女性盆底影像及力学研究进展

周敏知，杜海雯，应 涛，水 文，骆亦佳，窦超然

(上海交通大学附属第六人民医院超声科，上海 200233)

女性盆膈由肛提肌、尾骨肌及盆膈上、下筋膜构成。盆膈封闭大部分骨盆下口，在两侧肛提肌前内缘之间留有一狭窄裂隙，称盆膈裂孔，是女性盆底重要的解剖结构，尿道、阴道和直肠在盆膈裂孔中穿行，也是盆底的薄弱之处。女性盆底功能障碍性疾病(pelvic floor dysfunction，PFD)是一系列盆底结构和功能障碍疾病的统称，包括压力性尿失禁 (stress urinary incontinence，SUI)、盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse，POP)、粪失禁、性功能障碍等，严重影响患者的生活质量和身心健康。

随着人们生活水平提高，PFD逐渐受到人们的关注与重视。PFD的发病机制至今尚未明确，可能与分娩、肥胖、生活方式等因素有关[1-2]。盆膈裂孔的正常形态结构对于维持正常盆底功能具有重要意义，“整体理论”“阴道三水平支持理论”以及“吊床假说”诠释了PFD的解剖结构缺陷，为盆底影像学发展奠定基础。随着计算机技术和盆底影像学的发展(二维超声、三维超声、断层成像、磁共振二维成像及基于二维成像的三维重建、影像与生物力学的结合)，对女性盆底的研究逐渐深入，为更全面精准的PFD临床诊疗提供了技术支持。现就女性盆底影像学及力学研究进展予以综述。

1 盆底超声成像

1.1二维超声成像 经会阴二维超声采用正中矢状切面显示盆底结构，显示器自左向右依次为耻骨联合、膀胱及尿道、子宫及阴道、直肠肛管连接部、肛提肌等结构。评估盆腔各器官的位置及功能的变化一般在机体静息期、缩肛期及最大Valsalva状态下进行。SUI指腹压突然增加导致尿液不自主流出，而非膀胱逼尿肌收缩引起的正常排尿，目前通过测量二维声像上膀胱颈移动度、尿道旋转角、膀胱尿道后角、尿道内口漏斗状开放等参数诊断SUI，并可对其进行分型[3]。将二维声像图上膀胱颈下移距离超过15 mm作为膀胱颈移动度过大的参考标准，毛永江等[4]比较不同程度SUI女性膀胱颈移动度差异的研究发现，Ⅲ级和Ⅳ级SUI女性膀胱颈移动度大于Ⅰ级和Ⅱ级SUI女性，可见盆底超声检查对SUI分级具有参考意义。

女性POP指盆腔器官位置下降，包括膀胱、子宫或阴道残端脱垂、肠疝及直肠膨出等。以耻骨联合后下缘水平作为经会阴盆底超声评估POP的标准参考线，在最大Valsalva状态下，观察盆腔各器官的位置、形态及移动度变化，根据膀胱、宫颈和直肠壶腹最低点与耻骨联合后下缘水平线之间的位置关系判断是否存在脱垂，并量化脱垂程度[5]。

经会阴二维超声可直接观察盆底结构并测量盆底相关参数，了解盆腔器官及其支持结构不同状态下的动态变化，有利于早期发现盆腔器官的形态及位置异常，为临床预防和诊断PFD提供可靠的影像学依据。

1.2三维超声成像 三维容积探头的应用开拓了盆底超声检查新纪元，三维超声弥补了二维超声仅能单平面观察的不足，可通过矢状面、冠状面、横断面的三维容积数据，获得更完整的盆底结构空间关系声像图。正常女性盆膈裂孔的三维容积声像图呈菱形，左右对称，从前向后依次有尿道、阴道、直肠穿过，三者之间填充着大量纤维结缔组织。Dietz等[6]将最大Valsalva状态下盆膈裂孔面积>25 cm2设定为异常盆膈裂孔扩张的临界值，裂孔面积越大，表明症状越显著。Dou等[7]提出，将中国女性最大Valsalva状态下盆膈裂孔面积>19.5 cm2作为异常盆膈裂孔扩张参考值，其灵敏度和特异度均较高，更适用于我国国情。陶均佳等[8]对静息状态下宫口未开时、宫口开全时、产后即刻3个时期盆膈裂孔变化的研究发现，宫口开全时盆膈裂孔各参数(前后径、左右径、面积等)最大，产后次之，宫口未开时最小，表明可根据盆膈裂孔的数值变化理解分娩不同时期盆底结构状态的改变。

吊带、补片等生物合成材料是盆底重建术的常用植入物，植入材料的挛缩、折叠、局部成角等异常状态可导致术后以盆腔疼痛为主的并发症。CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等检查难以显示生物合成材料，超声检查是吊带、补片植入术后随访、确定植入物体内位置及形态的可靠方法，并可对吊带、补片进行全程定位，判断吊带松紧程度、有无侵蚀以及补片有无折叠等异常[9]；此外，超声检查还能对植入材料进行功能评价[10]。

与二维超声相比，三维容积超声可在不同状态下观察多平面盆腔结构及功能变化，并可测定不同平面的更多盆膈裂孔相关参数，更客观准确地评价盆底支持结构的损伤以及盆腔器官的位置，在PFD的评估诊断中发挥重要作用。三维超声对补片等植入物的多平面清晰显示，弥补了CT、MRI等检查的不足，对PFD患者术后随访具有重要意义，显示了超声独特的临床优势。

1.3断层超声成像(tomographic ultrasound imaging，TUI)肛提肌，特别是耻骨直肠肌的撕脱与盆膈裂孔异常扩张相关，是盆腔器官脱垂的重要原因之一，同时也是预测脱垂复发的可靠指征，及时正确诊断肛提肌撕脱对女性盆底修复重建具有重要指导意义[11-12]。TUI将断层成像与容积成像相结合，可显示组织的横断面，获得类似CT、MRI横断面图像信息，通过连续多层面成像实现对肛提肌损伤的量化评价。Dietz等[13]将TUI的图像层距调节为2.5 mm，对缩肛期最小盆膈裂孔平面下5 mm至最小盆膈裂孔平面上12.5 mm的区域进行连续成像，共得到8个横断面图像，若最小盆膈裂孔处及其上2.5 mm、5 mm三个核心平面均发现异常回声插入，则为完全肌肉撕脱；仅1～2个横断面图像出现异常回声插入，则为部分撕脱。此外，在最小盆膈裂孔及其上2.5 mm、5 mm 3个平面的肛提肌尿道间隙>25 mm是诊断盆底肌肉撕脱的重要参考指标[14]。不同分娩方式对肛门括约肌复合体的影响不同，张原溪等[15]对TUI模式下顺产组与剖宫产组初产妇肛门括约肌的观察研究发现，顺产组初产妇肛门括约肌的厚度均小于剖宫产组，且其中1例顺产组初产妇出现了肛门外括约肌损伤。TUI能清晰显示肛门括约肌复合体的形态轮廓，可正确判断肛门括约肌复合体的损伤，与经肛管超声检查结果的一致性较好[16]。Dou等[17]通过观察TUI阴道横断面形态变化间接评价盆底筋膜等结缔组织的研究发现，近段阴道呈扁平棒状，中段阴道呈蝶状，远段阴道呈新月状，且未育女性阴道轮廓形态较已育女性更清晰；并通过比较最清晰的中段阴道图像的层数间接评价中段阴道旁支持结构发现，未育女性阴道中段层数较已育女性多，表明妊娠分娩可造成盆底结构损伤。

TUI可通过连续多平面观察肌肉走行及回声来定量判断肌肉损伤程度，具有较高的可重复性，与MRI成像诊断肌肉损伤的一致性较好，是目前评估盆底肌肉形态和功能的常用方法[18]。此外，TUI还能观察盆膈裂孔、肛门括约肌及阴道旁支持结构，弥补三维容积成像的缺陷，更详细地剖析盆底结构和功能缺陷的病因，解读不同个体存在的危险因素，在盆底功能检查中发挥重要价值。

2 盆底MRI

2.1MRI二维成像 MRI不受骨性组织干扰，具有较好的软组织分辨率，可对组织进行多方位扫查。与盆底超声相比，MRI可更清晰地显示盆底肌肉、筋膜等软组织，并对检测隐匿性损伤具有重要临床意义。盆底静态MRI主要观察盆底肌群的解剖层次及盆腔脏器的位置及毗邻关系。静态MRI冠状面或矢状面图像清晰显示，髂尾肌起源于闭孔筋膜，呈头尾方向走行，并可向前及正中方向倾斜。耻骨直肠肌位置较低，连接于两侧耻骨支，包绕尿道、阴道和直肠。耻骨直肠肌损伤常表现为肌肉与耻骨支连接处的撕脱，可为单侧/双侧部分或完全撕脱。髂尾肌损伤可表现为髂尾肌变薄，仍可见肌纤维连于肛提肌腱弓上；静态MRI图像髂尾肌中间断裂者，表明髂尾肌与肛提肌腱弓肌纤维存在撕裂伤。肛提肌耻骨联合间隙指耻骨内侧缘中点到肛提肌附着处的距离，类似超声TUI模式中的肛提肌尿道间隙，可在一定程度上反映肛提肌损伤程度。门永超等[19]利用磁共振弥散张量成像探究孕产史对女性盆底肌的影响，肌纤维示踪图显示已育女性盆底肌纤维发生部分断裂，与超声检查相比，MRI对孕产妇盆底肌隐匿性损伤更敏感。

动态MRI可观察最大Valsalva状态下盆腔器官位移，常在矢状面上使用骨性标志线来衡量POP。目前常用的MRI评价参数是：①耻尾线(pubococcygeal line，PCL)，即耻骨联合下缘与最后一节尾骨关节的连线，代表肛提肌平面水平，相当于超声检查中耻骨联合后下缘水平的参考线；②H线：耻骨联合下缘到直肠后壁耻骨直肠肌附着点的连线，代表盆膈裂孔的长度；③M线：PCL与H线最后缘之间的垂线，代表损伤肛提肌下降的程度；④O点：最大Valsalva状态下膨出器官最远端至H线的垂线距离。以PCL为参考，最大Valsalva状态下盆腔器官下降至PCL以下<3 cm为轻度脱垂；下降至PCL以下3～6 cm为中度脱垂；下降至PCL以下>6 cm为重度脱垂。

超声检查对患者配合度和检查者手法的依赖性较强。当盆腔脏器重度脱垂时，探头与脱出器官接触可能造成检查误差，结合MRI图像进行评价可有效避免此类误差，更客观地评价盆腔器官的位置，此外，MRI对软组织分辨率较高，在探测盆底支持结构隐匿性损伤方面优于盆底超声，但存在检查费用高、扫查时间长、禁忌证较多(如金属植入物、幽闭恐惧症)等不足。

2.2MRI三维重建技术 MRI三维重建技术利用Mimics等软件导入二维参数，计算形成数字化三维模型，不仅可以清晰显示组织的精细解剖结构及空间毗邻关系，还可对病变区域进行定性定量分析，有助于PFD患者的术前评估及个体化治疗方案的精准制定，对伴有复杂盆底畸形、瘘管等需要进行盆底重建的病例具有重要指导意义[20]。Fielding等[21]于2000年构建出首个正常未育女性盆底三维模型，并对肛提肌进行相关参数测量。赵惠军等[22]于2008年建立女性骨盆及肛提肌的独立三维模型，真实反映了女性盆底解剖与立体构型，并用力学软件验证此模型力学分析的可行性，为盆底肌肉力学分析奠定基础。刘萍等[23]重建的最大Valsalva状态下POP女性盆底动态三维模型是对静息期三维模型的重要补充。

盆底是由器官、骨性结构、肌肉及韧带筋膜等软组织共同组成的完整结构，Ramanah等[24]首次对主韧带和骶韧带进行了重建，清晰地显示了韧带的空间走行，开创了对韧带水平支持结构的三维重建的新篇章。Luo等[25]比较POP女性与正常女性静息期和最大Valsalva状态下主韧带和骶韧带的立体构型的研究发现，张力期子宫主韧带的变化主要是长度变化，与正常女性相比，POP女性子宫主韧带更长；子宫骶韧带的变化主要是倾斜角度的改变，揭示了腹压增加时韧带对盆底结构的支持作用机制，为POP女性韧带修复手术提供了理论依据。

基于MRI二维成像的三维重建技术可全方位展示盆底结构的立体形态及空间关系，可广泛用于评估PFD患者术前的盆底结构缺陷，并结合患者的临床症状制订个体化手术修复方案；同时还为盆底仿真模拟奠定了基础，对盆底结构的理论研究及PFD的相关临床实践均有重要价值。

3 盆底力学的有限元分析研究

以盆底肌肉为主的结缔组织对维持盆底稳定性具有重要作用。盆底组织的相互作用可对抗腹腔压力的变化，盆底组织退化、创伤以及先天因素引起的盆底支持结构薄弱和盆底生物力学性能减退可导致PFD等一系列疾病。既往对盆底支持结构生物力学研究通常以动物或人类尸体为对象，对解剖组织行实验室生物力学检测以获得相关力学性能参数。随着计算机技术的发展，有限元分析方法补充了传统实验生物力学方法的不足(取材困难、离体与在体组织力学性能差异等)，因其在复杂几何建模方面的巨大潜能以及高效的计算方法被广泛应用于生物力学的研究。个体化有限元模型可以模拟盆腔器官、组织受力后的形态、位置变化，成为近年来女性盆底研究的新热点[26]。

Janda等[27]基于女性尸体的盆底肌肉参数，利用计算机三维重建技术成功建立首个盆底肌群的有限元模型。Lee等[28]基于MRI参数构建的首个活体女性盆底肌群有限元模型，不仅反映了静息期、收缩期、最大Valsalva状态下盆底肌群的不同应力应变特征，还发现在最大Valsalva状态下耻骨直肠肌与耻骨尾骨肌是承担盆底主要压力的肌群。Yip等[29]量化分析SUI女性不同损伤程度的盆底肌肉对阴道顶端及膀胱颈支持作用的研究发现，盆底肌力的增强可明显改善SUI女性的尿失禁症状。Lepage等[30]模拟分娩过程，探索分娩对盆底韧带影响的研究发现，分娩时子宫骶韧带发生主要变形，推测子宫骶韧带损伤是发生产后POP的潜在因素。宋红芳等[31]建立的肛提肌三维有限元模型揭示了不同病理状态下肛提肌的应力差异，POP与Ⅰ型SUI肛提肌应力偏高，Ⅲ型SUI应力偏低。Krofta等[32]通过建立阴道分娩模型分析阴道分娩时肛提肌群应力变化的研究发现，肛提肌与耻骨连接处是阴道分娩时受力最大的区域，与分娩肌肉撕脱伤的常见发生部位一致。

有限元分析方法模拟盆底力学行为有助于理解PFD发病机制，动态仿真模型还可模拟术中器官位置，有利于盆底修复重建。通过模拟不同程度病变以及手术前后盆底器官的状态对比分析手术前后盆底支持结构的力学变化特征，为优化手术方案、提高手术成功率、降低术后复发率创造条件。

4 小 结

随着研究技术的发展，现代医疗对女性盆底功能障碍性疾病的研究逐渐深入，已从单纯诊断疾病发展到剖析疾病病因以及预防疾病发生等，为提高现代女性生活质量做出了重大贡献。盆底超声检查安全快速、可靠简便，成为盆底疾病术前诊断及术后随访的重要影像学方法，尤其是三维成像、TUI的发展使盆底超声技术成为盆底研究的重要工具，此外，超声检查对显示吊带、补片等植入生物材料具有明显优势。MRI的软组织分辨率高，对盆底结构的呈现更接近真实解剖，可清晰显示盆底软组织，使检测分辨盆底支持结构的轻微损伤成为可能。MRI三维重建技术和有限元分析方法的开展，使盆底研究进入仿真模拟阶段，有助于预防PFD的发生以及临床手术方案的完善，提高PFD的疗效，从而促进精准医学的发展。盆底影像学的不断发展将为临床提供更精准更全面的医学支持。