朱匯慈

劉劍羽1 LIU Jianyu

周 延1 ZHOU Yan

王 豐1 WANG Feng

韓勁松2 HAN Jinsong

擴散張量成像對盆腔器官脫垂患者盆底肌肉的評估

朱匯慈1ZHU Huici

劉劍羽1LIU Jianyu

周 延1ZHOU Yan

王 豐1WANG Feng

韓勁松2HAN Jinsong

盆腔器官脫垂（pelvic organ prolapse，POP）常見于中老年女性，其病理生理機制尚未完全闡明，但國內外研究一致認為肛提肌損傷與POP相關[1-3]，因此精確顯示盆底肌肉結構和早期診斷其損傷是對臨床診斷的重要補充，并且可反映POP的病因。磁共振擴散張量成像（DTI）及其參數(shù)如各向異性分數(shù)（fractional anisotrophy，F(xiàn)A）值、平均擴散度（mean diffusivity， MD值等可以反映肌肉病理生理方面的細微改變[4]。既往有應用DTI分析骨盆肌肉的研究報道[5-8]，但結果不盡相同，且對肛提肌各個組成部分的DTI參數(shù)特征分析鮮有報道。本研究對女性盆底肌肉的DTI參數(shù)進行測量，觀察健康志愿者和POP患者盆底肌肉的DTI參數(shù)特征，探討DTI評估POP的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2014年1月－2016年7月北京大學第三醫(yī)院門診或住院體格檢查確診為POP III度以上的患者50例作為研究組，均符合國際尿控協(xié)會（ICS）推薦的POP-Q評分系統(tǒng)診斷標準[9]，年齡37～82歲，平均（61.0± 11.9）歲；均為順產(chǎn)，孕次1～7，中位孕次為3；產(chǎn)次1～5，中位產(chǎn)次為2；平均體重指數(shù)為（25.1±2.8）kg/m2。同期招募50例健康女性志愿者作為對照組，年齡55～78歲，平均（62.0±6.4）歲；均為順產(chǎn)，孕次1～6，中位孕次為3；產(chǎn)次1～4，中位產(chǎn)次為2；平均體重指數(shù)為（24.9±3.1）kg/m2。以上受檢者均排除盆腔手術史及MRI檢查禁忌證。

1.2 儀器與方法 檢查前訓練受檢者反復做Valsava動作，半小時前囑受檢者排空膀胱，飲300 ml白水，然后囑受檢者放松并平臥于檢查床上。采用GE Discovery 3.0T 750 MR掃描儀，8通道體部相控線圈，應用T2WI、動態(tài)和DTI序列進行掃描：①T2WI 均采用快速恢復快速自旋回波序列（FRFSE）掃描，視野（FOV）22 cm×22 cm，矩陣288×288，層厚4 mm，層間隔0.4 mm，層數(shù)30層左右，TR 4500～7200 ms， TE 99.3～104.6 ms，激勵次數(shù)2，矢狀位、橫軸位、冠狀位的掃描時間分別為2 min、3 min、2 min左右。②動態(tài)掃描采用正中矢狀位梯度回波快速穩(wěn)態(tài)序列（FIESTA），F(xiàn)OV 34 cm×34 cm，矩陣192×272，層厚5 mm，層間隔0.5 mm，層數(shù)為1層，TR 3.6 ms，TE 1.5 ms，翻轉角45°，激勵次數(shù)1，采集時間約為1 min，采集60次，該序列檢查過程中囑受檢者反復進行Valsava呼吸3～5次，主要用于排除對照組中可疑POP者。③DTI采用二維擴散加權橫斷位自旋平面回波脈沖序列（SE-EPI）進行盆底掃描，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，矩陣128×128，層厚4 mm，層間隔0，層數(shù)30層左右，TR 3200 ms，TE 72.8 ms，激勵次數(shù)5，b=500 s/mm2，15個方向，采集時間4 min 19 s。定位線不采用任何角度，掃描范圍包括全肛門括約肌和尾骨。

1.3 圖像后處理和圖像分析 掃描所得圖像均導入3D slicer處理軟件[10]，并進行噪聲過濾和圖像配準，在軟件上用DTI原始圖像分別生成FA圖、MD圖、λ1圖、λ2圖、λ3圖、線性各向異性（linear anisotropy，CL）圖、平面各向異性（planar anisotropy，CP）圖、球面各向異性（spherical anisotropy，CS）圖，在b=0的原始圖像上用不同的顏色沿盆底各個肌肉的邊緣，分別手動逐層勾畫出雙側肛門括約肌、會陰淺橫肌、恥骨內臟肌、恥骨直腸肌、髂尾肌和閉孔內肌的范圍[11]，由于盆底肌肉結構纖細，故感興趣區(qū)的選擇盡量縮小，并將T2軸位和T2冠狀位圖像作為參考，確保感興趣區(qū)在所測的肌肉范圍內（以FA圖的感興趣區(qū)勾畫為例，如圖1所示）。軟件自動計算出上述DTI參數(shù)值[12-13]。以上數(shù)據(jù)由2名有5年以上女性盆底MRI診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師進行測量，測量的數(shù)值取平均值。

1.4 統(tǒng)計學方法 使用SPSS 19.0軟件，每種肌肉左、右側DTI參數(shù)值比較采用配對資料t檢驗，研究組與對照組間DTI參數(shù)值比較采用成組資料t檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 盆底肌肉的感興趣區(qū)勾畫。b=0原始圖，紫色和天藍色代表雙側閉孔內肌，深黃色和淺綠色代表雙側恥骨內臟肌，紅色和淺藍色代表雙側恥骨直腸肌，淺黃色和深綠色代表雙側肛門括約肌（A）；與A對應的FA圖（B）；與A和B配準的T2軸位圖像（C）；與A和B配準的T2冠狀位圖像（D）

2 結果

所有受檢者均完成全部序列的MRI檢查，在T1WI、T2WI和DTI圖像上無明顯運動偽影，肌肉均呈低信號，圖像均能清晰顯示各種盆底肌肉，包括會陰淺橫肌、恥骨內臟肌、恥骨直腸肌、髂骨尾骨肌和閉孔內肌5種盆底雙側肌肉以及肛門括約肌，比較上述肌肉的DTI參數(shù)，包括FA值、MD值、λ1值、λ2值、λ3值、CL值、CP值和CS值，確定雙側或對照組與研究組間DTI值有差異的肌肉。

2.1 DTI值有差異的雙側盆底肌肉 所測的5種盆底雙側肌肉中，僅閉孔內肌左、右側肌肉的DTI參數(shù)值有差異。對照組中，左側和右側閉孔內肌的FA值、λ3值、CP值和CS值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01，P＜0.001）（表1）；研究組中，左側和右側閉孔內肌的FA值、λ3值、CL值、CP值和CS值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05、P＜0.001）（表2）。

表1 對照組閉孔內肌左、右兩側有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

表1 對照組閉孔內肌左、右兩側有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

兩側 例數(shù) FA λ3（×10－3mm2/s） CP CS左側 50 0.356±0.030 1.024±0.093 0.210±0.026 0.485±0.034右側 50 0.393±0.050 0.935±0.150 0.247±0.035 0.440±0.056t值 －4.427 3.542 －6.009 4.866P值 ＜0.001 ＜0.01 ＜0.001 ＜0.001

表2 研究組閉孔內肌左、右兩側有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

表2 研究組閉孔內肌左、右兩側有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

兩側 例數(shù) FA λ3（×10－3mm2/s） CL CP CS左側 50 0.357±0.024 1.010±0.093 0.303±0.020 0.213±0.027 0.485±0.029右側 50 0.390±0.039 0.951±0.143 0.313±0.021 0.241±0.030 0.446±0.046t值 －5.058 2.463 －2.456 －4.916 5.154P值 ＜0.001 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.001 ＜0.001

表3 對照組與研究組間會陰淺橫肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

表3 對照組與研究組間會陰淺橫肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

分組 例數(shù) FA CS對照組 50 0.359±0.056 0.475±0.057研究組 50 0.334±0.062 0.495±0.061t值 2.103 －1.999P值 ＜0.05 ＜0.05

表4 對照組與研究組間右側恥骨內臟肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

表4 對照組與研究組間右側恥骨內臟肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s）

分組 例數(shù) FA λ3（×10－3mm2/s） CL CP CS對照組 50 0.368±0.058 0.930±0.170 0.297±0.042 0.233±0.037 0.469±0.067研究組 50 0.334±0.045 1.028±0.177 0.278±0.038 0.211±0.028 0.511±0.052t值 3.280 －2.807 2.322 3.309 －3.541P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.05 ＜0.01 ＜0.01

2.2 對照組與研究組間DTI值有差異的盆底肌肉 研究組和對照組間會陰淺橫肌FA值和CS值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表3）。對照組左側恥骨內臟肌CL值為0.294±0.028，研究組左側恥骨內臟肌CL值為0.280±0.036，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（t=2.176，P＜0.05）。研究組與對照組右側恥骨內臟肌FA值、λ3值、CL值、CS值、CP值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05、P＜0.01）（表4）。研究組與對照組左側髂尾肌λ1值、λ3值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表5）。

3 討論

盆膈位于骨盆內筋膜的深側，其主要組成部分包括坐骨尾骨肌和肛提肌，肛提肌由髂尾肌、恥骨直腸肌和恥骨內臟肌組成，上述肌肉的連續(xù)性收縮使盆底器官保持在正常的位置[14]。有研究表明，肛提肌的損傷與POP相關，特別是肛提肌損傷造成的盆膈裂孔增大，是造成膀胱膨出和尿道脫垂的直接原因[1,11]。

1991年，Yang等[15]將MRI動態(tài)掃描用于POP的評估。MRI檢查有助于盆底功能障礙的評估，可提供肌肉、韌帶和功能方面的解剖學依據(jù)。目前，MRI主要用于POP程度及內容物的評估，肛提肌的研究主要局限于宏觀角度[2]，從微觀角度研究肛提肌及其他盆底肌肉損傷的研究尚少。DTI可以無創(chuàng)地描述微觀結構特點，可以檢測出骨骼肌病理生理的細微變化，Galbán等[16]的研究表明，DTI在檢測與年齡相關的肌肉改變方面有較高的敏感性。Zeng等[17]建立了兔腿部肌肉的DTI創(chuàng)傷模型，損傷部位肌肉的FA值降低，MD值升高，相應部位的病理檢查可見肌肉水腫和肌纖維撕裂。由于盆底具有復雜的多層結構，故利用DTI研究盆底結構和肌肉纖維的走行具有一定的挑戰(zhàn)性。本征值（λ1值、λ2值、λ3值）可以用于計算纖維束的3個主要方向上的數(shù)值，進而描述每個方向上水分子運動的概率，其他從上述本征值衍生出的參考指數(shù)，如MD值反映水分子擴散的自由度；FA值反映組織結構擴散的方向性，反映組織的完整性和一致性；CL值、CP值、CS值可以反映擴散張量的形態(tài)[4]。

本研究結果顯示，無論POP患者還是健康志愿者，左、右側肛門括約肌、恥骨內臟肌、恥骨直腸肌和髂尾肌的DTI參數(shù)之間無明顯差異（P＞0.05），提示同一個體的左、右兩側肛提肌微觀結構基本相同，損傷和修復程度可能一致，肛提肌的損傷沒有某一側的傾向性。肛提肌是形成盆膈裂孔的主要結構，也是盆底支持結構的重要組成部分，肛提肌的損傷在左、右兩側甚至各個方向的受力可能是均勻的，故損傷或修復并沒有形成左、右兩側的差異性。然而POP患者和健康志愿者左、右兩側閉孔內肌DTI參數(shù)有差異性（P＜0.05），由于閉孔內肌的主要作用是外旋下肢，且對盆底結構的支持作用不大，故推測差異性可能是由于個體左、右兩側下肢用力不一致所致。

本研究結果還顯示，雙側肛門括約肌在研究組和對照組之間各DTI參數(shù)值差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），這與Zijta等[5]研究結果類似。從解剖學及發(fā)病機制方面分析，肛門括約肌呈環(huán)形肌束，其主要作用是閉合括約肛門和協(xié)助排便，對盆腔器官的支撐起輔助作用，且肛門括約肌隨排便而產(chǎn)生的收縮和擴張對分娩所造成的肌肉損傷可能具有一定的修復作用。雙側閉孔內肌在研究組和對照組之間各DTI參數(shù)值差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），這與Zijta等[5]研究結果不同。Zijta等[5]的研究樣本量較小，可能造成兩研究結果不一致。兩組雙側肛門括約肌和閉孔內肌DTI參數(shù)無明顯差異，這在一定程度上證明了兩者不是盆底支持結構的主要成分。

會陰淺橫肌是盆底外層結構之一。研究組的會陰淺橫肌FA值明顯低于對照組（P＜0.05），提示POP患者會陰淺橫肌的完整性和一致性較健康志愿者差，纖維束損傷較健康志愿者明顯；研究組的會陰淺橫肌CS值明顯高于對照組（P＜0.05），表明研究組的會陰淺橫肌形態(tài)更接近球形，提示肌纖維束更稀疏。

肛提肌從前向后由恥骨內臟肌、恥骨直腸肌和髂尾肌組成，恥骨內臟肌前方與恥骨聯(lián)合相連，恥骨直腸肌位于中央，雙側髂尾肌匯合形成肛提肌腱板。本研究結果顯示，研究組左側恥骨內臟肌的CL值明顯低于對照組（P＜0.05），提示研究組左側恥骨內臟肌相應肌纖維束縮短。研究組右側恥骨內臟肌的FA值、CL值和CS值明顯低于對照組（P＜0.05），λ3和CP值明顯高于對照組（P＜0.05），上述參數(shù)值的變化提示研究組右側恥骨內臟肌的完整性較對照組差，肌纖維束更短且更稀疏。研究組和對照組雙側恥骨直腸肌的DTI各參數(shù)值均無明顯差異（P＞0.05），而研究組的左側髂尾肌λ1值和λ3值明顯高于對照組（P＜0.05）。λ1值主要反映肌肉沿纖維束走行的幾何特性，而λ2和λ3值主要反映肌肉垂直于纖維束走行的幾何特性，λ1值和λ3值均增高提示研究組左側髂尾肌較對照組細長且纖維束稀疏。本研究結果提示POP患者的雙側恥骨內臟肌和左側髂尾肌肌肉損傷程度較健康志愿更嚴重，而雙側恥骨直腸肌損傷程度相對較輕，均證實了肛提肌對盆底的支持作用，部分解釋了盆底功能障礙的病理生理機制，與蔡香然等[18]和馬洪舟[7]的研究結果一致。

本研究的局限性：①本研究采用b=500 s/mm2，15個方向采集圖像，這是否是最佳的盆底肌肉DTI掃描參數(shù)尚待進一步驗證。②盆底肌肉的感興趣區(qū)均手動勾畫，各肌肉分界不明確處會有重疊，可能會造成參數(shù)測量的不準確。

總之，DTI觀察女性盆底肌肉技術上可行，有助于揭示POP的發(fā)病機制，有利于女性盆底肌肉損傷的早期診斷。

表5 對照組與研究組間左側髂尾肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s，×10－3mm2/s）

表5 對照組與研究組間左側髂尾肌有差異的DTI參數(shù)值比較（±s，×10－3mm2/s）

分組 例數(shù) λ1 λ3對照組 50 1.999±0.276 1.026±0.177研究組 50 2.188±0.533 1.141±0.347t值 －2.234 －2.110P值 ＜0.05 ＜0.05

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Evaluating Pelvic Floor Muscles in Patients with Pelvic Organ Prolapse Using Diffusion Tensor Imaging

目的采用擴散張量成像（DTI）評價女性盆腔器官脫垂（POP）患者盆底肌肉的參數(shù)變化。資料與方法收集50例POP III度以上的患者作為研究組，50例健康女性志愿者作為對照組，進行橫軸位DTI掃描，b=500 s/mm2，15個方向。將DTI原始圖像導入后處理軟件，分別形成相應的參數(shù)圖，在b=0的原始圖像上逐層勾畫盆底各肌肉的邊緣并計算出各DTI參數(shù)，測量會陰淺橫肌、恥骨內臟肌、恥骨直腸肌、髂骨尾骨肌和閉孔內肌5種盆底雙側肌肉和肛門括約肌的DTI參數(shù)，包括各向異性分數(shù)（FA）、平均擴散度（MD）、λ1、λ2、λ3、線性各向異性（CL）、平面各向異性（CP）和球面各向異性（CS）。比較每種肌肉左右側、研究組與對照組間DTI參數(shù)值的差異。結果對照組的5種盆底雙側肌肉中，僅閉孔內肌左、右側肌肉的FA、λ3、CP、CS值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01、P＜0.001）；研究組僅閉孔內肌左、右側肌肉的FA、λ3、CL、CP、CS值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05、P＜0.001）。研究組和對照組相比，會陰淺橫肌FA值和CS值，左側恥骨內臟肌CL值，右側恥骨內臟肌FA、λ3、CL、CS、CP值和左側髂尾肌λ1、λ3值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01、P＜0.05）。結論DTI觀察女性盆底肌肉技術上可行，可對POP患者的盆底肌肉損傷進行初步評估，并對揭示其發(fā)病機制有一定的作用。

脫垂；骨盆；磁共振成像；擴散張量成像；圖像處理，計算機輔助；骨盆底

PurposeTo evaluate parameter changes of pelvic floor muscles in patients with female pelvic organ prolapse (POP) through diffusion tensor imaging (DTI).Materials and MethodsFifty female patients with POP at III or IV degree (research group) and fi fty healthy women volunteers (control group) were collected to make prospective research. The axial DTI sequence was performed in subjects, with b=500 s/mm2, at 15 directions. DTI original images were imported into the post-processing software, and the corresponding DTI mappings were formed. In the original images, pelvic fl oor muscles were sketched out layer by layer, and various DTI parameters, including fractional anisotrophy (FA), mean diffusivity (MD), λ1, λ2, λ3, linear anisotropy (CL), planar anisotropy (CP) and spherical anisotropy (CS), were calculated. Six kinds of pelvic fl oor muscles, including anal sphincter, superficial transverse perineal muscle, pubic visceral muscle, puborectal muscle and iliococcygeal muscle were measured, and fi ve of them were measured on both sides. The difference of DTI parameters between right and left side of each muscle, and the difference of DTI parameters between research and control group were compared.ResultsBetween the right and left side of five kinds of pelvic floor muscles in control group, significant difference was only found in FA, λ3, CP, CS value of internal obturator muscle (P＜0.01,P＜0.001). There were signi fi cant differences in FA, λ3, CL, CP and CS values of the left and right muscles in the study group (P＜0.05,P＜0.001). Compared with control group, FA value and CS value of super fi cial transverse perineal muscle, CL value of left pubic visceral muscle, FA, λ3, CL, CS and CP value of right pubic visceral muscle, λ1 and λ3 value of left iliococcygeal muscle of research group were significantly different (P＜0.01,P＜0.05).ConclusionDTI for observation of female pelvic fl oor muscle is technically feasible, and it can detect the injury of pelvic fl oor muscle in POP patients, and may be helpful to reveal the pathogenesis of POP.

Prolapse; Pelvis; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging; Image processing, computer-assisted; Pelvic fl oor

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.013

1.北京大學第三醫(yī)院放射科 北京 100191

2.北京大學第三醫(yī)院婦產(chǎn)科 北京 100191

劉劍羽

Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

Address Correspondence to:LIU Jianyu

E-mail: jyliu5791@sina.com

R445.2；R711.2

2016-12-19

修回日期： 2017-02-21

中國醫(yī)學影像學雜志

2017年 第25卷 第4期：295-298，302

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (4): 295-298, 302