MRI参数预测聚焦超声治疗子宫肌瘤的消融效果研究*

廖 铃，许永华，周 崑，朱 辉

(1.重庆医科大学生物医学工程学院/省部共建国家重点实验室培育基地/重庆市超声医学工程重点实验室/重庆市生物医学工程重点实验室/重庆市微无创医学协同创新中心 400016；2.复旦大学附属中山医院徐汇医院医学影像科 200031；3.重庆医科大学附属第二医院HIFU肿瘤中心 400010)

·论 著·

MRI参数预测聚焦超声治疗子宫肌瘤的消融效果研究*

廖 铃1，许永华2△，周 崑3，朱 辉3

(1.重庆医科大学生物医学工程学院/省部共建国家重点实验室培育基地/重庆市超声医学工程重点实验室/重庆市生物医学工程重点实验室/重庆市微无创医学协同创新中心 400016；2.复旦大学附属中山医院徐汇医院医学影像科 200031；3.重庆医科大学附属第二医院HIFU肿瘤中心 400010)

[摘要] 目的 探讨子宫肌瘤的相关磁共振成像(MRI)参数在预测子宫肌瘤消融效果方面的价值。方法 回顾性分析上海市徐汇区中心医院超声消融治疗中心2012年4月至2013年12月共91例患者144个子宫肌瘤超声消融治疗的相关数据，分析术前靶肌瘤的血供类型、MRI-T2WI信号强度比值(SIR)、信号均匀度、信号强度值(SI)和表观弥散系数(ADC)与超声消融疗效的关系，设定MRI参数阈值并分组比较各组间治疗后肌瘤的消融率。结果 少血供和多血供类型的肌瘤平均消融率为89.4%、80.9%(P<0.05)；T2WI SIR<1.5、≥1.5的肌瘤平均消融率分别为89.1%、83.6%(P<0.05)；T2WI SI<200、≥200的肌瘤平均消融率分别为89.5%、81.4%(P<0.05)；ADC<1.4×10-3mm2/s、≥1.4×10-3mm2/s的肌瘤平均消融率分别为88.3%、81.7%(P<0.05)；肌瘤为多血供伴T2WI SIR≥1.5的消融率低于多血供或少血供伴T2WI SIR<1.5、少血供伴T2WI SIR≥1.5(P<0.05)；肌瘤为T2WI均匀高信号的消融率低于均匀低信号、不均匀高信号、不均匀低信号(P<0.05)。结论 子宫肌瘤的MRI参数可预测超声消融子宫肌瘤的疗效，血供丰富和T2WI均匀高信号的肌瘤超声消融率较低。

磁共振成像；参数；预测；分析；超声消融；平滑肌瘤

子宫肌瘤又称子宫平滑肌瘤(uterine fibroids,UF)，是女性生殖系统中最常见的良性肿瘤，在育龄期妇女中发病率为20.0%～25.0%，而40～50岁发病率为51.2%～60.0%[1]，它可引起经量过多、经期延长、下腹包块、贫血、不孕等一系列的临床症状及心理变化，部分患者因临床症状严重或心理因素而需要采取治疗。在UF的临床治疗中，高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)消融已逐渐推广，它在保留子宫及其生理功能和改善患者生活质量等方面具有重要意义。有研究显示临床采用超声消融技术治疗UF是安全有效的[2]。UF消融后其肌瘤体积的缩小程度和肌瘤相关症状缓解的程度及症状缓解持续的时间均与肌瘤的消融率有直接的关系[3-4]，因而提高肌瘤的消融率成为目前关注的问题。本研究对治疗前UF的血供类型、MRI-T2WI信号强度值(signal intensity,SI)及信号强度比值(signal intensity ratio,SIR)、T2WI信号均匀度、表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值等参数在HIFU治疗UF消融率中的影响进行研究分析，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2012年4月至2013年12月在中国科学院上海临床中心/上海市徐汇区中心医院进行超声引导的HIFU(ultrasound-guided HIFU,USgHIFU)消融治疗的91例UF患者共144个肌瘤的资料，患者年龄23～57岁，平均为(40.3±6.6)岁；肌瘤大小1.7～19.8 cm，平均为(5.0±2.4)cm；增强磁共振检查显示UF类型：浆膜下6个，肌壁间128个，黏膜下10个；肌瘤位置：宫底6个，前壁57个，侧壁41个，后壁38个及宫颈2个。

1.2 方法

1.2.1 磁共振成像(MRI)检查 仪器：西门子3.0 T超导高场强磁共振扫描仪(Verio Tim，Siemens Health Co.德国)，患者治疗前、后24 h内均采用相同扫描参数行T1WI、T2WI、T1WI对比剂增强和弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)扫描。测量UF的长径(D1)、左右径 (D2)及前后径(D3)3个径线，计算肌瘤的体积(V=0.523 3×D1×D2×D3)和UF消融的体积[即完全无对比剂灌注区域的体积(NPV)]及靶肌瘤的消融率(肌瘤消融体积/肌瘤体积×100%)。在T2WI加权矢状位图上测量腹直肌的T2WI SI，取肌瘤最大层面的前、后、上、下和中5个点(每个点测量面积约40 mm2)测量T2WI SI(图1)并取其平均数，计算T2WI SIR(肌瘤的T2WI SI/腹直肌T2WI SI)、T2WI信号均匀度值(T2WI SI的标准差)；在MRI DMI横断位图上取肌瘤最大层面的前、后、左、右和中5个点测量ADC值并取其平均数(图2)；根据MRI增强扫描后肌瘤与子宫肌层的强化程度对比来判断肌瘤的血供类型(等于或高于子宫肌层者为多血供(血供丰富)类型，反之为少血供类型)。依据各靶肌瘤的消融率与肌瘤T2WI SIR、T2WI SI、信号均匀度、ADC值的关系来确定其阈值。

1.2.2 超声消融治疗 仪器：海扶刀®JC200型聚焦超声肿瘤治疗系统(重庆海扶医疗科技股份有限公司)，超声造影剂：六氟化硫微泡(声诺维Sonovue，意大利Bracco公司)。所有患者治疗前均严格按超声消融治疗要求做准备，治疗时应使肌瘤充分显露出来，通过机载超声定位肌瘤靶区并将肌瘤分成若干治疗层面，通过控制焦点的三维组合运动，最终完成对靶肌瘤的适形消融治疗。治疗声功率初始为100 W，最高功率为400 W，依据患者的耐受程度调节治疗剂量和剂量强度。治疗前、后均行超声造影观察，最后由至少两名或以上的超声消融医生判断肌瘤的消融情况并决定结束或继续治疗。

1.2.3 研究分组 根据肌瘤的消融率与肌瘤T2WI SIR、T2WI SI、信号均匀度和ADC值关系的散点分布图，以肌瘤完全消融和几乎完全消融的密集和疏散分布区间来选取各参数阈值。根据肌瘤的MRI参数及阈值进行分组：(1)按肌瘤的SI分为大于或等于T2WI SIR阈值和小于T2WI SIR阈值，高信号(≥T2WI SI阈值)和低信号(

图1 UF MRI T2WI矢状位上 SI测量图

图2 UF MRI DWI横断位上ADC值测量图

2 结 果

2.1 消融结果 UF的平均消融率为(86.7±15.6)%(37%～100%)，其中消融率为100%的肌瘤共47个(32.6%)，消融率为 90%～<100%的肌瘤共34个(23.6%)，消融率为70%～<90%的肌瘤共38个(26.4%)，消融率为50%～<70%的肌瘤共20个(13.9%)，消融率小于50%的肌瘤5个(3.4%)。

2.2 肌瘤的血供类型与肌瘤信号强度的关系 多血供和少血供类型的肌瘤T2WI SI分别为231.7±112.5、158.2±66.8，二者比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3 肌瘤MRI参数阈值的选取 根据肌瘤消融率与肌瘤MRI相关参数关系的散点分布图(图3)，当肌瘤T2WI SIR<1.5、T2WI SI<200、T2WI信号均匀度值小于20、ADC<1.4×10-3mm2/s时肌瘤几乎完全消融(90%～<100%)和完全消融(100%)的比较集中，分别占肌瘤总数的34.7%(50/144)、42.4%(61/144)、29.2%(42/144)、45.8%(66/144)，因而选取T2WI SIR 1.5、T2WI SI 200、T2WI信号均匀度值20、ADC 1.4×10-3mm2/s为阈值。不同MRI参数相应阈值及各组肌瘤的消融率分布，见表1。

图3 各MRI参数与肌瘤消融率关系的散点分布图

表1 不同MRI参数值的肌瘤消融率情况[n(%)]

表2 不同MRI参数UF HIFU治疗消融率比较

a两组比较行t检验；b两组比较行t′检验。

2.4 MRI影像参数与肌瘤消融率的关系 T2WI高、低信号的肌瘤，T2WI SIR≥1.5、<1.5的肌瘤，多血供、少血供类型的肌瘤，ADC≥1.4×10-3mm2/s、<1.4×10-3mm2/s的肌瘤各组间消融率比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。T2WI信号不均匀和信号均匀的肌瘤平均消融率为85.3%及88.3%(P>0.05)。多血供伴信号不均匀的肌瘤平均消融率低于少血供伴信号均匀或信号不均匀的肌瘤(P<0.01)，多血供伴T2WI SIR≥1.5的肌瘤平均消融率低于多血供或少血供伴T2WI SIR<1.5、少血供伴T2WI SIR≥1.5(P<0.05)，见表3、图4。多血供伴T2WI高信号的肌瘤平均消融率低于多血供伴T2WI低信号和少血供伴T2WI低信号的肌瘤(P<0.05)，T2WI均匀高信号的肌瘤平均消融率低于不均匀高信号、均匀低信号和不均匀低信号肌瘤(P<0.05)，见表4、图5。

表3 不同血供类型的UF消融率比较

a：P<0.01，b：P<0.05，与多血供伴T2WI SIR≥1.5比较；c：P<0.01，与多血供伴信号不均匀比较。

表4 不同T2WI信号强度的UF消融率比较

a：P<0.01，b：P<0.05，与多血供伴T2WI高信号比较；c：P<0.01，d：P<0.05，与T2WI均匀高信号比较；e：P<0.05，与T2WI均匀低信号比较。

2.5 肌瘤消融率的多因素分析 由于MRI参数T2WI SIR、T2信号均匀度、ADC值和血供类型4个因素既彼此孤立又相互联系，存在混杂因素影响，导致假阳性和假阴性可能性。为此，进一步对资料做多因素回归分析，选取以上参数变量X1(T2WI SIR)、X2(T2信号均匀度)、X3(ADC值) 和X4(血供类型：少血供=1，多血供=2) 进行Linest线性回归分析，得出肌瘤HIFU治疗消融率的模型表达式：

Y=-2.3×10-2×X1-8.3×10-6×X2-2.7×10-2×X3-6.8×10-2×X4+1.0

图4 不同血供类型的UF消融率散点分布图

图5 不同T2WI信号强度的UF消融率散点分布图

3 讨 论

HIFU治疗肿瘤的机制是以其热效应为基础，由于受生物组织结构、功能的影响，在传播路径上会产生反射、折射、散射、衍射，干扰能量在组织内的沉积，因肌瘤存在结构和功能上的不均质性及血液供应差异，导致对超声的吸收能力相差可能很大，进而影响了消融效率。有研究报道不同大小、类型、位置的UF[5]及患者的年龄、腹壁厚度、辐照的平均功率[6]与肌瘤消融率无关。本研究对相关临床数据的总结，分析肌瘤MRI参数对其USgHIFU治疗UF消融率的影响，从而可通过术前肌瘤MRI参数预测肌瘤消融疗效，有助于指导临床为患者制订个体化的治疗方案。

UF的纤维结缔组织、平滑肌细胞的水平和比例，细胞的形状、排列、分布及是否变性决定了肌瘤的MRI信号特点。有研究表明由平滑肌纤维束构成为主的肌瘤的MRI信号特征为T2WI均匀低信号，以均匀强化为主；由排列致密的细胞团构成为主的肌瘤以T2WI均匀稍高信号及均匀强化多见；退变型肌瘤为T2WI不均匀高信号，以周边或轻度强化为主[7-9]。UF的T2WI信号强度与其所含的平滑肌细胞数目之间存在线性正相关关系[10]，T2WI高信号的肌瘤其平滑肌细胞水平所占比重大，且含有相对丰富的血管，而T2WI低信号的肌瘤其纤维组织所占比重较大，且血管成分相对较少[11-13]，因而UF的不同MRI参数值取决于肌瘤的结构和功能。本研究中T2WI SIR≥1.5的肌瘤平均消融率低于T2WI SIR<1.5的肌瘤，T2WI高信号的肌瘤平均消融率低于低信号肌瘤，差异均有统计学意义(P<0.05)，与王婷等[5]报道相似。Zhao等[14]研究报道轻度均匀高信号的肌瘤消融率(55.8%)低于不均匀高信号(77.7%)和明显均匀高信号(74.0%)。本研究中T2WI不均匀高信号的肌瘤平均消融率(85.3%)低于T2WI均匀高信号(88.3%)，T2WI均匀高信号的肌瘤平均消融率低于不均匀高信号、不均匀低信号、均匀低信号的肌瘤(P<0.05)，且均匀低信号的肌瘤消融率为最佳。由此分析表明，HIFU治疗UF的消融疗效会受到肌瘤的内部成分及其分布情况的影响，T2WI高信号的肌瘤因含平滑肌细胞比重大且含水量高，导致超声能量不易沉积，且因水的比热容较高，吸收相同的热量而温度上升缓慢，因而短时间内发生凝固性坏死的难度就大。

UF因压迫周围肌层而形成假包膜，子宫动脉分支穿入假包膜后围绕肌瘤边缘形成其外层血管网后再发出许多细小分支供应肌瘤内部，因而肌瘤内部为分支供血，周边部分血液供应相对较丰富。陈锦云等[15]研究发现缺乏血供肌瘤的体积消融率高于血供丰富肌瘤，本研究结果也显示血供丰富的肌瘤消融率低于少血供类型的肌瘤，多血供伴信号不均匀的肌瘤平均消融率低于少血供伴信号不均匀或信号均匀的肌瘤，差异有统计学意义(P<0.05)。因组织的凝固性坏死与超声能量沉积密切相关，而肿瘤的血流灌注调节冷却效应可影响超声能量沉积，组织内温度升高时可发生血管扩张、血流加速、血流量增多进而带走一部分热量，因而热凝固性坏死范围主要受肿瘤与正常组织交界处及肿瘤边缘的血流影响，而血流-冷却效应对少血管性肿瘤及相对缺血的肿瘤中心影响较小[16]，因而少血供类型肌瘤的消融率高于血供丰富的肌瘤。

对于血供丰富的肌瘤而言不同信号强度的肌瘤消融率比较有明显差异，而不同信号均匀度的肌瘤比较无明显差异；而缺乏血供肌瘤，不同信号强度、信号均匀度的肌瘤消融率比较差异无统计学意义(P>0.05)；对于T2WI信号强度高的肌瘤，信号均匀与信号不均匀肌瘤的消融率比较差异有统计学意义(P<0.05)，血供丰富的肌瘤其消融率低于缺乏血供肌瘤，但并非均有统计学意义，这可能与术中使用缩宫素减少了肌瘤的部分血供，和术前的超声造影剂改变了肌瘤组织的声环境有关；而低信号的肌瘤，不同血供类型、信号均匀度的肌瘤消融率比较差异无统计学意义(P>0.05)。

肿瘤的ADC值代表其组织内水分子布朗运动的弥散状况，当组织内自由水多、细胞膜完整的细胞少时，ADC值增高，反之则ADC值降低。本研究中肌瘤ADC≥阈值的肌瘤消融率低于ADC<阈值的肌瘤，差异有统计学意义(P<0.05)，当肌瘤的ADC值增高时，表明其组织内含有较多的自由水，因而超声能量容易丢失。超声消融UF的疗效是受多因素相互影响的，祝保让等[6]认为肌瘤的消融率与肌瘤的位置及肌瘤T1WI增强信号有关，本研究通过对UF HIFU治疗消融率的相关因素进行Linest线性回归分析表明，反映肌瘤平滑肌细胞和胶原纤维水平的T2WI信号强度、反映肌瘤血流-冷却效应的供血类型及反映组织内自由水水平的ADC值对肌瘤消融率影响权重较大，而反映肌瘤内部成分分布、排列的T2WI 信号均匀度等对肌瘤消融率的影响权重较小。

综上所述，HIFU治疗UF的消融率与代表UF特性的MRI参数如血供类型、T2WI SIR、T2WI SI、T2WI信号均匀度和ADC值等有关，因此HIFU消融治疗前可通过分析靶肌瘤的MRI影像参数来初步预测该肌瘤的消融效果，辅助临床为患者制订个性化的治疗方案。

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Study on MRI parameters for predicting ablation effect of focused ultrasound in treating uterine fibroid*

LiaoLing1,XuYonghua2△,ZhouKun3,ZhuHui3

(1.BiomedicalEngineeringCollegeofChongqingMedicalUniversity/ProvinceandMinistryCoconstructingStateKeyLaboratoryBreedingBase/ChongqingKeyLaboratoryofUltrasonicMedicalEngineering/ChongqingKeyLaboratoryofBiomedicalEngineering/ChongqingMicroNoninvasiveMedicalCooperativeInnovationCenter,Chongqing400016,China;2.DepartmentofMedicalImaging,XuhuiHospital,AffiliatedZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200031,China;3.TumorCenterofHighIntensityFocusedUltrasound,SecondAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400010,China)

[Abstract] Objective To investigate the value of the magnetic resonance imaging(RMI) parameters of uterine fibroid for predicting the ablation effect of uterine fibroid.Methods The relevant data of 91 patients with 144 uterine fibroids treated by ultrasound ablation in the center of Shanghai Xuhui District Central Hospital from April 2012 to December 2013 were retrospectively analyzed.The relationships between the blood supply patterns,MRI T2WI signal intensity ratio(SIR),T2WI signal uniformity,T2WI signal intensity(SI) and apparent diffusion coefficient(ADC) value of preoperative uterine fibroids with the ultrasound ablation effect were analyzed.The threshold values of the MRI parameters were set and grouped for comparing the ablation rates [non-perfused volume (NPV) ratios] of uterine fibroid among various groups.Results The average NPV ratios of the fibroids with more blood supply and less blood supply were 89.4% and 80.9% respectively(P<0.05),which of the fibroids with T2WI SIR<1.5 and ≥1.5 were 89.1% and 83.6% respectively,which of the fibroids with T2WI SI<200 and ≥200 were 89.5% and 81.4% respectively,which of the fibroids with ADC value<1.4×10-3mm2/s and≥1.4×10-3mm2/s were 88.3% and 81.7% respectively(P<0.05);which of the fibroids more blood supply complicating T2WI signal intensity ratio≥1.5 was lower than that of fibroids with more blood supply or less blood supply complicating T2WI signal intensity ratio <1.5,less blood supply and T2WI signal intensity ratio ≥1.5 respectively(P<0.05);which of fibroids with T2WI homogeneous high signal intensity was lower than that of fibroids with homogeneous low signal,heterogeneous high signal and heterogeneous low signal respectively (P<0.05).Conclusion The MRI parameters of uterine fibroids could predict the curative effect of ultrasound ablation for treating uterine fibroid,and the ablation efficacy is poor in the fibroids with rich blood supple and T2WI homogeneous high signal.

magnetic resonance imaging;parameters;forecasting;analysis;ultrasound ablation;leiomyoma

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.09.004

国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目 (2011CB707900)；国家重大科学仪器设备研制专项资助项目(81127901)；国家自然科学基金资助项目(11574039，11274404) 。 作者简介:廖铃(1988-)，医师，硕士研究生，主要从事超声影像学研究。△

，E-mail：yhxu@scrc.ac.cn。

R737.3

A

1671-8348(2017)09-1163-05

2016-08-13

2016-11-11)