高强度聚焦超声消融单发性子宫肌瘤能效因子的影响因素

易根发，范宏杰，谢璇丞，钱可斌，赵 卫，寸江平，黄建强

(昆明医科大学第一附属医院影像科，云南 昆明 650032)

高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound， HIFU)消融治疗子宫肌瘤较为安全、有效，但仅对部分子宫肌瘤易于实施[1-3]，操作难易在很大程度上取决于子宫肌瘤的解剖位置、血液供应、内部结构导致的组织声衰减和声速。能效因子(energy efficiency factor， EEF)为HIFU消融单位体积的肌瘤组织所消耗的能量，是反映HIFU消融效率的重要指标，数值越小，表示治疗过程中的单位体积耗能越少，HIFU消融难度越低。子宫肌瘤的数量对HIFU消融效率影响较大，且在多发性子宫肌瘤患者，难以统计或计算HIFU治疗对于某单个肌瘤的消融效率。本研究选取单发性子宫肌瘤进行多因素分析，观察HIFU消融过程中EEF的影响因素。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2011年6月—2018年3月于我院接受HIFU治疗的218例单发性子宫肌瘤患者，年龄24～53岁，平均(37.6±6.3)岁；治疗前均有不同程度月经量增多，且均结合临床及MR检查确诊为单发性子宫平滑肌瘤。

1.2 仪器与方法

1.2.1 MR检查及图像分析 采用Philips Achieva 3.0T MR及GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪，分别于HIFU术前及术后3天内行平扫及增强MR检查。扫描参数：T1WI，TR 400～600 ms，TE 8 ms；T2WI，TR 3 000～5 000 ms，TE 90 ms；轴位扫描层厚5 mm，层间距2 mm，矩阵320×224；矢状位及冠状位扫描层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵228×192。对比剂为钆双胺(0.5 mmol/ml)，剂量0.2 ml/kg体质量，采用高压注射器经肘静脉注射，流率1.5～2.0 ml/s，行增强T1W扫描。

由2名高年资影像诊断医师对MRI进行分析和测量：①靶皮距，子宫肌瘤腹侧至皮肤的距离；②后场距，子宫肌瘤背侧至骶尾骨表面的距离；③术前子宫肌瘤上下径(a)、前后径(b)及左右径(c)；④术后非灌注区上下径(a')、前后径(b')及左右径(c')。计算肌瘤体积(V)及非灌注区体积(V')[1,4]：V=0.5 233×a×b×c；V'=0.5 233×a'×b'×c'。观察并记录子宫位置、肌瘤位置及类型、T2WI信号强度、增强T1WI强化程度及均匀性。

1.2.2 HIFU消融 采用海扶JC200型聚焦超声肿瘤治疗系统进行消融，监控超声设备为Esaote MyLab 70超声仪。嘱患者俯卧于HIFU治疗床，前腹壁直接接触脱气水囊。在超声监控下调整水囊位置，推挤肠管，以保证HIFU消融声通道安全。术中给予芬太尼(剂量0.8～1.0 μg/kg体质量)与咪达唑仑(剂量0.015～0.030 mg/kg体质量)用于镇痛、镇静，根据镇静镇痛效果每20～40 min给药1次，使患者保持清醒状态。采用单点扫描方式进行消融，术中严密监控患者的生命体征，并及时处理不良反应。记录HIFU治疗参数，包括治疗时间(第一次超声消融开始至最后一次超声消融结束的时间)、辐照时间(HIFU消融期间进行声波处理的总持续时间)及治疗功率。嘱患者术后2 h内流质饮食，禁性生活1个月；术后3～5天给予预防性抗感染治疗。

1.3 消融率及EEF计算 根据公式计算HIFU消融率及EEF[5]；消融率(%)=V'/V×100%，EEF(J/mm3)=η×P×t/1 000×V'，其中η=0.7，P为治疗功率(W)，t为辐照时间(s)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。对符合正态分布的计量资料以±s表示，非正态分布则以中位数(上下四分位数)表示。多分类变量定义哑变量后，以可能影响因素为自变量，以EEF为因变量，采用Stepwiseregression方法建立多重线性回归模型，引入变量的标准为P<0.05，剔除变量的标准为P≥0.10。随后对模型进行方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。共线性诊断中，当容忍度<0.1、方差膨胀因子(variance inflation factor， VIF)>10、特征根趋于0、条件指数>30时，认为存在较严重的共线性。

2 结果

2.1 基线资料及HIFU治疗参数 218例中，子宫前倾位98例，中位65例，后倾位55例；肌瘤位于子宫前壁69例，宫底27例，子宫侧壁62例，子宫后壁60例；肌壁间肌瘤90例，浆膜下肌瘤46例，黏膜下肌瘤50例，贯穿型肌瘤(侵及范围超过肌壁、黏膜、浆膜中任意2种)32例。术前MR检查子宫肌瘤T2WI信号强度近似于骨骼肌55例(呈低信号)，介于骨骼肌与正常子宫肌层之间72例(呈等信号)，等或高于正常子宫肌层48例(呈高信号)，呈混杂信号43例；增强TIWI子宫肌瘤呈轻度强化47例(图1)，中等、明显强化171例(图2)，65例强化均匀，153例强化不均匀。子宫肌瘤最大径2.60～10.40 cm，平均(5.47±1.52)cm；肌瘤体积7.63～544.18 cm3，中位体积60.24(35.58,104.27)cm3；靶皮距1.60～10.40 cm，平均(5.42±2.26)cm；后场距0.50～9.40 cm，平均(2.76±1.54)cm。对所有患者均顺利完成单次HIFU消融，治疗时间15.00～270.00 min，平均(127.57±59.53)min；辐照时间64.00～3 686.00 s，平均(1 232.95±849.44)s；治疗功率216.00～400.00 W，平均(378.59±34.30)W。术前增强MRI表现为不同程度均匀或不均匀强化的子宫肌瘤HIFU消融后均为无强化消融区(图1、2)；术后消融区最大径2.40～10.52 cm，平均(4.99±1.45)cm，体积5.50～443.34 cm3，平均(62.94±61.14)cm3。子宫肌瘤消融率为16.69%～97.87%，平均(74.57±15.23)%；HIFU治疗EEF为0.15～27.80 J/mm3，平均(7.62±5.39)J/mm3。

表1 不同自变量与因变量EEF的相关性

2.2 多重线性回归模型 以EEF为因变量，患者年龄、靶皮距、后场距、子宫位置、肌瘤位置、肌瘤最大径、肌瘤体积、肌瘤类型、T2WI信号强度、增强T1WI强化程度及均匀性为自变量，相关分析结果见表1。其中11个预测因子差异有统计学意义(P均<0.05)，包括靶皮距、前倾位(子宫位置)、后倾位(子宫位置)、子宫后壁(肌瘤位置)、肌壁间(肌瘤类型)、贯穿型(肌瘤类型)、肌瘤最大径、肌瘤体积、低信号(T2WI信号强度)、增强T1WI强化程度及均匀性。逐步回归过程中，当P<0.05时，11个预测因子被逐个引入线性回归模型中；P≥0.10时则被剔除。最终6个预测因子被引入多重线性回归模型，包括靶皮距、前倾位(子宫位置)、贯穿型(肌瘤类型)、肌瘤最大径、低信号(T2WI信号强度)及增强T1WI强化程度，见表2。模型6的R、R2及调整R2值最高，为最佳拟合模型；同时，方差分析结果也显示所建模型有统计学意义(P<0.001)。

选取最佳拟合模型(模型6)的系数和共线性诊断结果进行分析，多重线性回归方程为：Y=5.256+0.546X1+3.206X2+3.385X3-1.033X4-1.810X5-1.564X6，其中Y表示EEF，X1为靶皮距，X2为增强T1WI强化程度，X3为贯穿型(肌瘤类型)，X4为肌瘤最大径，X5为低信号(T2WI信号强度)，X6为前倾位(子宫位置)。EEF与靶皮距、增强T1WI强化程度、贯穿型(肌瘤类型)呈正相关，与肌瘤最大径、低信号(T2WI信号强度)、前倾位(子宫位置)呈负相关，且肌瘤最大径对EEF的影响最大，其标准系数为-0.292。共线性诊断结果表明所建模型良好，不存在严重的共线性问题。见表3。

图1 患者年龄28岁，单发性子宫肌瘤 A.术前MR矢状位图像，可见子宫前壁明显增厚，增强T1WI呈轻度强化，病灶边缘光滑； B.HIFU消融治疗功率400 W，辐照时间662 s； C.术后1天MR矢状位图像，增强T1WI示消融区不强化

表2 模型摘要及方差分析结果

注：因变量为EEF

表3 最佳拟合模型(模型6)的系数和共线性诊断结果

注：因变量为EEF

图2 患者年龄45岁，单发性子宫肌瘤 A.术前MR冠状位图像，可见子宫左侧壁增厚，增强T1WI呈中等均匀强化； B.HIFU消融治疗功率400W，辐照时间1 216 s； C.术后1天MR冠状位图像，消融区增强T1WI表现为灌注缺损

3 讨论

HIFU将体外分散的超声波束聚焦，产生热效应(60℃～100℃)、空化效应和机械效应，可破坏肿瘤实质细胞和血管内皮细胞，导致子宫肌瘤血供中断或减少，并使肌瘤组织发生凝固性坏死[6-7]，从而达到治疗目的。作为一种非侵入性、靶向性、可重复的局部物理疗法，HIFU治疗可在保留生殖器官结构及功能的同时有效缓解甚至消除子宫肌瘤引起的临床症状，改善患者生活质量。HIFU治疗前后通过病理学方法评估肌瘤状况较为困难，而不同MRI表现特征的子宫肌瘤HIFU消融效果存在较大差异，且这种差异有规律可循[5，8]。

本研究根据术前MRI特征对218例单发性子宫肌瘤进行分类，观察特定MRI特征对子宫肌瘤HIFU消融效果的影响。多重线性回归分析结果显示，单发性子宫肌瘤HIFU消融的EEF主要受靶皮距、前倾位(子宫位置)、贯穿型(肌瘤类型)、肌瘤最大径、低信号(T2WI信号强度)、增强T1WI强化程度的影响，提示HIFU消融对于靶皮距大、增强T1WI强化程度高的贯穿型肌瘤难度较大，而对最大径较长、T2WI信号强度低且子宫呈前倾位的肌瘤更易于进行HIFU消融。靶皮距与HIFU消融的能量衰减密切相关[1]，靶皮距越大，能量衰减越明显，消融时能量需求越高。T1WI增强扫描强化程度可反映子宫肌瘤的血液供应，强化程度越高，则HIFU消融能量被血液循环带走的越多，能量沉积效率越低。T2WI信号强度越低，表明肌瘤含水量越低，组织的声速和声衰减值越高，HIFU热能越易于沉积[2]。HIFU消融过程中，治疗点温度上升和坏死区域扩大会动态影响周围未消融的组织，并形成有利于HIFU消融的声学环境，单位体积能量损耗随消融进程逐渐减少，越大的子宫肌瘤HIFU消融的EEF越低[1,9]。此外，HIFU消融的EEF还受肌瘤类型的影响，尤其表现在贯穿型肌瘤上，其原因可能与其复杂的组织结构、解剖位置和血液供应有关。前倾位子宫的子宫肌瘤因HIFU消融时声波能量衰减少，损伤骶尾骨的可能性小，更易于消融。

综上所述，不同基线数据特征的单发性子宫肌瘤HIFU消融效果有所不同，对靶皮距小、最大径长、血供贫乏、含水量低的非贯穿型单发性子宫肌瘤及前倾位子宫的子宫肌瘤更宜进行HIFU消融。但本研究为回顾性分析，存在选择偏倚的可能，仍需今后进一步研究加以验证。