体素内不相干运动MRI评估MR引导下高强度聚焦超声消融子宫肌瘤中期治疗效果

刘 佳，毕忠旭，刘 婧，朱 颖，王霄英

(北京大学第一医院医学影像科，北京 100034)

目前越来越多的子宫肌瘤患者要求在治疗的同时保留子宫及生育能力[1]。MR引导下高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound, HIFU)可无创性消融治疗子宫肌瘤。既往研究[2-4]表明，MR引导下HIFU消融治疗可致组织表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)降低；而ADC来源于传统弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)单指数模型，且DWI信号衰减同时受水分子扩散和毛细血管内微循环灌注的影响，子宫肌瘤血供较丰富时，ADC更易发生变化[5]。体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion, IVIM)可同时描述组织内血流灌注和分子扩散状态。多b值(b=0、200、400、600、800 s/mm2)MRI，尤其低b值(b=0、200 s/mm2)[6]可显示MR引导下HIFU治疗后子宫肌瘤内即刻血流灌注变化，但对于IVIM能否用于观察MR引导下HIFU消融子宫肌瘤中期疗效目前尚无统一定论。本研究回顾性分析采用IVIM MRI基于3种b值拟合所得参数评估MR引导下HIFU消融治疗子宫肌瘤6个月后效果的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2012年6月—2013年9月23例于北京大学第一医院接受治疗的子宫肌瘤患者，年龄18～55岁，平均(44.3±4.3)岁；均为单发病灶，接受盆腔多b值DWI MR扫描，体积20.44～334.60 cm3。纳入标准：①育龄期和围绝经期妇女；②非妊娠妇女，且近期无妊娠计划；③子宫肌瘤直径≥3 cm；④无MR扫描禁忌证；⑤接受随访。本研究获得医院伦理委员会批准，检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 MR引导下HIFU消融治疗 采用Philips Sonalleve MR-HIFU治疗系统，由3名具有3年以上工作经验的影像科医师操作。嘱患者仰卧，足先进，采集盆腔矢状位3D T2WI，观察子宫肌瘤体积，并在T2WI上放置消融模块(图1)，使消融区域与子宫浆膜、小肠或骶骨等直线距离1.5 cm以上；依据最初测试能量(20～50 W)反应结果及前次消融反应调整消融能量，范围60～200 W，行消融治疗。

图1 患者女，33岁，子宫肌瘤 MR引导下HIFU消融子宫肌瘤，冠状位(A)及矢状位(B)MR热能分布图示子宫肌瘤内部温度及消融模块重叠 图2 患者女，50岁，子宫肌瘤 于b=0 s/mm2的显示子宫肌瘤最大层面DWI图像上勾画ROI

1.2.2 MR扫描 采用Philips 3.0T MR仪，分别于HIFU治疗前和治疗后6个月采集3D T2WI、多b值弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)及增强T1WI。嘱患者仰卧，采用盆腔线圈扫描整个盆腔，观察子宫肌瘤的信号及范围。参数：矢状位3D T2WI，TR 712 ms，TE 165 ms，FA 90°，FOV 250 mm×250 mm×18 mm，矩阵180×157；多b值轴位DWI，呼吸触发自旋回波-回波平面扫描(spin echo-echo planar imaging, SE-EPI)，b=0、25、50、75、100、150、200、500、800、1000 s/mm2，TR 3 000 ms，TE 65 ms，FA 90°，层厚6 mm，FOV 240 mm×240 mm×69 mm，矩阵80×77；轴位增强T1WI，TR 500 ms，TE 10 ms，FA 90°，FOV 240 mm×240 mm×101 mm，矩阵268×232。

1.3 图像处理 由2名具有2年以上工作经验的影像科医师采用Philips PRIDE DWI Tool(version 1.5)软件以盲法观察图像。于b=0 DWI图像中子宫肌瘤最大层面手动勾画ROI，避开肌瘤内伪影、肌瘤边界不清及明显坏死区域，并尽可能包括所有子宫肌瘤组织(图2)；基于骨性标志选择治疗前后相似层面，提取3组数据分别进行拟合：①b≤100 s/mm2(b=0、25、50、75、100 s/mm2)，采用单指数模型拟合得到ADC；②b≤200 s/mm2(b=0、25、50、75、100、150、200 s/mm2)，采用单指数模型拟合得到ADC；③b≤1 000 s/mm2(b=0、25、50、75、100、150、200、500、800、1 000 s/mm2)，采用双指数模型拟合，根据公式Sb/S0=(1-f)·exp(-bD)+f·exp[-b(D+D*)](S0、Sb分别为b=0和b=25、50、75、100、150、200、500、800、1 000 s/mm2时的信号强度)获得子宫肌瘤参数，包括真扩散系数(true diffusion coefficient, D)、假性扩散系数(false diffusion coefficient, D*)及灌注分数(perfusion fraction, f)的直方图。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，组间比较采用配对t检验，对比观察HIFU治疗前及治疗后6个月子宫肌瘤参数变化，评估其中期治疗效果。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

治疗前3D T2WI多见子宫肌瘤信号低于骨骼肌信号，体积20.44～334.60 cm3，平均(97.38±97.30)cm3；治疗后6个月子宫肌瘤体积6.81～243.74 cm3，平均(49.23±45.55)cm3，体积缩小率48.46%。

b≤100 s/mm2图像中，治疗6个月后ADC较治疗前明显下降(P=0.015，表1、图3)；b≤200 s/mm2图像中，治疗前后ADC差异无统计学意义(P=0.145，表1、图4)；b≤1 000 s/mm2时，治疗6个月后D较前明显上升(P<0.001)、f明显下降(P=0.001)，而D*无明显变化(P=0.187)，见表1、图5。

表1 不同b值图像所示MR引导HIFU治疗子宫肌瘤前及治疗后6个月IVIM参数变化

图3 MR引导下HIFU消融子宫肌瘤治疗前及治疗6个月后 b≤100 s/mm2拟合所得ADC图及直方图 A.治疗前ADC图；B.治疗后ADC图；C.治疗前、后ADC直方图示HIFU治疗6个月后ADC明显下降 (蓝线为治疗前，红线为治疗后)

图4 MR引导下HIFU消融子宫肌瘤治疗前及治疗6个月后 b≤200 s/mm2拟合所得ADC图及直方图 A.治疗前ADC图；B.治疗后ADC图；C.治疗前、后ADC直方图示HIFU治疗6个月后ADC差异无明显变化 (蓝线为治疗前，红线为治疗后)

图5 MR引导下HIFU消融子宫肌瘤治疗前及治疗6个月后 b≤1 000 s/mm2拟合所得IVIM参数图及直方图 A.治疗前D图；B.治疗后D图；C.治疗前、后D直方图示HIFU治疗6个月后D明显上升；D.治疗前f图；E.治疗后f图；F.治疗前、后f直方图示HIFU治疗6个月后f明显下降；G.治疗前D*图；H.治疗后D*图；I.治疗前、后D*直方图示HIFU治疗6个月后D*无明显变化 (蓝线为治疗前，红线为治疗后)

3 讨论

既往研究[7]表明，利用IVIM评估子宫肌瘤血流灌注及分子扩散状态的观察者间一致性良好。FAYE等[8]发现基于DWI所得ADC可观察治疗子宫肌瘤6个月后的疗效。IKINK等[6]发现多b值DWI可显示MR引导下HIFU治疗后即刻血流灌注变化。另有研究[9]表明，根据HIFU治疗子宫肌瘤过程中的温度曲线可预测疗效，进而优化治疗方案。然而目前对于IVIM MRI能否用于评价HIFU消融子宫肌瘤后的中期治疗效果尚无明确结论。既往研究[10-15]多采用子宫肌瘤治疗后3个月的非灌注体积(non-perfused volume, NPV)与治疗后即刻NPV的比值及治疗后3～12个月的子宫肌瘤体积缩小率评估消融治疗效果，但加热后对比剂清除时间延长，且安全性尚不明确，故须限制治疗后即刻应用对比剂[16]，且子宫肌瘤体积和血液灌注于HIFU治疗后6个月左右方可达到稳定[8]。因此，本研究以HIFU治疗后6个月作为时间点，采用像素-像素直方图全面显示子宫肌瘤分子扩散状态[16]，评估MR引导下HIFU消融治疗子宫肌瘤的中期效果。

本研究中采用b≤100 s/mm2拟合所得ADC及采用b≤1 000 s/mm2拟合所得f均显示灌注减少，可能由于HIFU治疗导致小血管阻塞和损伤所致；而采用b≤1 000 s/mm2拟合所得D上升，表明血流灌注减少的同时细胞外液容量增加，为消融后毛细血管内皮细胞对大分子血清蛋白的通透性增加所致；与LUO等[17-18]的结果相符合。子宫肌瘤IVIM参数受b值影响，通常采用多个b值获得IVIM MRI数据，b值较大(b=800、1 000 s/mm2)时，ADC反映真实水分子扩散，b值较小(b≤200 s/mm2)时，ADC则主要反映血流灌注的效应；以上均可通过双指数扩散信号衰减加以解释[19]。另外，b值特别小(b≤100 s/mm2)时，ADC主要来源于灌注成分，仅反映HIFU治疗后血管状态的变化。本研究发现b≤100 s/mm2时MRI评估HIFU治疗后子宫肌瘤血流灌注变化的敏感性较b≤200 s/mm2时更高，可能由于后者图中ADC受水分子扩散增加的干扰。以上结果提示，如仅需关注子宫肌瘤血流灌注状态，可选择b≤100 s/mm2进行MR扫描，以节省扫描时间。

本研究的主要不足之处：①仅选择子宫肌瘤最大层面勾画ROI，未能包含整个肌瘤，后续将通过3D IVIM获得整个肌瘤相关参数加以完善；②样本量小，可能导致结果存在偏倚。

综上，IVIM MRI可较好地评估MR引导下HIFU消融子宫肌瘤的中期治疗效果；以b≤100 s/mm2可显示子宫肌瘤灌注状态变化，而b≤1 000 s/mm2利于显示子宫肌瘤治疗后6个月时分子扩散和灌注变化。