表观扩散系数直方图预测子宫动脉栓塞术治疗子宫腺肌病疗效的临床价值

2024-01-24朱晓青金文韬

中国医疗设备 2024年1期

朱晓青，金文韬

1.上海交通大学医学院附属第九人民医院放射科，上海 200011；2.复旦大学附属妇产科医院放射科，上海 200011

引言

子宫腺肌病是一种常见的妇科良性疾病，其特征为子宫内膜组织进入子宫肌层进而导致一系列临床表现，具体发病机制目前仍没有定论。大约1/3 的子宫腺肌病患者有临床症状，包括痛经、月经量增多以及异常子宫出血[1-3]。目前，对于子宫腺肌病具有明确疗效的治疗方法只有子宫切除术[4-6]。子宫动脉栓塞术（Uterine Artery Embolization，UAE）是一种可以治疗子宫肌瘤的手段，近年来被证实在子宫腺肌病的治疗方面也有一定的效果。UAE 治疗子宫腺肌病短期效果明确，并且可以保留生育能力[7-8]，但是UAE 的中期以及长期疗效仍然有一定的争论。根据既往学者研究显示，约50%的患者会在2 年随访中复发[9-10]。

MR 是一种对子宫腺肌病患者的诊断和治疗规划的检查手段[11]。目前通过MR 预测UAE 治疗效果的文献较少。Kim 等[12]报道病灶如果呈混杂信号或者片状低信号，可能预示UAE 治疗效果不理想。Jung 等[13]报道MR 的T2加权成像（T2Weighted Imaging，T2WI）中病灶的信号值可以作为疗效预测的因子。在肌瘤的子宫动脉栓塞治疗方面，Lee 等[14]报道表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值与肌瘤治疗后体积减小有关联。Park 等[15]也报道ADC 值可以预测UAE 术后子宫腺肌病病灶坏死的类型，以预示中长期的症状改善情况。但是通常子宫腺肌病病灶信号较为不均匀，常规ADC 值的测量方法无法准确反映病灶所具有的特征。因此，本文探讨ADC 直方图预测UAE 治疗子宫腺肌病疗效的临床价值，为预测UAE 治疗子宫腺肌病的疗效提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2017 年9 月至2019 年1 月在我院行UAE 治疗，并且术前及术后2～3 月的时间内在我院行MR 的子宫腺肌病患者，共90 例，所有患者签署了知情同意书。年龄（38.13±3.32）岁，痛经病史约2～5 年，月经量增多约3～7 年。

1.2 MR扫描序列及参数

所有术前及术后MR检查均采用西门子公司Avanto 1.5 T超导MR扫描仪（Siements，德国），线圈使用体部相控阵线圈。扫描序列如下：横断位T1加权成像（T1Weighted Imaging，T1WI）、抑脂横断位T2WI、抑脂矢状位T2WI、冠状位T2WI、弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）、横断位增强扫描和冠状位增强扫描。具体扫描参数：横断位T1WI，快速自旋回波序列，重复时间（Repetition Time，TR）761 ms，回波时间（Echo Time，TE）10 ms，视野（Field of View，FOV）350 mm×350 mm，矩阵320 mm×320 mm，层厚4 mm，层间距1.2 mm；抑脂横断位T2WI，TR 8000 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵320 mm ×320 mm，层厚4 mm，层间距1.2 mm；矢状位抑脂T2WI，TR 4490 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵320 mm×320 mm，层厚4 mm，层间距1.2 mm；冠状位T2WI，TR 4000 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩阵320 mm×320 mm，层厚4 mm，层间距1.2 mm；DWI序列，单次激发平面回波成像，TR 3500 ms，TE 61 ms，矩阵320 mm×256 mm，FOV 238 mm×280 mm，激发次数6，层厚6 mm，b值分别为0和800 s/mm2。增强扫描为横断位和矢状位T1WI抑脂序列，对比剂采用钆喷替酸葡甲胺（0.2 mL/kg，注射速度2～3 mL/s），扫描参数同平扫。

1.3 子宫动脉栓塞术

所有操作均由一名有10 年以上经验的介入放射医师完成。选择右侧股动脉为入路，置入动脉鞘后，使用子宫动脉导管或者5 FCobra 导管（Cook，美国）进入髂内动脉，再使用2.6 F 微导管（ASAHI，日本）超选择插管至子宫动脉上行支远端。注射造影剂（碘比醇，300 mg/mL）观察子宫动脉形态并且使用高压注射器进行子宫动脉造影，注射速率为3 mL/s，注射剂量为5 mL，压力为800 psi（1 psi=6894.76 Pa）。栓塞剂选用三丙烯微球（Embosphere，Bioshpere Medical，美国），规格为300～500 μm 以及500～700 μm，首先将1 mL 300～500 μm 的Embosphere 颗粒注入子宫动脉，再使用500～700 μm 的Embosphere 颗粒进行栓塞。Embosphere均混入50%浓度的稀释造影剂，方便栓塞过程中观察颗粒在血管中的流动情况，栓塞时的注射速率≤0.5 mL/s。栓塞终点为双侧子宫动脉血流完全停滞，在10 个心动周期中造影剂仍滞留在子宫动脉中。UAE 术后患者右下肢制动6 h，卧床24 h。使用患者自控式镇痛泵和非甾体类抗炎药进行疼痛管理。根据患者术后情况，住院2～3 d 出院。

1.4 图像后处理及数据测量分析

所有术前MR 图像的诊断以及图像后处理由一名有8 年妇产科疾病MR 诊断经验的医师在不清楚UAE 结果的情况下完成。MR 诊断腺肌病的标准包括以下两点：局限或者广泛增厚的结合带（＞12 mm），T2WI 可见星点状高信号影或者片状低信号影。ADC 直方图的图像通过matlab2020b 进行分析，使用单指数模型生成，公式为：ADC=1nS0-1nSb。在横断位图像选取病灶最大层面，根据T2WI 的图像，手动绘制出病灶的范围，小心避开内膜区域，通过软件分析，记录ADC 第10 百分位数（10%ADC）、ADC 第25 百分位数（25%ADC）、ADC 第50 百分位数（50%ADC）、ADC 第75 百分位数（75%ADC）、ADC 第90 百分位数（90%ADC）以及最大ADC 值、最小ADC 值、ADC 均值、偏度和峰度。

病灶坏死情况由两位未被告知患者临床情况以及UAE 任何相关情况的放射科医师进行判断并且分组，标准如下：在UAE 术后MR 增强扫描序列中，无强化区域超过病灶90%的病例为完全坏死组；如果无强化区少于90%，则分为不完全坏死组。如果两位放射医师诊断结果不同，通过商议得出最终结论。

1.5 统计学分析

使用SPSS 26.0 进行统计分析，两位观察者评价UAE 术后病灶坏死情况的一致性检验使用Kappa 分析，Kappa ≤0.4，一致性差；0.4＜Kappa ≤0.6，一致性比较好；0.6＜Kappa ≤0.8，一致性好；0.8＜Kappa ≤1.0，一致性非常好。两组患者之间的10%、25%、50%、75%和90%ADC 值、ADC 均值、最大ADC 值、最小ADC 值以及峰度和偏度通过t检验进行对比分析，计量资料以±s的形式表示。利用受试者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲线评估各面积下直方图参数预测UAE 疗效的效能，并且对各个ADC 参数的ROC 曲线进行两两对比分析。采用二分类Logistic 回归分析筛选出ADC 直方图参数预测因子，构建诊断模型，并使用ROC 曲线评价该模型诊断效能。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

所有90 例子宫腺肌病患者均成功完成双侧UAE，术后均无严重并发症出现，技术成功率为100%。所有患者术前均完成MR 检查，复查MR 检查均在术后1～3 月内完成。完全坏死组有66 例（73.3%）患者（图1），不完全坏死组有24 例（26.6%）患者。观察者间读片结果一致性优秀，Kappa 值为0.89。

图1 完全坏死组患者典型MR图像

2.2 ADC直方图参数

ADC 直方图测量中，完全坏死组的10%、25%ADC值、平均ADC、最小ADC 值均显著低于不完全坏死组，其差异有统计学意义（P＜0.05），50%ADC、75%ADC、90%ADC、峰度及偏度在两组之间差异无统计学意义，见表1。

表1 两组间ADC直方图参数比较结果（±s）

注：ADC：表观扩散系数。

项目完全坏死组（n=66）不完全坏死组（n=24） t值 P值10%ADC/（×10-3 mm2/s） 0.866±0.114 0.984±0.084 5.291 ＜0.001 25%ADC/（×10-3 mm2/s） 0.977±0.101 1.074±0.087 4.502 ＜0.001 50%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.130±0.133 1.188±0.098 1.940 0.056 75%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.270±0.127 1.312±0.131 1.348 0.175 90%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.451±0.146 1.452±0.155 0.698 0.489平均ADC/（×10-3 mm2/s） 1.131±0.110 1.203±0.108 2.758 0.009最大ADC/（×10-3 mm2/s） 1.965±0.377 1.988±0.314 0.328 0.745最小ADC/（×10-3 mm2/s） 0.510±0.212 0.716±0.204 4.189 ＜0.001峰度1.690±0.780 1.340±0.750 0.700 0.489偏度0.420±0.390 0.580±0.490 0.270 0.793

绘制ADC 直方图各参数的ROC 曲线（表2）。其中曲线下面积（Area Under Curve，AUC）最高的参数为10%ADC 值，其AUC 为0.806，界值为0.963×10-3mm2/s，因此可知10%ADC 值低于这个界值的子宫腺肌病病灶，在经过UAE 治疗后，病灶达成完全性坏死的概率要高于大约这个界值的病灶。其敏感度为87.9%，特异性为70.8%。其次为最小ADC 值以及25%ADC，AUC 分别为0.790 和0.771。将10%ADC、25%ADC 以及最小ADC 值的ROC 曲线进行两两比较，三者之间的诊断效能差异均无统计学意义，P值分别为0.696（10%ADC与最小ADC 值）、0.090（10%ADC 与25%ADC）和0.704（最小ADC 与25%ADC）（图2）。

表2 ADC直方图参数ROC曲线数据

图2 10%ADC、最小ADC与25%ADC评价子宫动脉栓塞术疗效的ROC曲线

通过二分类Logistic 回归对所有ADC 直方图参数进行分析，使用向前逐步回归法筛选变量，显示10%ADC 和90%ADC 联合模型的诊断效能最佳（表3）。通过ROC 曲线分析，AUC 为0.826（图3）。

表3 ADC直方图参数Logistic回归变量筛选

图3 ADC直方图参数Logistic回归预测模型ROC曲线

3 讨论

自Ravina 等[16]指出UAE 可以在子宫肌瘤的治疗中作为一种子宫切除术的替代疗法，有不少学者对其进行研究，证明UAE 治疗子宫肌瘤的疗效[17-19]，UAE 逐渐成为一种缓解子宫肌瘤症状，减少瘤体的保守治疗方法。为了提高子宫腺肌病治疗成功率，除了标准化的治疗手段，如何选择合适的患者也非常重要[20]。目前只有少量文献报道[13,19]对患者的筛选标准和疗效预测因子进行了研究。

已经有相关文献研究报道[15]，子宫腺肌病病灶在UAE 术后短期复查MR 显示的病灶坏死程度与长期疗效有一定的相关性。为了提高UAE 治疗子宫腺肌病的成功率，需要进一步对相关预测因子进行研究，本文使用ADC 直方图进行UAE 的疗效预测研究。自DWI 序列应用于临床，较多学者对其在各种疾病领域的应用进行了研究，特别是对各种治疗方法的疗效预测方面。DWI 能检测体内组织水分子的随机运动，即布朗运动。ADC 值降低则提示水分子扩散受限，可能造成扩散受限的原因有3 种：细胞毒性水肿、细胞密集度增加、液体的粘稠度增高，其信号值由细胞外、细胞内以及血管内间隙的水分子运动共同决定。通过DWI 序列定量分析ADC 值是可行的[21]。已有一些文献报道了ADC 值对UAE 手术疗效的预测价值，如Hecht 等[22]和Lee 等[14]均报道了子宫肌瘤的ADC 值与UAE 治疗子宫肌瘤疗效显著相关，较高的ADC 值预示着更好的疗效。在本研究中发现，子宫腺肌病病灶ADC 值较低，则治疗有效的概率更高，这与子宫肌瘤的研究相反。目前还没有研究解释这种情况，本研究推测可能跟子宫肌瘤与子宫腺肌病病灶组织成分有关，子宫腺肌病病灶ADC 值低可能表示病灶内增生的肌层组织比例较高，坏死及陈旧性出血等提示病程较长的改变比例较低，提示该病灶受内膜侵入程度较低，因此UAE 治疗有效的概率更高，该推测需要更进一步的研究验证。

通常ADC 值的测量是通过在后处理工作站上测量病灶的平均值，但子宫腺肌病的病灶往往比较大，而且内部成分相对复杂，也可能出现出血以及纤维化等情况导致病灶内部的异质性较高，单纯的平均值测量可能无法准确反映子宫腺肌病病灶的特征，会影响ADC 值在诊断或者疗效预测中的准确性以及客观性。Tozer 等[23]最早提出使用ADC 直方图来更为准确地表示病灶的特征及其异质性。具体方法是通过测量其直方图的各个比例的亚ADC 值，进行对比分析。这种分析本质是一种数学计算模型，能在不增加额外的影像学检查的同时，更加准确地评价病灶的特征[24-25]。本文利用病灶内部的ADC 直方图，分别提取了不同比例（10%、25%、75%和90%）的ADC 值，以及最大ADC、最小ADC、ADC 均值、峰度和偏度，用来检测以上参数对UAE 治疗子宫腺肌病的疗效预测能力。结果显示，完全坏死组病灶的10%ADC、最小ADC 值与25%ADC 值显著低于不完全坏死组，其中10%ADC 的AUC 最大，为0.806，其界值为0.963×10-3，敏感度为87.9%，特异性为70.8%，提示当子宫腺肌病病灶的10%ADC 值低于0.963×10-3mm2/s 时，UAE 治疗有效的概率较高。但10%ADC 值与最小ADC 值和25%ADC 值相比，其诊断效能的提高无统计学意义。Park 等[15]报道ADC 平均值预测UAE 治疗子宫腺肌病的疗效，其ROC 曲线的AUC 为0.794，而本文ADC 平均值的AUC 为0.669，明显低于文献所报道的AUC 值，本研究考虑导致这种结果的主要原因可能是ROI 选取方式的问题，既往文献选取病灶最大层面的中心部分作为ROI 进行ADC 平均值测量，而本文选取了病灶最大层面的所有病灶作为ROI 进行ADC 参数的测量，因此对结果产生了不同的影响。但是不同妇科MR 诊断医师的经验会影响对病灶的判断，对于本文ROI 的选取方式，MR 诊断医师所产生的影响会相对较小。

目前导致子宫腺肌病UAE 术后病灶坏死部分不同的原因还未被完全阐明，已有研究表明可能受到多个因素影响，包括T2信号值、侧枝血供、栓塞材料和尺寸等。由于子宫腺肌病的UAE 治疗相较于子宫肌瘤有较高的治疗失败率以及症状复发率，所以术前对患者的筛选需要更加谨慎。本研究表明ADC 直方图可以作为预测疗效的手段之一。

本文也存在以下局限性：① 纳入病例较少；② 本文只进行了短期随访，并未对患者的症状进行随访分析，已有文献报道UAE 术后病灶的坏死范围与中期以及长期症状改善情况有显著的关系；③ 本研究采用的是手动勾画ROI，而不是采用人工智能自动选择ROI，可能会对结果产生一定的偏倚。