IVIM-DWI 和DCE-MRI评估高强度聚焦超声刀治疗子宫肌瘤的疗效

鲁辛健，班允清，王晓燕，丁晓燕

新疆医科大学第五附属医院CT核磁室，新疆 乌鲁木齐830011

子宫肌瘤微创疗法主要包括子宫动脉栓塞术和高强度聚焦超声刀（HIFU），其中HIFU以无痛无创伤、精准度高、无明显毒副作用、并且可以重复治疗的独特优势在临床广泛应用[1]。MRI是重要影像学评价方法，随着体素内不相干运动扩散加权成像（IVIM-DWI）被提出[2]，它不仅可以检测得到水分子发生布朗运动的扩散数据，同时还能够获得毛细循环网里的各项灌注数据，作为一种更安全、有潜在应用价值的技术，未来会有更大的应用前景。国外学者已经成功将IVIM理论应用于肝硬化[3]、前列腺癌[4]等腹盆部实性脏器病灶进行研究，但应用于子宫肌瘤的疗效评价尚处于研究初期。本研究采用MRI功能成像对子宫肌瘤HIFU治疗后效果进行评价，通过分析子宫肌瘤HIFU治疗前后的IVIMDWI的相关参数，探讨子宫肌瘤HIFU治疗后的效果与即时评估价值，为子宫肌瘤下一步的治疗提供了更为可靠的依据，可以提高诊断的准确性，为评价HIFU是否有效提供了新的平台，并建立无创评估疗效的影像学方法与指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2019年1～7月在我院妇科明确诊断子宫肌瘤并行HIFU术，且能进行病例随访的收住入院患者60例，临床表现以月经周期性的紊乱、子宫内不规律出血以及腹部不定期疼痛等为主。纳入标准：所有病例经过我院磁共振常规序列明确诊断为子宫肌瘤并且接受HIFU治疗的子宫肌瘤患者；HIFU治疗前后患者均未行其它激素治疗或药物治疗；多发子宫肌瘤且肌瘤数目少于3枚以上，肌瘤径线选择3～10 cm。排除标准：并发子宫腺肌症或其他子宫恶性占位的患者；体内有金属内固定或不能进行MR检查的患者；对核磁造影剂过敏或高敏体质的患者。所有患者均在术前签署了知情同意书。

1.2 检查方法

本检查采用GE DISCOVERY MR750 3.0 T超导磁共振扫描仪，线圈选用8通道体部线圈。子宫肌瘤患者海扶刀治疗前、48 h后及治疗后3月均进行相同参数的IVIM-DWI及动态对比增强MRI（DCE-MRI）检查。IVIM-DWI扫描参数:轴位成像采用SE-EPI序列，采用8个b值（0、50、100、200、400、600、800、1000 s/mm2），TR 4500 ms，层厚5 mm，层间距1.5mm，FOV38 cm。DCEMRI扫描参数：轴位成像采用三维容积采集（LAVAFlex），TR2.1 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，FOV42 cm，激励次数1；采用钆贝葡胺注射液，注射流率2.6 mL/s，剂量为0.2mmol/kg，然后加注20 mL生理盐水冲洗。

1.3 HIFU治疗

患者俯卧位，在镇静镇痛条件下行高强度超声聚焦消融术治疗，常规脱脂脱气，采用JC型肿瘤热疗系统。对病灶进行分层、分次治疗，选取病灶最大层面将焦点置于病灶中间，以1 s：3 s，400W治疗节奏开始试探性治疗，总辐照时间：500 s，总能量：200 000 J。术后超声造影病灶治疗区域可见无灌注区。

1.4 影像学分析

将获得原始数据传输至AW 4.6图像工作站上，用Functool 2软件得出感兴趣区（ROI，即选取病灶最大径线层面进行测量，多发肌瘤选取较大肌瘤，测量时避免出血及钙化区域）的水分子的慢速真性弥散（D）值、快速假性弥散（D*）值、灌注分数（f）值，以及其他相关参数：水分子扩散总扩散效应的容积分数（standardADC）值、表观弥散系数（ADC）值、指数表观弥散系数（eADC）值；动态增强DCE-MRI参数：最大增强斜率（MSI）和信号增强率（SER）及其参数图。HIFU术前、术后数据的测量均测量3次取平均值，测量由同一医师完成。

1.5 统计学分析

对实测数据使用SPSS22.0统计学软件进行实验数据分析。采用配对样本t检验，对术前与术后48 h、术后3月的各项指标是否具有差异进行分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 子宫肌瘤HIFU术前、术后48 h及术后3月MR图像信号特点

肌瘤在T1呈不均匀等信号，T2示不均匀短T2信号影，增强后呈不均匀性强化，HIFU术后48 h后示，T1、T2信号较前变化不大，但病灶消融区呈未被强化的低信号，而病灶周围呈轻度强化；3月后示T2信号较术前略减低，病灶体积较前明显缩小，病灶消融区呈未被强化的低信号。IVIM-DWI序列示，子宫肌瘤HIFU术前、术后48 h及术后3月，病灶均呈稍高信号并且病灶随b值的增高信号减低（图1～4）。

2.2 IVIM-DWI、DCE-MR各参数图在子宫肌瘤HIFU术前、术后48h及术后3月之间的差异

结果显示，术后48 h的MSI、SER、D*及f值与术前比较，差异有统计学意义（P＜0.05，表1），术后IVIM相关参数f值与D*值平均值低于术前，DCE相关参数MSI与SER值相关参数低于术前，其余参数差异无统计学意义（P＞0.05）。术后3月因部分患者失访，采用配对t检验，结果显示MSI、SER、D*及f值与术前比较，差异有统计学意义（P＜0.05），术后3月IVIM相关参数f值与D*值平均值低于术前，DCE相关参数MSI与SER值相关参数低于术前，其余参数差异无统计学意义（P＞0.05，表2）。

3 讨论

图1 多b值DWI拟合IVIM参数f值伪彩图Fig.1 Pseudo-color diagram of IVIM parameter F value fitted by DWI with multi-B value.

图2 多b值DWI拟合IVIM参数D*值伪彩图Fig.2 Pseudo-color diagram of multi-B value DWI fitting IVIM parameter D* value.

图3 DCE-MRI拟合MSI值伪彩图Fig.3 DCE-MRI pseudo-color image of MSI value fitting.

图4 常规T2压脂序列基本图像Fig.4 Basic image of conventional T2 lipid sequence.

常规弥散加权序列DWI能够记录各种条件下人体组织中以及组织之间的水扩散以及交换情况，它是基于单指数模型计算得出的。但机体中组织信号的减弱不仅会受到水分子扩散的影响，还会受到毛细血管中微循环血液流动的影响，其算出的ADC值偏离了实际水平，无法准确反映生物组成和其分子运动状况。有学者提出的双指数模型[2]，单b值计算出的ADC值并不能反应出病灶的水分子扩散情况，而利用多组b值弥散加权成像方法，不仅可以检测得到水分子发生布朗运动的扩散数据，同时还能够获得毛细循环网里的各项灌注数据,为体素内不相干运动扩散加权成像（IVIM-DWI)。其公式为b=S0{(1-f)exp(-bD)+f exp[-b(D+D*)]}，其中D*代表假性扩散系数，反映了毛细血管网微循环灌注的成分，该系数和体素中血液流动速度与毛细循环结构密切相关；D表示真性扩散系数，反映了真实情况下组织里的H2O分子。f表示灌注分数，反映了和微循环灌注有关的扩散成分在总扩散中所占有的百分比。根据公式，至少需4个不同b值才能得出3个参数值。本研究采用8个b值（0、50、100、200、400、600、800、1000s/mm2），满足了公式的需求，通过双指数模型算法，可测得D值、D*值、f值，同时还测得ADC值、eADC值及standard ADC值，能够进行评价病灶的水分子的扩散情况及相关组织微血管灌注情况。本研究的创新之处在于，常规HIFU治疗子宫肌瘤采用的是动态增强DCE-MR扫描方式，是通过肘静脉注入顺磁性造影剂后，对需要检查的部位进行多期超快速序列成像扫描，进行图像数据的采集，通过后处理软件可以反映出子宫肌瘤的血流灌注情况[5]。而IVIM-DWI则可以利用多组b值弥散加权成像方法，利用相关参数不仅可以检测得到水分子的扩散运动，还能同时还能够获得毛细循环网里的各项灌注数据[6]，由于无需使用对比剂,所以对于肾功能不全、有基底节区钆剂沉积风险的患者是不错的选择[7]。本研究拟突破传统影像学只提供形态学改变的局限性，通过联系传统动态增强DCE-MR扫描技术结合MR新技术对肌瘤HIFU疗效进行研究、影像学检查与病理生理机制相结合，获得肌瘤治疗后病灶的血液灌注信息的精确影像学数据，建立准确评价疗效的指标。

表1 HIFU术前、术后48h肌瘤以及术后3月IVIM各参数值及DCE-MRI各参数值差异比较Tab.1 Comparison of IVIM parameter values and DCE-MRI parameters before HIFU,48 h after HIFU,and 3months after HIFU

本研究发现，子宫肌瘤HIFU术前及术后48 h中，D*与f值与术前比较差异有统计学意义，这表明了被消融的毛细血管网受损，造成了肌瘤内微循环灌注明显降低的病理学改变。但D值与术前比较，差异没有统计学意义，其可能的原因是肌瘤受辐照时间较短，辐照能量不够或受肠管肠气的影响，部分肌瘤组织未被完全消融彻底，自由水分子未被细胞吸收或与变性蛋白质未被结合，同时部分未坏死的微小血管使得部分存活肌瘤组织钠钾泵未被破坏，使得Na+未被潴留在细胞内，细胞内渗透压未升高，没有引起自由水分子内流，存活肌瘤细胞未形成水肿，因而水分子扩散不受限，所以D值HIFU术前术后无统计学意义。同时，常规ADC值、eADC值及standardADC值术前与术后48 h差异均无统计学意义，这表明基于弥散单指数模型拟合所得传统ADC值等相关参数，并不能准确反映生物组成和其分子运动状况。卢瑞沾等[8]研究发现，在IVIM-DWI扫描中病灶HIFU术后f值较HIFU术前f值明显的减低，与本研究结论一致，表明了病灶的微循环灌注的减低的病理学改变。但前人研究仅通过IVIM-DWI去评价HIFU治疗子宫肌瘤的术后疗效改变，未将传统DCE-MRI术后评价联系起来，其两种检查做出的的结果是否具有相关性，有待进一步考证。而符孔等[9]认为在b值=200的情况下，更能评价HIFU术前及术后的消融效果，对HIFU的治疗能有更好的评估；但其仅采用了常规ADC值测量，未采用IVIM-DWI扫描方式，这种测量忽略了机体中组织信号的减弱不仅会受到水分子扩散的影响，还会受到毛细血管中微循环血液流动的影响，其算出的ADC值容易偏离了实际水平，无法准确反映生物组成和其分子运动状况，尤其是在富血管性的肌瘤中更容易受毛细血管微循环灌注的影响。在子宫肌瘤HIFU术前与术后3月的对比中，可以看到IVIM相关参数及常规ADC值、eADC值及standardADC值均无统计学意义，这可能与海扶后肌瘤的纤维组织增生修复，新生毛细血管网的形成以及肉芽肿的形成有关。

表2 IVIM-DWI与DCE-DWI术后各相关参数相关性比较（n=155）Tab.2 Correlation comparison between iVIm-DWI and CE-DWI after operation

DCE-MRI则是通过肘静脉利用高压注射器快速注入顺磁性造影剂后，对需要检查的部位进行多期超快速序列成像扫描，进行图像数据的采集，将感兴趣区域划定后通过后处理软件，可将动态增强数据由亮度值转换为浓度值，进行数学模型计算出定量参数值后，可反映病灶的微循环的灌注情况[5]。本研究在子宫肌瘤HIFU术后，病灶区可明显看到一不强化区域，这提示病灶局部组织血流发生障碍，表明病灶内的血流供应减少或消失，MSI与SER值与术前比较差异有统计学意义，也更能说明病灶的血流动力学变化，已消融病灶可提示无血供或极低血供，但未被消融病灶含有血供，一般血流灌注较大。王素青等[10]发现在HIFU不完全消融的子宫肌瘤中，DWI序列病灶的中心的消融坏死区域可以呈相对低信号，而在DCE-MRI序列中，则被证实为无灌注区，边缘可以环形强化，而环形强化特征在体积较大的肌瘤上显示更为明显。另有学者认为若子宫肌瘤HIFU术后边缘呈结节样强化或不规则边缘强化，则考虑病灶可能只被部分消融，完全消融往往呈伴狭窄强化边缘改变[11]。

为探究各个医学指标间的相关性，对数据进行总体数据皮尔逊相关分析，结果可知f与D*、MSI、SER有显著相关性，f与MSI、SER有正相关关系，与D*有正相关关系；D*与MSI、SER有正相关关系，MSI与SER有正相关关系。这表明代表微循环灌注的毛细血管密度D*值与血流量指标f值符合本研究的理论，f值与D*值越大，代表微血管分布越密集[12]，这与Ikink等[13]多b值DWI联合评价磁共振引导下高强度聚焦超声消融治疗子宫肌瘤的疗效结果相一致。而动态增强DCE-MRI中参数MSI与SER同样可以代表肌瘤的血流量与血管密度，在HIFU消融子宫肌瘤中，毛细血管受损造成了肌瘤内微循环灌注减低，肌瘤不强化，MSI与SER值减低，这与IVIM-DWI中的f值及D*值实验结果相符，二者存在一定的正相关关系。但D值则反映的是子宫肌瘤水分子的真实扩散情况，DCE-MRI只能反映的是肌瘤的血流的灌注情况，不能反映肌瘤的水分子扩散情况，所以D值与MSI及SER无相关性。

近年来，关于MRI评价HIFU治疗子宫肌瘤术后疗效的新技术还有很多新的进展。如：人体组织间的磁敏感的差异性，可以利用ESWAN的信号去反映组织铁血蛋白以及铁含量的变化，可以有助于疾病的诊断、鉴别[14-15]。有学者认为，子宫肌瘤行HIFU治疗后肿瘤出现凝固性坏死，组织顺磁性降低，能够为HIFU消融区的组织学变化提供更多信息[16]。而FAIR序列具有较好的液体成分的敏感性，与IVIM-DWI扫描技术一样不需要体外注射钆剂便可获得灌注图像，对于子宫肌瘤内部血流的变化具有较好的评估效果[17]。王习等[18]也指出FAIR 技术对于子宫肌瘤HIFU术后疗效具有较好的评估价值。

因此，DCE-MRI从形态学来讲，伪彩图较IVIMDWI技术对子宫肌瘤HIFU术后治疗效果更能看出子宫肌瘤消融界限，但IVIM-DWI相关参数能对子宫肌瘤HIFU术后早期病灶的血供及灌注情况提供一定的参考价值，对于一些肝肾功能不全或造影剂过敏的患者，IVIM-DWI评价HIFU治疗子宫肌瘤是一个不错的选择。本研究仍然存在一定的局限性。首先，本研究病例数仍较少，所得出的参数结果方差较大，有待进一步扩展研究样本量；另外有学者指出，不同病理类型及不同位置的子宫肌瘤，会产生不同的弥散信号[19]，本研究未将不同类型及不同位置的子宫肌瘤进行分类单独统计，没有去细化子宫肌瘤个亚型的相关参数，这对本次的研究结果可能造成一定的影响。后续将对此进一步展开研究。