磁共振彌散張量成像在子宮及子宮疾病中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張文婷，尹化斌

子宮是女性孕育胚胎、胎兒、產(chǎn)生月經(jīng)的重要器官。目前超聲在女性生殖系統(tǒng)的檢查中已得到廣泛應(yīng)用，但其穿透力較弱，分辨率較低，具有一定的局限性。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有良好的軟組織分辨率，可清晰顯示子宮的形態(tài)及解剖結(jié)構(gòu)。彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，通過反映活體組織內(nèi)水分子的布朗運(yùn)動(dòng)，即水分子沿著纖維走行方向的運(yùn)動(dòng)會(huì)比垂直方向更為劇烈，從而通過量化人體組織中水分子的彌散速度和方向來反映組織的微觀結(jié)構(gòu)，無創(chuàng)地顯示纖維束的方向和組成，提供更多的解剖細(xì)節(jié)，近年來成為研究熱點(diǎn)。DTI評(píng)價(jià)參數(shù)主要為表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）和部分各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A），前者表示水分子的彌散速度和范圍，后者表示水分子的各向異性組分占整個(gè)彌散張量的比例。纖維示蹤成像（fiber tractography，F(xiàn)T）通過估計(jì)每個(gè)體素（voxel，指斷層面上按一定大小和一定坐標(biāo)劃分的單位體積單元）的張量值，結(jié)合計(jì)算機(jī)重建顯示纖維整體三維結(jié)構(gòu)及其空間分布情況[1]。DTI技術(shù)是目前唯一能提供活體組織微觀解剖結(jié)構(gòu)及功能信息的無創(chuàng)檢查手段，已廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)[2-3]。子宮作為肌性器官，可通過纖維示蹤技術(shù)追蹤肌纖維細(xì)胞外間隙水分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而獲得纖維束結(jié)構(gòu)圖，近年來將DTI應(yīng)用于子宮的研究也逐步受到關(guān)注。

1 DTI在正常子宮中的應(yīng)用

子宮壁分為內(nèi)膜層、結(jié)合帶和肌層，由分布有序的肌纖維束和結(jié)締組織組成。宮頸位于子宮下部，上下與子宮體和陰道相連。Fujimoto等[4]將DTI應(yīng)用于子宮三層結(jié)構(gòu)纖維的定量分析，發(fā)現(xiàn)肌層的ADC值最高，內(nèi)膜層次之，結(jié)合帶最??；FA值結(jié)合帶最高，其次為肌層，內(nèi)膜層最低；三層結(jié)構(gòu)FA值和ADC值兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且肌層纖維長(zhǎng)度最長(zhǎng)?？梢奃TI較好地印證了子宮的組織學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)合帶平滑肌細(xì)胞致密，核質(zhì)比高，纖維束排列較肌層緊密、規(guī)則，此外細(xì)胞間隙小，細(xì)胞外水分子較少，導(dǎo)致FA值增高趨于同性且ADC值降低，水分子彌散受限。但就子宮內(nèi)膜層是否存在纖維束尚未明確，F(xiàn)ujimoto等[4]同時(shí)提出，F(xiàn)T顯示內(nèi)膜層主要為縱行纖維束，其可能是宮腔內(nèi)液體流動(dòng)所致。Fiocchi等[5]對(duì)9例剖宮產(chǎn)與21例未生產(chǎn)及順產(chǎn)子宮行DTI檢查，發(fā)現(xiàn)子宮肌層纖維排列具有方向性，內(nèi)層呈環(huán)形分布，外層以縱行為主，與標(biāo)本一致。此外，剖宮產(chǎn)的子宮峽部切口處的纖維數(shù)量和密度小于正常子宮峽部，兩者FA值和ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；FT顯示剖宮產(chǎn)瘢痕處的纖維中斷、紊亂，此結(jié)果及DTI評(píng)價(jià)參數(shù)的差異在其中2例繼發(fā)性胎盤異常者中尤為顯著，提示DTI可一定程度上提示剖宮產(chǎn)術(shù)后胎盤并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Weiss等[6]的早期研究應(yīng)用DTI和FT對(duì)5例非妊娠離體子宮的纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并與標(biāo)本相對(duì)照，觀察到宮頸主要由內(nèi)側(cè)的縱行纖維及外側(cè)的環(huán)形纖維構(gòu)成，其形態(tài)、方向與鏡下表現(xiàn)類似，表明DTI是顯示組織微觀纖維結(jié)構(gòu)的有效補(bǔ)充。近年Nott等[7]采用9.4 T核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）光譜儀對(duì)子宮切除術(shù)后7例離體宮頸行DTI檢查，纖維示蹤顯示宮頸口處內(nèi)縱外環(huán)的纖維分布，與Weiss等[6]研究相符。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)宮頸內(nèi)側(cè)的纖維束體積最大[內(nèi)側(cè)（271±198）mm3，中部（186±119）mm3，外側(cè)（38±36）mm3]，各區(qū)域間 FA值和ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.000 5），提示近宮頸內(nèi)口處纖維密度增大，走行更一致，可為宮頸抵抗妊娠期間的宮內(nèi)壓力提供解剖微結(jié)構(gòu)依據(jù)。

在不同月經(jīng)周期，由于雌孕激素水平的變化，子宮生理、組織微環(huán)境將發(fā)生改變，肌間質(zhì)水分子運(yùn)動(dòng)的改變使得量化水分子彌散的FA值及ADC值也不同。He等[8]對(duì)20～40歲不同年齡段正常女性子宮行DTI檢查發(fā)現(xiàn)，月經(jīng)期至黃體期子宮內(nèi)膜ADC值增加，F(xiàn)A值則逐漸下降；肌層ADC值顯著增加，而FA值無明顯變化；結(jié)合帶的ADC與FA值在整個(gè)月經(jīng)周期中無明顯變化。Tsili等[9]也在月經(jīng)期、增生期和分泌期發(fā)現(xiàn)正常子宮內(nèi)膜和肌層ADC值存在差異?？梢姡訉m內(nèi)膜受月經(jīng)周期激素水平的影響最為明顯[10]。這些變化與子宮生理變化相關(guān)。月經(jīng)期子宮內(nèi)膜剝落，螺旋動(dòng)脈收縮、破裂，內(nèi)膜分泌物增多，水分子彌散受限；分泌期孕酮增高，內(nèi)膜腺體擴(kuò)張，基底細(xì)胞數(shù)量較少，間質(zhì)增多，水分子自由度增高致ADC值升高。K?l??kesmez 等[11]對(duì)不同年齡段女性的研究發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后婦女（平均年齡50歲，范圍48~65歲）子宮各層FA值和ADC值均顯著低于育齡期婦女（平均年齡28歲，范圍25～33歲），這可能與絕經(jīng)后激素水平下降、子宮纖維數(shù)目減少、組織含水量下降等因素有關(guān)。

2 DTI在子宮疾病中的應(yīng)用

2.1 子宮肌瘤子宮肌瘤是女性生殖系統(tǒng)中最常見的良性腫瘤。當(dāng)腫瘤生長(zhǎng)較快、供血不良時(shí)，可發(fā)生不同類型的變性，如透明變性（玻璃樣變）、紅色樣變、脂肪變性、囊變壞死甚至少見的惡變。常規(guī)MRI對(duì)子宮肌瘤的評(píng)估有限，DTI及DWI可無創(chuàng)顯示組織微觀結(jié)構(gòu)，有助于反映病理類型，為臨床治療提供更多的信息。

Thrippleton等[12]應(yīng)用7.0 T MR-DTI對(duì)9例離體子宮共計(jì)23個(gè)肌瘤對(duì)比分析了子宮肌層、肌瘤黏液樣變區(qū)及實(shí)性部分的平均彌散率（mean diffusivity，MD）、FA值及ADC值，結(jié)果顯示肌瘤實(shí)性部分ADC值最低，黏液樣變區(qū)最高；FA值則是黏液樣變區(qū)最低，實(shí)性部分次之，正常肌層最高。提示肌瘤實(shí)性部分細(xì)胞外基質(zhì)含較多膠原纖維，阻礙水分子的彌散，而黏液變區(qū)膠樣物質(zhì)沉積，水分子彌散相對(duì)不受限且方向無序。FT顯示肌瘤實(shí)性部分的纖維較子宮肌層的纖維短且排列雜亂，與鏡下表現(xiàn)相符。李佳等[13]對(duì)80個(gè)T2加權(quán)成像（T2WI）均勻低信號(hào)的在體子宮肌瘤行DTI掃描，發(fā)現(xiàn)肌瘤FA值明顯高于肌層，與Thrippleton等[12]的結(jié)果存在差異，可能是由于該研究只關(guān)注普通型且無變性壞死的肌瘤，其細(xì)胞外間質(zhì)含水少、纖維束多且走行較一致，導(dǎo)致FA值增高。李佳[14]相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)不同類型的子宮肌瘤間DTI參數(shù)存在差異，普通型肌瘤的ADC值顯著低于非普通型（包括富于細(xì)胞型、黏液樣變、壞死肌瘤等），F(xiàn)A值則高于非普通型。FT顯示普通型肌瘤纖維束完整，排列密集，而非普通型的纖維則排列無序，分布稀疏、中斷，與鏡下結(jié)果吻合。

目前子宮肌瘤的主要治療方式有手術(shù)切除、高強(qiáng)度聚焦超聲（high intensity focused ultrasound，HIFU）、子宮動(dòng)脈栓塞術(shù)等。HIFU作為一種微無創(chuàng)、非侵襲性的新技術(shù)，具有定位準(zhǔn)確、痛苦小、安全有效、對(duì)靶區(qū)外組織無損傷等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為治療熱點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于臨床[15-16]?；贒WI及DTI能反映水分子運(yùn)動(dòng)的定量信息，從而可間接反映HIFU術(shù)前、術(shù)后子宮的病理生理改變，與治療的有效性相關(guān)。郟潛新等[17]發(fā)現(xiàn)子宮肌瘤病灶靶區(qū)的ADC值改變出現(xiàn)在超聲消融術(shù)后1周，較常規(guī)MRI和超聲所測(cè)得腫瘤大小的變化早3周，因此ADC值能夠更敏感地反映HIFU術(shù)后的組織病理變化。相關(guān)研究報(bào)道，HIFU治療后肌瘤的FA值、容積比率（volume ratio aniso，VRA）均顯著低于術(shù)前（P＜0.05）[18]。說明HIFU術(shù)后子宮肌瘤的細(xì)胞排列被打亂，渦旋的纖維束斷裂、散開，其中的水分子活動(dòng)更自由，同時(shí)細(xì)胞凝固壞死，水分子各向異性降低，各向同性升高。孟建欽[19]研究發(fā)現(xiàn)，不同病理類型的肌瘤（普通型、退變型）以及不同信號(hào)強(qiáng)度的肌瘤（均勻低信號(hào)、均勻等信號(hào)、不均勻高低混合信號(hào)）術(shù)后消融區(qū)的FA值和ADC值均降低，與術(shù)前比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；消融術(shù)后1個(gè)月的FA值、ADC值和消融率，分別與術(shù)后1 h、24 h、1周比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。由此可見，DTI的FA值及ADC值可準(zhǔn)確、敏感地反映子宮肌瘤超聲消融區(qū)內(nèi)的組織病理結(jié)構(gòu)和生理病理變化，是評(píng)價(jià)術(shù)后療效的重要功能影像方法。

2.2 子宮內(nèi)膜癌子宮內(nèi)膜癌好發(fā)于絕經(jīng)后女性，其發(fā)病率在我國(guó)逐年升高并趨于年輕化，嚴(yán)重危害女性健康。以往研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜癌的ADC值與子宮內(nèi)膜不典型增生、正常子宮內(nèi)膜相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[20]。ADC值具有區(qū)分正常組織和子宮內(nèi)膜癌變組織的潛能，且其隨分級(jí)增高呈減小趨勢(shì)[21]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，Ⅰ期和Ⅲ期子宮內(nèi)膜癌ADC值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[22]。此外，高、中、低分化3組子宮內(nèi)膜癌的ADC值具有顯著差異，且ADC值與其病理分化程度呈正相關(guān)，有助于評(píng)估癌灶的惡性程度[23]。研究發(fā)現(xiàn)，DWI聯(lián)合T2WI診斷子宮內(nèi)膜癌肌層浸潤(rùn)和評(píng)估術(shù)前分期的準(zhǔn)確性高于動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR（IDCE-MRI）聯(lián)合T2WI及單獨(dú)T2WI[24-25]。同時(shí)也有研究顯示，DWI對(duì)于子宮內(nèi)膜癌宮頸間質(zhì)受侵的診斷亦顯著優(yōu)于DCE-MRI[26]。但有研究報(bào)道，DWI圖像上病灶邊界顯示不清，不易判斷肌層浸潤(rùn)情況，且子宮內(nèi)膜的ADC值受月經(jīng)周期的影響，存在一定的假陽性[27]。

目前，DTI應(yīng)用于子宮內(nèi)膜癌的研究較少。Toba等[28]對(duì)12例經(jīng)病理證實(shí)為子宮內(nèi)膜癌的離體子宮標(biāo)本行DTI掃描發(fā)現(xiàn)，病灶FA值顯著低于淺肌層。當(dāng)癌組織侵犯肌層時(shí)，肌層FA值明顯增高。FA值增高區(qū)域在鏡下顯示由排列緊密的腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞組成。應(yīng)用FT可見該區(qū)域的肌纖維走行及分布中斷、紊亂，與病理表現(xiàn)相符。Zhang等[29]將DTI應(yīng)用于在體子宮內(nèi)膜癌患者，發(fā)現(xiàn)受累淺肌層的FA值顯著高于正常肌層與癌組織，F(xiàn)T顯示受侵的淺肌層由于基質(zhì)細(xì)胞的增生導(dǎo)致纖維束各向異性增大，排列無序，與Toba等[28]的離體研究結(jié)果相符。此外，F(xiàn)A值在評(píng)估子宮肌層浸潤(rùn)方面優(yōu)于ADC值，并且比T2WI和DCE-MRI更敏感。由此，DTI通過量化分析子宮內(nèi)膜癌淺肌層浸潤(rùn)情況及FT直觀地顯示病灶的解剖細(xì)節(jié)，能為臨床提供更多的信息，有助于臨床診斷和后續(xù)治療方案的選擇。

2.3 宮頸癌宮頸癌是發(fā)病率最高的婦科惡性腫瘤。近年來宮頸細(xì)胞學(xué)篩查的普遍應(yīng)用及人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗的問世，使其發(fā)病率和死亡率明顯降低。MRI可對(duì)病灶進(jìn)行定位，清晰顯示腫瘤數(shù)目、大小、浸潤(rùn)深度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況等，對(duì)宮頸癌有較大的診斷價(jià)值。DWI作為常規(guī)MRI的有益補(bǔ)充，ADC值可定量分析腫瘤組織微環(huán)境的改變，在診斷和分期中具有重要作用。在宮頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的評(píng)估中，Lin等[30]研究發(fā)現(xiàn)，ADC值較常規(guī)MRI具有更高的敏感度（25%vs.83%）和相近的特異度（98%vs.99%），轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的ADC值顯著低于良性淋巴結(jié)（P＜0.001），且測(cè)得的轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)短徑最小為5 mm。Kim等[31]的研究也發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性與非轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且當(dāng)ADC值為0.862×10-3mm2/s作為閾值時(shí)，其鑒別兩者的敏感度和特異度分別為87%和80%。

此外，ADC值可量化、重復(fù)測(cè)量，能夠在分子水平早期監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)反映治療效果，可作為宮頸癌患者預(yù)后判斷的重要指標(biāo)，有助于臨床療效評(píng)價(jià)。相關(guān)研究顯示，宮頸癌放化療后ADC值升高，可由腫瘤細(xì)胞凋亡、肉芽形成、透明變性等導(dǎo)致[32-33]?；熐昂竽[瘤ADC值的變化較腫瘤體積變化更早，且不依賴于腫瘤的形態(tài)學(xué)改變[34-35]。Harry等[36]研究發(fā)現(xiàn)，放化療后2周病灶A(yù)DC值變化與臨床反應(yīng)具有相關(guān)性，DWI可能替代生物標(biāo)記法用于評(píng)價(jià)浸潤(rùn)性宮頸癌的療效。劉穎[37]的研究也發(fā)現(xiàn)，宮頸癌治療后14 d ADC值變化率與療效呈正相關(guān)（r=0.578），治療后14 d的ADC值變化率閾值為35.4%時(shí)，敏感度和特異度分別為100%和73.1%，由此得出宮頸癌治療后14 d可作為評(píng)估近期療效的最佳時(shí)間點(diǎn)，有助于進(jìn)行療效分組。

2.4 子宮內(nèi)膜異位癥子宮內(nèi)膜異位癥多發(fā)生于育齡期女性，常見慢性盆腔疼痛，主要表現(xiàn)為繼發(fā)性痛經(jīng)進(jìn)行性加重。Manganaro等[38]將DTI及纖維束成像應(yīng)用于子宮內(nèi)膜異位癥患者骶神經(jīng)根微結(jié)構(gòu)改變的顯示，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)患者雙側(cè)S1～S3神經(jīng)纖維不規(guī)則且分布紊亂，定量分析顯示試驗(yàn)組S1～S3神經(jīng)纖維的FA值顯著低于健康對(duì)照組（P＜0.05）。此外，Porpora等[39]根據(jù)子宮內(nèi)膜異位癥的不同類型、部位及疼痛癥狀，應(yīng)用DTI評(píng)估神經(jīng)纖維的受累情況。研究發(fā)現(xiàn)，DTI測(cè)得的神經(jīng)纖維的異常與痛經(jīng)、非月經(jīng)周期性盆腔疼痛的嚴(yán)重程度具有相關(guān)性。DTI對(duì)于骶神經(jīng)根顯微結(jié)構(gòu)無創(chuàng)的顯示，一定程度揭示了子宮內(nèi)膜異位癥的病理生理改變，加深了對(duì)盆腔疼痛的認(rèn)識(shí)，有助于為臨床醫(yī)生選擇個(gè)性化治療提供參考，如對(duì)于神經(jīng)性疼痛，可采用骶前神經(jīng)切除術(shù)、神經(jīng)消融術(shù)、神經(jīng)麻醉浸潤(rùn)、神經(jīng)刺激或不同類型的止痛藥等緩解疼痛癥狀。由于子宮內(nèi)膜異位癥的發(fā)病機(jī)制尚未完全明晰，DTI的應(yīng)用有待進(jìn)一步明確。

3 結(jié)語

DTI可清晰顯示子宮正常結(jié)構(gòu)及病灶的微觀構(gòu)成，定量評(píng)估所得的功能信息能夠反映子宮的生理、病理改變。此外，F(xiàn)T對(duì)子宮纖維及病灶結(jié)構(gòu)的直觀顯示，提供了無創(chuàng)的觀察方法，具有良好的臨床應(yīng)用價(jià)值。但是DTI在子宮的應(yīng)用尚不成熟，存在一定的缺陷，如DTI序列信噪比和分辨率不高，易受腸氣、呼吸及蠕動(dòng)偽影等影響，并且目前尚未建立子宮DTI掃描參數(shù)及重建技術(shù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而主要借鑒于神經(jīng)系統(tǒng)。未來隨著DTI技術(shù)的不斷發(fā)展、后處理軟件的優(yōu)化及更多大樣本的研究，DTI在婦產(chǎn)科領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值將不斷提高，為臨床診斷、治療及預(yù)后提供更準(zhǔn)確的信息。