高強(qiáng)度聚焦超聲消融單發(fā)性子宮肌瘤能效因子的影響因素

易根發(fā)，范宏杰，謝璇丞，錢可斌，趙 衛(wèi)，寸江平，黃建強(qiáng)

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科，云南 昆明 650032)

高強(qiáng)度聚焦超聲(high-intensity focused ultrasound， HIFU)消融治療子宮肌瘤較為安全、有效，但僅對(duì)部分子宮肌瘤易于實(shí)施[1-3]，操作難易在很大程度上取決于子宮肌瘤的解剖位置、血液供應(yīng)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的組織聲衰減和聲速。能效因子(energy efficiency factor， EEF)為HIFU消融單位體積的肌瘤組織所消耗的能量，是反映HIFU消融效率的重要指標(biāo)，數(shù)值越小，表示治療過程中的單位體積耗能越少，HIFU消融難度越低。子宮肌瘤的數(shù)量對(duì)HIFU消融效率影響較大，且在多發(fā)性子宮肌瘤患者，難以統(tǒng)計(jì)或計(jì)算HIFU治療對(duì)于某單個(gè)肌瘤的消融效率。本研究選取單發(fā)性子宮肌瘤進(jìn)行多因素分析，觀察HIFU消融過程中EEF的影響因素。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2011年6月—2018年3月于我院接受HIFU治療的218例單發(fā)性子宮肌瘤患者，年齡24～53歲，平均(37.6±6.3)歲；治療前均有不同程度月經(jīng)量增多，且均結(jié)合臨床及MR檢查確診為單發(fā)性子宮平滑肌瘤。

1.2 儀器與方法

1.2.1 MR檢查及圖像分析 采用Philips Achieva 3.0T MR及GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀，分別于HIFU術(shù)前及術(shù)后3天內(nèi)行平掃及增強(qiáng)MR檢查。掃描參數(shù)：T1WI，TR 400～600 ms，TE 8 ms；T2WI，TR 3 000～5 000 ms，TE 90 ms；軸位掃描層厚5 mm，層間距2 mm，矩陣320×224；矢狀位及冠狀位掃描層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣228×192。對(duì)比劑為釓雙胺(0.5 mmol/ml)，劑量0.2 ml/kg體質(zhì)量，采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射，流率1.5～2.0 ml/s，行增強(qiáng)T1W掃描。

由2名高年資影像診斷醫(yī)師對(duì)MRI進(jìn)行分析和測量：①靶皮距，子宮肌瘤腹側(cè)至皮膚的距離；②后場距，子宮肌瘤背側(cè)至骶尾骨表面的距離；③術(shù)前子宮肌瘤上下徑(a)、前后徑(b)及左右徑(c)；④術(shù)后非灌注區(qū)上下徑(a')、前后徑(b')及左右徑(c')。計(jì)算肌瘤體積(V)及非灌注區(qū)體積(V')[1,4]：V=0.5 233×a×b×c；V'=0.5 233×a'×b'×c'。觀察并記錄子宮位置、肌瘤位置及類型、T2WI信號(hào)強(qiáng)度、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度及均勻性。

1.2.2 HIFU消融 采用海扶JC200型聚焦超聲腫瘤治療系統(tǒng)進(jìn)行消融，監(jiān)控超聲設(shè)備為Esaote MyLab 70超聲儀。囑患者俯臥于HIFU治療床，前腹壁直接接觸脫氣水囊。在超聲監(jiān)控下調(diào)整水囊位置，推擠腸管，以保證HIFU消融聲通道安全。術(shù)中給予芬太尼(劑量0.8～1.0 μg/kg體質(zhì)量)與咪達(dá)唑侖(劑量0.015～0.030 mg/kg體質(zhì)量)用于鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜，根據(jù)鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛效果每20～40 min給藥1次，使患者保持清醒狀態(tài)。采用單點(diǎn)掃描方式進(jìn)行消融，術(shù)中嚴(yán)密監(jiān)控患者的生命體征，并及時(shí)處理不良反應(yīng)。記錄HIFU治療參數(shù)，包括治療時(shí)間(第一次超聲消融開始至最后一次超聲消融結(jié)束的時(shí)間)、輻照時(shí)間(HIFU消融期間進(jìn)行聲波處理的總持續(xù)時(shí)間)及治療功率。囑患者術(shù)后2 h內(nèi)流質(zhì)飲食，禁性生活1個(gè)月；術(shù)后3～5天給予預(yù)防性抗感染治療。

1.3 消融率及EEF計(jì)算 根據(jù)公式計(jì)算HIFU消融率及EEF[5]；消融率(%)=V'/V×100%，EEF(J/mm3)=η×P×t/1 000×V'，其中η=0.7，P為治療功率(W)，t為輻照時(shí)間(s)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。對(duì)符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，非正態(tài)分布則以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示。多分類變量定義啞變量后，以可能影響因素為自變量，以EEF為因變量，采用Stepwiseregression方法建立多重線性回歸模型，引入變量的標(biāo)準(zhǔn)為P<0.05，剔除變量的標(biāo)準(zhǔn)為P≥0.10。隨后對(duì)模型進(jìn)行方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。共線性診斷中，當(dāng)容忍度<0.1、方差膨脹因子(variance inflation factor， VIF)>10、特征根趨于0、條件指數(shù)>30時(shí)，認(rèn)為存在較嚴(yán)重的共線性。

2 結(jié)果

2.1 基線資料及HIFU治療參數(shù) 218例中，子宮前傾位98例，中位65例，后傾位55例；肌瘤位于子宮前壁69例，宮底27例，子宮側(cè)壁62例，子宮后壁60例；肌壁間肌瘤90例，漿膜下肌瘤46例，黏膜下肌瘤50例，貫穿型肌瘤(侵及范圍超過肌壁、黏膜、漿膜中任意2種)32例。術(shù)前MR檢查子宮肌瘤T2WI信號(hào)強(qiáng)度近似于骨骼肌55例(呈低信號(hào))，介于骨骼肌與正常子宮肌層之間72例(呈等信號(hào))，等或高于正常子宮肌層48例(呈高信號(hào))，呈混雜信號(hào)43例；增強(qiáng)TIWI子宮肌瘤呈輕度強(qiáng)化47例(圖1)，中等、明顯強(qiáng)化171例(圖2)，65例強(qiáng)化均勻，153例強(qiáng)化不均勻。子宮肌瘤最大徑2.60～10.40 cm，平均(5.47±1.52)cm；肌瘤體積7.63～544.18 cm3，中位體積60.24(35.58,104.27)cm3；靶皮距1.60～10.40 cm，平均(5.42±2.26)cm；后場距0.50～9.40 cm，平均(2.76±1.54)cm。對(duì)所有患者均順利完成單次HIFU消融，治療時(shí)間15.00～270.00 min，平均(127.57±59.53)min；輻照時(shí)間64.00～3 686.00 s，平均(1 232.95±849.44)s；治療功率216.00～400.00 W，平均(378.59±34.30)W。術(shù)前增強(qiáng)MRI表現(xiàn)為不同程度均勻或不均勻強(qiáng)化的子宮肌瘤HIFU消融后均為無強(qiáng)化消融區(qū)(圖1、2)；術(shù)后消融區(qū)最大徑2.40～10.52 cm，平均(4.99±1.45)cm，體積5.50～443.34 cm3，平均(62.94±61.14)cm3。子宮肌瘤消融率為16.69%～97.87%，平均(74.57±15.23)%；HIFU治療EEF為0.15～27.80 J/mm3，平均(7.62±5.39)J/mm3。

表1 不同自變量與因變量EEF的相關(guān)性

2.2 多重線性回歸模型 以EEF為因變量，患者年齡、靶皮距、后場距、子宮位置、肌瘤位置、肌瘤最大徑、肌瘤體積、肌瘤類型、T2WI信號(hào)強(qiáng)度、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度及均勻性為自變量，相關(guān)分析結(jié)果見表1。其中11個(gè)預(yù)測因子差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，包括靶皮距、前傾位(子宮位置)、后傾位(子宮位置)、子宮后壁(肌瘤位置)、肌壁間(肌瘤類型)、貫穿型(肌瘤類型)、肌瘤最大徑、肌瘤體積、低信號(hào)(T2WI信號(hào)強(qiáng)度)、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度及均勻性。逐步回歸過程中，當(dāng)P<0.05時(shí)，11個(gè)預(yù)測因子被逐個(gè)引入線性回歸模型中；P≥0.10時(shí)則被剔除。最終6個(gè)預(yù)測因子被引入多重線性回歸模型，包括靶皮距、前傾位(子宮位置)、貫穿型(肌瘤類型)、肌瘤最大徑、低信號(hào)(T2WI信號(hào)強(qiáng)度)及增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度，見表2。模型6的R、R2及調(diào)整R2值最高，為最佳擬合模型；同時(shí)，方差分析結(jié)果也顯示所建模型有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

選取最佳擬合模型(模型6)的系數(shù)和共線性診斷結(jié)果進(jìn)行分析，多重線性回歸方程為：Y=5.256+0.546X1+3.206X2+3.385X3-1.033X4-1.810X5-1.564X6，其中Y表示EEF，X1為靶皮距，X2為增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度，X3為貫穿型(肌瘤類型)，X4為肌瘤最大徑，X5為低信號(hào)(T2WI信號(hào)強(qiáng)度)，X6為前傾位(子宮位置)。EEF與靶皮距、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度、貫穿型(肌瘤類型)呈正相關(guān)，與肌瘤最大徑、低信號(hào)(T2WI信號(hào)強(qiáng)度)、前傾位(子宮位置)呈負(fù)相關(guān)，且肌瘤最大徑對(duì)EEF的影響最大，其標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為-0.292。共線性診斷結(jié)果表明所建模型良好，不存在嚴(yán)重的共線性問題。見表3。

圖1 患者年齡28歲，單發(fā)性子宮肌瘤 A.術(shù)前MR矢狀位圖像，可見子宮前壁明顯增厚，增強(qiáng)T1WI呈輕度強(qiáng)化，病灶邊緣光滑； B.HIFU消融治療功率400 W，輻照時(shí)間662 s； C.術(shù)后1天MR矢狀位圖像，增強(qiáng)T1WI示消融區(qū)不強(qiáng)化

表2 模型摘要及方差分析結(jié)果

注：因變量為EEF

表3 最佳擬合模型(模型6)的系數(shù)和共線性診斷結(jié)果

注：因變量為EEF

圖2 患者年齡45歲，單發(fā)性子宮肌瘤 A.術(shù)前MR冠狀位圖像，可見子宮左側(cè)壁增厚，增強(qiáng)T1WI呈中等均勻強(qiáng)化； B.HIFU消融治療功率400W，輻照時(shí)間1 216 s； C.術(shù)后1天MR冠狀位圖像，消融區(qū)增強(qiáng)T1WI表現(xiàn)為灌注缺損

3 討論

HIFU將體外分散的超聲波束聚焦，產(chǎn)生熱效應(yīng)(60℃～100℃)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，可破壞腫瘤實(shí)質(zhì)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致子宮肌瘤血供中斷或減少，并使肌瘤組織發(fā)生凝固性壞死[6-7]，從而達(dá)到治療目的。作為一種非侵入性、靶向性、可重復(fù)的局部物理療法，HIFU治療可在保留生殖器官結(jié)構(gòu)及功能的同時(shí)有效緩解甚至消除子宮肌瘤引起的臨床癥狀，改善患者生活質(zhì)量。HIFU治療前后通過病理學(xué)方法評(píng)估肌瘤狀況較為困難，而不同MRI表現(xiàn)特征的子宮肌瘤HIFU消融效果存在較大差異，且這種差異有規(guī)律可循[5，8]。

本研究根據(jù)術(shù)前MRI特征對(duì)218例單發(fā)性子宮肌瘤進(jìn)行分類，觀察特定MRI特征對(duì)子宮肌瘤HIFU消融效果的影響。多重線性回歸分析結(jié)果顯示，單發(fā)性子宮肌瘤HIFU消融的EEF主要受靶皮距、前傾位(子宮位置)、貫穿型(肌瘤類型)、肌瘤最大徑、低信號(hào)(T2WI信號(hào)強(qiáng)度)、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度的影響，提示HIFU消融對(duì)于靶皮距大、增強(qiáng)T1WI強(qiáng)化程度高的貫穿型肌瘤難度較大，而對(duì)最大徑較長、T2WI信號(hào)強(qiáng)度低且子宮呈前傾位的肌瘤更易于進(jìn)行HIFU消融。靶皮距與HIFU消融的能量衰減密切相關(guān)[1]，靶皮距越大，能量衰減越明顯，消融時(shí)能量需求越高。T1WI增強(qiáng)掃描強(qiáng)化程度可反映子宮肌瘤的血液供應(yīng)，強(qiáng)化程度越高，則HIFU消融能量被血液循環(huán)帶走的越多，能量沉積效率越低。T2WI信號(hào)強(qiáng)度越低，表明肌瘤含水量越低，組織的聲速和聲衰減值越高，HIFU熱能越易于沉積[2]。HIFU消融過程中，治療點(diǎn)溫度上升和壞死區(qū)域擴(kuò)大會(huì)動(dòng)態(tài)影響周圍未消融的組織，并形成有利于HIFU消融的聲學(xué)環(huán)境，單位體積能量損耗隨消融進(jìn)程逐漸減少，越大的子宮肌瘤HIFU消融的EEF越低[1,9]。此外，HIFU消融的EEF還受肌瘤類型的影響，尤其表現(xiàn)在貫穿型肌瘤上，其原因可能與其復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)、解剖位置和血液供應(yīng)有關(guān)。前傾位子宮的子宮肌瘤因HIFU消融時(shí)聲波能量衰減少，損傷骶尾骨的可能性小，更易于消融。

綜上所述，不同基線數(shù)據(jù)特征的單發(fā)性子宮肌瘤HIFU消融效果有所不同，對(duì)靶皮距小、最大徑長、血供貧乏、含水量低的非貫穿型單發(fā)性子宮肌瘤及前傾位子宮的子宮肌瘤更宜進(jìn)行HIFU消融。但本研究為回顧性分析，存在選擇偏倚的可能，仍需今后進(jìn)一步研究加以驗(yàn)證。