MR-HIFU治療子宮肌瘤的溫度成像研究*

王勝永

上海理工大學(xué)，上海 200093

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前醫(yī)學(xué)影像診斷中廣泛應(yīng)用的方法之一。MRI成像方式有圖像對比度鮮明，空間分辨率高，可任意方向成像，可進行損傷尺寸的定量分析，且不影響高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)治療聲場等優(yōu)點。磁共振成像測溫技術(shù)已成為腫瘤熱治療過程中精確測溫技術(shù)的最佳選擇。

在MRI引導(dǎo)的HIFU治療中，精確的溫度監(jiān)控是保證治療有效和安全的關(guān)鍵技術(shù)[1]。MRI對組織溫度的改變進行成像的原理為：MRI的T1弛豫時間對溫度比較敏感，它與溫度成正比關(guān)系，其信號強度則和溫度成近似反比關(guān)系，即溫度越高的區(qū)域，在MRI圖像上的亮度表現(xiàn)越低。通?？刹捎肨1加權(quán)圖像對組織溫度的改變進行間接成像[2]。

但是，MRI成像速度慢，一般序列得到每幅圖像的時間至少需要幾秒，這就達不到實時監(jiān)控的要求[3]。而且，磁共振測出的溫度不是實際溫度，只是溫度的相對升高，實際使用過程中的測溫環(huán)境受包括磁場的漂移、被測物組織特性、人體內(nèi)環(huán)境等因素的影響，基于這些問題，對于磁共振溫度成像的研究具有重要意義。

1 MRI引導(dǎo)的高強度聚焦超聲的技術(shù)特征

MRI引導(dǎo)的高強度聚焦超聲，超聲波會產(chǎn)生一種機械波，可將其聚焦在患者體內(nèi)的一個點上，在該點上吸收和隨后的能量耗散會引起目標組織的快速聚焦發(fā)熱[4]。超過55 ℃的溫度基本上會立即引起凝固性壞死，在治療組織和健康組織之間會出現(xiàn)明顯的邊緣，因此HIFU也被稱為熱刀。HIFU消融通常使用0.8～4 MHz的頻率，強度在400～10 000 W/cm2(ITA時間平均強度)之間，壓力振幅高達10 MPa，MRI引導(dǎo)為解剖圖像提供了高的軟組織對比度，并提供了近實時溫度映射的額外優(yōu)勢，可以在保護熱敏結(jié)構(gòu)的同時提供定義明確的熱劑量[5]。MR-HIFU允許基于具有精細解剖細節(jié)和高固有軟組織對比度的MRI圖像進行超聲處理計劃。此外，MRI測溫儀可在超聲處理過程中提供近乎實時的溫度圖，以跟蹤焦點和周圍組織中的加熱模式，可用作對HIFU換能器的反饋。閉環(huán)反饋確保足以在整個目標區(qū)域內(nèi)引起凝固性壞死的熱劑量沉積。此外，溫度反饋是熱療應(yīng)用中的關(guān)鍵因素，在該應(yīng)用中，需要長時間保持約42 ℃的溫度[6]。

2 MRI引導(dǎo)的高強度聚焦超聲的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

高強度聚焦超聲在磁共振圖像引導(dǎo)下進行，提供綜合的治療計劃，實時控制(空間和溫度指導(dǎo))和評估。

符忠祥等學(xué)者[7]采用回顧性方法分析MRI引導(dǎo)高強度聚焦超聲(MRgHIFU)治療和超聲引導(dǎo)高強度聚焦超聲(USgHIFU)治療患者的臨床資料和治療數(shù)據(jù)，通過比較和評估兩種影像方式引導(dǎo)的HIFU治療子宮肌瘤的治療時間、速度、能散因子和治療后不良事件及并發(fā)癥的發(fā)生等，發(fā)現(xiàn)超聲引導(dǎo)和磁共振引導(dǎo)HIFU完全消融子宮肌瘤均是安全的,且超聲治療能量效率兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但USgHIFU在治療時間效率上優(yōu)于MRgHIFU。

邱航等學(xué)者[8]將MR-HIFU消融技術(shù)應(yīng)用于去犬腎交感神經(jīng)化的研究，消融組采用MRI引導(dǎo)下以HIFU點狀消融右側(cè)腎交感神經(jīng),聲功率為300 W,輻照時間2 s,能量600 J，最終得出MRI引導(dǎo)下HIFU消融技術(shù)可在犬體內(nèi)有效實現(xiàn)腎去交感神經(jīng)化的結(jié)論。

Shim等專家[9]將MR-HIFU用于小兒肉瘤靶向治療的研究，通過評估腫瘤的解剖位置來衡量MR-HIFU治療實體瘤兒童的技術(shù)可行性。實驗發(fā)現(xiàn)許多兒童肉瘤在診斷時是局部的，一些患有神經(jīng)母細胞瘤的兒童在復(fù)發(fā)時可以用MR-HIFU靶向骨性腫瘤，但是很少有新診斷的患有神經(jīng)母細胞瘤的兒童有適于MR-HIFU治療的腫瘤。因此MR-HIFU的臨床試驗應(yīng)集中在解剖上可靶向腫瘤患者。

Najafi[10]報告了使用MR-HIFU系統(tǒng)治療難治性疼痛的病人，以L5背支和S1～3側(cè)支為目標，利用磁共振測溫法控制每次超聲成像的組織峰溫度。干預(yù)治療后發(fā)現(xiàn)4天開始臨床改善，并在1個月后完全緩解疼痛。MR-HIFU消融技術(shù)與射頻消融相比，因不需要放置針，對病人和工作人員無輻射，優(yōu)越的可見性的目標結(jié)構(gòu)，使用磁共振溫度計可以直接治療反饋。

除以上所述之外，HIFU還用于骨轉(zhuǎn)移瘤[11-12]，肝癌[13-14]以及乳腺癌[15-17]的治療。HIFU可以精確有效地破壞所有腫瘤細胞，而MRI引導(dǎo)可以精確靶向腫瘤，實時控制消融過程和評估治療效果。長期以來，對于肝腫瘤患者，這些特性使MR-HIFU成為有吸引力的治療選擇[14]。2006年，日本學(xué)者Okada[13]發(fā)表的一篇MRI引導(dǎo)下男性HIFU肝腫瘤消融的報道，研究治療了一位左肝外側(cè)段直徑15 mm的肝細胞癌患者，因此避開了肋骨。使用彩燈指示的呼吸監(jiān)測系統(tǒng)，幫助病人在呼吸周期的同一時間反復(fù)屏氣。Okada等人的結(jié)論是，MR-HIFU消融肝腫瘤是有前途的，但需要技術(shù)進步，以成功的臨床實施，特別是在肝臟呼吸運動和規(guī)劃聲學(xué)光束路徑，以避免肋骨和腸循環(huán)。

3 MR-HIFU治療子宮肌瘤的相關(guān)研究

子宮肌瘤好發(fā)于育齡期婦女，婦科治療包括腹腔鏡或開放子宮切除術(shù)。這些手術(shù)均是創(chuàng)傷性的，需要患者住院治療，有晚期并發(fā)癥的風(fēng)險且恢復(fù)時間較長。而MR-HIFU熱消融子宮肌瘤是一種非侵入性的治療方法，利用聚焦高強度超聲束，將超聲能量集中在病變組織區(qū)域，使得病變局部溫度升高，導(dǎo)致壞死病灶的形成和選定組織的破壞[18-19](所謂消融)。

幾乎所有類型的子宮肌瘤(硬膜內(nèi)、漿膜下、黏膜下層)均可使用MR-HIFU技術(shù)治療。漿膜下肌瘤距離漿膜表面不應(yīng)超過15 mm,當病人無妊娠計劃時，黏膜下肌瘤的治療才能深入到子宮內(nèi)膜表面。子宮內(nèi)肌瘤的解剖位置對安全治療至關(guān)重要，帶蒂的漿膜下肌瘤通常被認為是治療禁忌[2]。因為漿膜下肌瘤可能經(jīng)過治療會發(fā)生扭轉(zhuǎn)或者與子宮柄分離并脫落到腹膜腔。MR-HIFU可治療的肌瘤數(shù)目并無限制，每個單獨肌瘤的大小最終決定在治療時間內(nèi)可以治療多少個肌瘤，從而可以在一種設(shè)置中治療更多數(shù)量的較小肌瘤或更少數(shù)量的較大肌瘤[20-21]。用GnRH激動劑對MR-HIFU進行預(yù)治療可使肌瘤的體積減少，消融效果可能有效提高[22-23]，從而增加了用MR-HIFU成功治療大于10 cm的肌瘤的可能性。

經(jīng)典肌瘤在T1WI與子宮肌層等強度，T2WI比子宮肌層低強度，在注射釓劑后強度增加。T2WI上的細胞性肌瘤比子宮肌層強度高，靜脈注射釓劑后表現(xiàn)為不同的明顯增強模式。T2WI高強度肌瘤與T2WI低強度肌瘤相比，其體積縮小效果較差，癥狀改善較差，MR-HIFU術(shù)后再干預(yù)率較高[24-26]。

為評估不同大小的體積消融在MRI引導(dǎo)的高強度聚焦超聲(MR-HIFU)治療子宮肌瘤中的能量效率，通過采用容積消融技術(shù)對10名女性(平均年齡42.2歲，范圍36～50歲)進行了一種或多種有癥狀子宮肌瘤的治療[27]。在治療前15天內(nèi)使用俯臥位患者進行基線MR，之后使用與MR-HIFU治療相同的MR掃描儀，通過MRI圖像評估腫瘤解剖學(xué)信息和MR-HIFU手術(shù)的可行性，靜脈注射Gd-DOTA后行對比掃描，MR-HIFU治療后立即進行增強造影的MR成像，以評估消融結(jié)果并檢查可能的并發(fā)癥。就能量效率而言，體積HIFU消融優(yōu)于傳統(tǒng)的“點對點聲處理”[28-29]。能量效率的提高可以被認為直接轉(zhuǎn)化為HIFU治療時間效率的提高。結(jié)果證明體積MR-HIFU消融子宮肌瘤的能量效率隨著治療細胞大小的增加而提高，與其他重要的影響因素如超聲距離或腫瘤T2WI MR信號強度無關(guān)[30]。

Andrews[31]對48名有癥狀的子宮肌瘤患者進行多參數(shù)磁共振成像數(shù)據(jù)的比較，以基于Funaki分類方案的MR引導(dǎo)的高強度聚焦超聲消融并考慮肌瘤的特征。根據(jù)T2加權(quán)成像，所有肌瘤均被分配為Funaki 1、2、或者3型。使用線性混合模型確定了三種Funaki類型之間的大小、灌注和擴散體素不相干運動參數(shù)的差異。進行邏輯回歸分析以選擇預(yù)測3型肌瘤的最佳模型。通過對100個肌瘤的評估，得出多參數(shù)磁共振成像衍生的定量參數(shù)可以在MRI引導(dǎo)的高強度聚焦超聲治療之前更客觀地選擇患者這一結(jié)論。

Lee等[32]通過對經(jīng)HIFU治療后的36名子宮肌瘤患者的隨訪，發(fā)現(xiàn)HIFU治療后，與子宮肌瘤相關(guān)的癥狀和生活質(zhì)量顯示出統(tǒng)計學(xué)上的顯著改善。沒有發(fā)生與安全性或并發(fā)癥相關(guān)的明顯癥狀。長期隨訪中，有78.8%的受訪者對其HIFU治療感到滿意。這一臨床試驗肯定了具有先進功能的便攜式USgHIFU可以安全有效地治療子宮肌瘤。

4 結(jié)論與展望

作為一種非侵入性方法，MR-HIFU治療對患者友好，并發(fā)癥發(fā)生率低，副作用小，并且可以根據(jù)需要重復(fù)進行。與MRI集成可提供實時空間指導(dǎo)，從而進一步提高安全性和治療效果。基于MRI的溫度映射為提供明確定義的熱劑量提供了閉環(huán)溫度反饋選項，從而可以保護關(guān)鍵結(jié)構(gòu)免于過熱，同時向目標組織提供致命的熱劑量。當前，MR-HIFU的臨床用途僅限于組織的熱消融，已經(jīng)在臨床上用于治療子宮肌瘤、減輕骨轉(zhuǎn)移的疼痛和治療中央性震顫。應(yīng)用于腫瘤學(xué)的治療或姑息設(shè)置目前是臨床前和臨床研究的主題。