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超声消融(Ultrasound ablation, UA)是在医学影像引导下,将体外低强度的超声波聚焦于体内目标区域,形成高能量的焦点,致焦点区域的组织在很短时间内发生凝固性坏死,而焦点外的组织无明显损伤。超声消融子宫肌瘤是一种无创治疗子宫肌瘤的技术,因其安全有效、创伤小、保留子宫、不影响内分泌功能等特点,临床应用越来越广泛。随着临床应用的开展,研究者发现部分肌瘤超声消融困难,需要能量高,而且增大剂量仍达不到理想的消融体积,不适合超声消融治疗。所以,临床医生迫切希望有准确的判断方法,术前筛选、排除该部分病人。本课题通过常规磁共振成像(Magnetic resource imaging, MRI),大样本量回顾性研究超声消融子宫肌瘤疗效与能效因子(Energy efficiency factor, EEF)的关系,并通过多因素分析判断影响EEF的因素,以EEF为指标初步建立预测量化评估超声消融困难子宫肌瘤的方法；通过超声消融困难子宫肌瘤剂量学与功能MRI的相关性研究,建立功能MRI预测超声消融子宫肌瘤的剂量学模型,并得出功能MRI量化评估超声消融困难的子宫肌瘤的EEF值；联合子宫肌瘤的功能MRI表现,进一步研究超声消融困难子宫肌瘤离体标本的声学特性与组织病理学特征,以证实功能MRI研究的结果,并且全面评价超声消融困难子宫肌瘤的特点。最终,通过多模态MRI(常规MRI与功能MRI)的表现指导临床治疗剂量学,为超声消融术前筛选困难消融子宫肌瘤提供预测策略,从而优化超声消融治疗子宫肌瘤的临床方案。目的(1)分析影响超声消融子宫肌瘤剂量投放的因素,以EEF为指标初步建立通过常规MRI预测量化评估超声消融困难子宫肌瘤的方法；(2)分析超声消融困难子宫肌瘤剂量学与功能MKI的相关性,建立功能MRI预测超声消融子宫肌瘤的剂量学模型,并得出功能MR量化评估超声消融困难子宫肌瘤的EEF值；(3)联合子宫肌瘤的功能MRI表现,分析超声消融困难子宫肌瘤的声学特性与组织病理学特征,全面评价超声消融困难子宫肌瘤的特点。材料和方法(1)回顾性分析2012年2月-2014年2月在重庆医科大学附属第一医院接受超声消融治疗的403例患者的403个子宫肌瘤。将EEF作为因变量,术前可能影响超声消融剂量投放的12个因素作为自变量：年龄、体重指数、肌瘤大小、腹壁厚度、肌瘤背侧面到骶尾骨的距离、肌瘤腹侧面到皮肤的距离、子宫位置、肌瘤位置、肌瘤类型、有无下腹部瘢痕、肌瘤T2WI信号强度、肌瘤T1WI增强强化类型,应用逐步回归方法,建立多元线性回归模型,即剂量学预测模型。将预测EEF值和实测EEF值进行比较,对剂量学预测模型进行验证。采用受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic curve, ROC)分析EEF对消融效果的预测价值,并找出EEF的截点值。(2)2014年3月-2015年1月在重庆医科大学附属第一医院接受超声消融治疗的290例子宫肌瘤患者作为研究对象。采用美国GE公司Singa HD Excite 3.0T磁共振成像系统对患者行弥散加权成像(Diffusion weighted imaging, DWI)和弥散张量成像(Diffusion tensor imaging, DTI)检查,测量子宫肌瘤及正常子宫肌层DWI信号值、DWI-表观扩散系数(Apparent diffusion coefficient, ADC)、DTI-平均扩散系数(Mean diffusivity, MD)、DTI-部分各向异性(Fractional anisotropy, FA)及DTI-相对各向异性(Relatively anisotropy, RA),并对DTI-纤维束进行分类：长密／短密／长稀／短稀：采用德国西门子Magnetom ESSENZA 1.5T磁共振成像系统对患者行磁共振波谱(Magnetic resonance spectroscopy, MRS)检查,测量子宫肌瘤Cho/Cr值、NAA/Cr值、Lip/Cr值、及Lac/Cr值。利用第一部分剂量学预测模型,计算出患者肌瘤的EEF预测值,根据EEF预测值将病例分为超声消融困难组和超声消融容易组。分别比较DWI、DTI、MRS各参数在两组间及正常子宫肌层有无差异；对DTI-纤维束分类与EEF行相关性分析。将EEF作为因变量,术前可能影响超声消融剂量投放的9种因素作为自变量：DWI-信号值、DWI-ADC值、DTI-MD值、DTI-FA值、DTI-RA值、MRS-Cho/Cr值、MRS-NAA/Cr值、MRS-Lip/Cr值、MRS-Lac/Cr值,应用逐步回归方法,建立多元线性回归模型,即功能MRI剂量学预测模型。将预测EEF值和实测EEF值进行比较,对功能MRI剂量学预测模型进行验证。采用ROC曲线分析EEF对消融效果的预测价值,并找出功能MRI预测EEF的截点值。(3)2014年12月-2015年2月在重庆医科大学附属第一医院接受“子宫肌瘤剔除术”或“子宫全切术”治疗的子宫肌瘤患者38例,术后取其38个新鲜离体子宫肌瘤标本作为研究对象。患者术前行功能MRI(DWI、DTI及MRS)检查,测量DWI-ADC值、DTI-MD值、DTI-FA值、DTI-RA值、MRS-Cho/Cr值、MRS-NAA/Cr值、MRS-Lip/Cr及MRS-Lac/Cr值,并对DTI-纤维束进行分类：长密／短密／长稀／短稀。将术后标本分为4份,分别用于声学检测、HIFU照射、密度测量和组织病理学检查,获得标本的声速值、声衰减值、HIFU照射中灰度范围、照射后坏死范围、组织密度及组织病理学检查结果。利用第二部分剂量学功能MRI预测模型,计算出患者肌瘤的EEF预测值,根据EEF预测值将离体标本分为超声消融困难组和超声消融容易组。分别比较功能MRI、声学参数、灰度范围及坏死范围、组织密度、组织病理学检查结果在两组间的差异。结果(1)与EEF成线性相关的因素有7个：肌瘤大小、肌瘤腹侧面到皮肤的距离、子宫位置、肌瘤位置、肌瘤类型、肌瘤T2WI信号强度、肌瘤T1WI增强强化类型；最终进入剂量学模型的因素有4个：肌瘤腹侧面到皮肤的距离、肌瘤T1WI增强强化类型、肌瘤最大径、肌瘤T2WI信号强度。获得了经验证有效的通过常规MRI预测超声消融子宫肌瘤剂量投放的剂量学模型：y=0.233×X1+5.623×X2-0.235x X3+ 2.648×X4,变量：y=EEF;X1=叽瘤腹侧面到皮肤的距离；X2=肌瘤T1 WI增强强化类型(轻度强化=1、不均匀强化=2、均匀强化=3)；X3肌瘤最大径：X4=肌瘤T2WI信号强度(低信号=1、等信号=2、不均匀高信号=3、均匀显著高信号=4、均匀轻度高信号=5)。并最终获得常规MRI预测超声消融困难子宫肌瘤的EEF量化值为：≥10.9J/mm3。(2)符合纳入标准的137例患者完成了HIFU治疗及DWI检查,按照常规MRI预测剂量标准分组：困难消融肌瘤组30例,容易消融肌瘤组107例；符合纳入标准的134例患者完成了HIFU治疗及DTI检查,按照常规MRI预测剂量标准分组：困难消融肌瘤组29例,容易消融肌瘤组105例；符合纳入标准的130例患者完成了HIFU治疗及MRS检查,按照常规MRI预测剂量标准分组：困难消融肌瘤组28例,容易消融肌瘤组102例；符合纳入标准的130例子宫肌瘤患者完成了HIFU治疗以及功能MRI的DWI、DTI、MRS检查。超声消融困难子宫肌瘤与容易消融子宫肌瘤比较：DWI信号值无差异、DWI-ADC值高、DTI-MD值高、DTI-FA值低、DTI-RA值低、MRS-Cho/Cr值高、MRS-NAA/Cr值无差异、MRS-Lip/Cr值无差异、MRS-Lac/Cr值低；DTI纤维束分类与超声消融难易程度的依次关系为：短稀>长稀>短密>长密。通过对功能MRI各参数与剂量学进行多因素线性逐步回归分析,获得经验证有效的通过功能MRI预测超声消融子宫肌瘤剂量投放的剂量学模型：y=0.349xX1-9.676×X2-2.653×X3+5.242×X4(变量：y=EEF; X1=MRS-Cho/Cr值；X2=DTI-FA值；X3=MRS-Lac/Cr值；X4=DWI-ADC值)；通过ROC曲线分析EEF对消融效果的预测价值,获得功能MRI预测超声消融困难子宫肌瘤的EEF量化值为：≥10.7J/mm3。(3)同时具备声学检测结果、组织病理学结果及功能MRI结果的患者共27例,故27个子宫肌瘤标本纳入本研究。按照功能MRI预测剂量标准分组：困难消融肌瘤组10例,容易消融肌瘤组17例。困难消融组和容易消融组功能MRI各参数比较：DWI-ADC值、DTI-MD值、DTI-FA值、DTI-RA值、MRS-Cho/Cr值、MRS-Lac/Cr值差异有统计学意义(P<0.05),MRS-NAA/Cr值、MRS-Lip/Cr值差异无统计学意义(P>0.05),同第二部分结果一致；困难消融肌瘤组织密度为1.01±0.05(0.95-1.08)g/ml,低于容易消融肌瘤组织密度：1.10±0.12(0.96-1.45)g/ml,差异有统计学意义(P<0.05)；困难消融肌瘤的灰度范围为42.64±17.8(13.3-68.8)mm2,坏死范围为22.3±13.1(5.2-47.4),均小于容易消融肌瘤：68.2±23.2(30.4-115.2)mm2及43.84±21.8(10.6-86.7)mm2,差异有统计学意义(P<0.05)；困难消融肌瘤的声速为：1561±12(1548-1582)m/s,声衰减为：1.15±0.52 (0.51-2.22) dB/cm,均小于容易消融肌瘤：1576±16(1551-1610)m/s及1.98±0.82 (0.98-3.63) dB/cm,差异有统计学意义(P<0.05)；困难消融肌瘤的组织病理学主要表现为肌瘤内富含平滑肌细胞,胶原纤维含量少,困难消融肌瘤组标本在40×10倍电子显微镜视野下的平均细胞数量为：384±46(322-450)个,明显高于容易消融肌瘤组：171±55(89-261)个,差异有统计学意义(P<0.05)。结论(1)超声消融子宫肌瘤时,肌瘤腹侧面到皮肤的距离、肌瘤T1WI增强强化类型、肌瘤大小、肌瘤T2WI信号强度可作为指导临床剂量投放的变量。(2)超声消融子宫肌瘤时,功能MRI的MRS-Cho/Cr值、DTI-FA值、MRS-Lac/Cr值、DWI-ADC值可作为指导临床剂量投放的变量。y=0.349×X1-9.676×X2-2.653×X3+5.242×X4(变量：y=EEF; X1=MRS-Cho/Cr值；X2=DTI-FA值；X3=MRS-Lac/Cr值；)X4=DWI-ADC值)。(3)功能MRI能够从肌瘤组织微观结构水平,通过水分子的扩散速度、水分子的扩散方向及组织代谢产物的情况,直观、定量的显示出不同类型子宫肌瘤的差异,从而客观、全面评价超声消融子宫肌瘤的难易程度。功能MRI预测超声消融困难子宫肌瘤的EEF量化值为：≥10.7J/mm3。(4)子宫肌瘤的声学特性和组织病理学特征进一步解释了功能MRI表现多样的原因。困难消融子宫肌瘤的密度、声速、声衰减明显低于容易消融子宫肌瘤；困难消融子宫肌瘤的组织病理学主要表现为肌瘤内富含平滑肌细胞,胶原纤维含量少。