MR-HIFU治疗子宫肌瘤的温度成像研究*

王胜永

上海理工大学，上海 200093

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前医学影像诊断中广泛应用的方法之一。MRI成像方式有图像对比度鲜明，空间分辨率高，可任意方向成像，可进行损伤尺寸的定量分析，且不影响高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU)治疗声场等优点。磁共振成像测温技术已成为肿瘤热治疗过程中精确测温技术的最佳选择。

在MRI引导的HIFU治疗中，精确的温度监控是保证治疗有效和安全的关键技术[1]。MRI对组织温度的改变进行成像的原理为：MRI的T1弛豫时间对温度比较敏感，它与温度成正比关系，其信号强度则和温度成近似反比关系，即温度越高的区域，在MRI图像上的亮度表现越低。通常可采用T1加权图像对组织温度的改变进行间接成像[2]。

但是，MRI成像速度慢，一般序列得到每幅图像的时间至少需要几秒，这就达不到实时监控的要求[3]。而且，磁共振测出的温度不是实际温度，只是温度的相对升高，实际使用过程中的测温环境受包括磁场的漂移、被测物组织特性、人体内环境等因素的影响，基于这些问题，对于磁共振温度成像的研究具有重要意义。

1 MRI引导的高强度聚焦超声的技术特征

MRI引导的高强度聚焦超声，超声波会产生一种机械波，可将其聚焦在患者体内的一个点上，在该点上吸收和随后的能量耗散会引起目标组织的快速聚焦发热[4]。超过55 ℃的温度基本上会立即引起凝固性坏死，在治疗组织和健康组织之间会出现明显的边缘，因此HIFU也被称为热刀。HIFU消融通常使用0.8～4 MHz的频率，强度在400～10 000 W/cm2(ITA时间平均强度)之间，压力振幅高达10 MPa，MRI引导为解剖图像提供了高的软组织对比度，并提供了近实时温度映射的额外优势，可以在保护热敏结构的同时提供定义明确的热剂量[5]。MR-HIFU允许基于具有精细解剖细节和高固有软组织对比度的MRI图像进行超声处理计划。此外，MRI测温仪可在超声处理过程中提供近乎实时的温度图，以跟踪焦点和周围组织中的加热模式，可用作对HIFU换能器的反馈。闭环反馈确保足以在整个目标区域内引起凝固性坏死的热剂量沉积。此外，温度反馈是热疗应用中的关键因素，在该应用中，需要长时间保持约42 ℃的温度[6]。

2 MRI引导的高强度聚焦超声的国内外研究现状

高强度聚焦超声在磁共振图像引导下进行，提供综合的治疗计划，实时控制(空间和温度指导)和评估。

符忠祥等学者[7]采用回顾性方法分析MRI引导高强度聚焦超声(MRgHIFU)治疗和超声引导高强度聚焦超声(USgHIFU)治疗患者的临床资料和治疗数据，通过比较和评估两种影像方式引导的HIFU治疗子宫肌瘤的治疗时间、速度、能散因子和治疗后不良事件及并发症的发生等，发现超声引导和磁共振引导HIFU完全消融子宫肌瘤均是安全的,且超声治疗能量效率两者差异无统计学意义，但USgHIFU在治疗时间效率上优于MRgHIFU。

邱航等学者[8]将MR-HIFU消融技术应用于去犬肾交感神经化的研究，消融组采用MRI引导下以HIFU点状消融右侧肾交感神经,声功率为300 W,辐照时间2 s,能量600 J，最终得出MRI引导下HIFU消融技术可在犬体内有效实现肾去交感神经化的结论。

Shim等专家[9]将MR-HIFU用于小儿肉瘤靶向治疗的研究，通过评估肿瘤的解剖位置来衡量MR-HIFU治疗实体瘤儿童的技术可行性。实验发现许多儿童肉瘤在诊断时是局部的，一些患有神经母细胞瘤的儿童在复发时可以用MR-HIFU靶向骨性肿瘤，但是很少有新诊断的患有神经母细胞瘤的儿童有适于MR-HIFU治疗的肿瘤。因此MR-HIFU的临床试验应集中在解剖上可靶向肿瘤患者。

Najafi[10]报告了使用MR-HIFU系统治疗难治性疼痛的病人，以L5背支和S1～3侧支为目标，利用磁共振测温法控制每次超声成像的组织峰温度。干预治疗后发现4天开始临床改善，并在1个月后完全缓解疼痛。MR-HIFU消融技术与射频消融相比，因不需要放置针，对病人和工作人员无辐射，优越的可见性的目标结构，使用磁共振温度计可以直接治疗反馈。

除以上所述之外，HIFU还用于骨转移瘤[11-12]，肝癌[13-14]以及乳腺癌[15-17]的治疗。HIFU可以精确有效地破坏所有肿瘤细胞，而MRI引导可以精确靶向肿瘤，实时控制消融过程和评估治疗效果。长期以来，对于肝肿瘤患者，这些特性使MR-HIFU成为有吸引力的治疗选择[14]。2006年，日本学者Okada[13]发表的一篇MRI引导下男性HIFU肝肿瘤消融的报道，研究治疗了一位左肝外侧段直径15 mm的肝细胞癌患者，因此避开了肋骨。使用彩灯指示的呼吸监测系统，帮助病人在呼吸周期的同一时间反复屏气。Okada等人的结论是，MR-HIFU消融肝肿瘤是有前途的，但需要技术进步，以成功的临床实施，特别是在肝脏呼吸运动和规划声学光束路径，以避免肋骨和肠循环。

3 MR-HIFU治疗子宫肌瘤的相关研究

子宫肌瘤好发于育龄期妇女，妇科治疗包括腹腔镜或开放子宫切除术。这些手术均是创伤性的，需要患者住院治疗，有晚期并发症的风险且恢复时间较长。而MR-HIFU热消融子宫肌瘤是一种非侵入性的治疗方法，利用聚焦高强度超声束，将超声能量集中在病变组织区域，使得病变局部温度升高，导致坏死病灶的形成和选定组织的破坏[18-19](所谓消融)。

几乎所有类型的子宫肌瘤(硬膜内、浆膜下、黏膜下层)均可使用MR-HIFU技术治疗。浆膜下肌瘤距离浆膜表面不应超过15 mm,当病人无妊娠计划时，黏膜下肌瘤的治疗才能深入到子宫内膜表面。子宫内肌瘤的解剖位置对安全治疗至关重要，带蒂的浆膜下肌瘤通常被认为是治疗禁忌[2]。因为浆膜下肌瘤可能经过治疗会发生扭转或者与子宫柄分离并脱落到腹膜腔。MR-HIFU可治疗的肌瘤数目并无限制，每个单独肌瘤的大小最终决定在治疗时间内可以治疗多少个肌瘤，从而可以在一种设置中治疗更多数量的较小肌瘤或更少数量的较大肌瘤[20-21]。用GnRH激动剂对MR-HIFU进行预治疗可使肌瘤的体积减少，消融效果可能有效提高[22-23]，从而增加了用MR-HIFU成功治疗大于10 cm的肌瘤的可能性。

经典肌瘤在T1WI与子宫肌层等强度，T2WI比子宫肌层低强度，在注射钆剂后强度增加。T2WI上的细胞性肌瘤比子宫肌层强度高，静脉注射钆剂后表现为不同的明显增强模式。T2WI高强度肌瘤与T2WI低强度肌瘤相比，其体积缩小效果较差，症状改善较差，MR-HIFU术后再干预率较高[24-26]。

为评估不同大小的体积消融在MRI引导的高强度聚焦超声(MR-HIFU)治疗子宫肌瘤中的能量效率，通过采用容积消融技术对10名女性(平均年龄42.2岁，范围36～50岁)进行了一种或多种有症状子宫肌瘤的治疗[27]。在治疗前15天内使用俯卧位患者进行基线MR，之后使用与MR-HIFU治疗相同的MR扫描仪，通过MRI图像评估肿瘤解剖学信息和MR-HIFU手术的可行性，静脉注射Gd-DOTA后行对比扫描，MR-HIFU治疗后立即进行增强造影的MR成像，以评估消融结果并检查可能的并发症。就能量效率而言，体积HIFU消融优于传统的“点对点声处理”[28-29]。能量效率的提高可以被认为直接转化为HIFU治疗时间效率的提高。结果证明体积MR-HIFU消融子宫肌瘤的能量效率随着治疗细胞大小的增加而提高，与其他重要的影响因素如超声距离或肿瘤T2WI MR信号强度无关[30]。

Andrews[31]对48名有症状的子宫肌瘤患者进行多参数磁共振成像数据的比较，以基于Funaki分类方案的MR引导的高强度聚焦超声消融并考虑肌瘤的特征。根据T2加权成像，所有肌瘤均被分配为Funaki 1、2、或者3型。使用线性混合模型确定了三种Funaki类型之间的大小、灌注和扩散体素不相干运动参数的差异。进行逻辑回归分析以选择预测3型肌瘤的最佳模型。通过对100个肌瘤的评估，得出多参数磁共振成像衍生的定量参数可以在MRI引导的高强度聚焦超声治疗之前更客观地选择患者这一结论。

Lee等[32]通过对经HIFU治疗后的36名子宫肌瘤患者的随访，发现HIFU治疗后，与子宫肌瘤相关的症状和生活质量显示出统计学上的显着改善。没有发生与安全性或并发症相关的明显症状。长期随访中，有78.8%的受访者对其HIFU治疗感到满意。这一临床试验肯定了具有先进功能的便携式USgHIFU可以安全有效地治疗子宫肌瘤。

4 结论与展望

作为一种非侵入性方法，MR-HIFU治疗对患者友好，并发症发生率低，副作用小，并且可以根据需要重复进行。与MRI集成可提供实时空间指导，从而进一步提高安全性和治疗效果。基于MRI的温度映射为提供明确定义的热剂量提供了闭环温度反馈选项，从而可以保护关键结构免于过热，同时向目标组织提供致命的热剂量。当前，MR-HIFU的临床用途仅限于组织的热消融，已经在临床上用于治疗子宫肌瘤、减轻骨转移的疼痛和治疗中央性震颤。应用于肿瘤学的治疗或姑息设置目前是临床前和临床研究的主题。