唐明梅，王璐，張珂，潘緣蕊，劉惠，呂發(fā)金

作者單位：1.重慶醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院（超聲醫(yī)學工程國家重點實驗室），重慶 400016；2.重慶醫(yī)科大學重慶市生物醫(yī)學工程學重點實驗室，重慶 400016；3.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016

0 前言

子宮腺肌病是育齡期女性常見的一種子宮良性疾病，由于子宮內(nèi)膜腺體及間質(zhì)向肌層侵入性生長，導致子宮局部或彌漫性體積增大，并出現(xiàn)痛經(jīng)、經(jīng)量增多、貧血及不孕等一系列癥狀[1-3]。子宮腺肌病病灶常常邊界不清甚至彌漫分布，局部切除術存在困難，保留子宮的傳統(tǒng)治療方法效果有限[4-6]。高強度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound,HIFU）作為一種新興的微創(chuàng)治療技術，利用體外發(fā)射超聲波聚焦到體內(nèi)病變組織，使病灶出現(xiàn)不可逆的組織細胞凝固性壞死，從而達到靶向破壞病變的目的，已被證實應用于子宮腺肌病的治療是安全有效的[7-9]。

根據(jù)目前中國專家共識[10-11]，HIFU 術后早期影像學評價能確定治療靶區(qū)凝固性壞死灶的存在及范圍，早期療效評估以增強MRI（contrast-enhanced MRI, CE-MRI）非灌注區(qū)體積（nonperfused volume,NPV）作為消融體積，將NPV 比作為評價消融率的指標，被認為是評估消融成功的關鍵[12-13]。NPV 比率越大，病灶體積縮小越多，癥狀改善越明顯，中、遠期持續(xù)癥狀緩解的可能性更高[14-16]。但CE-MRI 檢查耗時長、價格貴，掃描中使用的釓對比劑可能造成潛在的不良影響[17-19]。

磁共振擴散加權成像（diffusion weighted imaging, DWI）不使用對比劑，可在分子水平層面反映病灶消融前后的變化情況[20-22]。目前，將DWI 用于評估子宮肌瘤HIFU術后早期消融效果的價值已經(jīng)得到證實[20,23-24]。然而，關于DWI 能否有效評估子宮腺肌病HIFU 術后早期消融效果的研究尚有不足；有學者[25-26]僅對子宮腺肌病HIFU 術后早期DWI 上消融灶表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient,ADC）值或體積單一指標進行評價，尚不足以充分說明DWI能有效評估其消融效果。因此，本研究進一步探討DWI 對HIFU 治療子宮腺肌病早期消融效果的價值，旨在為臨床提供一種不使用對比劑的有效評估方式。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究遵守《赫爾辛基宣言》，經(jīng)重慶醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：K2023-115。本研究回顧性分析了2016 年1 月至2019 年6 月因子宮腺肌病在重慶醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院接受HIFU 治療的82 例患者資料，所有患者治療前、后均行MRI 檢查，術后MRI 檢查在48 h內(nèi)進行。

納入標準：（1）年齡＞18周歲的絕經(jīng)前婦女；（2）經(jīng)臨床或MRI確診的癥狀性子宮腺肌病患者；（3）同意接受HIFU治療，并完成HIFU術前及術后MRI檢查；（4）有安全清晰的聲學通路。排除標準：（1）非首次HIFU 治療，或HIFU 治療前接受其他微創(chuàng)、外科手術等治療；（2）疑似或確診盆腔惡性腫瘤、盆腔急性炎癥；（3）臨床或影像資料缺失；（4）影像圖像存在明顯偽影，影響觀察結果。

1.2 HIFU治療

采用超聲引導下海扶刀?聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)（JC200 型，重慶海扶醫(yī)療科技股份有限公司，功率300～400 W）。所有患者在治療前均嚴格充分準備，術中俯臥于治療臺上，在清醒鎮(zhèn)靜及超聲實時監(jiān)控下進行HIFU消融手術。治療從病灶深部到淺部逐層進行，并根據(jù)超聲圖像上顯示病灶區(qū)域的灰度變化及患者治療中的反饋調(diào)整超聲能量，當病灶出現(xiàn)明顯灰度變化或超聲能量達到閾值時治療終止。

1.3 MRI檢查

所有患者于HIFU 術前及術后48 h 內(nèi)均采用3.0 T MRI（Singal HD Excite, GE Healthcare,USA）掃描儀進行盆腔平掃及增強檢查，選擇8通道體部相控陣線圈，掃描體位為仰臥位。主要掃描序列及參數(shù)如下：T2WI 序列，TR 4200.0 ms，TE 107.3 ms，F(xiàn)OV 28.0 cm×22.4 cm，矩陣288×224，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm；T1WI 序列，TR 175.0 ms，TE 1.8 ms，F(xiàn)OV 40.0 cm×28.0 cm，矩陣320×224，層厚5.0 mm，層間距1.0 mm；DWI 序列（b=0、600～1000 s/mm2），TR 4475.0 ms，TE 65.3 ms，F(xiàn)OV 38.0 cm×38.0 cm，矩陣128×128，層厚5.0 mm，層間距1.5 mm；增強T1WI序列，TR 4.0 ms，TE 1.9 ms，F(xiàn)OV 40.0 cm×32.0 cm，矩陣320×224，層厚4.0 mm，層間距0.0 mm，對比劑為釓噴酸葡胺注射液（Gd-DTPA，Bayer Pharma AG，德國），劑量為0.2 mL/kg，推注速率為2.0 mL/s。

1.4 影像分析

所有MRI 圖像由兩名分別具有10 年和6 年腹部MRI 診斷經(jīng)驗的放射醫(yī)學主治醫(yī)師獨立分析，當意見發(fā)生分歧時通過商討或與第三名具有30年相關診斷經(jīng)驗的放射醫(yī)學主任醫(yī)師商討后形成一致意見。評估HIFU 術后消融灶DWI 信號變化區(qū)情況、測量消融灶體積及治療前后病灶ADC 值，CE-MRI 的NPV 由第一名觀察者測量。DWI信號變化區(qū)即術后DWI顯示與術前信號特點明顯不同的區(qū)域[20,23]，NPV 即為CE-MRI 無對比劑填充區(qū)域的體積[27-28]。

評估HIFU 術后DWI 信號變化區(qū)形態(tài)及測量消融灶體積時，需獨立觀察DWI 及CE-MRI 圖像以避免兩者相互影響，但可參考其他平掃序列圖像以便更準確地評估。術后DWI 信號變化區(qū)形態(tài)分型[26]（圖1）：Ⅰ型，斑點狀或無明顯信號改變（圖1A）；Ⅱ型，斑片狀信號改變（圖1B）；Ⅲ型，環(huán)狀信號改變（圖1C、1D）。將Ⅲ型消融壞死灶按信號環(huán)的完整與否分為完整信號 環(huán)（圖1C）與 非 完 整 信 號 環(huán)（圖1D）[23]。采 用ITK-SNAP 3.8 軟 件（Cognitica, Philadelphia,PA），選取術后DWI 高b 值圖像及CE-MRI 靜脈期圖像沿消融灶外緣逐層手動勾畫創(chuàng)建感興趣區(qū)（region of interest, ROI），自動計算體積（圖2）[23,29]。I 型病灶較術前信號改變不明顯，無法清晰判斷消融區(qū)，故放棄DWI 上體積測量。使用AW 服務器工作站（AW-server workstation, 4.7, GE Healthcare）自帶的Readview 軟件，選取消融前后b 值相同的DWI原始圖像分別生成ADC 圖，結合CE-MRI 圖定位，在顯示病灶最大截面層面勾畫ROI，ROI 在不超過病灶邊緣3～4 mm 區(qū)域盡可能多地包含病灶，測量ADC 值，測量三次求平均值（圖3）[23,30]。

圖1 子宮腺肌病患者HIFU 治療后DWI上消融灶信號變化形態(tài)分型。1A：女，44歲，HIFU 治療后DWI（b=800 s/mm2）圖呈斑點狀或無明顯信號改變，分為Ⅰ型；1B：女，34歲，HIFU治療后DWI（b=800 s/mm2）圖呈斑片狀信號改變，分為Ⅱ型；1C：女，45歲，HIFU治療后DWI（b=800 s/mm2）圖呈完整信號環(huán)，分為Ⅲ型；1D：女，45歲，HIFU治療后DWI（b=800 s/mm2）圖呈非完整信號環(huán)，分為Ⅲ型。HIFU：高強度聚焦超聲；DWI：擴散加權成像。Fig.1 Morphology of signal changes in ablation areas on DWI after HIFU treatment for adenomyosis.1A: Female, 44 years old, post-treatment DWI (b=800 s/mm2)show spot-like or no obvious signal change, divided into type I; 1B: Female, 34 years old, post-treatment DWI (b=800 s/mm2) show patchy signal change, divided into type Ⅱ; 1C: Female, 45 years old, post-treatment DWI (b=800 s/mm2) show complete signal ring, divided into type Ⅲ; 1D: Female, 44 years old, post-treatment DWI (b=800 s/mm2) show incomplete signal ring, divided into type Ⅲ.HIFU: high intensity focused ultrasound; DWI: diffusion weighted imaging.

圖2 女，44歲，子宮腺肌病患者CE-MRI與DWI的ROI勾畫示意圖。2A：CE-MRI靜脈期圖像，消融灶無對比劑充填呈低信號；2C：DWI高b值（b=800 s/mm2）圖像，消融灶呈高信號，周邊呈環(huán)狀更高信號；2B、2D：CE-MRI 及DWI 圖像上勾畫消融灶ROI。CE-MRI：增強磁共振成像；DWI：擴散加權成像；ROI：感興趣區(qū)。Fig.2 ROI schematics of CE-MRI and DWI (b=800 s/mm2) in a 44-year-old patient with adenomyosis.2A: CE-MRI venous phase image indicate a non-perfused area with low signal; 2C: DWI with high b value depict the area of ablation with high signal and higher signal ring in the periphery; 2B, 2D: ROI schematics of ablation necrosis tissue outlined by the doctor on T2WI and CE-MRI.CE-MRI: contrast-enhanced magnetic resonance imaging; DWI: diffusion weighted imaging;ROI: region of interest.

圖3 女，39 歲，子宮腺肌病患者HIFU 治療前后病灶ADC 值測量示意圖。3A：HIFU 治療前DWI（b=800 s/mm2）圖，病灶呈稍高信號；3B：HIFU 治療前ADC圖，病灶輕度彌散受限，ADC 值=1.03×10-3 mm2/s；3C：HIFU 治療后DWI（b=800 s/mm2）圖，病灶呈明顯環(huán)樣信號，中心呈稍低信號、外周呈高信號；3D：HIFU治療后ADC圖，病灶中心彌散受限減輕，ADC值=1.21×10-3 mm2/s。HIFU：高強度聚焦超聲；ADC：表觀擴散系數(shù)；DWI：擴散加權成像。Fig.3 Schematics of measuring ADC values before and after HIFU treatment in a 39-year-old patient with adenomyosis.3A: Pre-treatment DWI (b=800 s/mm2)show the lesion with slightly high signal; 3B: Pre-treatment ADC show the diffusion was mildly limited, and the ADC value is 1.03×10-3 mm2/s; 3C: Post-treatment DWI (b=800 s/mm2) show a distinct ring-like signal with a slightly lower signal in the center and a higher signal in the periphery; 3D: Post-treatment ADC show the diffusion limitation in the center of the lesion is reduced, and the ADC value is 1.21×10-3 mm2/s.HIFU: high intensity focused ultrasound; ADC: apparent diffusion coefficient; DWI: diffusion weighted imaging.

1.5 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 27.0 軟件（IBM, Armonk, NY, USA）進行統(tǒng)計學分析。計數(shù)資料以率表示，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（）表示，非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以中位數(shù)和四分位數(shù)間距M（Q1，Q3）表示。采用Kappa 檢驗評估兩名觀察者間DWI 信號變化區(qū)形態(tài)分型的一致性。觀察者間DWI 信號變化區(qū)體積及DWI 與CE-MRI 上消融灶體積的差異性分別采用Wilcoxon符號秩檢驗、Mann WhitneyU檢驗，消融前后病灶ADC 值變化采用配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。通過Spearman相關性分析判斷DWI信號變化區(qū)體積與CE-MRI上NPV的關系。

2 結果

2.1 一般資料

收集82例子宮腺肌病患者資料，共計82個消融壞死區(qū)。在CE-MRI上測量的NPV為1.09～188.90 cm3，中位體積為38.62（20.15，82.39）cm3。DWI 信號變化區(qū)形態(tài)分型：72 例呈環(huán)狀高信號，4 例呈斑片狀高信號，3 例呈斑點狀高信號或無明顯信號改變，另有3 例呈環(huán)狀低信號，即Ⅰ型3 例、Ⅱ型4 例、Ⅲ型75例（表1）。

表1 研究對象基線特征Tab.1 Baseline data of adenomyosis

2.2 DWI信號變化區(qū)形態(tài)分型一致性

兩名觀察者對Ⅰ型3例、Ⅱ型3例及Ⅲ型74例消融灶判斷結果一致，具有非常好的觀察者間一致性（k=0.848，P＜0.001；表2）。

表2 兩名觀察者DWI信號變化區(qū)形態(tài)分型結果比較Tab.2 Comparison of morphological classification of DWI signal change areas

2.3 DWI信號變化區(qū)體積與CE-MRI上NPV情況

DWI 信號變化區(qū)分型為Ⅰ型者共3 例，CE-MRI 上NPV分別為1.09 cm3、1.79 cm3和3.70 cm3，最大體積為3.70 cm3。Ⅱ型、Ⅲ型病灶共79例占96.34%，兩名觀察者DWI 上所測體積分別為39.75（24.43，85.60）cm3、41.79（25.40，82.62）cm3，觀察者間可靠性良好（Z=-0.552，P=0.581）；CE-MRI 上NPV 為41.71（20.72，87.03）cm3，與DWI上體積具有良好的一致性，差異無統(tǒng)計學意義（Z=-0.085，P=0.932）。Ⅲ型病灶中表現(xiàn)為完整信號環(huán)者41 例，非完整信號環(huán)者34 例，兩組中DWI上體積與NPV差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05；表3），兩組中HIFU治療各參數(shù)差異亦無統(tǒng)計學意義（P＞0.05；表4）。通過Spearman相關性分析判斷DWI信號變化區(qū)體積與CE-MRI上NPV的關系，繪制散點圖顯示兩者之間存在顯著正相關關系（r=0.975，P＜0.001；圖4）。

表3 DWI上不同形態(tài)表現(xiàn)的消融灶體積與CE-MRI上NPV比較Tab.3 Comparison of the volume of ablation lesions with different morphologies on DWI and nonperfused volume on CE-MRI

表4 DWI上不同類型信號環(huán)病灶HIFU治療情況Tab.4 Treatment parameters of HIFU for lesions with different ring-like signals on DWI

圖4 DWI上信號變化區(qū)體積與CE-MRI上NPV相關性散點圖，兩者存在顯著的正相關關系。DWI：擴散加權成像；CE-MRI：增強磁共振成像；NPV：非灌注區(qū)體積。Fig.4 Scatter plot of the volume of signal change areas on DWI with nonperfused volume on CE-MRI.And there is a significant positive correlation between them.DWI: diffusion weighted imaging; CE-MRI:contrast-enhanced magnetic resonance imaging; NPV: nonperfused volume.

2.4 HIFU治療前后病灶ADC值變化情況

HIFU 術后子宮腺肌病病灶ADC 值為0.90～1.33（1.17±0.09）mm2/s，術前病灶ADC 值為0.82～1.52（1.09±0.13）mm2/s，差異有統(tǒng)計學意義（t=-4.106，P＜0.001）。

2.5 不良反應

本研究中主要不良反應包括：手術過程中，18 例（21.95%）患者下肢放射痛，39 例（47.56%）患者骶尾骨或臀部不適，18例（21.95%）患者皮膚灼熱感，56例（68.29%）患者治療區(qū)疼痛，5 例（6.10%）患者腹股溝痛；手術后，73例（89.02%）和22例（26.83%）患者分別出現(xiàn)治療區(qū)及骶尾骨輕度疼痛，13 例（15.85%）患者出現(xiàn)陰道排液，最長癥狀持續(xù)時間不超過兩天，全部患者無嚴重并發(fā)癥發(fā)生。

3 討論

本研究通過觀察82 例子宮腺肌病患者HIFU 術后早期病灶DWI信號特征，測量表現(xiàn)為斑片狀或環(huán)狀信號的79 個消融灶體積，將DWI 上測量的體積與CE-MRI 上NPV 進行比較，同時觀察消融前后病灶ADC值變化情況。研究結果提示，DWI 可以確定子宮腺肌病HIFU 術后早期消融灶的存在與范圍，并可定量評價，可用于術后早期療效評價，這將明顯減少釓對比劑的使用，減少不良事件發(fā)生，節(jié)約掃描時間，降低檢查費用，使檢查更加安全和經(jīng)濟。

3.1 DWI應用于HIFU術后消融效果評價

3.1.1 HIFU術后消融灶DWI特征變化

DWI是MRI平掃中應用最廣泛的一種功能成像序列，其ADC值不僅可反映水分子在細胞內(nèi)及細胞間的自由擴散情況，而且能有效反映出微循環(huán)的變化，從而在分子水平上反映組織的細胞環(huán)境及微結構變化，ADC值與水分子擴散運動呈正相關，DWI圖像信號則與水分子彌散呈負相關[21,31-32]。

與既往研究相同，本研究中HIFU治療子宮腺肌病術后48 h 內(nèi)消融灶ADC 值較術前升高，DWI 上主要表現(xiàn)為環(huán)樣（87.80%）或斑片狀（4.88%）高信號，環(huán)樣信號內(nèi)部呈相對低信號[20,23-24]。王曉燕等[33]及丁立等[25]則分別報道HIFU術后48 h與5 d內(nèi)消融灶ADC值較術前減低；分析原因，可能與術后復查時間不同病灶凝固性壞死進程不同，消融區(qū)ROI未完全避開邊緣的細胞水腫區(qū)域等有關[23,25,33]。其生物學機制可能是HIFU的多種生物學效應，引起病灶內(nèi)細胞蛋白質(zhì)變性、細胞膜功能異常、細胞壞死等病理生理改變，致使病灶內(nèi)出現(xiàn)不可逆的組織凝固性變性壞死，阻礙水分子擴散，同時微循環(huán)消失或減少，故術后24 h 內(nèi)ADC 值降低[24,34]；而24 h后，隨著細胞裂解，細胞膜破壞，細胞液釋出，水分子擴散能力逐漸增加，水分子彌散更加自由，ADC值增高[20,23-24]；DWI周邊高信號環(huán)則可能與消融灶邊緣細胞水腫導致水分子彌散受限有關[20,23,34]。此外，本組有3例呈環(huán)狀低信號，結合病灶在T1WI、T2WI上均表現(xiàn)為環(huán)狀低信號，考慮可能為消融灶周圍微出血所致[34-35]。提示，HIFU治療后DWI上病灶信號及ADC值明顯變化，DWI能明確顯示消融灶的發(fā)生。

3.1.2 HIFU術后消融灶體積評價

本研究對子宮腺肌病HIFU 術后DWI 上信號變化區(qū)形態(tài)分型，斑點狀或無明顯信號改變（Ⅰ型）、斑片狀信號改變（Ⅱ型）及環(huán)狀信號改變（Ⅲ型）[26]，兩名觀察者間一致性良好（Kappa 值為0.848），說明該分型方法具有較高的可靠性。對Ⅱ型及Ⅲ型病灶測量體積，DWI信號變化區(qū)體積與NPV差異無統(tǒng)計學意義，且存在顯著的正相關關系（r=0.975，P＜0.001），說明DWI 信號變化區(qū)與CE-MRI 上NPV 所代表區(qū)域的邊緣近似、具有較好的形態(tài)一致性，與既往研究相同[20,24,26]。LIAO 等[23]觀 察 子 宮 肌 瘤HIFU 術 后DWI 特征，發(fā)現(xiàn)DWI上消融灶表現(xiàn)為非完整高信號環(huán)時，DWI信號變化區(qū)與CE-MRI上非灌注區(qū)體積差異有統(tǒng)計學意義。與此不同，本研究結果顯示，無論DWI 上消融灶是否表現(xiàn)為完整信號環(huán)，所測體積與NPV差異均沒有統(tǒng)計學意義；并且兩組中治療能量、時間、強度、劑量等差異均無統(tǒng)計學意義，表明信號環(huán)的完整與否與HIFU 治療的參數(shù)無關。分析原因，在本研究中術后DWI 上部分消融灶雖表現(xiàn)為非完整信號環(huán)，但其環(huán)狀信號所缺失的部分多可以通過顯示的部分信號環(huán)及參考其他平掃序列圖像勾勒出邊界。此外，本組3例DWI上顯示消融效果不理想的Ⅰ型病灶，CE-MRI上消融效果亦不理想，最大消融灶體積僅為3.70 cm3。提示，DWI信號變化區(qū)體積可有效評估子宮腺肌病HIFU術后早期消融體積。

3.2 本研究的局限性

本研究的不足之處：本研究為單中心回顧性研究，病例數(shù)相對較少，所得參數(shù)及結果可能存在偏倚，同時本研究中只納入了子宮腺肌病HIFU 術后48 h 內(nèi)復查的影像學資料，有待于以后納入影像學及臨床癥狀等指標對子宮腺肌病HIFU術后早、中、遠期療效進行多中心、大樣本、前瞻性、隨機對照研究。

4 結論

綜上所述，DWI 序列作為MRI 平掃常用的功能成像序列，不使用對比劑即可以確定消融灶的發(fā)生及范圍，并可定量評價，DWI 能夠有效評估子宮腺肌病HIFU 術后早期消融效果。該方法安全、經(jīng)濟、簡單、易行，具有較高的臨床價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：呂發(fā)金指導設計本研究方案，對稿件重要內(nèi)容進行了修改，獲得了超聲醫(yī)學工程國家重點實驗室開放課題資助；唐明梅起草和撰寫稿件，在收集、整理、統(tǒng)計及分析數(shù)據(jù)等方面完成大量工作；王璐、張珂、潘緣蕊、劉惠在收集、整理及分析數(shù)據(jù)等方面做了貢獻，對稿件重要內(nèi)容進行了修改；全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。