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磁共振电影成像观察子宫内膜蠕动波的研究进展

2021-03-28印洪刚

中国医学计算机成像杂志 2021年1期
关键词:肌层磁共振肌瘤

严 瑨 崔 磊 印洪刚

子宫内膜蠕动波与妇科常见疾病大多密切相关,以往因为检查技术的限制,导致对子宫内膜蠕动波的研究不足。随着磁共振技术的发展,运用磁共振电影成像(cine magnetic resonance imaging,Cine-MRI)技术可以很好地观察子宫内膜蠕动波,为临床研究提供便利。

子宫的胚胎学与内膜蠕动波

子宫壁的不同层面由2 个不同的胚胎部位发育而来:子宫内膜上皮和黏膜下层起源于苗勒管(或副中肾管),而血管肌层和血管上肌层为非苗勒管起源。苗勒管大约于妊娠第6周时出现,第26周之前将发育成为环形子宫肌层和输卵管,环形子宫肌层继续发育为子宫黏膜下层的结构。而非苗勒管来源的血管肌层及血管上肌层发育较晚,一般于妊娠27 周才开始发育,有时甚至产后继续发育。

子宫内膜是子宫蠕动时发生收缩的唯一结构层,子宫内膜蠕动波是子宫内膜类似于胃肠道蠕动而产生的一种运动波形。不同于分娩或月经过程中发生的累及外层的疼痛性收缩,整个月经周期子宫内膜层都存在频率和方向都不同的收缩。近年来关于子宫内膜蠕动波的研究明显增多。

子宫内膜蠕动波的规律

子宫具有2 种固有的收缩能力:子宫持续收缩和子宫内膜蠕动。前者是局灶性的,由子宫肌层偶发的隆起构成;后者有节奏性,表现为子宫内膜下肌层的微妙剥离运动引起的子宫内膜蠕动[1]。

子宫内膜的蠕动方向在月经周期的不同阶段会发生变化。月经期子宫内膜主要从宫底向宫颈蠕动,有助于宫腔内的经血排出[2]。卵泡期的早中期亦可观察到宫底到宫颈的蠕动波,随着排卵期临近,蠕动波减少。在卵泡期后期及排卵期可观察到宫颈到宫底的蠕动波,由于优势卵泡产生的局部激素由血液直接从卵泡供应到宫底,刺激不对称性子宫收缩,优势卵泡同侧的蠕动波频率会较高,这有利于精子被快速运输至优势卵泡侧。排卵后,宫颈和宫底会出现同步收缩,在同侧可观察到2 个相向的蠕动波,这可防止胚胎从宫颈排出,并固定胚胎植入位置。黄体期,子宫内膜蠕动处于相对静止状态,为胚胎植入提供最佳环境。

子宫内膜蠕动无昼夜差异,蠕动频率随年龄增长变化不明显,但绝经后MRI 观察到的蠕动频率明显减少[3]。哺乳期女性子宫内膜蠕动频率低于未经产女性,哺乳期无月经与有月经女性间无统计学差异[4]。

子宫内膜蠕动波的检查方法

内压力测量(intrauterine pressure measurement,IUP)是最早发现子宫运动存在的检查方法,可以通过测量的压力数值变化确定子宫内膜蠕动方向和幅度,理论上是最准确和客观的方法。但该检查具有侵入性,易引起患者的不适,而且导管可能会损伤子宫内膜,所以常规使用不切实际。

子宫输卵管-放射性核素显像(hysterosalpingoradionuclide scintigraphy,HSSG)是观察子宫收缩方向的方法之一。但HSSG 手术的持续时间长、成本高、无法评估内膜收缩的幅度和频率。此外,由于辐射暴露相关的风险,该技术不适用于健康人群子宫内膜蠕动波的常规测量。

经阴道超声(transvaginal ultrasound,TVUS)是临床上最常使用的观察子宫内膜蠕动的方法。然而,TVUS 无法客观地测量收缩幅度,切面选择和视频质量高度依赖于操作人员水平;而且侵入式探头易触及阴道及宫颈,人为地引起子宫内膜蠕动频率的变化。因此,TVUS测量子宫内膜蠕动波存在一定缺陷。

既往磁共振扫描时间分辨率低、图像采集时间长,不适用于观察子宫内膜的蠕动。但是随着MRI硬件的发展,高场强及快梯度场的出现,扫描时间较之前大幅度缩短,磁共振观察子宫运动的能力大幅提高。同时磁共振为非侵入式检查,能直接显示子宫壁的3 层结构,可以更客观地记录子宫内膜的蠕动方向及频率,方便进行随访和比较研究。

磁共振电影成像技术

Cine-MRI 是利用磁共振快速成像序列对运动脏器实施快速成像,产生一系列运动过程中不同时段(时相)的“静态”图像。将这些“静态”图像对应于脏器的运动过程依次连续显示,即产生运动脏器的电影图像。

Cine-MRI 不仅具有很好的空间分辨力,更重要的是具有优良的时间分辨力,对运动脏器的运动功能评价有重要价值。Cine-MRI 测量子宫内膜蠕动波的优势:首先,它是一种非侵入性检查方法,不会引起患者不适及引起子宫内膜蠕动波频率的变化;其次,它能直接显示子宫壁的3 层结构,以及子宫内膜蠕动过程中子宫形态和各结构层信号强度的改变;第三,它能清楚地显示内膜精细的蠕动和蠕动波向外层肌层的传播,从而体现出子宫功能的改变。

磁共振电影成像研究内膜蠕动波的技术参数

许多学者对如何选择合适的技术参数,以保持良好的时间和空间分辨率,提高图像的质量,进行深入的研究。

1. 序列的选择

子宫的Cine-MRI 扫描常采用采集速度较高的T2加权序列,如真稳态进动快速序列(true fast imaging with steady-state precession,true-FISP)及半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列(half-Fourieracquisition single-shot turbo spin-echo,HASTE)。而true-FISP序列的软组织对比度较差、对磁场均匀性要求较高,磁敏感伪影较明显。HASTE 序列采集速度较true-FISP 序列稍慢,但内膜的蠕动频率较低,对序列的采集速度要求并不高;且其空间分辨力及软组织分辨力较高,更有利于临床诊断与研究。目前进行Cine-MRI扫描多采用HASTE序列。

2. 扫描层面的选择

子宫内膜蠕动是宫底与宫颈之间内膜的运动,是一种连续性波动,所以通常大多学者选择子宫的正中矢状面进行观察,因为该层面能更好地显示子宫壁各层的结构,同时可以显示完整的内膜线,便于观察子宫内膜蠕动的方向。但由于优势卵泡的局部激素的存在,会产生不对称性子宫收缩,Shitano 等[5]分别在横断面、矢状面、冠状面上对子宫内膜蠕动波进行研究,最终发现冠状面相较矢状面可以更清晰地观察到子宫内膜蠕动方向,矢状面和冠状面之间的蠕动频率没有显着差异。然而,子宫内膜蠕动波向子宫外肌层的传导的特征在冠状面上更容易识别。

3. 扫描间隔时间的选择

Nakai 等[6]使用1.5T MRI 对4 名健康女性和9 名盆腔良性病变女性分别以2 s、3 s 和4 s 间隔进行2 min扫描,分别获得60、40、30帧图像。发现相对于2 s、3 s 的扫描间隔,4 s 的扫描间隔能更好地观察子宫内膜蠕动波的频率及方向、蠕动时结合带的信号变化以及蠕动波向子宫外肌层的传导;内膜-结合带的对比噪声比和外肌层-结合带的对比噪声比随扫描时间延长而增加,这种改善可以更好地显示不太明显的子宫蠕动,特别是当子宫内膜薄且运动不明显时;同时较高的对比噪声比可以改善图像质量,有助于更清晰地显示子宫内膜和内肌层之间边界,通过识别子宫肌层中的波传导,可以消除其他因素导致的子宫不规则运动。但刘珊珊等[7]使用3.0T MRI 研究显示,虽然2 s扫描间隔和4 s扫描间隔之间没有观察到子宫蠕动强度的显着差异,但2 s扫描间隔较4 s扫描间隔更清晰地识别蠕动方向。上述研究结果的差异,可能是因为3.0 T 扫描仪的信噪比/对比噪声比明显增高,无须通过增加间隔时间来提高信噪比/对比噪声比。

4. 扫描层厚及播放倍率的选择

同一采集时间内,观察到的子宫内膜蠕动最频繁的层厚为最佳扫描层厚。子宫的常规扫描中一般采用5 mm层厚即可以清晰地显示子宫壁的3层结构。

Liu 等[8]采 用HASTE 序 列 分 别 以 不 同 层 厚(Cine 7 mm、Cine 5 mm、Cine 3 mm)进行6 min 动态扫描,再以8、12、15 倍播放速率进行观察。通过比较伪影、子宫解剖细节及整体图像质量,发现Cine 7 mm 和Cine 5 mm 较Cine 3 mm 的主观图像质量评分高,而Cine 7 mm 客观图像质量评分的信噪比和对比噪声比较Cine 5 mm 和Cine 3 mm 高;同时Cine 7 mm 和Cine 5 mm 的蠕动强度显著高于Cine 3 mm。故一般使用Cine 7 mm及Cine 5 mm进行研究扫描。

3 种播放倍率下的蠕动次数不存在统计学差异,但因为视觉上低播放倍率观察容易忽略细节波动,所以一般使用15或12倍率进行观察。

磁共振电影成像观察子宫内膜蠕动波的临床研究进展

1. 子宫肌瘤患者

子宫肌瘤是女性盆腔最常见的良性肿瘤。有研究[9]表明子宫肌瘤对生育的影响亦与肌瘤的位置及大小有关:黏膜下肌瘤对生育有不利影响;浆膜下肌瘤对生育影响不大;肌壁间肌瘤对生育的影响一直存有争议。

屈亚林等[10]发现在毗邻肌瘤处存在局部肌层运动,月经过多的子宫肌瘤患者子宫内膜蠕动频率较正常明显减低。子宫肌瘤患者月经期和黄体中期存在异常的子宫内膜蠕动,对正常节律有阻断或抑制作用,这可能与子宫肌瘤患者月经过多和不孕的原因相关。

2. 子宫内膜异位症、子宫腺肌症患者

子宫内膜异位症指有活性的内膜细胞种植在子宫内膜以外的位置而形成的女性常见妇科疾病,常位于卵巢和/或腹膜上。子宫内膜异位症患者的内膜蠕动频率仅在排卵期明显减少,且以宫颈到宫底方向最为显著,黄体或月经期的差异不明显[11]。

子宫腺肌症是一种子宫内膜异位进入子宫肌层的常见良性非肿瘤性妇科疾病,可以发现邻近平滑肌的增生。有研究[12]显示子宫腺肌症患者排卵期子宫内膜蠕动频率低于正常女性,且蠕动强度也有一定减弱,蠕动方向并无明显差异。

3. 痛经患者

痛经严重影响女性的日常工作、学习和生活。痛经分为原发性与继发性,原发性痛经成为年轻女性最常见的子宫问题之一,被认为是由于子宫内膜产生的可以引起子宫收缩的前列腺素分泌增加所致。

痛经的相关研究[13]发现,月经周期的第1~3 天,子宫MRI 表现有显著变化,低信号的子宫肌层在月经周期的第1 天厚度增大、面积减小、内膜扭曲明显,之后3 天肌层逐渐变薄、面积逐渐增大、内膜逐渐恢复正常,疼痛程度与子宫肌层厚度、面积及子宫内膜变形有关,重度或中度疼痛时子宫蠕动不明显。

4. 口服避孕药服用者

口服避孕药是广泛而有效的一种避孕措施,同时也是临床治疗痛经及月经不调的常用药物。

Togashi[2]对口服避孕药服用者进行研究发现,口服避孕药服用者在月经周期中期很难观察到子宫内膜蠕动,偶发性宫缩也明显减少,且口服避孕药服用者的子宫内膜和结合带较薄,子宫肌层面积却较厚。这可能与其子宫收缩力受到抑制有关。

5. 宫内节育器(IUD)使用者

放置IUD 是产后妇女最常用的避孕方法。然而,IUD 影响生育的机制仍然存在争议。它有2 种主要的作用机制:一种是对受精卵植入进行干扰;另一种是通过抑制精子运输而起到杀精子作用。

Kido 等[14]进行了IUD 对子宫蠕动影响的相关研究,发现IUD 使用者子宫内膜蠕动频率低于正常女性,同时结合带及子宫肌层会明显增厚,由子宫底部向颈部的蠕动波在IUD使用者中更为常见,这可能是其抑制精子主动转运的原因。

小结与展望

随着磁共振技术的发展,无创非侵入式MRI 检查成为研究妇科疾病的首选技术。而Cine-MRI 技术可以动态观察脏器的运动,对子宫内膜蠕动波的研究因而得以深入。目前对于Cine-MRI 观察子宫内膜蠕动波的最合理技术参数尚未完全统一,仍然存在一定争议,需要进一步探讨。但各国学者对子宫内膜蠕动波的研究,尤其是对子宫生理及病理状态下的收缩及蠕动情况的研究成果显著,为许多发病机制有争议的妇产科疾病提出合理的解释。临床方面,有研究[15]表明,子宫内膜蠕动波在正常生殖功能调节和胚胎着床中发挥着重要作用。随着医学技术的发展,许多原发性不孕女性可通过人工受精、胚胎移植等技术人工受孕,但仍有很大一部分患者各项检查达标,但反复移植失败。如果提前对其子宫内膜蠕动波进行评估,必要时行人工干预是否可以提高受孕概率,这也可以是今后子宫内膜蠕动波与临床相结合的研究方向。

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