3.0T磁共振擴(kuò)散張量成像在正常女性盆底肌肉的應(yīng)用

尚 華SHANG Hua

劉劍羽1LIU Jianyu

周廣金1ZHOU Guangjin

周 延1ZHOU Yan

3.0T磁共振擴(kuò)散張量成像在正常女性盆底肌肉的應(yīng)用

尚 華1,2SHANG Hua

劉劍羽1LIU Jianyu

周廣金1ZHOU Guangjin

周 延1ZHOU Yan

目的探討3.0T MR擴(kuò)散張量成像（DTI）在正常女性盆底肌肉纖維束的三維顯示及參數(shù)特點(diǎn)，為DTI在盆腔器官脫垂患者的應(yīng)用提供參考。資料與方法50例未生育和經(jīng)剖宮產(chǎn)分娩的女性，按年齡分為20～29歲（15例）、30～39歲（15例）、40～49歲（12例）、50～54歲（8例）。于3.0T MRI上首先行常規(guī)矢狀位、橫軸位、冠狀位T2WI、橫軸位T1WI檢查；然后行動(dòng)態(tài)正中矢狀位Fiesta序列檢查，排除盆腔器官脫垂；最后采用二維擴(kuò)散加權(quán)橫斷自旋平面回波（SE-EPI）脈沖序列行盆底DTI檢查，對(duì)DTI圖像進(jìn)行后處理獲得正常女性盆底肌肉纖維束圖像，并測(cè)量對(duì)應(yīng)肌肉的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值和各向異性分?jǐn)?shù)（FA）值。結(jié)果所有受檢者盆底恥骨內(nèi)臟肌、盆壁閉孔內(nèi)肌均獲得滿意的三維肌肉纖維束圖像及對(duì)應(yīng)的ADC值、FA值；同一年齡組內(nèi)左、右側(cè)恥骨內(nèi)臟肌及閉孔內(nèi)肌ADC值、FA值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；不同年齡組間恥骨內(nèi)臟肌及閉孔內(nèi)肌ADC值、FA值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論3.0T MR DTI纖維束成像可以三維觀察女性盆底復(fù)雜肌肉纖維束結(jié)構(gòu)，并且獲得其正常ADC值和FA值。

骨盆底；磁共振成像，彌散；擴(kuò)散張量成像；女(雌)性

近年來，磁共振擴(kuò)散張量成像（DTI）已經(jīng)成為MRI功能成像的研究熱點(diǎn)，它利用水分子擴(kuò)散各向異性進(jìn)行成像，是目前唯一能無創(chuàng)地反映活體各向異性組織內(nèi)水分子交換功能狀況的檢查方法[1]。受檢組織中每個(gè)體素內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)為一個(gè)三維擴(kuò)散張量，多個(gè)體素的擴(kuò)散張量數(shù)據(jù)聯(lián)合起來即重建成纖維束。目前，MR DTI纖維束成像已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦、脊髓白質(zhì)纖維束成像[2]。隨著高場(chǎng)強(qiáng)設(shè)備的應(yīng)用和并行回波技術(shù)的改善，DTI也逐漸應(yīng)用于五官、腹部和盆部[3,4]。正常盆底肌肉的解剖結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，盆腔的恥骨內(nèi)臟肌是肛提肌的主要組成成分，由恥骨會(huì)陰肌、恥骨陰道肌、恥骨肛門肌、恥骨直腸肌組成。本研究應(yīng)用DTI纖維束成像三維顯示正常女性盆底恥骨內(nèi)臟肌的解剖結(jié)構(gòu)，并量化其內(nèi)水分子擴(kuò)散的參數(shù)值范圍，為評(píng)估女性盆腔器官脫垂疾病提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2011-03～10北京大學(xué)第三醫(yī)院50例未生育或經(jīng)剖宮產(chǎn)分娩的女性志愿者，年齡22～54歲，平均（38.3±15.2）歲；根據(jù)年齡分為4組：20～29歲15例（中位年齡26.3歲），30～39歲15例（中位年齡35.5歲），40～49歲12例（中位年齡46.2歲），50～54歲8例（中位年齡52.3歲）。排除有盆底疾病癥狀、盆腔外傷史或MRI檢查禁忌證者。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用3.0T 超導(dǎo)MR設(shè)備（Discovery MR750, GE Healthcare, USA），8通道相控陣腹部線圈，擺位時(shí)線圈盡量向下覆蓋住盆底。受檢者檢查前15 min肌注丁溴東莨菪堿20 mg，減少腸道運(yùn)動(dòng)偽影，排空膀胱，取仰臥位，雙腿平行，輕輕地固定。

MRI應(yīng)用4個(gè)序列，于3.0T MRI上首先行常規(guī)矢狀位、橫軸位、冠狀位T2WI和橫軸位T1WI序列。T2WI采用FRFSE序列掃描，掃描參數(shù)：視野（FOV） 22 cm×22 cm，矩陣256×224～288×288，層厚3～4 mm，層間隔0.3～0.4 mm，層數(shù)23～29層，TR 4500～7200 ms，TE 99.3～104.6 ms，激勵(lì)次數(shù)2～4，T1WI采用快速自旋回波（FSE）序列掃描，掃描參數(shù)：FOV 32 cm×32 cm，矩陣320×240，層厚5 mm，層間隔0.5 mm，層數(shù)30層，TR 344 ms，TE 6.5 ms，激勵(lì)次數(shù)1，上述序列中盆底肌肉均未發(fā)現(xiàn)任何異常形態(tài)或異常信號(hào)。然后行正中矢狀位動(dòng)態(tài)Fiesta序列掃描，掃描參數(shù)：FOV 35 cm ×22.7 cm，矩陣192×272，TR 3.3 ms，TE 1.5 ms，激勵(lì)次數(shù)1，采集時(shí)間1 min，該序列檢查過程中囑受檢者反復(fù)行Valsalva呼吸2～3次，檢查前訓(xùn)練受檢者呼吸動(dòng)作，該序列排除盆腔器官脫垂患者。最后行盆底DTI檢查，采用二維擴(kuò)散加權(quán)橫斷位自旋平面回波（SE-EPI）脈沖序列進(jìn)行盆底掃描，掃描參數(shù)：FOV 32 cm×32 cm，矩陣128×128，層厚4 mm，層間隔0，層數(shù)31層，TR 3200 ms，TE 72.8 ms，激勵(lì)次數(shù)5，b=500 s/mm2，15個(gè)方向，采集時(shí)間4 min 19 s。

1.3 圖像分析 盆底纖維束成像應(yīng)用GE AW 45-3的DTI后處理軟件進(jìn)行后處理獲得。感興趣的肌肉是盆底的恥骨內(nèi)臟肌和盆壁的閉孔內(nèi)肌。進(jìn)行后處理時(shí)，首先在橫軸位T2WI上盡量準(zhǔn)確地手動(dòng)勾畫出預(yù)定的ROI，即每一層面上的恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌的范圍，得到相應(yīng)的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值和各向異性分?jǐn)?shù)（FA）值。然后通過后處理軟件自動(dòng)計(jì)算得到雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌三維彩色肌肉纖維束解剖圖（圖1、2）。所有數(shù)據(jù)均由2位副主任醫(yī)師分別進(jìn)行分析和測(cè)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SAS V8軟件，同一年齡組內(nèi)雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌ADC值和FA值比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)，不同年齡組間恥骨內(nèi)臟肌和閉孔內(nèi)肌ADC值和FA值比較采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌DTI纖維束

2 結(jié)果

DTI圖像無運(yùn)動(dòng)偽影及變形，通過軟件處理得到雙側(cè)盆底的恥骨內(nèi)臟肌、盆壁的閉孔內(nèi)肌的纖維束圖像，雙側(cè)對(duì)稱，纖維束形態(tài)走行自然，無受壓變形及斷裂現(xiàn)象。雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌對(duì)應(yīng)的ADC值和FA值見表1及圖3。同一年齡組內(nèi)雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌ADC值和FA值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。不同年齡組間雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌ADC值和FA值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

圖2 雙側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌同時(shí)顯示的DTI纖維束

表1 不同年齡志愿者雙側(cè)盆底恥骨內(nèi)臟肌、盆壁閉孔內(nèi)肌ADC值及FA值比較

圖3 女，26歲。A.左、右側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌ADC值分別為1.42×10-3mm2/s、1.37×10-3mm2/s、1.43×10-3mm2/s、1.15×10-3mm2/s；B.左、右側(cè)恥骨內(nèi)臟肌、閉孔內(nèi)肌FA值分別為0.37、0.39、0.37、0.43

3 討論

活體DTI是目前唯一能無創(chuàng)地提供組織內(nèi)功能結(jié)構(gòu)信息的方法，而常規(guī)MRI無法完成。近年DTI纖維束成像已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常、異常腦白質(zhì)和脊髓白質(zhì)纖維束成像以及少量的上下肢骨骼肌的纖維定向[5-7]，目前正逐漸應(yīng)用于腹部和盆腔[8,9]，其受限制的原因主要是由于腹盆部呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的影響。本研究將DTI應(yīng)用到盆底支持的肌肉，希望提早于肌肉解剖形態(tài)學(xué)改變之前發(fā)現(xiàn)其功能異常，幫助婦產(chǎn)科醫(yī)師尋找盆腔器官脫垂的致病因素。

由于DTI在盆腔的運(yùn)用受呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的影響，本研究中受檢者檢查前15 min均肌注丁溴東莨菪堿20 mg以減少腸管運(yùn)動(dòng)偽影；其次在DTI成像中b值的選取也很重要，b值越大，對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越敏感，但b值越大則信噪比越??；較小的b值得到的信噪比雖然較大，但對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)不敏感，而且組織信號(hào)的衰減受其他運(yùn)動(dòng)如組織血流灌注的影響較大，b值過小，圖像容易受T2WI影響，得到的圖像近似T2WI，因此，本研究中權(quán)衡各因素后選擇b=500 s/mm2最佳。

盆腔的恥骨內(nèi)臟肌是肛提肌的主要組成成分，它由恥骨會(huì)陰肌、恥骨陰道肌、恥骨肛門肌、恥骨直腸肌組成，肌纖維排列復(fù)雜，呈一個(gè)翼狀結(jié)構(gòu)，由于局部嵌入鄰近的盆腔器官，邊界不清晰。研究中在選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)及經(jīng)過受檢者預(yù)先準(zhǔn)備后所得到的DTI圖像無明顯變形，無運(yùn)動(dòng)偽影，成功獲得了正常女性盆底恥骨內(nèi)臟肌和盆壁閉孔內(nèi)肌的三維纖維束圖，清晰地顯示了其外形、大小、位置，而且得到了其DTI的正常參數(shù)ADC值及FA值范圍。本研究得出正常女性盆底恥骨內(nèi)臟肌ADC值范圍是（1.20±0.09）～（1.50±0.06）×10-3mm2/s，F(xiàn)A值范圍是0.31±0.06～0.41±0.08；盆壁閉孔內(nèi)肌ADC值范圍是（1.21±0.06）～（1.41±0.18）×10-3mm2/s，F(xiàn)A值范圍是0.30±0.09～0.42±0.07。然而目前DTI尚不能把恥骨內(nèi)臟肌的4塊肌肉分別清晰地顯示出來。

盡管盆腔肌肉的纖維束成像是可行的，但是纖維束的標(biāo)記是一個(gè)耗費(fèi)時(shí)間的手動(dòng)標(biāo)記過程；另外小塊的盆腔肌肉如肛門周圍括約肌、尿道周圍括約肌還不能單獨(dú)很好地顯示。

總之，采用3.0T DTI纖維束成像評(píng)估盆底肌肉是可行的，并得到了正常女性的盆底恥骨內(nèi)臟肌和盆壁閉孔內(nèi)肌的DTI參數(shù)。本研究下一步將針對(duì)盆腔器官脫垂患者，應(yīng)用Fiesta序列評(píng)估盆腔器官脫垂的程度，采用3.0T DTI纖維束成像獲得盆底恥骨內(nèi)臟肌和盆壁閉孔內(nèi)肌的DTI參數(shù)，與上述正常值進(jìn)行對(duì)照，觀察有無差異。

本研究的潛在價(jià)值在于評(píng)估盆腔器官功能障礙患者，如盆腔器官脫垂、陰道旁薄弱和尿失禁的患者，MRI不僅可以觀察到盆底肌肉解剖形態(tài)學(xué)及信號(hào)上的變化，還可以通過DTI評(píng)價(jià)肌纖維的走形形態(tài)、位置，并測(cè)量擴(kuò)散系數(shù)，早期評(píng)估肌肉的功能異常。一方面，盆腔DTI可以用于預(yù)期評(píng)估盆腔器官功能障礙；另一方面，當(dāng)盆腔器官功能障礙患者常規(guī)MRI上未發(fā)現(xiàn)盆底肛提肌形態(tài)、信號(hào)異常時(shí)，可以應(yīng)用DTI序列進(jìn)一步觀察肛提肌纖維束走形有無異常及DTI擴(kuò)散系數(shù)有無異常，為臨床醫(yī)師提供盆腔器官功能障礙的致病肌肉，鑒別正常的肌肉和有損傷的肌肉，在手術(shù)治療過程中可以有選擇性地處理。

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（責(zé)任編輯 張春輝）

Application of 3.0T MR Diffusion Tensor Imaging in Normal Female Pelvic Floor Muscles

PurposeTo explore the three-dimensional display and parameter features of 3.0T MR diffusion tensor imaging (DTI) in the imaging of normal female pelvic floor muscle fiber bundles, and to provide a reference standard for the application of DTI in patients with pelvic organ prolapse.Materials and MethodsFifty cases of females who had not given birth or had given birth by cesarean delivery were divided into four groups: 20 to 29 years (15 cases), 30 to 39 years (15 cases), 40 to 49 years (12 cases) and 50 to 54 years (8 cases). First, the conventional sagittal, axial, coronal T2WI and axial T1WI images were acquired with a 3.0T MRI scanner; then a dynamic sagittal fiesta sequence was executed to exclude pelvic organ prolapse; at last, the transverse two-dimensional diffusion-weighted spin echo-echo planar imaging (SE-EPI) pulse sequence was executed to acquire pelvic floor DTI data, through the post-processing of the data, normal female pelvic floor muscle fiber bundle images can be obtained and apparent diffusion coefficient (ADC) value and fractional anisotropy (FA) value were calculated.ResultsContent threedimensional muscle fiber bundle images and corresponding ADC and FA values of the pubic visceral muscles in pelvic wall and obturator muscles in pelvic wall were acquired in all subjects; there was no statistically significant difference (P＞0.05) for the ADC and FA values between the left and right side of the pubic visceral muscles and obturator muscles within the same age group; and the difference of ADC and FA values of pubic visceral muscles and obturator muscles among different age groups were not statistically significant (P＞0.05), either.Conclusion3.0T MR DTI fiber tracking imaging can be applied for the three-dimensional observation of the complicated muscle fiber bundle structures in female pelvic floor, through the measurement of ADC and FA value changes, functional abnormity can be suggested before the anatomy structure changes of the pelvic muscles occurs, thus provides an important new approach for further study of pelvic organ prolapse.

Pelvic floor; Diffusion magnetic resonance imaging; Magnetic resonance diffusion imaging; Female

1.北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科 北京 100191

2. 河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 河北石家莊 050000

劉劍羽

Department of Radiology, the Third Hospital of Peking University, Beijing 100191, China

Address Correspondence to: LIU Jianyu

E-mail: jyliu5791@sina.com

R322.6+5；R445.2

2013-04-10

修回日期：2013-05-31

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2013年 第21卷 第12期：943-945，950

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(12): 943-945, 950

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.12.018