磁共振擴(kuò)散張量成像在盆腔的研究進(jìn)展

李 佳 綜述，呂富榮 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016)

磁共振擴(kuò)散張量成像在盆腔的研究進(jìn)展

李 佳 綜述，呂富榮△審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016)

擴(kuò)散張量成像；示蹤技術(shù)；子宮；前列腺；骨盆底；肌肉

磁共振擴(kuò)散張量成像 (diffusion tensor imaging，DTI)是在擴(kuò)散加權(quán)成像 (diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一項新的功能磁共振技術(shù)。在人體組織中，水分子受到組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響，在各個方向的擴(kuò)散程度不相同，即具有各向異性，而DTI則是利用擴(kuò)散敏感梯度從多個方向?qū)λ肿拥母飨虍愋赃M(jìn)行量化，反映水分子彌散速度及活體組織水分子交換功能情況，能進(jìn)一步從細(xì)胞及分子水平研究疾病病理改變情況[1]。DTI主要的評價參數(shù)是表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)和部分各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)，前者表示水分子擴(kuò)散運動的速度及范圍；后者表示水分子各向異性成分占整個擴(kuò)散張量的比例。纖維示蹤成像(fiber tractography，F(xiàn)T)通過檢測組織內(nèi)水分子彌散各向異性反映出組織的方向性，結(jié)合計算機三維重建顯示纖維三維結(jié)構(gòu)整體連續(xù)及其空間分布情況的一種檢查技術(shù)[2]。DTI及FT已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究，近年來隨著影像技術(shù)的發(fā)展，其在盆腔臟器的應(yīng)用價值受到越來越多的關(guān)注。

1 DTI在子宮的應(yīng)用

子宮是孕育胚胎、胎兒和產(chǎn)生月經(jīng)的肌性器官。已有研究應(yīng)用DWI觀察不同年齡段、不同月經(jīng)周期正常子宮各層ADC值的變化[3-4]，而DTI在子宮方面的研究報道相對較少。Fujimoto等[5]運用DTI研究子宮黏膜、結(jié)合帶及肌層的平均ADC值、平均FA值、纖維數(shù)目及最長纖維長度，發(fā)現(xiàn)肌層的平均ADC值最大，黏膜層次之，結(jié)合帶的平均ADC值最?。黄骄鵉A值則是結(jié)合帶最大，肌層次之，黏膜層最小。觀察不同層面纖維數(shù)量情況，發(fā)現(xiàn)肌層纖維束最多，黏膜最少，且肌層纖維明顯長于黏膜層，與Thrippleton等[6]研究結(jié)果相吻合。然而就黏膜層是否真的存在纖維束尚有爭議，且Fujimoto等[5]也認(rèn)為FT上黏膜層顯示的主要是縱行纖維束，這可能是宮腔液體流動所致。Fiocchi等[7]通過FT技術(shù)發(fā)現(xiàn)肌層的內(nèi)層(即近黏膜層)主要是環(huán)形走行的肌纖維，外層則以縱行為主，這與鏡下結(jié)果是一致的。觀察非孕與有剖宮產(chǎn)手術(shù)史兩組志愿者，子宮總體纖維密度相近，但是分段來看非孕子宮峽部前壁的纖維數(shù)量及密度明顯高于剖宮產(chǎn)后子宮峽部前壁，這是由于該部位是剖宮產(chǎn)手術(shù)切口部位，且可以觀察到部分手術(shù)切口處纖維束出現(xiàn)紊亂、中斷，這種纖維束的改變在既往存在前置胎盤、胎盤植入的子宮中表現(xiàn)得尤為突出。子宮不同部位纖維束走行也存在差異，子宮底部肌層纖維束多呈環(huán)形纖維及橫向走行，結(jié)合帶多見縱向走行纖維束[5]。由于FT顯示的是平均纖維束方向，同時存在宮腔氣體及呼吸運動偽影的干擾，使得圖像存在一定失真現(xiàn)象。

DTI在子宮疾病的應(yīng)用也日益增多。Thrippleton等[6]對比離體子宮肌瘤實性部分、黏液樣變部分與子宮肌層的平均ADC值、FA值，發(fā)現(xiàn)肌瘤實性部分平均ADC值最低(1.050±0.200)mm2/s，可能與肌瘤細(xì)胞外基質(zhì)膠原纖維增多阻礙細(xì)胞外水分子擴(kuò)散有關(guān)；而肌瘤粘液樣變部分平均ADC值最高(1.590±0.540)mm2/s。FA值則是子宮肌層高于肌瘤實性部分(前者：0.395±0.032，后者：0.280±0.053)，鏡下可見肌瘤實質(zhì)膠原纖維短且排列雜亂，而子宮肌層肌纖維長而有序，故各向異性大于肌瘤。通過FT可見肌瘤鄰近的肌層纖維呈環(huán)形包繞，而肌瘤內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)多短且雜亂，這與鏡下表現(xiàn)一致。該研究對象是離體子宮肌瘤，其內(nèi)部溫度及微循環(huán)不同于活體肌瘤，相關(guān)DTI參數(shù)是否存在明顯差異尚不明確。然而目前國內(nèi)外DTI在子宮肌瘤的研究很少，且研究樣本量小，導(dǎo)致所得的統(tǒng)計學(xué)數(shù)值缺乏一定說服力。不同部位、不同亞型的子宮肌瘤DTI特點尚無研究分析，DTI能否有助于治療方案的選擇、參與療效評價及隨訪監(jiān)測也需進(jìn)一步深入研究。

DWI在子宮內(nèi)膜癌的應(yīng)用較廣泛，然而有研究發(fā)現(xiàn)DWI圖像上病灶邊界多顯示不清，不易判斷是否有肌層浸潤，且ADC值存在月經(jīng)周期的干擾，可造成一定假陽性率[8]。Toba等[9]運用DTI觀察子宮內(nèi)膜癌，發(fā)現(xiàn)FA圖能清楚顯示病灶邊界，且病灶的FA值明顯低于肌層；當(dāng)病灶侵犯肌層時，肌層出現(xiàn)高FA值區(qū)域，鏡下肌層高FA值區(qū)域主要是腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，排列明顯較外肌層細(xì)胞緊密，運用FT技術(shù)可見肌纖維于高FA值區(qū)域出現(xiàn)紊亂、中斷。

子宮內(nèi)膜異位癥多見于育齡期婦女，以繼發(fā)性痛經(jīng)并進(jìn)行性加重為主要表現(xiàn)，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜異位患者存在神經(jīng)受侵或神經(jīng)生長因子表達(dá)增加[10-11]。Manganaro等[12]運用DTI及FT技術(shù)發(fā)現(xiàn)絕大部分受試的盆腔子宮內(nèi)膜異位癥患者骶1～3神經(jīng)根及分支神經(jīng)纖維紊亂，且失去了正常走行。研究還發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜異位癥患者的骶1～3神經(jīng)根的FA值明顯低于健康者，而雙側(cè)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。目前子宮內(nèi)膜異位癥治療手段多種，部分尚存在爭議，雖然DTI薄層掃描所需時間較長，且部分容積效應(yīng)可影響細(xì)小神經(jīng)纖維的顯示，但當(dāng)DTI掃描發(fā)現(xiàn)存在周圍神經(jīng)損傷，則可考慮采取腹腔鏡神經(jīng)消融術(shù)或神經(jīng)切除術(shù)等緩解癥狀，為治療方案的選擇提供依據(jù)。

2 DTI在前列腺的應(yīng)用

近年來很多研究證明了DTI應(yīng)用在前列腺檢查的可行性。前列腺主要由纖維組織與平滑肌組成，其中腺體約占70%，另30%為間質(zhì)。前列腺中央帶含有排列緊密的管狀結(jié)構(gòu)，伴行較多平滑肌纖維和間質(zhì)，而外周帶間質(zhì)疏松，平滑肌纖維稀疏。已有較多研究發(fā)現(xiàn)正常前列腺中央帶的平均擴(kuò)散系數(shù)(MD)值顯著低于外周帶，而FA值顯著高于外周帶，這與前列腺的細(xì)微結(jié)構(gòu)特點是一致的[13-14]。FT可以直觀的觀察前列腺的纖維分布情況，王錫臻等[15]應(yīng)用FT在外周帶發(fā)現(xiàn)前后和橫向走行的規(guī)則而稀疏纖維束，但Kim等[13]并未在前列腺外周帶發(fā)現(xiàn)前后走行的纖維束，而是發(fā)現(xiàn)在中央帶存在前后、頭尾及左右走行的纖維束，且排列密集。Finley等[16]研究發(fā)現(xiàn)，前列腺不同部位纖維束分布存在差異，前列腺下半部分的纖維束數(shù)量明顯多于上半部分。但FT技術(shù)實質(zhì)是顯示水分子擴(kuò)散方向，不能區(qū)別纖維類型，故前列腺周神經(jīng)纖維及小血管對圖像存在干擾。

前列腺癌是一種男性常見的惡性腫瘤，其早期發(fā)現(xiàn)及準(zhǔn)確分期對治療方法的選擇和預(yù)后具有重要意義。前列腺癌確診的金標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下穿刺活檢，但仍存在一定假陰性率，若結(jié)合前列腺功能核磁掃描，則可大大提高病灶檢出率。目前DTI主要研究前列腺癌病變區(qū)的ADC、FA值，及與正常前列腺外周帶、中央帶的差異，并結(jié)合FT了解病變區(qū)域纖維情況。夏國金等[17]發(fā)現(xiàn)與正常前列腺組織比較，前列腺癌區(qū)的平均ADC值顯著降低，而平均FA值的顯著升高，這與前列腺癌病灶區(qū)細(xì)胞密度高、排列緊密、癌性腺管小而不規(guī)則等特點有關(guān)，與Gurses等[18]研究結(jié)果亦相吻合。研究還發(fā)現(xiàn)前列腺癌平均ADC值低于慢性炎癥，平均FA值則顯著高于炎癥部位，這對于前列腺癌與慢性前列腺炎的鑒別有重要意義[19]。王錫臻等[15]比較前列腺癌、正常外周帶及良性前列腺增生的DTI信號特點，發(fā)現(xiàn)良性前列腺增生的ADC值及FA值均位于前二者之間，這可能與良性前列腺增生組織細(xì)胞形態(tài)與功能更接近正常前列腺組織有關(guān)。但Kozlowski等[19]稱前列腺癌與外周帶的FA值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但二者ADC值存在顯著差異，這可能與掃描參數(shù)的不同有關(guān)，同時也說明了FA值的變化對前列腺癌的診斷價值有待進(jìn)一步評估。

有研究認(rèn)為，ADC值的測定可以對腫瘤的細(xì)胞構(gòu)成給出相關(guān)評價，從而可以進(jìn)一步預(yù)測腫瘤侵襲性等生物學(xué)特性[20]。Park等[21]評價8例前列腺癌患者放射粒子植入術(shù)治療前后病灶A(yù)DC值的變化，發(fā)現(xiàn)放療后的ADC值較放療前明顯升高，并隨療程而逐漸增加，且與PSA水平呈負(fù)相關(guān)。說明ADC值可作為前列腺癌患者放射治療效果及治療后PSA值不穩(wěn)定患者隨訪中的評估參數(shù)。但該研究樣本量小，且隨訪時間短，缺乏一定說服力。

前列腺癌根治性手術(shù)切除術(shù)是早期前列腺癌的首選治療方法，如何最大程度保留術(shù)后患者的排尿功能與性功能是根治術(shù)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這除了與患者年齡、身體條件等因素有關(guān)以外，還與手術(shù)保留的前列腺周神經(jīng)血管束數(shù)目密切相關(guān)[23]。Kitajima等[22]通過FT分別對前列腺左右側(cè)纖維束進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)的纖維束總數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而同側(cè)比較前列腺周下份纖維束明顯多于中份與上份纖維束量。研究還發(fā)現(xiàn)改良根治性切除術(shù)與傳統(tǒng)根治術(shù)比較，前列腺周神經(jīng)纖維束總量的缺失明顯減少。雖然作者并未提及兩種手術(shù)術(shù)后排尿功能及性功能有無差異，且研究缺乏解剖金標(biāo)準(zhǔn)做參考，樣本量小，但至少提示通過DTI纖維示蹤技術(shù)可使得前列腺周纖維結(jié)構(gòu)呈可視化狀態(tài)，為手術(shù)方式的選擇提供參考。

3 DTI在盆底肌肉的應(yīng)用

MRI具有良好的軟組織對比和多層顯示功能，對于存在盆腔臟器功能障礙的患者，MRI不僅可以觀察盆底肌肉解剖形態(tài)及信號變化，還可通過DTI顯示肌纖維走形、形態(tài)、位置及擴(kuò)散系數(shù)有無異常，能早期評估肌肉功能，為臨床診療提供方向[23]。已有研究發(fā)現(xiàn)肛提肌的損傷與盆腔臟器脫垂密切相關(guān)[24]，蔡香然等[25]研究發(fā)現(xiàn)盆腔臟器脫垂患者的雙側(cè)肛提肌的FA值均顯著低于健康者，這可能是受損肛提肌組織有序性的喪失或組織完整性的破壞，導(dǎo)致正常擴(kuò)散異性破壞所致。

Zijta等[26]通過DTI纖維示蹤技術(shù)顯示，正常未生育女性盆底肌肉，包括恥骨內(nèi)臟肌、會陰體、肛門及尿道括約肌、閉孔內(nèi)肌。能清楚顯示肛門及尿道括約肌呈環(huán)形的纖維束，而會陰體各組成肌纖維不能或僅能部分顯示走形情況，這可能與該部位肌群多且結(jié)構(gòu)小而復(fù)雜，以及DTI低分辨率有關(guān)。比較以上5組肌肉的FA值，尿道括約肌FA值最小，肛門括約肌FA值最大。而其在后續(xù)盆腔臟器脫垂研究中發(fā)現(xiàn)，盆腔臟器脫垂患者、同年齡對照組及正常未生育女性盆底肌肉在DTI掃描及FT技術(shù)中會陰體及閉孔內(nèi)肌顯示最滿意，其次是肛門括約肌復(fù)合體，而骶尾肌顯示最不佳。3組志愿者的會陰體、肛門括約肌復(fù)合體、閉孔內(nèi)肌及恥骨內(nèi)臟肌的平均ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；而盆腔臟器脫垂患者左側(cè)閉孔內(nèi)肌的FA值顯著高于非生育的正常女性[27]。雖然閉孔內(nèi)肌并不屬于盆底組成肌肉，但解剖上肛提肌部分起源于閉孔內(nèi)肌筋膜，故閉孔內(nèi)肌的改變可能與肛提肌損傷存在關(guān)聯(lián)。有研究中發(fā)現(xiàn)，由于DTI圖像分辨率低及FT技術(shù)對顯示小解剖結(jié)構(gòu)的局限性，小的盆底肌肉并不能得到滿意的單獨顯示，且手動標(biāo)記纖維束需耗費大量時間，故纖維示蹤技術(shù)難以成為常規(guī)的臨床工具[24,27]。

綜上所述，DTI在盆腔具有廣闊的應(yīng)用前景，對于相關(guān)疾病的診斷及預(yù)后有著重要意義。但目前DTI在盆腔的應(yīng)用仍不夠成熟，掃描參數(shù)不統(tǒng)一，圖像影響因素較多，也無確切的正常組織相對擴(kuò)散系數(shù)與各向異性值范圍，這都需要大量的研究來改進(jìn)和推動。隨著MRI技術(shù)的不斷發(fā)展，DTI在盆腔的應(yīng)用價值會不斷提高。

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述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.11.043

國家臨床重點專科建設(shè)資助項目[國衛(wèi)辦醫(yī)函(2013)544號]。

李佳(1990-)，在讀碩士研究生，主要從事醫(yī)學(xué)影像專業(yè)技術(shù)研究。

△通訊作者，Tel：13908365685；E-mail：lfr918@sina.com。

R816.91

A

1671-8348(2015)11-1555-04

2014-10-18

2015-01-10)