女性盆底影像及力學(xué)研究進(jìn)展

周敏知，杜海雯，應(yīng) 濤，水 文，駱亦佳，竇超然

(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院超聲科，上海 200233)

女性盆膈由肛提肌、尾骨肌及盆膈上、下筋膜構(gòu)成。盆膈封閉大部分骨盆下口，在兩側(cè)肛提肌前內(nèi)緣之間留有一狹窄裂隙，稱盆膈裂孔，是女性盆底重要的解剖結(jié)構(gòu)，尿道、陰道和直腸在盆膈裂孔中穿行，也是盆底的薄弱之處。女性盆底功能障礙性疾病(pelvic floor dysfunction，PFD)是一系列盆底結(jié)構(gòu)和功能障礙疾病的統(tǒng)稱，包括壓力性尿失禁 (stress urinary incontinence，SUI)、盆腔器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)、糞失禁、性功能障礙等，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和身心健康。

隨著人們生活水平提高，PFD逐漸受到人們的關(guān)注與重視。PFD的發(fā)病機(jī)制至今尚未明確，可能與分娩、肥胖、生活方式等因素有關(guān)[1-2]。盆膈裂孔的正常形態(tài)結(jié)構(gòu)對于維持正常盆底功能具有重要意義，“整體理論”“陰道三水平支持理論”以及“吊床假說”詮釋了PFD的解剖結(jié)構(gòu)缺陷，為盆底影像學(xué)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和盆底影像學(xué)的發(fā)展(二維超聲、三維超聲、斷層成像、磁共振二維成像及基于二維成像的三維重建、影像與生物力學(xué)的結(jié)合)，對女性盆底的研究逐漸深入，為更全面精準(zhǔn)的PFD臨床診療提供了技術(shù)支持?，F(xiàn)就女性盆底影像學(xué)及力學(xué)研究進(jìn)展予以綜述。

1 盆底超聲成像

1.1二維超聲成像 經(jīng)會陰二維超聲采用正中矢狀切面顯示盆底結(jié)構(gòu)，顯示器自左向右依次為恥骨聯(lián)合、膀胱及尿道、子宮及陰道、直腸肛管連接部、肛提肌等結(jié)構(gòu)。評估盆腔各器官的位置及功能的變化一般在機(jī)體靜息期、縮肛期及最大Valsalva狀態(tài)下進(jìn)行。SUI指腹壓突然增加導(dǎo)致尿液不自主流出，而非膀胱逼尿肌收縮引起的正常排尿，目前通過測量二維聲像上膀胱頸移動度、尿道旋轉(zhuǎn)角、膀胱尿道后角、尿道內(nèi)口漏斗狀開放等參數(shù)診斷SUI，并可對其進(jìn)行分型[3]。將二維聲像圖上膀胱頸下移距離超過15 mm作為膀胱頸移動度過大的參考標(biāo)準(zhǔn)，毛永江等[4]比較不同程度SUI女性膀胱頸移動度差異的研究發(fā)現(xiàn)，Ⅲ級和Ⅳ級SUI女性膀胱頸移動度大于Ⅰ級和Ⅱ級SUI女性，可見盆底超聲檢查對SUI分級具有參考意義。

女性POP指盆腔器官位置下降，包括膀胱、子宮或陰道殘端脫垂、腸疝及直腸膨出等。以恥骨聯(lián)合后下緣水平作為經(jīng)會陰盆底超聲評估POP的標(biāo)準(zhǔn)參考線，在最大Valsalva狀態(tài)下，觀察盆腔各器官的位置、形態(tài)及移動度變化，根據(jù)膀胱、宮頸和直腸壺腹最低點(diǎn)與恥骨聯(lián)合后下緣水平線之間的位置關(guān)系判斷是否存在脫垂，并量化脫垂程度[5]。

經(jīng)會陰二維超聲可直接觀察盆底結(jié)構(gòu)并測量盆底相關(guān)參數(shù)，了解盆腔器官及其支持結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)下的動態(tài)變化，有利于早期發(fā)現(xiàn)盆腔器官的形態(tài)及位置異常，為臨床預(yù)防和診斷PFD提供可靠的影像學(xué)依據(jù)。

1.2三維超聲成像 三維容積探頭的應(yīng)用開拓了盆底超聲檢查新紀(jì)元，三維超聲彌補(bǔ)了二維超聲僅能單平面觀察的不足，可通過矢狀面、冠狀面、橫斷面的三維容積數(shù)據(jù)，獲得更完整的盆底結(jié)構(gòu)空間關(guān)系聲像圖。正常女性盆膈裂孔的三維容積聲像圖呈菱形，左右對稱，從前向后依次有尿道、陰道、直腸穿過，三者之間填充著大量纖維結(jié)締組織。Dietz等[6]將最大Valsalva狀態(tài)下盆膈裂孔面積>25 cm2設(shè)定為異常盆膈裂孔擴(kuò)張的臨界值，裂孔面積越大，表明癥狀越顯著。Dou等[7]提出，將中國女性最大Valsalva狀態(tài)下盆膈裂孔面積>19.5 cm2作為異常盆膈裂孔擴(kuò)張參考值，其靈敏度和特異度均較高，更適用于我國國情。陶均佳等[8]對靜息狀態(tài)下宮口未開時、宮口開全時、產(chǎn)后即刻3個時期盆膈裂孔變化的研究發(fā)現(xiàn)，宮口開全時盆膈裂孔各參數(shù)(前后徑、左右徑、面積等)最大，產(chǎn)后次之，宮口未開時最小，表明可根據(jù)盆膈裂孔的數(shù)值變化理解分娩不同時期盆底結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變。

吊帶、補(bǔ)片等生物合成材料是盆底重建術(shù)的常用植入物，植入材料的攣縮、折疊、局部成角等異常狀態(tài)可導(dǎo)致術(shù)后以盆腔疼痛為主的并發(fā)癥。CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等檢查難以顯示生物合成材料，超聲檢查是吊帶、補(bǔ)片植入術(shù)后隨訪、確定植入物體內(nèi)位置及形態(tài)的可靠方法，并可對吊帶、補(bǔ)片進(jìn)行全程定位，判斷吊帶松緊程度、有無侵蝕以及補(bǔ)片有無折疊等異常[9]；此外，超聲檢查還能對植入材料進(jìn)行功能評價[10]。

與二維超聲相比，三維容積超聲可在不同狀態(tài)下觀察多平面盆腔結(jié)構(gòu)及功能變化，并可測定不同平面的更多盆膈裂孔相關(guān)參數(shù)，更客觀準(zhǔn)確地評價盆底支持結(jié)構(gòu)的損傷以及盆腔器官的位置，在PFD的評估診斷中發(fā)揮重要作用。三維超聲對補(bǔ)片等植入物的多平面清晰顯示，彌補(bǔ)了CT、MRI等檢查的不足，對PFD患者術(shù)后隨訪具有重要意義，顯示了超聲獨(dú)特的臨床優(yōu)勢。

1.3斷層超聲成像(tomographic ultrasound imaging，TUI)肛提肌，特別是恥骨直腸肌的撕脫與盆膈裂孔異常擴(kuò)張相關(guān)，是盆腔器官脫垂的重要原因之一，同時也是預(yù)測脫垂復(fù)發(fā)的可靠指征，及時正確診斷肛提肌撕脫對女性盆底修復(fù)重建具有重要指導(dǎo)意義[11-12]。TUI將斷層成像與容積成像相結(jié)合，可顯示組織的橫斷面，獲得類似CT、MRI橫斷面圖像信息，通過連續(xù)多層面成像實(shí)現(xiàn)對肛提肌損傷的量化評價。Dietz等[13]將TUI的圖像層距調(diào)節(jié)為2.5 mm，對縮肛期最小盆膈裂孔平面下5 mm至最小盆膈裂孔平面上12.5 mm的區(qū)域進(jìn)行連續(xù)成像，共得到8個橫斷面圖像，若最小盆膈裂孔處及其上2.5 mm、5 mm三個核心平面均發(fā)現(xiàn)異?；芈暡迦耄瑒t為完全肌肉撕脫；僅1～2個橫斷面圖像出現(xiàn)異常回聲插入，則為部分撕脫。此外，在最小盆膈裂孔及其上2.5 mm、5 mm 3個平面的肛提肌尿道間隙>25 mm是診斷盆底肌肉撕脫的重要參考指標(biāo)[14]。不同分娩方式對肛門括約肌復(fù)合體的影響不同，張?jiān)萚15]對TUI模式下順產(chǎn)組與剖宮產(chǎn)組初產(chǎn)婦肛門括約肌的觀察研究發(fā)現(xiàn)，順產(chǎn)組初產(chǎn)婦肛門括約肌的厚度均小于剖宮產(chǎn)組，且其中1例順產(chǎn)組初產(chǎn)婦出現(xiàn)了肛門外括約肌損傷。TUI能清晰顯示肛門括約肌復(fù)合體的形態(tài)輪廓，可正確判斷肛門括約肌復(fù)合體的損傷，與經(jīng)肛管超聲檢查結(jié)果的一致性較好[16]。Dou等[17]通過觀察TUI陰道橫斷面形態(tài)變化間接評價盆底筋膜等結(jié)締組織的研究發(fā)現(xiàn)，近段陰道呈扁平棒狀，中段陰道呈蝶狀，遠(yuǎn)段陰道呈新月狀，且未育女性陰道輪廓形態(tài)較已育女性更清晰；并通過比較最清晰的中段陰道圖像的層數(shù)間接評價中段陰道旁支持結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，未育女性陰道中段層數(shù)較已育女性多，表明妊娠分娩可造成盆底結(jié)構(gòu)損傷。

TUI可通過連續(xù)多平面觀察肌肉走行及回聲來定量判斷肌肉損傷程度，具有較高的可重復(fù)性，與MRI成像診斷肌肉損傷的一致性較好，是目前評估盆底肌肉形態(tài)和功能的常用方法[18]。此外，TUI還能觀察盆膈裂孔、肛門括約肌及陰道旁支持結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)三維容積成像的缺陷，更詳細(xì)地剖析盆底結(jié)構(gòu)和功能缺陷的病因，解讀不同個體存在的危險因素，在盆底功能檢查中發(fā)揮重要價值。

2 盆底MRI

2.1MRI二維成像 MRI不受骨性組織干擾，具有較好的軟組織分辨率，可對組織進(jìn)行多方位掃查。與盆底超聲相比，MRI可更清晰地顯示盆底肌肉、筋膜等軟組織，并對檢測隱匿性損傷具有重要臨床意義。盆底靜態(tài)MRI主要觀察盆底肌群的解剖層次及盆腔臟器的位置及毗鄰關(guān)系。靜態(tài)MRI冠狀面或矢狀面圖像清晰顯示，髂尾肌起源于閉孔筋膜，呈頭尾方向走行，并可向前及正中方向傾斜。恥骨直腸肌位置較低，連接于兩側(cè)恥骨支，包繞尿道、陰道和直腸。恥骨直腸肌損傷常表現(xiàn)為肌肉與恥骨支連接處的撕脫，可為單側(cè)/雙側(cè)部分或完全撕脫。髂尾肌損傷可表現(xiàn)為髂尾肌變薄，仍可見肌纖維連于肛提肌腱弓上；靜態(tài)MRI圖像髂尾肌中間斷裂者，表明髂尾肌與肛提肌腱弓肌纖維存在撕裂傷。肛提肌恥骨聯(lián)合間隙指恥骨內(nèi)側(cè)緣中點(diǎn)到肛提肌附著處的距離，類似超聲TUI模式中的肛提肌尿道間隙，可在一定程度上反映肛提肌損傷程度。門永超等[19]利用磁共振彌散張量成像探究孕產(chǎn)史對女性盆底肌的影響，肌纖維示蹤圖顯示已育女性盆底肌纖維發(fā)生部分?jǐn)嗔?，與超聲檢查相比，MRI對孕產(chǎn)婦盆底肌隱匿性損傷更敏感。

動態(tài)MRI可觀察最大Valsalva狀態(tài)下盆腔器官位移，常在矢狀面上使用骨性標(biāo)志線來衡量POP。目前常用的MRI評價參數(shù)是：①恥尾線(pubococcygeal line，PCL)，即恥骨聯(lián)合下緣與最后一節(jié)尾骨關(guān)節(jié)的連線，代表肛提肌平面水平，相當(dāng)于超聲檢查中恥骨聯(lián)合后下緣水平的參考線；②H線：恥骨聯(lián)合下緣到直腸后壁恥骨直腸肌附著點(diǎn)的連線，代表盆膈裂孔的長度；③M線：PCL與H線最后緣之間的垂線，代表損傷肛提肌下降的程度；④O點(diǎn)：最大Valsalva狀態(tài)下膨出器官最遠(yuǎn)端至H線的垂線距離。以PCL為參考，最大Valsalva狀態(tài)下盆腔器官下降至PCL以下<3 cm為輕度脫垂；下降至PCL以下3～6 cm為中度脫垂；下降至PCL以下>6 cm為重度脫垂。

超聲檢查對患者配合度和檢查者手法的依賴性較強(qiáng)。當(dāng)盆腔臟器重度脫垂時，探頭與脫出器官接觸可能造成檢查誤差，結(jié)合MRI圖像進(jìn)行評價可有效避免此類誤差，更客觀地評價盆腔器官的位置，此外，MRI對軟組織分辨率較高，在探測盆底支持結(jié)構(gòu)隱匿性損傷方面優(yōu)于盆底超聲，但存在檢查費(fèi)用高、掃查時間長、禁忌證較多(如金屬植入物、幽閉恐懼癥)等不足。

2.2MRI三維重建技術(shù) MRI三維重建技術(shù)利用Mimics等軟件導(dǎo)入二維參數(shù)，計(jì)算形成數(shù)字化三維模型，不僅可以清晰顯示組織的精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)及空間毗鄰關(guān)系，還可對病變區(qū)域進(jìn)行定性定量分析，有助于PFD患者的術(shù)前評估及個體化治療方案的精準(zhǔn)制定，對伴有復(fù)雜盆底畸形、瘺管等需要進(jìn)行盆底重建的病例具有重要指導(dǎo)意義[20]。Fielding等[21]于2000年構(gòu)建出首個正常未育女性盆底三維模型，并對肛提肌進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測量。趙惠軍等[22]于2008年建立女性骨盆及肛提肌的獨(dú)立三維模型，真實(shí)反映了女性盆底解剖與立體構(gòu)型，并用力學(xué)軟件驗(yàn)證此模型力學(xué)分析的可行性，為盆底肌肉力學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。劉萍等[23]重建的最大Valsalva狀態(tài)下POP女性盆底動態(tài)三維模型是對靜息期三維模型的重要補(bǔ)充。

盆底是由器官、骨性結(jié)構(gòu)、肌肉及韌帶筋膜等軟組織共同組成的完整結(jié)構(gòu)，Ramanah等[24]首次對主韌帶和骶韌帶進(jìn)行了重建，清晰地顯示了韌帶的空間走行，開創(chuàng)了對韌帶水平支持結(jié)構(gòu)的三維重建的新篇章。Luo等[25]比較POP女性與正常女性靜息期和最大Valsalva狀態(tài)下主韌帶和骶韌帶的立體構(gòu)型的研究發(fā)現(xiàn)，張力期子宮主韌帶的變化主要是長度變化，與正常女性相比，POP女性子宮主韌帶更長；子宮骶韌帶的變化主要是傾斜角度的改變，揭示了腹壓增加時韌帶對盆底結(jié)構(gòu)的支持作用機(jī)制，為POP女性韌帶修復(fù)手術(shù)提供了理論依據(jù)。

基于MRI二維成像的三維重建技術(shù)可全方位展示盆底結(jié)構(gòu)的立體形態(tài)及空間關(guān)系，可廣泛用于評估PFD患者術(shù)前的盆底結(jié)構(gòu)缺陷，并結(jié)合患者的臨床癥狀制訂個體化手術(shù)修復(fù)方案；同時還為盆底仿真模擬奠定了基礎(chǔ)，對盆底結(jié)構(gòu)的理論研究及PFD的相關(guān)臨床實(shí)踐均有重要價值。

3 盆底力學(xué)的有限元分析研究

以盆底肌肉為主的結(jié)締組織對維持盆底穩(wěn)定性具有重要作用。盆底組織的相互作用可對抗腹腔壓力的變化，盆底組織退化、創(chuàng)傷以及先天因素引起的盆底支持結(jié)構(gòu)薄弱和盆底生物力學(xué)性能減退可導(dǎo)致PFD等一系列疾病。既往對盆底支持結(jié)構(gòu)生物力學(xué)研究通常以動物或人類尸體為對象，對解剖組織行實(shí)驗(yàn)室生物力學(xué)檢測以獲得相關(guān)力學(xué)性能參數(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元分析方法補(bǔ)充了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)生物力學(xué)方法的不足(取材困難、離體與在體組織力學(xué)性能差異等)，因其在復(fù)雜幾何建模方面的巨大潛能以及高效的計(jì)算方法被廣泛應(yīng)用于生物力學(xué)的研究。個體化有限元模型可以模擬盆腔器官、組織受力后的形態(tài)、位置變化，成為近年來女性盆底研究的新熱點(diǎn)[26]。

Janda等[27]基于女性尸體的盆底肌肉參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)成功建立首個盆底肌群的有限元模型。Lee等[28]基于MRI參數(shù)構(gòu)建的首個活體女性盆底肌群有限元模型，不僅反映了靜息期、收縮期、最大Valsalva狀態(tài)下盆底肌群的不同應(yīng)力應(yīng)變特征，還發(fā)現(xiàn)在最大Valsalva狀態(tài)下恥骨直腸肌與恥骨尾骨肌是承擔(dān)盆底主要壓力的肌群。Yip等[29]量化分析SUI女性不同損傷程度的盆底肌肉對陰道頂端及膀胱頸支持作用的研究發(fā)現(xiàn)，盆底肌力的增強(qiáng)可明顯改善SUI女性的尿失禁癥狀。Lepage等[30]模擬分娩過程，探索分娩對盆底韌帶影響的研究發(fā)現(xiàn)，分娩時子宮骶韌帶發(fā)生主要變形，推測子宮骶韌帶損傷是發(fā)生產(chǎn)后POP的潛在因素。宋紅芳等[31]建立的肛提肌三維有限元模型揭示了不同病理狀態(tài)下肛提肌的應(yīng)力差異，POP與Ⅰ型SUI肛提肌應(yīng)力偏高，Ⅲ型SUI應(yīng)力偏低。Krofta等[32]通過建立陰道分娩模型分析陰道分娩時肛提肌群應(yīng)力變化的研究發(fā)現(xiàn)，肛提肌與恥骨連接處是陰道分娩時受力最大的區(qū)域，與分娩肌肉撕脫傷的常見發(fā)生部位一致。

有限元分析方法模擬盆底力學(xué)行為有助于理解PFD發(fā)病機(jī)制，動態(tài)仿真模型還可模擬術(shù)中器官位置，有利于盆底修復(fù)重建。通過模擬不同程度病變以及手術(shù)前后盆底器官的狀態(tài)對比分析手術(shù)前后盆底支持結(jié)構(gòu)的力學(xué)變化特征，為優(yōu)化手術(shù)方案、提高手術(shù)成功率、降低術(shù)后復(fù)發(fā)率創(chuàng)造條件。

4 小 結(jié)

隨著研究技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療對女性盆底功能障礙性疾病的研究逐漸深入，已從單純診斷疾病發(fā)展到剖析疾病病因以及預(yù)防疾病發(fā)生等，為提高現(xiàn)代女性生活質(zhì)量做出了重大貢獻(xiàn)。盆底超聲檢查安全快速、可靠簡便，成為盆底疾病術(shù)前診斷及術(shù)后隨訪的重要影像學(xué)方法，尤其是三維成像、TUI的發(fā)展使盆底超聲技術(shù)成為盆底研究的重要工具，此外，超聲檢查對顯示吊帶、補(bǔ)片等植入生物材料具有明顯優(yōu)勢。MRI的軟組織分辨率高，對盆底結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)更接近真實(shí)解剖，可清晰顯示盆底軟組織，使檢測分辨盆底支持結(jié)構(gòu)的輕微損傷成為可能。MRI三維重建技術(shù)和有限元分析方法的開展，使盆底研究進(jìn)入仿真模擬階段，有助于預(yù)防PFD的發(fā)生以及臨床手術(shù)方案的完善，提高PFD的療效，從而促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。盆底影像學(xué)的不斷發(fā)展將為臨床提供更精準(zhǔn)更全面的醫(yī)學(xué)支持。