表觀擴散系數直方圖預測子宮動脈栓塞術治療子宮腺肌病療效的臨床價值

朱曉青，金文韜

1.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院 放射科，上海 200011；2.復旦大學附屬婦產科醫院 放射科，上海 200011

引言

子宮腺肌病是一種常見的婦科良性疾病，其特征為子宮內膜組織進入子宮肌層進而導致一系列臨床表現，具體發病機制目前仍沒有定論。大約1/3 的子宮腺肌病患者有臨床癥狀，包括痛經、月經量增多以及異常子宮出血[1-3]。目前，對于子宮腺肌病具有明確療效的治療方法只有子宮切除術[4-6]。子宮動脈栓塞術（Uterine Artery Embolization，UAE）是一種可以治療子宮肌瘤的手段，近年來被證實在子宮腺肌病的治療方面也有一定的效果。UAE 治療子宮腺肌病短期效果明確，并且可以保留生育能力[7-8]，但是UAE 的中期以及長期療效仍然有一定的爭論。根據既往學者研究顯示，約50%的患者會在2 年隨訪中復發[9-10]。

MR 是一種對子宮腺肌病患者的診斷和治療規劃的檢查手段[11]。目前通過MR 預測UAE 治療效果的文獻較少。Kim 等[12]報道病灶如果呈混雜信號或者片狀低信號，可能預示UAE 治療效果不理想。Jung 等[13]報道MR 的T2加權成像（T2Weighted Imaging，T2WI）中病灶的信號值可以作為療效預測的因子。在肌瘤的子宮動脈栓塞治療方面，Lee 等[14]報道表觀擴散系數（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值與肌瘤治療后體積減小有關聯。Park 等[15]也報道ADC 值可以預測UAE 術后子宮腺肌病病灶壞死的類型，以預示中長期的癥狀改善情況。但是通常子宮腺肌病病灶信號較為不均勻，常規ADC 值的測量方法無法準確反映病灶所具有的特征。因此，本文探討ADC 直方圖預測UAE 治療子宮腺肌病療效的臨床價值，為預測UAE 治療子宮腺肌病的療效提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集2017 年9 月至2019 年1 月在我院行UAE 治療，并且術前及術后2～3 月的時間內在我院行MR 的子宮腺肌病患者，共90 例，所有患者簽署了知情同意書。年齡（38.13±3.32）歲，痛經病史約2～5 年，月經量增多約3～7 年。

1.2 MR掃描序列及參數

所有術前及術后MR檢查均采用西門子公司Avanto 1.5 T超導MR掃描儀（Siements，德國），線圈使用體部相控陣線圈。掃描序列如下：橫斷位T1加權成像（T1Weighted Imaging，T1WI）、抑脂橫斷位T2WI、抑脂矢狀位T2WI、冠狀位T2WI、彌散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）、橫斷位增強掃描和冠狀位增強掃描。具體掃描參數：橫斷位T1WI，快速自旋回波序列，重復時間（Repetition Time，TR）761 ms，回波時間（Echo Time，TE）10 ms，視野（Field of View，FOV）350 mm×350 mm，矩陣320 mm×320 mm，層厚4 mm，層間距1.2 mm；抑脂橫斷位T2WI，TR 8000 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩陣320 mm ×320 mm，層厚4 mm，層間距1.2 mm；矢狀位抑脂T2WI，TR 4490 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩陣320 mm×320 mm，層厚4 mm，層間距1.2 mm；冠狀位T2WI，TR 4000 ms，TE 83 ms，FOV 250 mm×250 mm，矩陣320 mm×320 mm，層厚4 mm，層間距1.2 mm；DWI序列，單次激發平面回波成像，TR 3500 ms，TE 61 ms，矩陣320 mm×256 mm，FOV 238 mm×280 mm，激發次數6，層厚6 mm，b值分別為0和800 s/mm2。增強掃描為橫斷位和矢狀位T1WI抑脂序列，對比劑采用釓噴替酸葡甲胺（0.2 mL/kg，注射速度2～3 mL/s），掃描參數同平掃。

1.3 子宮動脈栓塞術

所有操作均由一名有10 年以上經驗的介入放射醫師完成。選擇右側股動脈為入路，置入動脈鞘后，使用子宮動脈導管或者5 FCobra 導管（Cook，美國）進入髂內動脈，再使用2.6 F 微導管（ASAHI，日本）超選擇插管至子宮動脈上行支遠端。注射造影劑（碘比醇，300 mg/mL）觀察子宮動脈形態并且使用高壓注射器進行子宮動脈造影，注射速率為3 mL/s，注射劑量為5 mL，壓力為800 psi（1 psi=6894.76 Pa）。栓塞劑選用三丙烯微球（Embosphere，Bioshpere Medical，美國），規格為300～500 μm 以及500～700 μm，首先將1 mL 300～500 μm 的Embosphere 顆粒注入子宮動脈，再使用500～700 μm 的Embosphere 顆粒進行栓塞。Embosphere均混入50%濃度的稀釋造影劑，方便栓塞過程中觀察顆粒在血管中的流動情況，栓塞時的注射速率≤0.5 mL/s。栓塞終點為雙側子宮動脈血流完全停滯，在10 個心動周期中造影劑仍滯留在子宮動脈中。UAE 術后患者右下肢制動6 h，臥床24 h。使用患者自控式鎮痛泵和非甾體類抗炎藥進行疼痛管理。根據患者術后情況，住院2～3 d 出院。

1.4 圖像后處理及數據測量分析

所有術前MR 圖像的診斷以及圖像后處理由一名有8 年婦產科疾病MR 診斷經驗的醫師在不清楚UAE 結果的情況下完成。MR 診斷腺肌病的標準包括以下兩點：局限或者廣泛增厚的結合帶（＞12 mm），T2WI 可見星點狀高信號影或者片狀低信號影。ADC 直方圖的圖像通過matlab2020b 進行分析，使用單指數模型生成，公式為：ADC=1nS0-1nSb。在橫斷位圖像選取病灶最大層面，根據T2WI 的圖像，手動繪制出病灶的范圍，小心避開內膜區域，通過軟件分析，記錄ADC 第10 百分位數（10%ADC）、ADC 第25 百分位數（25%ADC）、ADC 第50 百分位數（50%ADC）、ADC 第75 百分位數（75%ADC）、ADC 第90 百分位數（90%ADC）以及最大ADC 值、最小ADC 值、ADC 均值、偏度和峰度。

病灶壞死情況由兩位未被告知患者臨床情況以及UAE 任何相關情況的放射科醫師進行判斷并且分組，標準如下：在UAE 術后MR 增強掃描序列中，無強化區域超過病灶90%的病例為完全壞死組；如果無強化區少于90%，則分為不完全壞死組。如果兩位放射醫師診斷結果不同，通過商議得出最終結論。

1.5 統計學分析

使用SPSS 26.0 進行統計分析，兩位觀察者評價UAE 術后病灶壞死情況的一致性檢驗使用Kappa 分析，Kappa ≤0.4，一致性差；0.4＜Kappa ≤0.6，一致性比較好；0.6＜Kappa ≤0.8，一致性好；0.8＜Kappa ≤1.0，一致性非常好。兩組患者之間的10%、25%、50%、75%和90%ADC 值、ADC 均值、最大ADC 值、最小ADC 值以及峰度和偏度通過t檢驗進行對比分析，計量資料以±s的形式表示。利用受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線評估各面積下直方圖參數預測UAE 療效的效能，并且對各個ADC 參數的ROC 曲線進行兩兩對比分析。采用二分類Logistic 回歸分析篩選出ADC 直方圖參數預測因子，構建診斷模型，并使用ROC 曲線評價該模型診斷效能。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

所有90 例子宮腺肌病患者均成功完成雙側UAE，術后均無嚴重并發癥出現，技術成功率為100%。所有患者術前均完成MR 檢查，復查MR 檢查均在術后1～3 月內完成。完全壞死組有66 例（73.3%）患者（圖1），不完全壞死組有24 例（26.6%）患者。觀察者間讀片結果一致性優秀，Kappa 值為0.89。

圖1 完全壞死組患者典型MR圖像

2.2 ADC直方圖參數

ADC 直方圖測量中，完全壞死組的10%、25%ADC值、平均ADC、最小ADC 值均顯著低于不完全壞死組，其差異有統計學意義（P＜0.05），50%ADC、75%ADC、90%ADC、峰度及偏度在兩組之間差異無統計學意義，見表1。

表1 兩組間ADC直方圖參數比較結果（±s）

表1 兩組間ADC直方圖參數比較結果（±s）

注：ADC：表觀擴散系數。

項目完全壞死組（n=66）不完全壞死組（n=24） t值 P值10%ADC/（×10-3 mm2/s） 0.866±0.114 0.984±0.084 5.291 ＜0.001 25%ADC/（×10-3 mm2/s） 0.977±0.101 1.074±0.087 4.502 ＜0.001 50%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.130±0.133 1.188±0.098 1.940 0.056 75%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.270±0.127 1.312±0.131 1.348 0.175 90%ADC/（×10-3 mm2/s） 1.451±0.146 1.452±0.155 0.698 0.489平均ADC/（×10-3 mm2/s） 1.131±0.110 1.203±0.108 2.758 0.009最大ADC/（×10-3 mm2/s） 1.965±0.377 1.988±0.314 0.328 0.745最小ADC/（×10-3 mm2/s） 0.510±0.212 0.716±0.204 4.189 ＜0.001峰度1.690±0.780 1.340±0.750 0.700 0.489偏度0.420±0.390 0.580±0.490 0.270 0.793

繪制ADC 直方圖各參數的ROC 曲線（表2）。其中曲線下面積（Area Under Curve，AUC）最高的參數為10%ADC 值，其AUC 為0.806，界值為0.963×10-3mm2/s，因此可知10%ADC 值低于這個界值的子宮腺肌病病灶，在經過UAE 治療后，病灶達成完全性壞死的概率要高于大約這個界值的病灶。其敏感度為87.9%，特異性為70.8%。其次為最小ADC 值以及25%ADC，AUC 分別為0.790 和0.771。將10%ADC、25%ADC 以及最小ADC 值的ROC 曲線進行兩兩比較，三者之間的診斷效能差異均無統計學意義，P值分別為0.696（10%ADC與最小ADC 值）、0.090（10%ADC 與25%ADC）和0.704（最小ADC 與25%ADC）（圖2）。

表2 ADC直方圖參數ROC曲線數據

圖2 10%ADC、最小ADC與25%ADC評價子宮動脈栓塞術療效的ROC曲線

通過二分類Logistic 回歸對所有ADC 直方圖參數進行分析，使用向前逐步回歸法篩選變量，顯示10%ADC 和90%ADC 聯合模型的診斷效能最佳（表3）。通過ROC 曲線分析，AUC 為0.826（圖3）。

表3 ADC直方圖參數Logistic回歸變量篩選

圖3 ADC直方圖參數Logistic回歸預測模型ROC曲線

3 討論

自Ravina 等[16]指出UAE 可以在子宮肌瘤的治療中作為一種子宮切除術的替代療法，有不少學者對其進行研究，證明UAE 治療子宮肌瘤的療效[17-19]，UAE 逐漸成為一種緩解子宮肌瘤癥狀，減少瘤體的保守治療方法。為了提高子宮腺肌病治療成功率，除了標準化的治療手段，如何選擇合適的患者也非常重要[20]。目前只有少量文獻報道[13,19]對患者的篩選標準和療效預測因子進行了研究。

已經有相關文獻研究報道[15]，子宮腺肌病病灶在UAE 術后短期復查MR 顯示的病灶壞死程度與長期療效有一定的相關性。為了提高UAE 治療子宮腺肌病的成功率，需要進一步對相關預測因子進行研究，本文使用ADC 直方圖進行UAE 的療效預測研究。自DWI 序列應用于臨床，較多學者對其在各種疾病領域的應用進行了研究，特別是對各種治療方法的療效預測方面。DWI 能檢測體內組織水分子的隨機運動，即布朗運動。ADC 值降低則提示水分子擴散受限，可能造成擴散受限的原因有3 種：細胞毒性水腫、細胞密集度增加、液體的粘稠度增高，其信號值由細胞外、細胞內以及血管內間隙的水分子運動共同決定。通過DWI 序列定量分析ADC 值是可行的[21]。已有一些文獻報道了ADC 值對UAE 手術療效的預測價值，如Hecht 等[22]和Lee 等[14]均報道了子宮肌瘤的ADC 值與UAE 治療子宮肌瘤療效顯著相關，較高的ADC 值預示著更好的療效。在本研究中發現，子宮腺肌病病灶ADC 值較低，則治療有效的概率更高，這與子宮肌瘤的研究相反。目前還沒有研究解釋這種情況，本研究推測可能跟子宮肌瘤與子宮腺肌病病灶組織成分有關，子宮腺肌病病灶ADC 值低可能表示病灶內增生的肌層組織比例較高，壞死及陳舊性出血等提示病程較長的改變比例較低，提示該病灶受內膜侵入程度較低，因此UAE 治療有效的概率更高，該推測需要更進一步的研究驗證。

通常ADC 值的測量是通過在后處理工作站上測量病灶的平均值，但子宮腺肌病的病灶往往比較大，而且內部成分相對復雜，也可能出現出血以及纖維化等情況導致病灶內部的異質性較高，單純的平均值測量可能無法準確反映子宮腺肌病病灶的特征，會影響ADC 值在診斷或者療效預測中的準確性以及客觀性。Tozer 等[23]最早提出使用ADC 直方圖來更為準確地表示病灶的特征及其異質性。具體方法是通過測量其直方圖的各個比例的亞ADC 值，進行對比分析。這種分析本質是一種數學計算模型，能在不增加額外的影像學檢查的同時，更加準確地評價病灶的特征[24-25]。本文利用病灶內部的ADC 直方圖，分別提取了不同比例（10%、25%、75%和90%）的ADC 值，以及最大ADC、最小ADC、ADC 均值、峰度和偏度，用來檢測以上參數對UAE 治療子宮腺肌病的療效預測能力。結果顯示，完全壞死組病灶的10%ADC、最小ADC 值與25%ADC 值顯著低于不完全壞死組，其中10%ADC 的AUC 最大，為0.806，其界值為0.963×10-3，敏感度為87.9%，特異性為70.8%，提示當子宮腺肌病病灶的10%ADC 值低于0.963×10-3mm2/s 時，UAE 治療有效的概率較高。但10%ADC 值與最小ADC 值和25%ADC 值相比，其診斷效能的提高無統計學意義。Park 等[15]報道ADC 平均值預測UAE 治療子宮腺肌病的療效，其ROC 曲線的AUC 為0.794，而本文ADC 平均值的AUC 為0.669，明顯低于文獻所報道的AUC 值，本研究考慮導致這種結果的主要原因可能是ROI 選取方式的問題，既往文獻選取病灶最大層面的中心部分作為ROI 進行ADC 平均值測量，而本文選取了病灶最大層面的所有病灶作為ROI 進行ADC 參數的測量，因此對結果產生了不同的影響。但是不同婦科MR 診斷醫師的經驗會影響對病灶的判斷，對于本文ROI 的選取方式，MR 診斷醫師所產生的影響會相對較小。

目前導致子宮腺肌病UAE 術后病灶壞死部分不同的原因還未被完全闡明，已有研究表明可能受到多個因素影響，包括T2信號值、側枝血供、栓塞材料和尺寸等。由于子宮腺肌病的UAE 治療相較于子宮肌瘤有較高的治療失敗率以及癥狀復發率，所以術前對患者的篩選需要更加謹慎。本研究表明ADC 直方圖可以作為預測療效的手段之一。

本文也存在以下局限性：① 納入病例較少；② 本文只進行了短期隨訪，并未對患者的癥狀進行隨訪分析，已有文獻報道UAE 術后病灶的壞死范圍與中期以及長期癥狀改善情況有顯著的關系；③ 本研究采用的是手動勾畫ROI，而不是采用人工智能自動選擇ROI，可能會對結果產生一定的偏倚。

4 結論

ADC 值的直方圖參數能夠預測子宮腺肌病UAE 的術后壞死情況，預估其中期及長期療效。其中，10%、25%與75%的ADC 值的預測準確度相對較高。這可以幫助介入醫師或者婦科醫師在術前篩選更加合適的患者進行UAE 手術，提高治療的成功率，有一定的臨床價值。