基于反向散射的定量超聲生物標(biāo)記物在妊娠婦女宮頸微結(jié)構(gòu)變化中的診斷價(jià)值研究

譚衛(wèi)紅 譚艷仙 陳廣鳳 譚曉紅

成人子宮無(wú)生育，前后略扁，呈倒置梨形，長(zhǎng)約7～9 cm，厚約2～3 cm。分底部、體、頸三個(gè)部分。子宮底是輸卵管子宮口水平以上的隆凸部分;子宮頸的下端狹窄是一個(gè)圓柱狀，在成年人中大約2.5～3 cm，是腫瘤好發(fā)的部位;底部和頸之間是子宮體。子宮頸陰道上段和子宮頸陰道以上陰道兩部分組成，屬于突入陰道的子宮頸。子宮峽部與子宮體相連的較窄的上端稱為子宮峽，長(zhǎng)度約1 cm。妊娠期間，子宮峽逐漸變長(zhǎng)，形成下段子宮;妊娠結(jié)束時(shí)，可延長(zhǎng)到7～11 cm，峽壁逐漸變薄，產(chǎn)科常在這里做剖宮術(shù)，可避免腹膜腔，減少感染的機(jī)會(huì)。女性妊娠后子宮頸剛性結(jié)構(gòu)重塑成柔性結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程涉及宮頸微結(jié)構(gòu)的逐漸紊亂?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)聲衰減和反向散射功率損耗等定量超聲生物標(biāo)記物評(píng)估宮頸微結(jié)構(gòu)紊亂，此前研究顯示離體子宮頸組織的各向異性和異質(zhì)性影響衰減和反向散射功率損失[1]。子宮頸在懷孕期間可以描述為子宮頸重塑的過(guò)程，它從保護(hù)胎兒生長(zhǎng)的屏障轉(zhuǎn)變?yōu)榉置涮旱耐緩?。但過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們對(duì)這個(gè)過(guò)程了解甚少，盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此做了大量研究，但由于子宮頸改變過(guò)早導(dǎo)致的早產(chǎn)率正在逐年增加[2]，據(jù)估計(jì)，即使對(duì)所有孕婦進(jìn)行篩查并提供適當(dāng)?shù)呐R床干預(yù)措施，仍有95%的早產(chǎn)會(huì)發(fā)生。早產(chǎn)不僅是一個(gè)臨床問(wèn)題，更是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，因?yàn)槠浒殡S著死亡風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)資源利用的增加。由于需要對(duì)子宮頸重構(gòu)過(guò)程進(jìn)行全面理解，因此正在探索影像學(xué)定量生物標(biāo)志物的研究，對(duì)于預(yù)測(cè)出生時(shí)機(jī)和建立有針對(duì)性的時(shí)機(jī)具有重要臨床價(jià)值。本研究統(tǒng)計(jì)分析了2020年7—12月在陽(yáng)江市第三人民醫(yī)院產(chǎn)檢的孕婦40例的臨床資料，擬比較妊娠早期與妊娠晚期的聲衰減和反向散射功率差異，用以動(dòng)態(tài)評(píng)估宮頸重塑過(guò)程。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年7—12月在陽(yáng)江市第三人民醫(yī)院產(chǎn)檢的孕婦40例，將其分為兩組，早產(chǎn)組20例婦女在孕早期（妊娠5～14周）即終止妊娠（早產(chǎn)），足月組中20名在孕晚期（37～41周）足月引產(chǎn)（有引產(chǎn)指征）。早產(chǎn)組20例孕婦年齡20～35歲，平均（27.25±5.46）歲。在既往史方面，停經(jīng)史20例（100%），刮宮史17例（85.00%），剖宮產(chǎn)史3例（15.00%），助孕在宮頸管中種植2例（10.00%），宮內(nèi)節(jié)育器1例（5.00%）。足月組20例孕婦年齡20～35歲，平均（27.43±5.68）歲。在既往史方面，停經(jīng)史20例（100%），刮宮史16例（80.00%），剖宮產(chǎn)史4例（20.00%），助孕在宮頸管中種植1例（5.00%），宮內(nèi)節(jié)育器2例（10.00%）。兩組孕婦的一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），可對(duì)比。本研究獲得醫(yī)院倫理機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)的批準(zhǔn)。所有孕婦均簽署知情同意書(shū)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡20～35歲。（2）均具有良好的依從性。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）存在明顯心肝腎嚴(yán)重功能不全孕婦。（2）存在盆腔手術(shù)史。

1.2 方法

1.2.1 超聲監(jiān)測(cè)

妊娠28周后均接受了超聲檢查，每組女性的所有檢查均由同一位臨床醫(yī)生進(jìn)行。本研究使用的邁瑞DC-70超聲系統(tǒng)。射頻（radio frequency，RF）回波信號(hào)數(shù)據(jù)是通過(guò)以線性陣列模式（標(biāo)稱頻率為10 MHz）操作的原型導(dǎo)管換能器采集的，以在波束轉(zhuǎn)向時(shí)允許平行聲線。原型傳感器固定在臨床醫(yī)生的食指上，其活動(dòng)孔位于指尖上，并置于裝有聲耦合凝膠的無(wú)菌手套中，手指大致平行于子宮頸管，位于組早產(chǎn)組婦女宮頸前部（3T）或足月組婦女后部（1T）的子宮頸長(zhǎng)度的中間。此位置基于對(duì)人子宮頸剪切波速（shear wave velocity，SWS）和定量超聲（quantitative ultrasound，QUS）反向散射參數(shù)的體外研究結(jié)果。在RF數(shù)據(jù)采集之前，已通過(guò)B型超聲檢查了位置。在兩組女性檢查期間使用Axius直接超聲獲取了兩組波束控制的RF回波信號(hào)數(shù)據(jù)，當(dāng)聲束以4°的步進(jìn)從-28°轉(zhuǎn)向至+28°時(shí)，RF回波信號(hào)波束轉(zhuǎn)向采集大約需要20～30 s，收集了15個(gè)獨(dú)立的RF回波信號(hào)數(shù)據(jù)幀。所有RF回波信號(hào)數(shù)據(jù)均以40 MHz采樣，使用MATLAB進(jìn)行離線分析數(shù)據(jù)。

1.2.2 定量超聲參數(shù)估計(jì)

（1）功率譜估計(jì)。QUS參數(shù)的偏差和方差取決于所使用的功率譜估計(jì)區(qū)域和參數(shù)估計(jì)區(qū)域的大小。為了選擇最佳功率譜估計(jì)區(qū)域（power spectrum estimation region，PSER）和參數(shù)估計(jì)區(qū)域（parameter estimation region，PER）的大小，首先測(cè)量原型探頭的軸向和橫向脈沖回波相關(guān)長(zhǎng)度（247 μm和330 μm）確定功率譜估計(jì)區(qū)域?yàn)? mm×4 mm，衰減PER為10 mm×4 mm和BSPD為4 mm×4 mm PER是QUS參數(shù)估計(jì)的最佳選擇。（2）角度范圍。選擇權(quán)衡用于分析的角度范圍和所有波束控制角度在參數(shù)中的最大軸向深度和橫向范圍，為原型線性陣列換能器幾何形狀的角度范圍的函數(shù)。選擇了±28°的射束轉(zhuǎn)向范圍，因?yàn)樗亲畲蟮慕嵌确秶?，延伸到子宮頸前后軸的平均軸向深度（1.4 cm）。（3）衰減估計(jì)。使用特定的衰減系數(shù)[3]。該方法依賴于均勻由球形散射體組成的校準(zhǔn)參考體模，以補(bǔ)償RF回波信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的依賴性，從而可以估計(jì)組織的聲學(xué)特性，使用5 MHz帶寬（4～9 MHz）估算SAC。（4）感興趣區(qū)域的選擇。在B型圖像上劃定前或后子宮頸，并且將所有不完全包含子宮頸組織的QUS參數(shù)估計(jì)值排除在分析范圍之外。由于換能器的橫向范圍有限，因此從換能器面開(kāi)始2 mm處估計(jì)QUS參數(shù)（小于2.5 mm的仰角孔徑長(zhǎng)度）。

1.3 觀察指標(biāo)

（1）早產(chǎn)組孕婦的漏斗形狀。具體形態(tài)主要包括U型（宮頸外口與內(nèi)口全部擴(kuò)張漏斗）、V型（較為嚴(yán)重的漏斗）、Y型（小漏斗）、T型（閉合的正常宮頸）。（2）兩組孕婦的衰減系數(shù)（attenuation coefficient，SAC）和平均背向散射功率差（average backscattering power difference，mBSPD）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

通過(guò)SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以 （）表示，采用t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 早產(chǎn)組孕婦的漏斗形狀分析

早產(chǎn)組孕婦20例中，在漏斗形狀方面，U型、V型、Y型、T型分別占40.00%、30.00%、20.00%、10.00%。見(jiàn)表1。

表1 早產(chǎn)組孕婦的漏斗形狀分析[例（%）]

2.2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較

早產(chǎn)組孕婦的SAC和mBSPD均低于足月組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較（mm， ）

表2 兩組孕婦的SAC和mBSPD比較（mm， ）

組別 例數(shù) SAC mBSPD早產(chǎn)組 20 4.32±1.25 4.85±1.32足月組 20 8.23±1.25 9.01±0.05 t值 - 9.892 14.084 P值 - ＜0.001 ＜0.001

3 討論

子宮頸位于子宮下部，近似圓錐體，長(zhǎng)2.5～3 cm，上端與子宮體相連，下端深入陰道。陰道頂端的穹隆又將子宮頸分為兩部分：宮頸突入陰道的部分稱宮頸陰道部，在陰道穹隆以上的部分稱宮頸陰道上部。宮頸的中央為前后略扁的長(zhǎng)梭性管腔，其上端通過(guò)宮頸內(nèi)口與子宮腔相連，其下端通過(guò)宮頸外口開(kāi)口于陰道。內(nèi)外口之間即宮頸管。宮頸外口未生育女性呈圓形，經(jīng)陰道分娩生育過(guò)的婦女呈橫裂形。宮頸的大小與宮體比例隨年齡及內(nèi)分泌狀態(tài)等而變化。宮頸壁由黏膜、肌層和外膜組成。宮頸位于子宮的最下端，宮頸由陰道所包繞，以陰道為界分為上下兩部，上部占宮頸的2/3，兩側(cè)與子宮主韌帶相連，稱為宮頸陰道上部。下部占宮頸的1/3，深入陰道內(nèi)稱為宮頸陰道部，未產(chǎn)婦的宮頸外口呈圓形，已產(chǎn)婦受分娩影響形成橫裂，將宮頸分為前唇和后唇。宮頸主要由結(jié)締組織構(gòu)成，含少量平滑肌纖維、血管及彈力纖維，宮頸管黏膜為單層高柱狀上皮，黏膜內(nèi)腺體分泌，堿性黏液形成黏液栓，堵塞宮頸管，黏液栓成分及性狀受性激素影響，發(fā)生周期性改變。

子宮頸是子宮的一部分，子宮頸指的是子宮峽部和子宮頸以下的部分。子宮頸是圓柱形的，在子宮頸頂部的峽部稱為子宮頸的內(nèi)口，下端是子宮頸的外口。宮頸主要是起到一定的連接作用，所以，大多數(shù)宮頸疾病，也會(huì)危害到女性子宮的健康，所以平時(shí)一定要保護(hù)好。由于女性在懷孕期間，體內(nèi)的雌孕激素會(huì)持續(xù)處于高水平狀態(tài)，而在高雌激素水平的刺激下，就會(huì)導(dǎo)致宮頸柱狀上皮移位，所以可能會(huì)引起宮頸局部呈糜爛樣改變。所以在做婦科檢查，或者是懷孕期間同房的時(shí)候，就可能會(huì)出現(xiàn)同房后的接觸性出血表現(xiàn)。而對(duì)于本身孕前就有宮頸糜爛的女性，這時(shí)候糜爛面會(huì)加重，而且宮頸還會(huì)有明顯充血現(xiàn)象。陰道B超測(cè)量宮頸長(zhǎng)度和宮頸寬度，是預(yù)測(cè)先兆流晚期產(chǎn)和早產(chǎn)宮頸因素的重要手段，統(tǒng)計(jì)顯示宮頸長(zhǎng)度平均為（36±5）mm，宮頸管寬度為（4±1）mm.以宮頸長(zhǎng)度≤26 mm為界值，預(yù)測(cè)先兆早產(chǎn)孕婦發(fā)生早產(chǎn)的敏感性為100%，特異性為81%，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為55%，陰性預(yù)測(cè)值為100%[4]。宮頸過(guò)短和過(guò)寬，是宮頸機(jī)能不全的表現(xiàn)。

迄今為止，QUS生物標(biāo)記物的探索集中在組織柔軟度和（或）潛在的微結(jié)構(gòu)組織上。通常，測(cè)量柔軟度的參數(shù)是基于剪切波的傳播，用于量化微觀結(jié)構(gòu)的參數(shù)是基于反向散射的回波信號(hào)來(lái)自壓縮波的傳播[5]。SWS可以量化孕婦和恒河猴的子宮頸的柔軟度，然而重要的是，盡管SWS是宮頸重塑的有價(jià)值的生物標(biāo)志物，但其無(wú)法了解組織為何變軟[6-7]，嚙齒動(dòng)物研究表明，宮頸組織順應(yīng)性與整個(gè)妊娠期細(xì)胞外基質(zhì)（主要是膠原蛋白）的組成和結(jié)構(gòu)變化有關(guān)[8-9]?；诜聪蛏⑸浠夭ㄐ盘?hào)的QUS參數(shù)，例如SAC和mBSPD提供了有關(guān)這些微結(jié)構(gòu)特性的信息[10-11]。在離體和體內(nèi)研究中，mBSPD已顯示出可檢測(cè)人體組織中主要聲散射體（可能是膠原蛋白）組織的變化。并且已經(jīng)提出SAC的變化與婦女和嚙齒動(dòng)物的子宮頸的膠原蛋白含量的變化相關(guān)[12-13]。但在超聲監(jiān)測(cè)中都不應(yīng)忽略在宮頸組織本身和QUS參數(shù)中存在的各向異性和空間異質(zhì)性，各向異性和空間異質(zhì)性會(huì)影響子宮頸癌的QUS定量測(cè)量[14-15]。

探索衰減和反向散射功率差作為孕婦宮頸重構(gòu)的潛在生物標(biāo)志物具有重要的臨床預(yù)測(cè)價(jià)值，但目前并沒(méi)有將這兩種指標(biāo)用于預(yù)測(cè)妊娠過(guò)程中子宮頸重塑過(guò)程，本研究擬通過(guò)使用線性陣列超聲換能器從子宮頸中部的一致位置獲取數(shù)據(jù)來(lái)控制各向異性和空間異質(zhì)性。同時(shí)選擇線性陣列來(lái)嚴(yán)格控制聲束的入射角。本研究選擇一組懷孕初期的婦女，旨在確定女性早、晚期妊娠子宮頸的衰減估計(jì)值是否存在明顯差異，離體子宮頸中發(fā)現(xiàn)的反向散射力的角度依賴性是否會(huì)存在于體內(nèi)，為觀察子宮頸重塑動(dòng)態(tài)觀察及選擇合適的干預(yù)時(shí)機(jī)提供重要指導(dǎo)。結(jié)果表明，早產(chǎn)組孕婦20例中，在漏斗形狀方面，U型、V型、Y型、T型分別占40.00%、30.00%、20.00%、10.00%。早產(chǎn)組孕婦的SAC和mBSPD均低于足月組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。從上述發(fā)現(xiàn)探索衰減和反向散射功率差作為孕婦宮頸重構(gòu)的潛在生物標(biāo)志物具有重要的臨床預(yù)測(cè)價(jià)值，但目前并沒(méi)有將這兩種指標(biāo)用于預(yù)測(cè)妊娠過(guò)程中子宮頸重塑過(guò)程。

綜上所述，基于反向散射的定量超聲生物標(biāo)記物在妊娠婦女宮頸微結(jié)構(gòu)變化中的診斷價(jià)值高，值得推廣。