MR體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像監(jiān)測子宮肌瘤高能聚焦超聲術(shù)后消融灶灌注信息的研究

張俊成

盧瑞沾1LU Ruizhan

楊振華2YANG Zhenhua

黃飛文1HUANG Feiwen

黎芳蓮1LI Fanglian

作者單位

1. 暨南大學(xué)附屬江門中醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科廣東江門 529031

2. 暨南大學(xué)附屬江門中醫(yī)院腫瘤介入科廣東江門 529031

MR體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像監(jiān)測子宮肌瘤高能聚焦超聲術(shù)后消融灶灌注信息的研究

張俊成1ZHANG Juncheng

盧瑞沾1LU Ruizhan

楊振華2YANG Zhenhua

黃飛文1HUANG Feiwen

黎芳蓮1LI Fanglian

作者單位

1. 暨南大學(xué)附屬江門中醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科廣東江門 529031

2. 暨南大學(xué)附屬江門中醫(yī)院腫瘤介入科廣東江門 529031

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2016年 第24卷 第11期：830-833

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 (11): 830-833

目的本研究探討體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）成像方法監(jiān)測子宮肌瘤高能聚焦超聲（HIFU）術(shù)后微循環(huán)灌注的情況，旨在為判斷消融療效提供新的安全途徑。資料與方法前瞻性行HIFU治療的子宮肌瘤患者26例（32枚肌瘤），治療前、后均行常規(guī)MRI、DCE-MRI及IVIM成像檢查。比較術(shù)后消融灶與術(shù)前肌瘤、殘留未消融灶的D值、D*值、f值；評定消融灶的各參數(shù)偽彩圖與DCE-MRI的吻合度。結(jié)果術(shù)后消融灶D*值和f值較術(shù)前及殘留未消融灶明顯降低（P<0.01）；而D值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。f值鑒別消融灶與殘留未消融灶間診斷效能較高，其曲線下面積為0.952，最佳診斷界值為19.50%，敏感度為84.5%，特異度為93.6%。消融灶的D*值及f值偽彩圖與DCE-MRI的NPV有較的高視覺吻合。結(jié)論IVIMDWI成像可以在一定程度上反映子宮肌瘤HIFU后微循環(huán)灌注改變情況，從而提供一種無需對比劑的成像方法。

子宮腫瘤；平滑肌瘤；超聲療法；磁共振成像；擴(kuò)散加權(quán)成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動；微循環(huán)

MRI增強(qiáng)掃描可以顯示子宮肌瘤高能聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）術(shù)后無對比劑灌注（non perfused volume，NPV）的凝固性壞死范圍[1]，但圍術(shù)期對比劑在HIFU熱能作用下是否使釓游離而產(chǎn)生毒性副作用尚未明確。擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）在評價療效上具備無創(chuàng)性、量化分析、快捷和可重復(fù)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。單指數(shù)信號衰減模型DWI對消融療效評價的研究忽略了肌瘤組織微循環(huán)灌注效應(yīng)對表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值的影響[2-4]?；隗w素內(nèi)不相干運(yùn)動（intravoxel incoherent motion，IVIM）理論雙指數(shù)模型計算的擴(kuò)散系數(shù)D值、灌注相關(guān)假性擴(kuò)散系數(shù)D*值和灌注分?jǐn)?shù)f值可以反映組織內(nèi)水分子的真實(shí)擴(kuò)散運(yùn)動和微循環(huán)血液灌注效應(yīng)。本研究分析子宮肌瘤HIFU前后消融灶和殘留未消融灶的IVIM各參數(shù)變化情況，探討該成像方法評價子宮肌瘤HIFU治療的有效性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2015年11月－2016年5月于暨南大學(xué)附屬江門中醫(yī)院經(jīng)臨床確診為子宮肌瘤的患者26例，年齡29～52歲，中位年齡36歲。根據(jù)子宮肌瘤的位置、大小、信號等因素進(jìn)行篩選[5]。納入標(biāo)準(zhǔn)：①子宮肌瘤影像清晰可見并在聚焦可視范圍內(nèi)；②瘤體直徑為3～7 cm。排除標(biāo)準(zhǔn)：①容易造成骶叢神經(jīng)損傷的后位肌瘤；②瘤體直徑<3 cm，或肌瘤過大；③T2WI上高信號，或彩色多普勒超聲提示血流4級。最終32枚肌壁間肌瘤納入研究。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR 750、3.0T MR和8通道腹部相控陣列線圈對患者HIFU術(shù)前、術(shù)后12～18 h進(jìn)行盆腔檢查，掃描序列包括T1WI、T2WI、增強(qiáng)序列及軸位IVIM-DWI序列。掃描參數(shù)：TR 6000 ms，TE 62 ms，層厚5 mm，間隔1 mm。取16個b值：0、20、30、50、80、100、120、150、200、300、500、600、800、900、1000、1200 s/mm2，相應(yīng)激勵次數(shù)：1、1、1、1、1、1、1、1、2、2、2、2、4、4、4、4。采用JC200型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)，功率最高為400 W，術(shù)中超聲顯示靶區(qū)團(tuán)塊狀灰度增強(qiáng)時立即更換靶點(diǎn)，由點(diǎn)及面逐步完成整個肌瘤治療。

1.3 圖像分析 應(yīng)用AW 4.6后處理工作站Functool-MADC模型生成IVIM各參數(shù)圖，測量D值、D*值、f值。消融灶取最大層面，增強(qiáng)掃描圖像擬合至參數(shù)圖中，取NPV中心部、外周距外緣0.5 cm區(qū)域、中心與外圍兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，避開囊變及壞死區(qū)，面積16～22 mm2。殘留未消融灶為手動繪制輪廓，選取5～9個感興趣區(qū)（ROI）求平均值。由2名影像學(xué)副主任醫(yī)師對各參數(shù)圖的消融灶與動態(tài)增強(qiáng)MRI（DCE-MRI）的NPV吻合度進(jìn)行分級[6]，I級：消融灶輪廓清晰，吻合良好；II級：消融灶輪廓線斷續(xù)，基本吻合；III級：消融灶分界不清，吻合性差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 16.0軟件，先進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，術(shù)后消融灶與術(shù)前肌瘤、殘留未消融灶各參數(shù)比較采用配對樣本t檢驗(yàn)；各參數(shù)圖的消融灶與DCE-MRI的NPV分級采用χ2檢驗(yàn)比較。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 HIFU術(shù)前、術(shù)后與IVIM-DWI各參數(shù)值比較 術(shù)后消融灶比術(shù)前肌瘤D*值、f值明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=7.875、9.592，P<0.01）；而組間D值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（t=－0.336，P>0.05）；術(shù)后消融灶的D*值、f值明顯低于殘留未消融灶（t=－13.15、－7.202，P<0.01），而組間D值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=0.315，P>0.05）。見表1。

2.2 ROC曲線分析 對術(shù)后消融灶與殘留未消融灶組間有統(tǒng)計學(xué)意義的D*值及f值進(jìn)行ROC曲線分析，AUC分別為0.901、0.952；f值≤19.5%時，敏感度為84.5%，特異度為93.6%。見圖1。

圖1 子宮肌瘤HIFU后D*值和f值鑒別消融灶與殘留未消融灶的ROC曲線

2.3 消融灶的不同IVIM-DWI參數(shù)圖與NPV吻合度分級結(jié)果 各參數(shù)值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=20.29，P<0.05），D*值及f值圖消融灶與NPV相吻合。14例消融灶外圍有不連續(xù)環(huán)形帶，D值消融灶與肌層組織基本吻合。D*值及f值圖與NPV吻合度優(yōu)于D值圖，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=14.64、12.83，P<0.05）；D*值及f值的吻合度比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=1.40，P>0.05）。見表2、圖2。

3 討論

3.1 IVIM理論與b值設(shè)定 IVIM-DWI隨b值升高呈雙指數(shù)信號衰減特征。當(dāng)b值<200 s/mm2時流動血液中的水質(zhì)子具有相對大的移動距離，水分子運(yùn)動來自血液流動的灌注作用；當(dāng)b值≥200 s/mm2時灌注效應(yīng)信號明顯衰減，灌注對信號衰減作用影響較少，水分子擴(kuò)散效應(yīng)增加[7]。IVIM-DWI中的D值、D*值及f值與b值設(shè)定有關(guān)，如何選取b值目前仍未達(dá)成共識。與盆腔病變研究的多b值選取方法不同[8]，本研究的IVIM設(shè)定16個b值，以b值200為分界點(diǎn)，低b值組和高b值組均采用相同的b值數(shù)目，大大提高各參數(shù)值的準(zhǔn)確性。

表2 IVIM-DWI參數(shù)圖消融灶與NPV吻合度的分級（例）

圖2 女，40歲，子宮肌瘤。增強(qiáng)掃描示術(shù)前肌壁間瘤灶實(shí)質(zhì)明顯強(qiáng)化（箭，A）；肌瘤HIFU術(shù)后無血流灌注區(qū)域NPV（ROI 1）及殘留未消融灶（ROI 2）（B）；消融灶（ROI 1）及殘留未消融灶（ROI 2）的雙指數(shù)函數(shù)形式信號衰減圖，橫坐標(biāo)為b值由小到大順序排列，縱坐標(biāo)為信號強(qiáng)度，b<200 s/mm2時兩感興趣區(qū)有信號強(qiáng)度差異，當(dāng)b>200 s/mm2兩曲線趨向重疊，無信號強(qiáng)度差異（C）；D值偽彩圖顯示消融灶輪廓不清楚，消融灶與殘留未消融灶間無信號強(qiáng)度對比差異，周邊可見充血帶（箭，D）；D*值、f值圖顯示消融灶與殘留未消融灶分界清，消融灶范圍與NPV吻合（E、F）

3.2 各參數(shù)值量化評價子宮肌瘤HIFU后消融效果本研究顯示術(shù)后CE-MRI無強(qiáng)化的消融灶D*值及f值低于術(shù)前肌瘤（P<0.05）。子宮肌瘤是含有血管的實(shí)體腫瘤，新生血管的形成在實(shí)體腫瘤生長過程中具有非常重要的作用，HIFU后損毀腫瘤直徑200 μm以內(nèi)的微血管[9]，代表毛細(xì)血管密度及血流量指標(biāo)的D*值及f值明顯下降。可見D*值及f值參數(shù)值量化改變與DCE-MRI具有相關(guān)性，有助于判斷肌瘤HIFU后微循環(huán)血流灌注分析。與Ikink等[10]對多個b值組合單指數(shù)衰減模型的DWI評價肌瘤HIFU后的結(jié)果一致，研究發(fā)現(xiàn)b值為0、200 s/mm2時，術(shù)后ADC值較術(shù)前下降，當(dāng)b值為400、600、800 s/mm2時ADC值無統(tǒng)計學(xué)意義。肌瘤HIFU后采用b值為1000 s/mm2的ADC值術(shù)后變化無法預(yù)測，但發(fā)現(xiàn)術(shù)后ADC值隨時間推移有動態(tài)升高趨勢[2-3]。上述研究與本研究均認(rèn)為無法通過水分子的擴(kuò)散效應(yīng)來反映子宮肌瘤的消融效果，不同的是D值剔除了灌注作用的影響，反映水分子的真實(shí)擴(kuò)散效應(yīng)或細(xì)胞密度的信息，所有研究都是以DCE-MRI為基準(zhǔn)，DCE-MRI只是反映血流灌注情況，不能作為HIFU后水分子擴(kuò)散效應(yīng)或細(xì)胞密度發(fā)生變化的依據(jù)。

3.3 D*值及f值評價子宮肌瘤消融效能分析 本研究對消融灶與殘留未消融灶間ROC曲線分析顯示f值的AUC高于D*值，表明評價肌瘤HIFU療效f值診斷效能比D*值更有價值，當(dāng)f值≤19.5%時，敏感度為84.5%，特異度為93.6%。周延等[11]報道腫瘤微循環(huán)功能狀態(tài)以f值較為準(zhǔn)確，可能與兩者在反映組織灌注方面代表的具體含義以及算法不同有關(guān)：f值指灌注相關(guān)體積分?jǐn)?shù)，它反映了組織內(nèi)毛細(xì)血管豐富程度，與微血管密度呈高度正相關(guān)。數(shù)值越大，微血管分布越密集[12-13]。f值與血容量有關(guān)，D*值與毛細(xì)血管平均長度及血管內(nèi)血液流速有關(guān)。另外，D*值受信噪比影響較大，測量的重復(fù)性差可能也是造成其診斷效能低于f值的原因。但腫瘤組織血流動力學(xué)變異較大，f值是否可以作為評價腫瘤消融效果的獨(dú)立指標(biāo)尚需要加大樣本量進(jìn)一步研究。

3.4 消融灶I(lǐng)VIM-DWI各參數(shù)圖與NPV吻合度評定比較 本研究中顯示術(shù)后消融灶D值與殘留未消融灶間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），其偽彩圖的消融灶與周圍組織無信號強(qiáng)度對比。病理上凝固性壞死消融灶外圍出現(xiàn)的充血區(qū)[3]，部分患者的D值圖顯示為“環(huán)形帶”。盡管“環(huán)形帶”可以作為消融灶的邊界，但由于斷續(xù)不完整，故難以準(zhǔn)確勾畫消融灶輪廓，顯示消融灶體積與NPV吻合性差。另一方面，術(shù)后消融灶D*值及f值低于殘留未消融灶，兩者的視覺信號強(qiáng)度對比明顯，兩參數(shù)圖消融灶與NPV吻合性較高。

本研究的不足：①盡管D*值和f值可以評價子宮肌瘤HIFU后的療效，但D*值的測量穩(wěn)定性較差，呼吸、腸道蠕動及各種偽影等諸多因素均會影響D*值和f值的精確度。推測在IVIM序列設(shè)置上適當(dāng)增加小b值的數(shù)目，降低高b值和激勵次數(shù)的次數(shù)，既能提高D*值和f值的準(zhǔn)確性，又能縮短掃描時間；②缺乏明確的病理和免疫組織化學(xué)指標(biāo)與IVIM參數(shù)之間關(guān)系，今后的研究中可以對肌瘤消融灶進(jìn)行超聲引導(dǎo)下穿刺，尋找各參數(shù)反映的意義與病理之間的關(guān)系。

總之，HIFU在治療子宮肌瘤的過程中對血管具有破壞作用，通過IVIM-DWI的D*值及f值能監(jiān)測子宮肌瘤HIFU后組織的微循環(huán)灌注改變，是一種新的評價HIFU療效的影像學(xué)方法，可以為指導(dǎo)治療方案的實(shí)施提供參考。

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（本文編輯 張曉舟）

Study of MR Intravoxel Incoherent Motion in Monitoring Focal Perfusion Status of Uterine Fibroids after High-intensity Focused Ultrasonic

Department of Radiology, the Affiliated
Jiangmen TCM Hospital of Jinan University, Jiangmen 529031,China
Address Correspondence to:LU RuizhanE-mail: wyzhyy@sina.com

PurposeTo assess the value of intravoxel incoherent motion (IVIM) diffusionweightedimaging in monitoring themicrocirculation information duringHighintensity Focused Ultrasonic (HIFU) treatment, in order to provideanew safe technique.Materials and MethodsProspectively analyze 26 patients with 32 uterine fibroids, who were treated with HIFU. Routine MRI, DCE-MRI and IVIM-DWI were performed before and after the treatment. Diffusion coefficient value (D), pseudodiffusion coefficient value (D*), perfusion fraction value (f) of the ablated tissue pre-treatment, post-treatment and non-ablated tissuewere compared. The anastomosisofall parameters' artificial color mapin ablation areaand non-perfused volume (NPV) on DCE-MRI were finally evaluated and classified.ResultsAfter the treatment the mean D* value and f value of the ablated tissue reduced significantly compared with the corresponding areain pre-treatmentand the nonablated tissuegroups (P<0.01). However, there was no significant difference among the three groups in D value of ablation area (P>0.05). The ROC curve analysis showed that f value was the better parameter for distinguishing the ablation area from non-ablationareas. Area under curves (AUC) was 0.952. Diagnostic cut off point was 19.50% with 84.5% sensitivity and 93.6%. specificity. It was proved that D* value and f value's artificial color maps had the best visual anastomosis with NPV detected on DCE-MRI.ConclusionIVIM-DWI may provide microcirculation information in assessment of NPVof uterine fibroidsafter HIFU, since it is anon-invasive techniquewithout the use of an intravenous contrast agent.

Uterine neoplasms; Leiomyoma; Ultrasonic therapy; Magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; IntravoxelIncoherent motion; Microcirculation

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.11.007

盧瑞沾

2016-06-17

2016-07-20

江門市醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域科技計劃項目（20157519）。

R445.2；R737.33