子宮肌瘤超聲造影定量灌注特征預(yù)測超聲消融的效果

王 勇，陳錦云*，陳文直，胡 亮，李俊書，王 熙

(1.重慶醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院，省部共建國家重點實驗室培育基地—重慶市超聲醫(yī)學工程重點實驗室，重慶市生物醫(yī)學工程學重點實驗室，重慶市微無創(chuàng)醫(yī)學協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶 400016；2.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院超聲消融治療中心，重慶 400042)

子宮肌瘤超聲造影定量灌注特征預(yù)測超聲消融的效果

王 勇1，陳錦云1*，陳文直1，胡 亮1，李俊書1，王 熙2

(1.重慶醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院，省部共建國家重點實驗室培育基地—重慶市超聲醫(yī)學工程重點實驗室，重慶市生物醫(yī)學工程學重點實驗室，重慶市微無創(chuàng)醫(yī)學協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶 400016；2.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院超聲消融治療中心，重慶 400042)

目的 探討子宮肌瘤超聲造影定量參數(shù)預(yù)測超聲消融效果的價值。方法 對63例子宮肌瘤患者術(shù)前行超聲造影檢查，采用JC型超聲消融治療系統(tǒng)內(nèi)置灰度測量軟件獲得子宮肌瘤血流灌注定量參數(shù)。術(shù)后根據(jù)增強MRI分為消融滿意組(消融率≥70%)和部分消融組(消融率<70%)，比較2組造影參數(shù)差異，分析造影參數(shù)與消融率的關(guān)系，并采用ROC曲線評價造影參數(shù)對消融效果的預(yù)測價值。結(jié)果 2組到達時間(AT)、達峰時間(TTP)、增強時間(ET)、增強強度(EI)、增強速率(ER)差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.01)；AT、TTP、ET與消融率呈正相關(guān)(P均<0.01)，EI、ER與消融率呈負相關(guān)(P均<0.001)。AT、TTP、ET、EI、ER的ROC曲線下面積(AUC)均>0.7，其中ER的預(yù)測價值最高(AUC=0.935)。以ER=5.23作為截點值，其預(yù)測消融效果的敏感度為80.0%、特異度為95.8%。結(jié)論 子宮肌瘤的超聲消融效果與超聲造影定量參數(shù)存在一定相關(guān)性，ER可作為預(yù)測消融效果的較好指標。

子宮肌瘤；高強度聚焦超聲消融；造影劑

高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)主要利用超聲的熱效應(yīng)使靶組織局部溫度升高到60℃以上，使病灶發(fā)生凝固性壞死[1-5]，從而達到治療的目的。研究[6-7]表明血液供應(yīng)是影響超聲消融能量沉積的重要因素，因此了解子宮肌瘤血流灌注特征對臨床超聲消融治療子宮肌瘤有重要意義。超聲造影劑(ultrasound contrast agent, UCA)是良好的血管顯像劑，在體內(nèi)血流動力特征與紅細胞相似，其到達臟器組織的數(shù)量和速度可反映該組織血流灌注特征。本研究采用第三代造影劑聲諾維[8](SonoVue)及超聲造影匹配成像技術(shù)(contrast tuned imaging, CnTI)觀察HIFU治療前子宮肌瘤造影特征，并定量評價子宮肌瘤血流灌注特征，探討其與HIFU消融效果的關(guān)系及其對預(yù)測超聲消融效果的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年1月—2016年9月于我院超聲消融中心接受治療的子宮肌瘤患者63例，年齡26～52歲，平均(39.5±6.7)歲。納入標準：①臨床及影像學(超聲及MRI)確診為單發(fā)子宮肌瘤；②病灶位于子宮前壁，且為肌壁間肌瘤；③患者能配合超聲造影檢查，造影時移動度小，圖像清晰；④無超聲造影檢查禁忌證；⑤術(shù)前模擬定位焦點運行范圍可完全覆蓋病灶，且聲通道無骨骼和腸道遮擋。本研究獲得重慶醫(yī)科大學倫理委員會批準，患者均知情同意。

1.2儀器與方法 采用Esaote MyLab 70XV彩色多普勒超聲診斷儀，CA430E探頭，頻率2.5～5.0 MHz，配備CnTI成像軟件，機械指數(shù)0.12。造影劑采用SonoVue，與5 ml生理鹽水混合并振蕩成微泡混懸液。

患者取俯臥位，經(jīng)腹矢狀位行超聲檢查，掃查整個子宮肌瘤病灶后，移動探頭至病灶最大切面，啟動CnTI程序進入造影顯像模式。抽取1.5 ml微泡混懸液，經(jīng)肘前靜脈快速團注，隨即注入5 ml生理鹽水。同時啟動計時器，待造影劑充填整個病灶并開始逐漸消退時，觀察病灶其他切面的增強情況。造影結(jié)束10 min后，行HIFU治療。

HIFU治療采用JC型高強度聚焦超聲治療系統(tǒng)(重慶海扶醫(yī)療科技股份有限公司)。靶區(qū)出現(xiàn)團塊狀或整體灰度變化且覆蓋計劃治療區(qū)為治療終點。根據(jù)術(shù)中監(jiān)控超聲圖像實時灰度變化情況及患者治療反應(yīng)，調(diào)整聲波發(fā)射功率、發(fā)射時間和冷卻時間。存儲所有動態(tài)影像資料于儀器硬盤。

根據(jù)術(shù)前擬治療區(qū)范圍勾畫ROI(圖1)，采用消融治療系統(tǒng)內(nèi)置灰度測量軟件，測量增強開始灰度值及增強最大灰度值，同時記錄到達時間(arrival time, AT)：造影劑注入至其到達ROI的時間；達峰時間(time to peak, TTP)：造影劑注入至增強灰度最大值的時間；增強時間(enhancement time, ET)：達峰時間-到達時間；增強強度(enhancement intensity, EI)：增強最大灰度值-增強開始灰度值；增強速率(enhancement rate, ER)：增強強度/增強時間。

1.3 效果評價 術(shù)后第2天行增強MR檢查觀察消融效果，于T2WI脂肪抑制序列圖像上測量子宮肌瘤長徑(D1)、前后徑(D2)、橫徑(D3)，計算肌瘤體積(V)：V=D1×D2×D3×0.523 3；相同方法于增強MR測量非增強腫瘤體積(non-perused volume, NPV)。計算消融率：消融率=NPV/V×100%。根據(jù)研究[9]設(shè)定消融率≥70%為達到治療效果，為消融滿意組，消融率<70%為部分消融組。

2 結(jié)果

63例患者體質(zhì)量指數(shù)(21.88±2.75)kg/m2，肌瘤最大徑(5.43±1.07)cm，肌瘤體積(80.10±40.01)cm3。子宮肌瘤超聲造影的典型表現(xiàn)為肌瘤周邊首先呈環(huán)狀增強(圖2)，之后內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則樹枝樣63例患者均順利完成HIFU治療，術(shù)后肌瘤體積平均(82.38±46.20)cm3，增強MRI顯示NPV為(64.98±39.53)cm3，消融率(79.22±14.34)%。其中消融滿意組48例(48/63，76.19%)，部分消融組15例(15/63，23.81%)。部分消融組AT、TTP、ET均短于消融滿意組(P均<0.01)，EI、ER大于消融滿意組(P均<0.001)，見表1。

表1 消融滿意組與部分消融組超聲造影定量參數(shù)比較±s)

圖1 造影前后ROI內(nèi)的變化 A.子宮肌瘤造影開始前ROI區(qū)未見明顯造影劑充填; B.造影開始后20 s，ROI區(qū)造影劑充填明顯 圖2 子宮肌瘤超聲造影圖 A.造影早期肌瘤周邊出現(xiàn)環(huán)狀高增強; B.增強達峰后肌瘤邊界清晰

或點狀增強，隨后整個肌瘤逐漸增強，呈均勻或不均勻增強，并與周圍正常子宮肌層有明顯分界。AT為(15.92±3.92)s，TTP為(25.50±5.67)s，ET為(9.58±2.70)s，EI為37.55±24.16，ER為4.33±3.52。

AT、TTP、ET與消融率呈正相關(guān)(r=0.325、0.453、0.480，P均<0.01)，EI、ER與消融率呈負相關(guān)(r=-0.631、-0.724，P均<0.001)。

根據(jù)ROC曲線(圖3)，以AT=13.50 s、TTP=20.50 s、ET=9.50 s、EI=34.55、ER=5.23為預(yù)測消融效果最佳截點值，各參數(shù)診斷效能見表2。

表2 子宮肌瘤各造影定量參數(shù)預(yù)測消融效果的 截點值及診斷效能

3 討論

HIFU利用超聲波的方向性、組織內(nèi)穿透性和可聚焦性，通過超聲換能器將體外低能量超聲波聚焦于靶組織內(nèi)，利用熱效應(yīng)、機械效應(yīng)、空化效應(yīng)使靶組織局部溫度瞬時升高至60℃以上，發(fā)生凝固性壞死，從而達到治療的目的。因此，HIFU治療的關(guān)鍵在于熱量的累積，即增加熱量沉積，減少熱量散失。研究[6-7]表明血流是影響能量沉積的重要因素。流動的血液可迅速將部分熱量帶走導(dǎo)致局部溫度下降，從而降低超聲消融的效果[10-11]。因此了解子宮肌瘤血流灌注特征對臨床超聲消融治療子宮肌瘤有重要意義。本研究旨在通過造影參數(shù)定量描述子宮肌瘤造影灌注特征，分析其與肌瘤消融效果的關(guān)系及其對預(yù)測消融效果的臨床價值。

本研究對63例患者進行HIFU消融治療，術(shù)后部分消融組AT、TTP、ET明顯短于消融滿意組(P<0.01)，造影的時間參數(shù)[12]反應(yīng)微泡灌注的速度，時間越短，提示灌注速度越快，即部分消融組的血流灌注速度明顯大于消融滿意組，表明血流速度越快，消融效果越差；部分消融組EI、ER明顯大于消融滿意組 (P<0.001)，病灶增強強度與微泡含量相關(guān)[13]，而微泡含量則反映組織血流灌注量，增強強度越大，血流灌注越豐富，即本研究中部分消融組血流灌注量明顯大于消融滿意組，提示肌瘤血流灌注越豐富，消融效果越差。陳建科等[14]發(fā)現(xiàn)超聲造影呈高增強的肌瘤HIFU后易發(fā)生肌瘤殘存，治療效果較差，與本研究結(jié)果類似。

通過對子宮肌瘤造影定量參數(shù)與肌瘤消融率的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，AT、TTP、ET與消融率呈正相關(guān)，EI、ER與消融率呈負相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)ER與消融率的相關(guān)程度最高(r=-0.724，P<0.001)。ER為增強強度與增強時間的比值，該參數(shù)綜合血流灌注量及血流速度的信息，可更好地反映子宮肌瘤的灌注特征與消融效果的關(guān)系。

圖3 超聲造影參數(shù)的ROC曲線圖

另外，本研究通過ROC曲線比較各造影參數(shù)對消融效果的預(yù)測價值，結(jié)果顯示AT、TTP、ET、EI及ER的AUC分別為0.806、0.820、0.767、0.841、0.935，其中ER的AUC值最大，提示ER對消融效果的預(yù)測準確率最高。以ER=5.23作為預(yù)測消融滿意的截點值，其敏感度為80.0%、特異度為95.8%，提示增強速率可作為預(yù)測消融效果的較好指標。

本研究的不足：由于造影晚期切面的移動，未能收集到子宮肌瘤超聲造影晚期的定量參數(shù)特征；由于臨床使用超聲儀器品牌眾多，以及采用的造影成像技術(shù)的不同、配套的定量分析軟件的差異等因素，可能會對不同研究間截點值的結(jié)果帶來一定的變異。有研究[15]報道VueBoxTM軟件可對不同品牌儀器獲得的造影序列進行定量分析，今后有必要采用統(tǒng)一的軟件對造影結(jié)果標準化，從而減少變異，提高研究的可重復(fù)性及可推廣性。

總之，本研究結(jié)果顯示子宮肌瘤不同消融效果之間超聲造影特征存在顯著差異，子宮肌瘤的血流灌注特征與消融效果關(guān)系密切。術(shù)前對子宮肌瘤的超聲造影進行定量評價，對預(yù)測HIFU消融效果有重要意義。

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Quantitative perfusion characteristics of contrast-enhanced ultrasound of uterine fibroids in predicting effect of ultrasound ablation

WANGYong1,CHENJinyun1*,CHENWenzhi1,HULiang1,LIJunshu1,WANGXi2

(1.StateKeyLaboratoryofUltrasoundEngineeringinMedicineCo-FoundedbyChongqingandtheMinistryofScienceandTechnology,ChongqingKeyLaboratoryofUltrasoundinMedicalandBiomedicalEngineering,ChongqingCollaborativeInnovationCenterforMinimally-InvasiveandNoninvasiveMedicine,CollegeofBiomedicalEngineering,ChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China; 2.UltrasoundAblationCenter,theFirstAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400042,China)

Objective To investigate the value of quantitative parameters of CEUS in predicting the effect of ultrasound ablation of uterine fibroids. Methods Sixty-three patients with uterine fibroids underwent CEUS before operation. The software of gray level measurement in JC HIFU system was used to obtain quantitative parameters of uterine fibroids perfusion. According to postoperative enhanced MR examination, the results were divided into satisfactory group (ablation rate≥70%) and partial ablation group (ablation rate<70%). CEUS parameters of two groups were compared, and the correlation between parameters and ablation rate were analyzed. The predictive value was evaluated by ROC curve. Results There were significant differences in the time of arrival (AT), time to peak (TTP), enhancement time (ET), enhancement intensity (EI) and enhancement rate (ER) between the two groups (allP<0.01). The AT, TTP and ET were positively correlated with the ablation rate (allP<0.01), and the EI and ER were negatively correlated with the ablation rate (bothP<0.001). The area under the curve (AUC) of AT, TTP, ET, EI, ER were all greater than 0.7, among which ER had the highest predictive value (AUC=0.935). Using ER=5.23 as the cut-off point, the sensitivity of predicting ablation effect was 80.0%, specificity was 95.8%. Conclusion There is a certain correlation between the ultrasound ablation effect of uterine fibroids and the quantitative parameters of CEUS. ER can be used as a good predictor of ablation effect.

Uterine fibroids; High intensity focused ultrasound ablation; Contrast media

國家“十二五”科技支撐計劃課題項目(2011BAI14B01)、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2011CB707900)。

王勇(1991—)，男，安徽阜陽人，在讀碩士。研究方向：子宮肌瘤的超聲消融治療。E-mail: 964260703@qq.com

陳錦云，重慶醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院 省部共建國家重點實驗室培育基地—重慶市超聲醫(yī)學工程重點實驗室 重慶市生物醫(yī)學工程學重點實驗室 重慶市微無創(chuàng)醫(yī)學協(xié)同創(chuàng)新中心，400016。E-mail: chenjinyun2006@126.com

2017-03-17

2017-05-27

R737.33; R445.1

A

1672-8475(2017)07-0404-04

10.13929/j.1672-8475.201703023