下肢骨骼肌的纤维定向[5-7]，目前正逐渐应用于腹部和盆腔[8,9]，其受限制的原因主要是由于腹盆部呼吸运动伪影的影响。本研究将DTI应用到盆底支持的肌肉，希望提早于肌肉解剖形态学改变之前发现其功能异常，帮助妇产科医师寻找盆腔器官脱垂的致病因素。

由于DTI在盆腔的运用受呼吸运动伪影的影响，本研究中受检者检查前15 min均肌注丁溴东莨菪碱20 mg以减少肠管运动伪影；其次在DTI成像中b值的选取也很重要，b值越大，对水分子扩散运动越敏感，但b值越大则信噪比越小；较小的b值得到的信噪比虽然较大，但对水分子扩散运动不敏感，而且组织信号的衰减受其他运动如组织血流灌注的影响较大，b值过小，图像容易受T2WI影响，得到的图像近似T2WI，因此，本研究中权衡各因素后选择b=500 s/mm2最佳。

盆腔的耻骨内脏肌是肛提肌的主要组成成分，它由耻骨会阴肌、耻骨阴道肌、耻骨肛门肌、耻骨直肠肌组成，肌纤维排列复杂，呈一个翼状结构，由于局部嵌入邻近的盆腔器官，边界不清晰。研究中在选择适当的参数及经过受检者预先准备后所得到的DTI图像无明显变形，无运动伪影，成功获得了正常女性盆底耻骨内脏肌和盆壁闭孔内肌的三维纤维束图，清晰地显示了其外形、大小、位置，而且得到了其DTI的正常参数ADC值及FA值范围。本研究得出正常女性盆底耻骨内脏肌ADC值范围是（1.20±0.09）～（1.50±0.06）×10-3mm2/s，FA值范围是0.31±0.06～0.41±0.08；盆壁闭孔内肌ADC值范围是（1.21±0.06）～（1.41±0.18）×10-3mm2/s，FA值范围是0.30±0.09～0.42±0.07。然而目前DTI尚不能把耻骨内脏肌的4块肌肉分别清晰地显示出来。

尽管盆腔肌肉的纤维束成像是可行的，但是纤维束的标记是一个耗费时间的手动标记过程；另外小块的盆腔肌肉如肛门周围括约肌、尿道周围括约肌还不能单独很好地显示。

总之，采用3.0T DTI纤维束成像评估盆底肌肉是可行的，并得到了正常女性的盆底耻骨内脏肌和盆壁闭孔内肌的DTI参数。本研究下一步将针对盆腔器官脱垂患者，应用Fiesta序列评估盆腔器官脱垂的程度，采用3.0T DTI纤维束成像获得盆底耻骨内脏肌和盆壁闭孔内肌的DTI参数，与上述正常值进行对照，观察有无差异。

本研究的潜在价值在于评估盆腔器官功能障碍患者，如盆腔器官脱垂、阴道旁薄弱和尿失禁的患者，MRI不仅可以观察到盆底肌肉解剖形态学及信号上的变化，还可以通过DTI评价肌纤维的走形形态、位置，并测量扩散系数，早期评估肌肉的功能异常。一方面，盆腔DTI可以用于预期评估盆腔器官功能障碍；另一方面，当盆腔器官功能障碍患者常规MRI上未发现盆底肛提肌形态、信号异常时，可以应用DTI序列进一步观察肛提肌纤维束走形有无异常及DTI扩散系数有无异常，为临床医师提供盆腔器官功能障碍的致病肌肉，鉴别正常的肌肉和有损伤的肌肉，在手术治疗过程中可以有选择性地处理。

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（责任编辑 张春辉）

Application of 3.0T MR Diffusion Tensor Imaging in Normal Female Pelvic Floor Muscles

PurposeTo explore the three-dimensional display and parameter features of 3.0T MR diffusion tensor imaging (DTI) in the imaging of normal female pelvic floor muscle fiber bundles, and to provide a reference standard for the application of DTI in patients with pelvic organ prolapse.Materials and MethodsFifty cases of females who had not given birth or had given birth by cesarean delivery were divided into four groups: 20 to 29 years (15 cases), 30 to 39 years (15 cases), 40 to 49 years (12 cases) and 50 to 54 years (8 cases). First, the conventional sagittal, axial, coronal T2WI and axial T1WI images were acquired with a 3.0T MRI scanner; then a dynamic sagittal fiesta sequence was executed to exclude pelvic organ prolapse; at last, the transverse two-dimensional diffusion-weighted spin echo-echo planar imaging (SE-EPI) pulse sequence was executed to acquire pelvic floor DTI data, through the post-processing of the data, normal female pelvic floor muscle fiber bundle images can be obtained and apparent diffusion coefficient (ADC) value and fractional anisotropy (FA) value were calculated.ResultsContent threedimensional muscle fiber bundle images and corresponding ADC and FA values of the pubic visceral muscles in pelvic wall and obturator muscles in pelvic wall were acquired in all subjects; there was no statistically significant difference (P＞0.05) for the ADC and FA values between the left and right side of the pubic visceral muscles and obturator muscles within the same age group; and the difference of ADC and FA values of pubic visceral muscles and obturator muscles among different age groups were not statistically significant (P＞0.05), either.Conclusion3.0T MR DTI fiber tracking imaging can be applied for the three-dimensional observation of the complicated muscle fiber bundle structures in female pelvic floor, through the measurement of ADC and FA value changes, functional abnormity can be suggested before the anatomy structure changes of the pelvic muscles occurs, thus provides an important new approach for further study of pelvic organ prolapse.

Pelvic floor; Diffusion magnetic resonance imaging; Magnetic resonance diffusion imaging; Female

1.北京大学第三医院放射科 北京 100191

2. 河北医科大学第二医院医学影像科 河北石家庄 050000

刘剑羽

Department of Radiology, the Third Hospital of Peking University, Beijing 100191, China

Address Correspondence to: LIU Jianyu

E-mail: jyliu5791@sina.com

R322.6+5；R445.2

2013-04-10

修回日期：2013-05-31

中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第12期：943-945，950

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(12): 943-945, 950

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.12.018