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经验交流
子宫腺肌症四种亚型的MRI特征及其HIFU治疗相关参数的差异性研究
钟雨晴 刘洋 胡艳 刘宇航 吕发金

Cite this article as: Zhong YQ, Liu Y, Hu Y, et al. Difference of MRI characteristics and HIFU related parameters of four subtypes of adenomyosis[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2022, 13(9): 95-99.本文引用格式:钟雨晴, 刘洋, 胡艳, 等. 子宫腺肌症四种亚型的MRI特征及其HIFU治疗相关参数的差异性研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(9): 95-99. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.09.018.


[摘要] 目的 探讨基于MRI的子宫腺肌症四分型的MRI特征及其经高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU)治疗相关参数的差异。材料和方法 回顾性分析203例经HIFU治疗的子宫腺肌症患者病例,根据MRI T2加权成像(T2-weighted imaging,T2WI)示子宫腺肌症病灶与子宫结合带、子宫内膜的位置关系,将子宫腺肌症变分为Ⅰ内源型(intrinsic)43例、Ⅱ外源型(extrinsic)48例、Ⅲ壁内型(intramural)29例,和Ⅳ不确定型(indeterminate)83例。比较四种亚型的临床资料、MRI特征以及与HIFU治疗相关的参数。结果 四种亚型的能效因子(energy efficiency factor, EEF)分别为2.02、3.18、1.88、3.50 J/mm3,四种亚型的消融率(nonperfused volume ration, NPVR)分别为47.78%、39.98%、88.57%、32.47%,四种亚型经HIFU治疗的EEF、NPVR的差异均具有统计学意义(P<0.05),四种亚型的流产史、生育史、MRI特征以及经HIFU消融的治疗时间、辐照时间、辐照剂量、病灶体积、消融体积的差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论 四种亚型经HIFU消融的消融率、能效因子等的差异均具有统计学意义(P<0.05),因此这种基于病理和MRI的分型方法有助于子宫腺肌症的临床术前决策。
[Abstract] Objective To explore the differences of MRI characteristics and relevant parameters of high intensity focused ultrasound therapy of the four subtypes of adenomyosis based on magnetic.Materials and Methods A tatal of 203 cases with adenomyosis treated by high intensity focused ultrasound (HIFU) were retrospectively analyzed. According to the location relationship between the adenomyosis focus, the uterine junction zone and the endometrium shown by T2 weighted imaging (T2WI), the adenomyosis was divided into 43 cases of type Ⅰ (intrinsic), 48 cases of type Ⅱ (extrinsic), 29 cases of type Ⅲ (intrinsic) and 83 cases of type Ⅳ (intrinsic). The clinical data, preoperative MRI characteristics and postoperative treatment parameters of different subtypes were compared.Results The energy efficiency factor (EEF) of the four subtypes were 2.02, 3.18, 1.88, and 3.50 J/mm3 respectively. The nonperfused volume ration (NPVR) of the four subtypes were 47.78%, 39.98%, 88.57%, and 32.47% respectively. The differences of EEF and NPVR of the four subtypes were statistically significant (P<0.05). The differences of abortion history, fertility history and MRI characteristics of the four subtypes were statistically significant (P<0.05), and the differences of treatment time, irradiation time,irradiation dose, lesion volume and ablation volume of the four subtypes after HIFU ablation were statistically significant (P<0.05).Conclusions The difference of NPVR and EEF among the four subtypes after HIFU ablation was statistically significant (P<0.05). Therefore, this classification based on pathology and MRI is helpful for clinical preoperative decision-making.
[关键词] 子宫腺肌症;高强度聚焦超声;磁共振成像;消融率;能效因子
[Keywords] adenomyosis;high intensity focused ultrasound;magnetic resonance imaging;nonperfused volume ration;energy efficiency factor

钟雨晴 1   刘洋 1, 2   胡艳 1   刘宇航 2   吕发金 1, 2*  

1 重庆医科大学生物医学工程学院,超声医学工程国家重点实验室,重庆 400016

2 重庆医科大学附属第一医院放射科,重庆 400016

*吕发金,E-mail:fajinlv@163.com

作者利益冲突声明:全部作者均声明无利益冲突。


收稿日期:2022-05-30
接受日期:2022-09-07
中图分类号:R445.2  R711.74 
文献标识码:A
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2022.09.018
本文引用格式:钟雨晴, 刘洋, 胡艳, 等. 子宫腺肌症四种亚型的MRI特征及其HIFU治疗相关参数的差异性研究[J]. 磁共振成像, 2022, 13(9): 95-99. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2022.09.018

       子宫腺肌症是育龄期女性的常见病,主要症状有痛经、经期延长、经量增多、不孕等,常导致患者出现贫血等伴随症状,严重影响患者生活[1, 2]。药物治疗是子宫腺肌症的首选方法,但其疗效有限、有副作用,且患者易复发[3, 4],因此它的应用有限。子宫切除术虽然是根治方法,但对于有生育意愿或希望保留子宫的患者来说不是理想的治疗方式[5]。高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound, HIFU)是一种非侵入性的技术,可选择性地使病灶发生凝固性坏死,缓解患者的症状。过去十余年,HIFU在临床实践中被证明治疗子宫腺肌症是安全有效的,因此已被广泛用于治疗[6, 7]

       虽然病理检查仍然是诊断子宫腺肌症的金标准[8],但为减少对患者进行有创操作,目前对于子宫腺肌症这一良性疾病的主要检查手段是超声和MRI[9, 10];相比超声,MRI具有更好的软组织分辨力,能够清晰显示病灶与周围组织,广泛用于子宫腺肌症HIFU术前评估[11, 12]。根据MRI所示的病灶形态,子宫腺肌症可以分为弥漫性、局灶性两种类型,虽然该分型简便,但其对子宫腺肌症的病因、发生机制解释不清,而且对临床术前决策的指导作用不大,因此研究者对该分型的意见不统一[13, 14]

       Kishi等[15]以病理为基础,结合患者的年龄、病史、临床症状等,分析子宫腺肌症的病因和发病机制;并根据MRI所示病灶与子宫结合带、子宫内膜的位置关系将其分成四种亚型:Ⅰ型(intrinsic)、Ⅱ型(extrinsic)、Ⅲ型(intramural)、Ⅳ型(indeterminate)。近期有研究根据该分型探讨了四种亚型子宫腺肌症保守治疗的情况,Matsubara等[16]发现患者经持续孕激素治疗,Ⅰ型在治疗期间出现严重出血的风险大;Chen等[10]发现患者经体内放置左炔诺孕酮宫内节育器治疗后,Ⅳ型的治疗失败率和复发率高。目前缺少探讨四种亚型经HIFU消融的难易程度以及消融率是否有差异的研究。

       因此本研究拟依据Kishi等[15]提出的子宫腺肌症分型标准,评估四种亚型的MRI特征及与HIFU治疗相关的参数,为子宫腺肌症的临床术前决策提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料来源

       本研究经重庆医科大学附属第一医院伦理委员会批准,免除受试者知情同意,批准文号:2022年科研伦理(2022-K149)。回顾性分析2013年1月至2021年6月在重庆医科大学附属第一医院接受HIFU治疗的203例子宫腺肌症患者病例,根据患者术前MRI进行分型,Ⅰ型43例、Ⅱ型48例、Ⅲ型29例、Ⅳ型83例。纳入标准:(1)参考《子宫腺肌病诊治中国专家共识》[3],根据患者的病史和MRI诊断子宫腺肌症;(2)所有患者均出现症状并完成HIFU治疗;(3)患者同意进行HIFU术前、术后MRI检查。排除标准:(1)患者的MRI图像缺失或图像伴有明显的伪影影响进一步的定性或定量评估;(2)患者临床资料缺失。

1.2 MRI

       所有患者均采用GE HDxt 3.0 T MRI scanner (Singa HD Excite, GE healthcare,USA)进行MRI检查。矢状位T2WI扫描序列:TR 4400 ms,TE 106.6 ms,矩阵 288×224,FOV 28.0 cm×22.4 cm,层厚 5 mm,层间距 1.5 mm;T1WI序列:TR 175 ms,TE 1.8 ms,FOV 40 cm×28 cm,矩阵320×224,层厚5 mm,层间距1 mm;静脉注射对比剂进行增强T1WI扫描,参数如下:TR 4ms,TE 1.9 ms,矩阵320×224,FOV 40 cm×32 cm,层厚4 mm,层间距0 mm。对比剂采用马根维显(Gd-DTPA,Bayer Pharma AG,德国),剂量为0.2 mL/kg,推注速率为2 mL/s。

       根据MRI T2WI显示子宫腺肌症病灶与子宫结合带、子宫内膜的位置关系,将患者分成四型:(1)Ⅰ型内源型(intrinsic),T2WI示子宫见界限不清的低信号区,子宫结合带增厚,子宫的外层正常;(2)Ⅱ型外源型(extrinsic),T2WI示病灶由子宫外层向内扩张,子宫结合带无异常,在病灶和子宫结合带之间可见正常肌肉结构;(3)Ⅲ型壁内型(intramural),T2WI示病灶呈局限性,边界清晰,病灶周围是正常肌肉结构;(4)Ⅳ型不确定型(indeterminate),T2WI示病灶弥漫分布于子宫内,子宫弥漫性增大,无法区分病灶与子宫结合带、子宫内膜的位置关系(图1)。

       已有研究[17]指出子宫腺肌症病灶的位置、MRI T2WI信号强度、MRI T2WI高信号、MRI T1WI高信号与患者HIFU治疗的消融率(nonperfused volume ration, NPVR)、能效因子(energy efficiency factor, EEF)有关。因此本研究统计了患者HIFU的术前MRI特征,包括:(1)根据T2WI示病灶位置分为:累及子宫前壁;累及子宫后壁;同时累及子宫前、后壁(弥漫);(2)根据MRI T1加权成像(T1-weighted imaging, T1WI)示病灶内是否有信号强度类似脂肪的高信号;(3)根据T2WI示病灶内是否有信号强度类似水的高信号;(4)T2WI示病灶内高信号数量,于病灶最大的层面计数,分为数量多于5个、少于5个;(5)根据T2WI示病灶信号强度,病灶主体部分的信号强度与肌层比较,分为低于子宫肌层、与子宫肌层相近。本研究所有影像均由两名具有8年阅片经验的影像诊断医师共同判读,如出现争议,由科室主任医师评估结果并作出一致决定。

       统计定量资料。使用AW服务器工作站(the AW-server workstation,4.0,GE Healthcare)在患者HIFU术前T2WI矢状位上沿着病灶累及区域的边缘逐层勾勒感兴趣区(region of interest, ROI),自动得出病灶体积[18]。对于病灶累及整个子宫壁全层的病灶,ROI区域边缘需要与子宫内膜及浆膜层保持一定距离以免累及非病灶组织。

       统计患者HIFU术后MRI特征。使用AW服务器工作站在患者术后T1对比增强图像上逐层勾勒治疗后病灶非增强区域,计算消融体积(nonperfused volume, NPV)[19]。本研究所有图像勾画由两名具有8年阅片经验的影像诊断医师共同分析获得,采用讨论一致性确定最终结果。

图1  子宫腺肌症四种亚型的MRI T2 矢状位图像。1A:Ⅰ型MRI T2WI(矢状位)示子宫内可见界限不清的低信号区,位于子宫前壁,子宫结合带增厚,与病灶相连,子宫的外层未受影响:1B:Ⅱ型T2WI(矢状位)示病灶位于子宫后壁,子宫结合带未见异常,在病灶和结合带之间可以看到健康的肌肉结构:1C:Ⅲ型T2WI(矢状位)示病灶单独存在,病灶边缘清晰,病变周围有完整的肌肉结构,子宫结合带和子宫外层不受影响。1D:Ⅳ型T2WI(矢状位)示子宫增大,病灶弥漫于子宫。

1.3 HIFU

       使用JC200型海扶刀®聚焦超声肿瘤治疗系统(重庆海扶医疗科技股份有限公司),所有患者在治疗前做术前准备。术中患者采取俯卧位,将导尿管插入膀胱,在超声设备实时监控下进行消融治疗,当整个子宫腺肌症病灶的超声图像出现明显灰度变化时,终止治疗。

       统计患者的HIFU术前基本情况,包括患者的年龄、临床症状(包括痛经、月经量增加、经期不规则)、生育史(患者既往有分娩史)、流产史(患者既往有妊娠不足28周、胎儿体重不足1000 g而终止妊娠的病史)、盆腔手术史(患者既往有盆腔内子宫、卵巢等手术病史)。

       统计与患者经HIFU消融后的治疗相关参数,包括治疗时间(患者经HIFU治疗的总时间)、辐照时间(患者HIFU术中聚焦超声束照射到病灶到结束的持续时间)、辐照剂量(患者HIFU术中聚焦超声束照射到病灶的总能量)、治疗功率(单位时间内聚焦超声束照射到病灶的能量)、治疗强度(辐照时间除以治疗时间)、消融率(消融体积除以子宫腺肌症病灶体积)、能效因子(消融1 mm3子宫腺肌症的病灶组织的超声能量)[17,19, 20]

1.4 统计学分析

       计量资料中符合正态分布的数据用平均值±标准差表示,组间比较采用单因素方差分析,亚组间两两比较采用LSD法;不符合正态分布的数据用中位数和四分位数范围表示,组间比较采用非参数检验。计数资料用频数或率(%)表示,组间比较采用卡方检验。使用SPSS 25.0完成统计分析,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

       四种亚型患者的流产史、生育史的差异均具有统计学意义(P<0.05),两两比较显示Ⅰ型与Ⅱ型子宫腺肌症患者的流产史、生育史的差异均具有统计学意义(P<0.05);其余各亚型之间没有差异(表1)。

表1  子宫腺肌症患者的临床资料

2.2 患者的MRI表现

       四种亚型病灶位置的差异具有统计学意义(P<0.05),亚型与病灶位置存在中度相关性(Cramer's V=0.460);四种亚型病灶内是否有T1高信号、病灶内是否有T2高信号以及高信号数量、T2WI上病灶主体信号强度的差异均具有统计学意义(P<0.05)。两两比较显示Ⅰ型与Ⅱ型的病灶位置、病灶内是否有T1高信号、病灶主体T2WI信号强度的差异均具有统计学意义(P<0.05);Ⅰ型与Ⅳ型的病灶位置、病灶内是否有T1高信号、病灶内T2高信号数量、病灶主体T2WI信号强度的差异均具有统计学意义(P<0.05);Ⅰ型与Ⅲ型只有病灶内是否有T1高信号的差异均具有统计学意义(P<0.05);Ⅱ型与Ⅲ型、Ⅱ型与Ⅳ型、Ⅲ型与Ⅳ型病灶位置的差异具有统计学意义(P<0.05)(表2)。

表2  患者的MRI表现

2.3 HIFU相关的参数

       四种亚型的病灶体积、治疗时间、辐照时间、辐照剂量、EEF、NPV、NPVR的差异均有统计学意义(P<0.05);四种亚型的治疗功率、治疗强度的差异没有统计学意义(P>0.05)。成对比较提示Ⅰ型与Ⅱ型有两项参数的差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅰ型与Ⅲ型有两项的差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅰ型与Ⅳ型有六项的差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅱ型与Ⅲ型有六项的差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅱ型与Ⅳ型有两项的差异均有统计学意义(P<0.05);Ⅲ型与Ⅳ型有七项的差异均有统计学意义(P<0.05)(表3)。

表3  患者HIFU治疗情况

3 讨论

       本研究是基于Kishi等[15]提出的子宫腺肌症四分型方法,比较四种亚型患者的临床资料、MRI特征以及与HIFU治疗相关的参数,结果显示患者的流产史、生育史、MRI特征以及经HIFU消融的治疗时间、辐照时间、辐照剂量、病灶体积、消融体积、NPVR、EEF的差异均具有统计学意义。通过讨论基于MRI的子宫腺肌症四分型的临床意义有助于患者的临床术前决策。目前国内缺少探讨基于MRI的子宫腺肌症四种亚型患者的临床资料以及经HIFU治疗的相关参数是否有差异的研究。研究结果显示四种亚型的年龄、临床症状没有差异,四种亚型患者的生育史的差异有统计学意义,Ⅰ型患者中有较多人有生育史,这与Kishi等[15]的研究结果是一致的,妊娠可能是Ⅰ型的易感因素。本研究进一步发现四种亚型的流产史的差异有统计学意义,Ⅰ型患者中有较多人有流产史,这与Ⅰ型的发生机制一致,患者由于多种因素如妊娠、流产、手术干预(如刮宫)等致子宫结合带受损,子宫内膜及间质向外生长累及子宫肌层[21, 22, 23]

       研究发现病灶的MRI特征能在一定程度上反映子宫腺肌症的组织学特性[24],因此本研究比较了四种亚型的MRI,结果显示不同亚型的病灶位置、T1WI上病灶是否存在高信号、T2WI上病灶是否存在高信号以及高信号数量、T2WI上病灶信号强度的差异均有统计学意义。四种亚型的病灶位置不同,且病灶位置与不同亚型存在中度相关性。Ⅰ型、Ⅲ型病灶常出现在子宫前壁或后壁;Ⅱ型病灶多位于子宫后壁,Ⅳ型多同时侵及子宫前后壁。已有研究[15]发现病灶位置与子宫腺肌症起源与发生机制有关,Ⅰ型是由子宫内膜侵及子宫肌层所致,Ⅲ型的发生源于化生假说,本研究结果显示Ⅰ型、Ⅲ型的病灶位置不具有特异性,病灶常位于子宫前壁或后壁,我们考虑是由于虽然两种亚型发生机制不同,但Ⅰ型子宫肌层受侵位置和Ⅲ型子宫内发生化生位置都是不确定的;Ⅱ型是由于盆腔内的异位子宫内膜向前侵及子宫后壁所致,与本研究显示Ⅱ型多位于子宫后壁是一致的;Ⅳ型的病灶大,无法区分病变与子宫结合带、子宫内膜的关系,可能有两种或多种其他亚型同时存在,与本研究发现Ⅳ型多同时侵及子宫前壁与后壁是一致的。同时结果显示四种亚型病灶的MRI信号特征的差异有统计学意义,但两两比较Ⅰ型与Ⅲ型之间、Ⅱ型与Ⅳ型之间MRI信号特征的差异没有统计学意义,与Ⅱ型、Ⅳ型相比,Ⅰ型、Ⅲ型病灶内少见T1高信号,T2高信号数量少,T2WI示病灶主体部分信号强度低,根据以往研究[24, 25]我们认为这与Ⅰ型、Ⅲ型病灶内出血、变性少,病灶含水量少、纤维组织多有关。

       本研究比较了四种亚型的治疗情况,结果显示四种亚型的治疗功率、治疗强度的差异没有统计学意义,提示患者在HIFU治疗设置较为一致,具有可比性,而不同亚型的病灶体积、治疗时间、辐照时间、辐照剂量、EEF、NPV、NPVR的差异均有统计学意义。已有研究[17,20]指出NPVR、EEF是用于评估HIFU疗效的关键因素,NPVR与患者术后的症状缓解有关,NPVR越高,患者症状缓解的持续性越好;而EEF反映患者经HIFU治疗的难易程度,EEF越小,治疗难度越小,因此我们主要讨论NPVR和EEF两个参数。结果显示Ⅰ-Ⅳ型的NPVR的差异有统计学意义,两两比较显示Ⅲ型的NPVR最高,Ⅰ型的NPVR显著低于Ⅲ型,Ⅱ型、Ⅳ型的NPVR显著低于Ⅰ型,但Ⅱ型与Ⅳ型没有差异。Ⅰ~Ⅳ型的EEF的差异有统计学意义,两两比较显示Ⅰ型、Ⅲ型的EEF最小,Ⅱ型、Ⅳ型的EEF显著小于Ⅰ型、Ⅲ型,但Ⅰ型与Ⅲ型、Ⅱ型与Ⅳ型间没有差异。结合对四种亚型的NPVR、EEF的分析,可知Ⅰ型、Ⅲ型的消融效果优于Ⅱ型、Ⅳ型,Ⅰ型、Ⅲ型的消融难度低于Ⅱ型、Ⅳ型。已有研究[17,20,26]提示MRI特征可作为子宫腺肌症的HIFU消融效果的预测指标,当病灶T2WI上信号强度低、病灶内高信号数量少时,患者的NPVR高,EEF低。根据我们对四种亚型的MRI特征和治疗参数的研究,结果显示Ⅰ型与Ⅲ型之间、Ⅱ型与Ⅳ型之间的MRI特征较为一致,而相比于Ⅱ型、Ⅳ型,Ⅰ型、Ⅲ型病灶内少见T1高信号、T2高信号数量少、T2WI示病灶主体部分信号强度低,这很好地解释了Ⅰ型与Ⅲ型之间、Ⅱ型与Ⅳ型之间的消融难度及消融效果较为一致,同时也解释了Ⅰ型、Ⅲ型与Ⅱ型、Ⅳ型的消融效果和消融难度的差异,相比于Ⅱ型、Ⅳ型,Ⅰ型、Ⅲ型的NPVR高、EEF低。虽然Ⅰ型、Ⅲ型的EEF、NPVR显著高于Ⅱ型、Ⅳ型,但两两比较显示Ⅲ型的NPVR显著高于Ⅰ型,而Ⅰ型与Ⅲ型的EEF、NPV没有差异,这一结果提示了两种亚型在相同的治疗难度情况下能够达到较为一致的消融体积,两组的NPVR差异的原因可能是Ⅲ型的病灶体积显著小于Ⅰ型造成的。

       本研究有不足之处,首先本研究是一项回顾性研究,所有患者都来自一个中心;其次我们考虑可能是因为纳入的患者数量相对较少,研究受到限制,研究无法全面、详细地展示该分型的特征,结果可能会出现一些偏差。未来可能需要进行多中心的、大样本的、前瞻性随机对照试验。

       四种亚型子宫腺肌症MRI特征不同,四种亚型HIFU的NPVR、EEF不同,其中Ⅰ型与Ⅲ型之间、Ⅱ型与Ⅳ型之间的MRI特征与经HIFU治疗后的EEF、NPVR更接近,由此可见此种基于MRI的分型方法有助于子宫腺肌症的临床术前决策,帮助选择适宜HIFU治疗的患者,为患者建立个性化治疗方案。

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