磁共振扩散张量成像在盆腔的研究进展

李 佳 综述，吕富荣 审校

(重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)

磁共振扩散张量成像在盆腔的研究进展

李 佳 综述，吕富荣△审校

(重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)

扩散张量成像；示踪技术；子宫；前列腺；骨盆底；肌肉

磁共振扩散张量成像 (diffusion tensor imaging，DTI)是在扩散加权成像 (diffusion weighted imaging，DWI)技术基础上发展而来的一项新的功能磁共振技术。在人体组织中，水分子受到组织细胞结构的影响，在各个方向的扩散程度不相同，即具有各向异性，而DTI则是利用扩散敏感梯度从多个方向对水分子的各向异性进行量化，反映水分子弥散速度及活体组织水分子交换功能情况，能进一步从细胞及分子水平研究疾病病理改变情况[1]。DTI主要的评价参数是表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)和部分各向异性(fractional anisotropy，FA)，前者表示水分子扩散运动的速度及范围；后者表示水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例。纤维示踪成像(fiber tractography，FT)通过检测组织内水分子弥散各向异性反映出组织的方向性，结合计算机三维重建显示纤维三维结构整体连续及其空间分布情况的一种检查技术[2]。DTI及FT已广泛应用于中枢神经系统的研究，近年来随着影像技术的发展，其在盆腔脏器的应用价值受到越来越多的关注。

1 DTI在子宫的应用

子宫是孕育胚胎、胎儿和产生月经的肌性器官。已有研究应用DWI观察不同年龄段、不同月经周期正常子宫各层ADC值的变化[3-4]，而DTI在子宫方面的研究报道相对较少。Fujimoto等[5]运用DTI研究子宫黏膜、结合带及肌层的平均ADC值、平均FA值、纤维数目及最长纤维长度，发现肌层的平均ADC值最大，黏膜层次之，结合带的平均ADC值最小；平均FA值则是结合带最大，肌层次之，黏膜层最小。观察不同层面纤维数量情况，发现肌层纤维束最多，黏膜最少，且肌层纤维明显长于黏膜层，与Thrippleton等[6]研究结果相吻合。然而就黏膜层是否真的存在纤维束尚有争议，且Fujimoto等[5]也认为FT上黏膜层显示的主要是纵行纤维束，这可能是宫腔液体流动所致。Fiocchi等[7]通过FT技术发现肌层的内层(即近黏膜层)主要是环形走行的肌纤维，外层则以纵行为主，这与镜下结果是一致的。观察非孕与有剖宫产手术史两组志愿者，子宫总体纤维密度相近，但是分段来看非孕子宫峡部前壁的纤维数量及密度明显高于剖宫产后子宫峡部前壁，这是由于该部位是剖宫产手术切口部位，且可以观察到部分手术切口处纤维束出现紊乱、中断，这种纤维束的改变在既往存在前置胎盘、胎盘植入的子宫中表现得尤为突出。子宫不同部位纤维束走行也存在差异，子宫底部肌层纤维束多呈环形纤维及横向走行，结合带多见纵向走行纤维束[5]。由于FT显示的是平均纤维束方向，同时存在宫腔气体及呼吸运动伪影的干扰，使得图像存在一定失真现象。

DTI在子宫疾病的应用也日益增多。Thrippleton等[6]对比离体子宫肌瘤实性部分、黏液样变部分与子宫肌层的平均ADC值、FA值，发现肌瘤实性部分平均ADC值最低(1.050±0.200)mm2/s，可能与肌瘤细胞外基质胶原纤维增多阻碍细胞外水分子扩散有关；而肌瘤粘液样变部分平均ADC值最高(1.590±0.540)mm2/s。FA值则是子宫肌层高于肌瘤实性部分(前者：0.395±0.032，后者：0.280±0.053)，镜下可见肌瘤实质胶原纤维短且排列杂乱，而子宫肌层肌纤维长而有序，故各向异性大于肌瘤。通过FT可见肌瘤邻近的肌层纤维呈环形包绕，而肌瘤内部纤维结构多短且杂乱，这与镜下表现一致。该研究对象是离体子宫肌瘤，其内部温度及微循环不同于活体肌瘤，相关DTI参数是否存在明显差异尚不明确。然而目前国内外DTI在子宫肌瘤的研究很少，且研究样本量小，导致所得的统计学数值缺乏一定说服力。不同部位、不同亚型的子宫肌瘤DTI特点尚无研究分析，DTI能否有助于治疗方案的选择、参与疗效评价及随访监测也需进一步深入研究。

DWI在子宫内膜癌的应用较广泛，然而有研究发现DWI图像上病灶边界多显示不清，不易判断是否有肌层浸润，且ADC值存在月经周期的干扰，可造成一定假阳性率[8]。Toba等[9]运用DTI观察子宫内膜癌，发现FA图能清楚显示病灶边界，且病灶的FA值明显低于肌层；当病灶侵犯肌层时，肌层出现高FA值区域，镜下肌层高FA值区域主要是肿瘤细胞、基质细胞和平滑肌细胞，排列明显较外肌层细胞紧密，运用FT技术可见肌纤维于高FA值区域出现紊乱、中断。

子宫内膜异位症多见于育龄期妇女，以继发性痛经并进行性加重为主要表现，有学者发现子宫内膜异位患者存在神经受侵或神经生长因子表达增加[10-11]。Manganaro等[12]运用DTI及FT技术发现绝大部分受试的盆腔子宫内膜异位症患者骶1～3神经根及分支神经纤维紊乱，且失去了正常走行。研究还发现子宫内膜异位症患者的骶1～3神经根的FA值明显低于健康者，而双侧比较差异无统计学意义(P>0.05)。目前子宫内膜异位症治疗手段多种，部分尚存在争议，虽然DTI薄层扫描所需时间较长，且部分容积效应可影响细小神经纤维的显示，但当DTI扫描发现存在周围神经损伤，则可考虑采取腹腔镜神经消融术或神经切除术等缓解症状，为治疗方案的选择提供依据。

2 DTI在前列腺的应用

近年来很多研究证明了DTI应用在前列腺检查的可行性。前列腺主要由纤维组织与平滑肌组成，其中腺体约占70%，另30%为间质。前列腺中央带含有排列紧密的管状结构，伴行较多平滑肌纤维和间质，而外周带间质疏松，平滑肌纤维稀疏。已有较多研究发现正常前列腺中央带的平均扩散系数(MD)值显著低于外周带，而FA值显著高于外周带，这与前列腺的细微结构特点是一致的[13-14]。FT可以直观的观察前列腺的纤维分布情况，王锡臻等[15]应用FT在外周带发现前后和横向走行的规则而稀疏纤维束，但Kim等[13]并未在前列腺外周带发现前后走行的纤维束，而是发现在中央带存在前后、头尾及左右走行的纤维束，且排列密集。Finley等[16]研究发现，前列腺不同部位纤维束分布存在差异，前列腺下半部分的纤维束数量明显多于上半部分。但FT技术实质是显示水分子扩散方向，不能区别纤维类型，故前列腺周神经纤维及小血管对图像存在干扰。

前列腺癌是一种男性常见的恶性肿瘤，其早期发现及准确分期对治疗方法的选择和预后具有重要意义。前列腺癌确诊的金标准是经直肠超声引导下穿刺活检，但仍存在一定假阴性率，若结合前列腺功能核磁扫描，则可大大提高病灶检出率。目前DTI主要研究前列腺癌病变区的ADC、FA值，及与正常前列腺外周带、中央带的差异，并结合FT了解病变区域纤维情况。夏国金等[17]发现与正常前列腺组织比较，前列腺癌区的平均ADC值显著降低，而平均FA值的显著升高，这与前列腺癌病灶区细胞密度高、排列紧密、癌性腺管小而不规则等特点有关，与Gurses等[18]研究结果亦相吻合。研究还发现前列腺癌平均ADC值低于慢性炎症，平均FA值则显著高于炎症部位，这对于前列腺癌与慢性前列腺炎的鉴别有重要意义[19]。王锡臻等[15]比较前列腺癌、正常外周带及良性前列腺增生的DTI信号特点，发现良性前列腺增生的ADC值及FA值均位于前二者之间，这可能与良性前列腺增生组织细胞形态与功能更接近正常前列腺组织有关。但Kozlowski等[19]称前列腺癌与外周带的FA值比较差异无统计学意义(P>0.05)，但二者ADC值存在显著差异，这可能与扫描参数的不同有关，同时也说明了FA值的变化对前列腺癌的诊断价值有待进一步评估。

有研究认为，ADC值的测定可以对肿瘤的细胞构成给出相关评价，从而可以进一步预测肿瘤侵袭性等生物学特性[20]。Park等[21]评价8例前列腺癌患者放射粒子植入术治疗前后病灶ADC值的变化，发现放疗后的ADC值较放疗前明显升高，并随疗程而逐渐增加，且与PSA水平呈负相关。说明ADC值可作为前列腺癌患者放射治疗效果及治疗后PSA值不稳定患者随访中的评估参数。但该研究样本量小，且随访时间短，缺乏一定说服力。

前列腺癌根治性手术切除术是早期前列腺癌的首选治疗方法，如何最大程度保留术后患者的排尿功能与性功能是根治术面临的严峻挑战，这除了与患者年龄、身体条件等因素有关以外，还与手术保留的前列腺周神经血管束数目密切相关[23]。Kitajima等[22]通过FT分别对前列腺左右侧纤维束进行定量分析，发现两侧的纤维束总数差异无统计学意义(P>0.05)，而同侧比较前列腺周下份纤维束明显多于中份与上份纤维束量。研究还发现改良根治性切除术与传统根治术比较，前列腺周神经纤维束总量的缺失明显减少。虽然作者并未提及两种手术术后排尿功能及性功能有无差异，且研究缺乏解剖金标准做参考，样本量小，但至少提示通过DTI纤维示踪技术可使得前列腺周纤维结构呈可视化状态，为手术方式的选择提供参考。

3 DTI在盆底肌肉的应用

MRI具有良好的软组织对比和多层显示功能，对于存在盆腔脏器功能障碍的患者，MRI不仅可以观察盆底肌肉解剖形态及信号变化，还可通过DTI显示肌纤维走形、形态、位置及扩散系数有无异常，能早期评估肌肉功能，为临床诊疗提供方向[23]。已有研究发现肛提肌的损伤与盆腔脏器脱垂密切相关[24]，蔡香然等[25]研究发现盆腔脏器脱垂患者的双侧肛提肌的FA值均显著低于健康者，这可能是受损肛提肌组织有序性的丧失或组织完整性的破坏，导致正常扩散异性破坏所致。

Zijta等[26]通过DTI纤维示踪技术显示，正常未生育女性盆底肌肉，包括耻骨内脏肌、会阴体、肛门及尿道括约肌、闭孔内肌。能清楚显示肛门及尿道括约肌呈环形的纤维束，而会阴体各组成肌纤维不能或仅能部分显示走形情况，这可能与该部位肌群多且结构小而复杂，以及DTI低分辨率有关。比较以上5组肌肉的FA值，尿道括约肌FA值最小，肛门括约肌FA值最大。而其在后续盆腔脏器脱垂研究中发现，盆腔脏器脱垂患者、同年龄对照组及正常未生育女性盆底肌肉在DTI扫描及FT技术中会阴体及闭孔内肌显示最满意，其次是肛门括约肌复合体，而骶尾肌显示最不佳。3组志愿者的会阴体、肛门括约肌复合体、闭孔内肌及耻骨内脏肌的平均ADC值差异无统计学意义(P>0.05)；而盆腔脏器脱垂患者左侧闭孔内肌的FA值显著高于非生育的正常女性[27]。虽然闭孔内肌并不属于盆底组成肌肉，但解剖上肛提肌部分起源于闭孔内肌筋膜，故闭孔内肌的改变可能与肛提肌损伤存在关联。有研究中发现，由于DTI图像分辨率低及FT技术对显示小解剖结构的局限性，小的盆底肌肉并不能得到满意的单独显示，且手动标记纤维束需耗费大量时间，故纤维示踪技术难以成为常规的临床工具[24,27]。

综上所述，DTI在盆腔具有广阔的应用前景，对于相关疾病的诊断及预后有着重要意义。但目前DTI在盆腔的应用仍不够成熟，扫描参数不统一，图像影响因素较多，也无确切的正常组织相对扩散系数与各向异性值范围，这都需要大量的研究来改进和推动。随着MRI技术的不断发展，DTI在盆腔的应用价值会不断提高。

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述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.11.043

国家临床重点专科建设资助项目[国卫办医函(2013)544号]。

李佳(1990-)，在读硕士研究生，主要从事医学影像专业技术研究。

△通讯作者，Tel：13908365685；E-mail：lfr918@sina.com。

R816.91

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1671-8348(2015)11-1555-04

2014-10-18

2015-01-10)