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子宫肌瘤是来源于子宫肌层的良性克隆性肿瘤,是女性最常见的良性肿瘤之一。高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound,HIFU）治疗子宫肌瘤作为一种微无创的治疗手段,可完整保留患者的子宫,受到了广大女性患者的欢迎,目前已大量运用于临床。临床研究发现,不同磁共振成像（Magnetic resource imaging,MRI）T2加权像（T2-weighted imaging,T2WI）信号子宫肌瘤的HIFU疗效存在差异,而造成该差异的原因尚不明确。因此本研究拟从声、热特性和组织病理特征角度阐释不同MRI T2WI信号子宫肌瘤HIFU疗效差异的原因。目的1)明确不同MRI T2WI信号子宫肌瘤声、热特性和组织病理特征;2)建立不同MRI T2WI信号子宫肌瘤的HIFU疗效与影像特征、声、热特性和组织病理特征之间的相关性;3)从声、热特性和组织病理特征角度阐释HIFU治疗不同MRI T2WI信号子宫肌瘤疗效差异的原因。材料和方法1)2014年12月—2015年9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47例,术后取其新鲜离体子宫肌瘤标本47个作为研究对象。根据术前MRI T2WI信号将子宫肌瘤分为低信号、等信号、不均匀高信号、均匀高信号4组,对不同组子宫肌瘤离体标本的声速、声衰减、组织密度、声阻抗、比热容、导热系数进行定量检测及分组比较。声速、声衰减测量采用插入式脉冲取代法,组织密度测量采用阿基米德定律,声阻抗计算利用声速及组织密度值,比热容测量采用差示扫描量热法（Differential scanning calorimetry,DSC）,导热系数测量采用线热源法。2)对第一部分收集的47例子宫肌瘤标本进行组织病理观察和组织病理特征定量研究。分别通过苏木精-伊红（Hematoxylin and eosin,HE）染色和天狼星红染色对子宫肌瘤组织平滑肌细胞（Smooth muscle cell,SMC）及胶原纤维进行观察。所有病理组织切片分别在4×10、10×10和40×10倍镜下随机选取3-5个视野进行观察、拍照。病理图像通过图像处理软件Image-Pro Plus及Photo shop分别对平滑肌细胞数和胶原纤维含量进行定量计算。所有视野计算结果取平均值并对结果进行分组比较。将平滑肌细胞数、胶原纤维含量分别与声速、声衰减、比热容、导热系数做相关性分析。3)采用前两部分所得不同T2WI信号肌瘤声、热特性,结合Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov（KZK）方程、Pennes生物热传导方程及CEM43℃（The cumulative number of equivalent minutes at 43℃）热剂量学模型,对HIFU辐照不同信号组肌瘤的疗效进行仿真计算,并同HIFU离体辐照的结果进行对比。对第一部分收集的47例子宫肌瘤离体标本中的30例利用JC200型聚焦超声治疗系统进行HIFU离体辐照。辐照参数为:声功率200W,辐照时间4s,辐照方式为连续波单点辐照,辐照深度为距肌瘤边缘2cm。术后通过氯化三苯基四氮唑（Triphenyl tetrazolium chloride,TTC）对坏死灶进行染色并测量坏死灶径线,根据径线结果计算坏死灶体积及能效因子（Energy efficiency factor,EEF）。2013年11月—2015年6月在重庆医科大学附属第一医院海扶中心接受HIFU治疗的患者共115例,对其HIFU治疗过程的超声监控录像进行回顾性分析。以首个治疗层面的首个治疗点为研究对象,以首个治疗点产生灰度变化的体积作为坏死灶体积用于EEF计算。分别对坏死灶体积及EEF进行了分组比较并与离体部分实验进行对比。4)对第一部分47例患者术前MRI T2WI肌瘤信号强度进行量化:利用感兴趣区（Region of interest,ROI）在MRI T2WI横轴位上分别对肌瘤本身及正常子宫肌层信号值进行测量。最后将肌瘤信号值同肌层信号值相除,取比值,作为信号强度量化值。将信号强度值分别与声速、声衰减、比热容、导热系数、平滑肌细胞数、胶原纤维含量做相关性分析;将EEF值分别与声速、声衰减、比热容、导热系数、平滑肌细胞数、胶原纤维含量做相关性分析。结果1)共收集不同MRI T2WI信号子宫肌瘤标本47例,其中低信号组7例,等信号组9例,不均匀高信号组21例,均匀高信号10例,其声速分别为1597.86±15.17m/s、1586.70±10.83m/s、1582.05±6.44m/s、1566.15±6.91m/s;声衰减分别为3.91±1.26d B/cm、1.58（1.74）d B/cm、1.36±0.58d B/cm、0.43±0.27d B/cm;组织密度分别为1.03（0.11）g/ml、1.03±0.05g/ml、1.01±0.05g/ml、0.97±0.01g/ml;声阻抗分别为1.64（0.18）×106Pa·s·m-1、1.65±0.08×106Pa·s·m-1、1.58±0.07×106Pa·s·m-1、1.52±0.03×106Pa·s·m-1;比热容分别为2735.9±598.5 J/k·℃、2920.6±616.2 J/k·℃、3357.5±368.2 J/k·℃、4781.1（431.9）J/k·℃;导热系数分别为0.38±0.10W/m K、0.46（0.16）W/m K、0.44±0.07 W/m K、0.51±0.01 W/m K。不同MRI T2WI信号组肌瘤声、热特性分组比较显示:从低信号组到均匀高信号组,声速、声衰减、组织密度、声阻抗逐渐降低（P=0.000/0.000/0.001/0.000）,而比热容、导热系数逐渐上升（P=0.001/0.000）。2)组织病理结果显示,MRI T2WI低、等信号肌瘤,特别是低信号肌瘤主要由典型漩涡状排列的平滑肌细胞构成,胶原纤维含量多且粗大;均匀高信号肌瘤,多见富于细胞型肌瘤,由大片致密且分布均匀的平滑肌细胞组成,胶原纤维含量很少,排列稀疏;不均匀高信号肌瘤,其实质部分即可见典型的普通型肌瘤表现,也可见富于细胞型肌瘤的表现,而其变性部分主要见玻璃样变性和出血坏死样变性。组织病理特征定量分析结果显示,从低信号组到均匀高信号组,平滑肌细胞数分别为215.6±59.3个/视野、237.0（89.5）个/视野、232.3±72.5个/视野、330.5±30.9个/视野;胶原纤维含量分别为0.65±0.07、0.55±0.10、0.53±0.12、0.41±0.06。分组比较显示:从低信号组到均匀高信号组,平滑肌细胞数逐渐升高（P=0.001）,胶原纤维含量逐渐降低（P=0.000）。相关性分析显示,平滑肌细胞数与比热容、导热系数呈正相关（R=0.468/0.623,P=0.001/0.000）,与声速、声衰减呈负相关（R=-0.414/-0.442,P=0.005/0.002）;胶原纤维含量与声速、声衰减呈正相关（R=0.488/0.642,P=0.001/0.000）,与比热容、导热系数呈负相关（R=-0.619/-0.327,P=0.000/0.042）。3)共进行了23次仿真计算,其中低信号组7次,等信号组5次,不均匀高信号组5次,均匀高信号组组6次,其坏死灶体积分别为140.48±40.44mm3、131.18±32.49mm3、117.61±37.13mm3、50.22±17.46m m3;EEF分别为6.07±1.54J/mm3、6.40±1.54 J/mm3、7.27±2.02 J/mm3、17.45±5.47 J/mm3。分组比较显示,从低信号到均匀高信号组,坏死灶体积逐渐减小（P=0.001）,而EEF值逐渐增大（P=0.001）。共对30例标本进行了HIFU离体辐照,其中低信号组7例,等信号组8例,不均匀高信号组9例,均匀高信号6例,其坏死灶体积分别为919.21±126.24mm3、678.98±248.28mm3、582.80±364.41mm3、151.96±76.01mm3;EEF分别为0.62±0.08J/mm3、0.93±0.36 J/mm3、1.38±0.83 J/mm3、4.55±2.20 J/mm3。分组比较,从低信号到均匀高信号组,坏死灶体积逐渐减小（P=0.000）,而EEF值逐渐增大（P=0.000）。共对115例HIFU临床病例中的97例进行了坏死灶体积和EEF计算,其中低信号组31例,等信号组17例,不均匀高信号组30例,均匀高信号19例,其坏死灶体积分别为111.82（373.28）mm3、108.05（88.70）mm3、71.25（148.49）mm3、34.20（96.85）mm3;EEF分别为13.40（29.68）J/mm3、23.68（39.49）J/mm3、38.16（146.84）J/mm3、215.42（311.76）J/mm3。分组比较显示,从低信号到均匀高信号组,坏死灶体积逐渐减小（P=0.001）,而EEF值逐渐增大（P=0.000）。仿真计算结果与实际辐照结果相比,四个组,损伤灶体积均偏小（P=0.000/0.001/0.030/0.021）,EEF值均偏大（P=0.000/0.001/0.008/0.000）。四个组临床EEF计算值均高于离体辐照结果（P=0.000/0.000/0.000/0.001）。离体辐照实验和临床实验均发现,不均匀高信号组坏死灶体积和EEF计算值组内差异较大。4)不同MRI T2WI信号肌瘤其信号强度定量分析结果显示,低信号组信号强度为0.67±0.14;等信号组信号强度为0.71±0.07;不均匀高信号组信号强度为0.76（0.43）;均匀高信号组信号强度为1.17±0.17。四组比较,从低信号组到均匀高信号组,信号强度值逐渐升高（P=0.000）。相关性分析显示,不同MRI T2WI信号肌瘤其信号强度与比热容、导热系数、平滑肌细胞数呈正相关（R=0.428/0.535/0.561,P=0.003/0.000/0.000）,与声速、声衰减、胶原纤维含量呈负相关（R=-0.473/-0.424/-0.437,P=0.001/0.004/0.002）;EEF与比热容、导热系数、平滑肌细胞数呈正相关（R=0.406/0.730/0.573,P=0.026/0.000/0.001）,与声速、声衰减、胶原纤维含量呈负相关（R=-0.454/-0.636/-0.494,P=0.012/0.000/0.008）。结论1)不同MRI T2WI信号子宫肌瘤在声速、声阻抗、声衰减、比热容、导热系数、平滑肌细胞数、胶原纤维含量上存在差异。从低信号组到均匀高信号组,声速、声阻抗、声衰减、胶原纤维含量逐渐降低,比热容、导热系数、平滑肌细胞数含量逐渐升高。2)从数值仿真计算、离体辐照及临床治疗三个层面均显示不同MRI T2WI信号子宫肌瘤HIFU疗效存在差异。从低信号组到均匀高信号组,坏死灶体积逐渐减小,EEF逐渐增大,表明HIFU消融难度逐渐增加;不均匀高信号组肌瘤离体辐照及临床治疗时坏死灶体积及EEF值组内差异较大,表明不均匀高信号组肌瘤HIFU消融难易程度差异较大。3)不同MRI T2WI信号子宫肌瘤信号强度与声、热特性、组织病理特征、HIFU疗效之间存在相关性,其中信号强度与比热容、导热系数、平滑肌细胞数呈正相关,与声速、声衰减、胶原纤维含量呈负相关;不同组MRI T2WI信号子宫肌瘤HIFU疗效与声、热特性、组织病理特征之间存在相关性,其中EEF与比热容、导热系数、平滑肌细胞数呈正相关,与声速、声衰减、胶原纤维含量呈负相关;可通过MRI T2WI信号对HIFU治疗子宫肌瘤疗效进行预判;不同MRI T2WI信号子宫肌瘤在声、热特性和组织病理特征方面的差异可能是导致其HIFU疗效差异的原因之一。