定量MR信号强度与高强度聚焦超声消融子宫肌瘤疗效的关系

刘一诺，陈锦云,2*，张蓉，莫绍江

1.中国超声医学工程国家重点实验室，重庆医科大学生物医学工程学院，重庆 400016；2.重庆医科大学附属第一医院超声消融治疗中心，重庆 400042；3.重庆市生物医学工程学重点实验室，重庆 400016；*通讯作者 陈锦云 chenjy@cqmu.edu.cn

子宫肌瘤是育龄期女性最常见的良性肿瘤。高强度聚焦超声（high intensity focused ultrasound，HIFU）作为非侵入性治疗肿瘤的新兴技术，目前已广泛应用于治疗子宫肌瘤[1-2]。MRI信号强度（signal intensity，SI）与组织结构和功能状态相关。既往研究通过将术前子宫肌瘤T2WI信号进行定性分析，以预测HIFU的消融效果，提示T2WI 呈等低信号的肌瘤消融效果优于高信号的肌瘤[3-5]。然而，通过定性判断SI存在随机误差。本研究拟通过定量测定MR T2WI信号值评估其与HIFU消融疗效的关系，为选择HIFU消融子宫肌瘤适宜人群及预判效果提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2016年1月—2018年12月在重庆医科大学附属第一医院经临床、超声及MRI 确诊为子宫肌瘤患者的临床资料。纳入标准：①年龄>18岁，已婚；②靶肌瘤个数为1，且肌瘤最大径3～10 cm；③HIFU术前、术后MRI增强扫描资料完整，且参数一致。排除标准：①宫颈肌瘤；②MRI显示肌瘤信号明显不均匀，肌瘤变性坏死，有明显无灌注区者；③术前定位超声波到达肌瘤的声通道有骨骼或固定的肠道遮挡者；④既往有HIFU治疗史者。

1.2 仪器与方法

1.2.1 MRI 采用GE Signa HD Excite 3.0T MR成像系统，体部环形线圈。分别于消融术前及术后次日行盆腔MRI检查。患者取仰卧位，在平静呼吸状态下进行扫描，扫描范围自髂嵴至耻骨联合下缘。T1WI FSE 序列行矢状位及轴位扫描：TR 270 ms，TE 2.1 ms，层厚5 mm，层距1 mm；T2WI FRFSE 序列行矢状位及轴位扫描：TR 3400 ms，TE 110 ms，层厚5 mm，层距1.5 mm；增强扫描采用LAVA 序列行矢状位、冠状位及轴位扫描：TR 4.2 ms，TE 2.0 ms，层厚2.5 mm，层距0.5 mm。经肘静脉注射对比剂钆双胺注射液（0.5 mmol/ml，欧乃影），剂量15～20 ml，注射速度2 ml/s，观察至注射造影剂后120 s。

1.2.2 图像定量分析 T2WI的SI 定量分析采用微海-HIFU治疗三维影像辅助系统V2.2（重庆微海软件开发有限公司）。将DICOM格式的MRI图像导入软件系统，在肌瘤MR T2WI矢状位选择感兴趣区（ROI）并检测其SI值。选择肌瘤最中间的连续3个层面，从靶肌瘤边缘勾画ROI 自动生成靶肌瘤信号值，计算3个层面的平均值作为靶肌瘤T2WI的SI值。测量方法见图1。将测得子宫肌瘤SI值按照从低到高分为SI<200、SI 200～300、SI 300～400、SI≥400组。

图1 女，34岁，子宫肌瘤。A～C分别为子宫肌瘤MR T2WI矢状位连续3个层面图像，圆圈示肌瘤信号定量检测部位

1.3 HIFU消融 采用海扶刀®JC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）。治疗超声换能器频率0.8 MHz，功率0～400 W可调。术前所有患者进行肠道准备及备皮。术中实时监控由B型超声（Esaote，MyLab 70，Italy）完成。治疗时患者取俯卧位，治疗前注射六氟化硫微泡进行超声造影以显示病灶血供情况。治疗时静脉给予枸橼酸芬太尼和咪达唑仑镇静镇痛下进行治疗[6]。患者保持清醒状态，并能清楚地与医护人员交流任何不适感，术中监测患者生命体征。HIFU治疗从肌瘤的深部至浅部进行，根据患者的反应及靶肌瘤灰度变化调整治疗功率和剂量投放，具体治疗方案参考文献[7-8]。术前根据公式（1）测量肌瘤体积。术后次日在增强MRI测得无灌注区体积，根据公式（2）计算消融率[9]，以消融率达到70%为消融目标[10]。根据公式（3）计算剂量-时间强度[11]。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，正态分布的计量资料以表示，非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示。计量资料服从正态分布时考虑方差齐性，方差齐时以表示。多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD 法；不服从正态分布或服从正态分布但方差不齐时多组间比较采用非参数检验，两两比较采用Kruskal-WallisH检验。患者年龄、体重指数、腹壁厚度、肌瘤体积、子宫体积、子宫肌瘤MRI T2WI的SI值、肌瘤背侧面与骶尾骨距离、肌瘤腹侧面与皮肤距离等参数与肌瘤消融率间的相关性采用Spearman 相关分析。采用Logistic回归分析构建预测模型，并根据ROC曲线评估模型的预测效果。P<0.05表示有统计学意义。

2 结果

2.1 子宫肌瘤T2WI SI与HIFU消融疗效的关系 本组子宫肌瘤消融率为39%～100%，平均（76±18）%。4组肌瘤消融率分别为SI<200组（84±14）%、SI 200～300组（79±15）%、SI 300～400组（72±19）%、SI≥400组（68±22）%。随着肌瘤SI值增大，消融后肌瘤边缘残留范围依次增大（图2），组间差异有统计学意义（H=34.791，P=0.000）。相关性分析结果显示，肌瘤SI与子宫肌瘤消融率呈负相关（rs=-0.330，P=0.000）。

图2 女，44岁，子宫肌瘤。消融前T2WI矢状位图像示肌瘤SI为132.00，消融率为90.00%，箭示无灌注区

图3 女，36岁，子宫肌瘤。消融前T2WI矢状位图像示肌瘤SI为296.33，消融率为80.32%，箭示无灌注区

图4 女，35岁，子宫肌瘤。消融前T2WI矢状位图像示肌瘤SI为344.33，消融率为72.43%，箭示无灌注区

图5 女，41岁，子宫肌瘤。消融前T2WI矢状位图像示肌瘤SI为597.00，消融率为64.72%，箭示无灌注区

2.2 基于T2WI SI值的子宫肌瘤HIFU消融率预测 通过Logistic回归分析，得到SI分别为100、200、300、400、500、600、700的肌瘤消融率达到70%的几率分别为83%、78%、72%、63%、54%、46%、30%（图6）。以子宫肌瘤消融率达70%为界值，以Youden指数最大值为预测模型的最佳临界值，测得ROC曲线下面积为0.659（95%CI0.596～0.721，P=0.000），敏感度为77.2%、特异度为54.9%、Youden指数为0.321（图7）。

图6 子宫肌瘤T2WI SI值对消融率≥70%的预测模型

图7 子宫肌瘤T2WI SI值预测消融率≥70%的ROC曲线

3 讨论

HIFU消融治疗的原理是将低能量的超声波聚焦于体内靶区，形成高能量的焦点，通过机械效应、热效应、空化效应等机制，使组织发生凝固性坏死而达到治疗目的。靶组织的结构和功能状态是超声能量沉积的生物学基础[12]。MRI 具有对软组织病变分辨力高的特点，能够清晰提供肌瘤位置、大小及术后肌瘤变化情况的信息，在子宫肌瘤HIFU消融术前预估手术效果和术后评价疗效中均具有重要作用。通常应用定性分类将子宫肌瘤T2WI的SI 分为低、等、高三类：SI 接近腹直肌为低信号；高于腹直肌信号但低于子宫肌层为等信号；SI 等于或者高于子宫肌层信号为高信号。既往的分类方法均为比较定性分析，存在主观偏倚而限制了其临床应用[13-14]。本研究通过定量检测肌瘤SI，从而更加客观地评价T2WI的SI 对肌瘤消融效果的预测作用。

病理研究发现，肌瘤在MRI 上呈现不同信号是由于其病理成分不同。T2WI图像呈等低信号的肌瘤常提示病理成分以纤维成分为主；呈高信号的肌瘤通常提示为富于细胞型、存在丰富的血管或者水样成分。由于纤维成分更利于超声能量的沉积，等低信号的肌瘤消融效果较好；而高信号的肌瘤由于其病理结构不利于能量的沉积，治疗效果较差[6,15-17]。在选择ROI时，应尽可能选取肌瘤组织的中心位置，极大地避免局部组织病理变化对SI的影响。本研究靶肌瘤MR T2WI的SI值85.67～769.00，中位数为294.67，证实子宫肌瘤组织差异较大，这将影响子宫肌瘤超声消融的效果。

本研究结果与既往研究得出T2WI 等低信号肌瘤的消融率高于高信号肌瘤的结论趋势一致[3-5,13-14]。肌瘤消融率是术后评价消融效果的主要因素，是患者获得肌瘤相关症状长期缓解的基础[18-19]。HIFU消融术后肌瘤消融率越高，肌瘤的体积缩小率和患者相关症状缓解情况越明显。有研究表明，消融率达到70%即可达到满意的临床效果[10]。本研究中SI<400的子宫肌瘤可达到这一结果，而≥400的子宫肌瘤消融率可能无法达到70%的肌瘤体积，故400 可作为预测子宫肌瘤可能消融效果不理想的T2WI信号值。

通过Logistic回归分析进一步分析预测肌瘤消融率达到70%的概率，肌瘤T2WI SI值越大消融率达到70%的概率越小，肌瘤SI值达到400时消融率达到70%的概率为63%。肌瘤SI 达到600时消融率达到70%的概率小于50%。通过ROC曲线分析表明预测敏感度为77.2%，特异度为54.9%，提示肌瘤T2WI SI值对临床筛选适用人群具有实用价值。

本研究首次将MR T2WI信号值量化测定，并评价其与HIFU消融疗效的关系，尚未考虑影响HIFU疗效的其他因素；对肌瘤的分类仅基于MR T2WI的SI，未考虑月经周期和年龄对肌瘤SI的影响；此外，对肌瘤的分析仅基于MRI 提供的信息，无肌瘤的病理对照，故不能完全排除肌瘤变性对结果的影响。

总之，通过定量检测子宫肌瘤MR T2WI的SI值可排除人为主观判断偏倚，固定层面全覆盖测量子宫肌瘤SI值具有可重复性，且更客观地评价和预测HIFU消融子宫肌瘤的疗效，为HIFU消融子宫肌瘤适宜人群选择及效果预判提供参考。