月经周期相关的正常子宫磁共振波谱分析

月经周期相关的正常子宫磁共振波谱分析 中国医学影像技术2007年第23卷第7塑:!:兰!!:!:!!:!! Magneticresonancespectroscopyofnormaluterus: relationshipwithmenstrualcycle CAOKun,ZHANGXiao—peng,LJJie,LJYing (DepartmentofRadiology.PekingUniversitySchoolofOncology&BeijingCancerHospital,Beijing100036,China) [Abstract]0bjectiveToinvestigatetheHMRspectroscopicfeaturesofnormaluterineanditsrelationshipwithmenstru— alcycle.MethodsTengenerativehealthyfemalevolunteersunderwentpelvicMRscanningatthreedifferenttimeoftheir menstrualcycle:postmenstrualphase(immediatelyaftermenstruation,4— 7thdayofthecycle),ovulatoryphase(13—16th day)andpremenstrualphase(justbeforemenstruation.26— 30thday)bya1.5TMRscanner.RoutineMRimagesandMR spectroscopywereacquired.MRSwasperformedwith8-channelphased-arraybodycoil,singlevoxel,bythepointresolved spectroscopy(PRESS)techniquewithashortTE(144ms).Toexcludetheinfluenceofartificiallyrelatedfactorsasmuch aspossible,voxelplacementandvolume,fullwidthathalfmaximumandwatersuppressionrateaftershimming,werere— stricted.Setsignaltonoiseratio(SNR)asthesemiquantitativemeasurementindexofcertainpeakheightinMRSline.Re- suitsCholinepeakwastheonethatcouldbedetectedineverycase,whileitsheightvariesaccordingtodifferenttimepoints ofamenstrualcycle,highestinpremenstrualphase,lowestinpostmenstrualphase.Lipidsignalcouldbedetectedinsome cases,withhigheronesappearsofteninpostmenstrualphase.Thelactateandcreatinesignals werenotSOconfidentiallyde— tected.ConclusionThetwomostcommoncompoundpeaksinnormaluterineMRSarecholin eandlipid.Whileassumed fromtheirspecialcyclerelatedchange,theymaymainlyderivedfromendometrium.Suchres ultsgiveUSaclueonprudently takingthetwocompoundsasindicatorsofuterinetumors,fortheymayaffectedbymenstrualc yclechange. [Keywords]Magneticresonancespectroscopy;Uterine;Menstrualcycle 月经周期相关的正常子宫磁共振波谱分析 曹毙,张晓鹏,李洁,李英 (北京大学临床肿瘤学院暨北京肿瘤医院放射科,北京100036) [摘要]目的研究正常子宫H波谱谱线特点及与月经周期的相关性.方法1O位月经 周期正常的健康女性志愿者, 分别在月经三个不同时期进行磁共振检查:月经周期的第4,7天(经后期);第13, 16天(排卵期);第26,3O天(经前 期).采用1.5T磁共振扫描仪,同时进行常规T1,T2像扫描和MRS检查.MRS采用 PRESS技术,单体素采集,短TE (144ms).为最大限度减少操作因素影响,限制MRS体素位置及大小,匀场后带宽和 抑水程度.以信噪比(SNR)作为衡 量谱峰高低的.结果胆碱峰(Cho)在所有检查对象中均出现,且峰高随月经周 期的不同时相而变化,经前期信噪比 最高,经后期最低.脂峰(Iip)在部分谱线中可见,在经后期出现较多且峰值较高.乳 酸和肌酸峰偶尔出现,SNR较低.结 论正常子宫磁共振波谱中两个明显的化合物峰是胆碱和脂质,且峰高随月经周期 的不同时相变化.推测可能主要来源于 有周期变化的内膜层.此表现提示在研究子宫病变波谱时应谨慎,子宫内膜周期可 能对谱线产生影响. [关键词]磁共振波谱学;子宫;月经周期 [中图分类号]R445.2[文献标识码]A[文章编号]1003.3289(2007)07—106504 磁共振波谱分析(MRS)是生物医学成像的重要方面.因 能够无创性提供组织代谢的化合物信息,已经逐渐成为常规 磁共振解剖成像的有益补充.MRS在中枢神经系统的应用 [作者简介]曹岜(1976一),女,吉林人,在读博士,主治医师研究方 向:肿瘤影像学.E—mail:kun—cao@hotmail.com [通讯作者]张晓鹏.北京大学临床肿瘤学院暨北京肿瘤医院放射科. 100036.E'mail;zxpabc@263.net 09—08[修回日期]2007—05—02 [收稿日期]2006— 已经得到公认.但在体部仍然是一个挑战.女性盆腔存在子 宫周期性变化的特殊性.此周期变化是否会影响内部化合物 代谢浓度鲜有报道.本研究致力于观察正常子宫的波谱特 点,及研究正常子宫在月经周期的不同时段是否会存在波谱 峰的周期性变化. 1资料与方法 1,1研究对象选择选择1O名生育期年龄健康女性志愿者 (年龄24,39岁,平均年龄34.5岁).入组条件:无既往子宫 ?1066?中国医学影像技术2007年第3鲞—7~j]ChinJMedImaging— Technol,2007,Vol23,No7 疾病(例如子宫肌瘤,腺肌症等),月经周期相对稳定正常(28 , 31天).分别于月经的三个不同时期行盆腔磁共振检查: ?经后期(为避免经血信号污染,选择月经结束后立即进行, 即月经周期的第4,7天);?排卵期(按照正常月经周期计 算,为第13,16天);?经前期(根据每个志愿者月经周期不 同而定,为第26,30天). 1.2磁共振检查常规成像:在1.5T磁共振检查机上进行 (GEEchospeed,Waukesha,USA),采用8通道相控阵体线 圈,常规横轴位T1WI(快速自旋回波序列,TR/TE560ms/ 11,12ms,FOV28cm,层厚5mm,层间距1mm,矩阵320 ×224),横轴位T2WI(快速自旋回波序列,TR/TE3750, 4100ms/130,140ms,FOV28cm,层厚5mm,层间距1 mm,矩阵320×256),矢状位T2WI(快速自旋回波序列,TR/ TE3500ms/60,65ms,FOV26cm,层厚4mm,层间距0 mm,矩阵288×224). 磁共振波谱采集:根据常规成像确认子宫位置及形态,层 次正常后,以横轴位T2WI为定位图像进行波谱扫描.采用 同一8通道相控阵体线圈,点解析表面波谱分析(PRESS)技 术,TE144ms,TR1500ms,NEX一8,采集时间3"48.单体 素(singlevoxe1)置于子宫体中心,尽可能大,涵盖子宫内膜 层,结合带和深肌层.体素边缘需位于子宫浆膜层轮廓至少 5mm以内,除单体素边缘已默认设置的三个垂直方向饱和 带外,在接近浆膜层处另加斜向饱和带,以避免周围组织对体 素内信号的污染.为尽量减少每次检查人为因素的干扰,同 一 个病例多次检查尽量把体素置于相同位置,基本相同大小. 每次严格控制预扫描(手动或自动)匀场,预扫描后的半高线 宽(FWHM)要求位于5,10Hz之间,抑水比率大于95. 1.3数据测量以四种常见的化合物峰为对象:胆碱(Cho, 3.2ppm),脂质(Lip,0.9或1.3ppm),乳酸(Lac,1.3ppm倒 置双峰),肌酸(Cr,3.0ppm)(见图1,2). 波谱谱线分析采用文献中比较公认的半定量方法,即测 量信噪比(sNR).目测确定谱线噪音部分,以其宽度的一半 作为噪声值,观察谱线中四个化合物峰,以基线为标准,峰高 与噪声值进行比较.根据SNR确定分级:大于4倍为(++ +),2,4倍为(++),1,2倍为(+),?1倍为(一).由一 位对检查对象月经状态完全不知情的医师进行谱线测量. 1.4统计分析统计软件为SPSS11.5.对所得分级资料进 行多个或两个相关区组秩和检验,P值小于0.05认为有统计 学意义. 2结果 2.1在每一例志愿者的子宫谱线中均出现的峰为胆碱(3.2 ppm),在l0例共计30次检查的出现率为93.3(28/30). 肉眼观察即可见峰高的信噪比随月经周期不同而不同,经前 期最高,经后期最低(表1).经多个相关区组秩和检验,胆碱 峰SNR分级在月经周期的各时段不同,并有统计学差异(P 一0.001).经两两间配对秩和检验,每两组之间均有统计学 差异,分别为:经后期与排卵期(P:0.034),经后期与经前期 (P:0.007),排卵期与经前期(P一0.011),并从分级数值可 得知经前期SNR最高,经后期最低,与肉眼观察结论一致. 表1月经周期的三个不同时段的Cho峰信噪比 2.2部分志愿者的谱线中可见到脂质峰(0.9或1.3ppm), 在10例共计30次检查的出现率为26.7(8/30).三个时间 段的出现率分别为经后期50oA(5/10),排卵期2O(2/10). 经前期10%(1/10).峰值较高者均见于经后期(表2).经多 个相关区组秩和检验,脂峰SNR分级在月经周期的各时段不 同,并有统计学差异(P一0.043).经两两间配对秩和检验, 经后期与经前期之间具统计学差异(P:0.039),从分级数值 可得知经后期SNR最高,经前期最低.其余两组统计不具显 着性差异:经后期与排卵期(P:0.056),排卵期与经前期(P =0.564). 表2月经周期的三个不同时间的Iip峰信噪比 2.3乳酸和肌酸峰偶可见,因SNR多等于1,峰不确切,未能 进行测量分析. 3讨论 3.1测量方法的选择磁共振波谱分析在体部已有离体及 在体的研究报道],虽然在女性盆腔的应用亦有关注],但 谱线中所示各化合物峰意义尚无定论.因技术水平和成像的 复杂性,体部波谱扫描尚不能得到化合物浓度绝对量化值. 在颅脑,公认肌酸浓度(Cr)为相对恒定数值,用其参照所得比 值可作为浓度衡量的相对标准.但体部尚无相对浓度参照物. 近年来子宫病变波谱研究中,有学者直接采用信号噪声比 (SNR)进行半定量州,虽仍不能真正反映化合物浓度,且受 扫描条件,体素放置位置,匀场情况等众多因素影响,但在尽 可能限定其他参数情况下,毕竟能够在一定程度上反映化合 物的浓度高低.基于此考虑,本研究中也采用相似方法,即用 SNR分级指标作为衡量谱峰信号强弱的标准.峰值高度与 中国医学影像技术2o!生笙鲞笙!塑!』!!竺!!!:!:!!:! 图1同一志愿者在月经周期的三个不同时间点所获波谱谱线A.经后期,测量3.2ppm处Cho 峰信噪比分级为(+),1.3ppm处Lip峰信噪比分级为(+);B.排卵期,Cho峰(++),Lip峰 (一);C.经前期,Cho峰(+++),Lip峰(一) 图2另一志愿者在月经周期的三个不同时间点所获波谱谱线A.经后期,Cho峰信噪比分级为 (+),Lip峰(+++);B.排卵期,Cho峰(++),Lip峰(一);C经前期,Cho峰(+++), Lip峰(+) 谱线基准噪音高度相似的,不作为可识别的化合物信号,只有 达到肉眼可见的高于噪音水平的SNR才可认为有此峰存在, 以避免把噪音的锯齿状线随意指认为化合物峰的错误.扫描 过程中,对同一志愿者的多次检查要求波谱定位体素大小和 放置位置尽量一致,及控制匀场水平相似,尽量达到不同次检 查条件的一致性,使最终结果具可比性. 3.2正常子宫周期的代谢物峰高分析 3.2.1胆碱峰的周期性变化胆碱信号主要来源于磷脂代 谢的中间产物.很多研究证实胆碱的增加与肿瘤病变相关, 如头颈,肝,胃等恶性肿瘤.在女性盆腔研究中,部分可见到 典型的胆碱峰],认为Cho信号存在可能因上皮过度生长 (内膜增生),子宫内膜癌的胆碱信号可能代表肿瘤细胞膜代 谢活性.由于本研究对象为正常生育年龄女性正常子宫,也 仍在波谱中发现最典型的峰为Cho峰,在每例研究对象的至 少两次谱线中都能够分辨,且峰值较高,说明不仅在肿瘤性病 变中,而且在正常子宫也存在相当高浓度的胆碱.此结果与 Celik的研究结果有部分一致性,他们的12例病例包括增生 期内膜和分泌期内膜,都发现存在Cho峰]. 这些胆碱信号来源并不清楚.为明确上述信号与子宫内 膜周期性变化的关系,我们采用月经周期不同时间段的方法 进行比较.根据病理学的子宫内膜周期性变化],所采用的 三个时段为:?经后期:月经周期第4,7天,为内膜增生期早 期;?排卵期:第14,17天,为分泌期早期;?经前期;第28 , 3O天,为分泌期晚期.此三个不同时间点,Cho峰高度出 ? 1O67? 现了随月经周期变化的情况,经前期 最高,经后期最低,恰巧和月经周期中 子宫内膜的增生程度相吻合.据此结 果推测,正常子宫中Cho信号可能主 要来源于与周期变化密切相关的内 膜,尤其是功能层,随着月经周期中内 膜的增长而增加.这也许可以解释在 与内膜增长相关的病变如内膜增生, 子宫内膜癌中会出现明显的高胆碱 峰.当然,也有研究显示仅置体素于 肌层内时,部分也可见到少量Cho信 号],可能子宫平滑肌也参与了一部 分胆碱峰的形成.两者权重多少?或 除此之外还有其他结构贡献胆碱信 号?尚需进一步研究证实. 2.2脂峰的周期变化Iip信号因恶 性组织细胞更新快,引起相当数量细 胞坏死形成.已有研究显示脂峰可见 于离体及在体的宫颈癌组织[8,Iip 峰增高被认为是恶性的可能指示 物[3].关于内膜病变的研究有相似的 结果,Iip峰可见于所有内膜癌但非 健康志愿者[5]. 我们的研究发现正常子宫也可以 出现较强的脂峰.子宫周围有大量脂 肪组织间隙,若体素位置放置不当,采集到周围脂肪信号,必 然也会带来明显的高脂肪峰.我们在扫描过程中把体素置于 子宫体轮廓之内,距子宫浆膜层较近的体素边缘要求大于5 mm,另加用饱和带压制周围信号,以防止盆腔脂肪信号影 响.故感兴趣区内出现的脂肪信号可认为是子宫本身的信 号.因肌肉中有较多细胞内外脂肪[】,包括子宫肌层在内的 感兴趣区内出现一定的脂肪信号可以理解,但子宫肌层并不 随周期变化,本组病例中73.3(22/30例次)的谱线中没有 出现明确的脂峰,出现比率较高且信号较强的几乎均为经后 期,说明子宫肌层可能对脂质信号的出现有一定贡献,但推测 仍有相当一部分来源于功能层.因脂质信号可能和微血管密 度增加和多灶坏死有关,考虑月经期间的子宫内膜剥脱坏死 与脂峰形成相关.在把Iip峰作为子宫病变恶性标志物时应 考虑正常子宫存在脂质信号的因素.由于经后期出现I峰 的比率相对较高,而在排卵期和经前期的出现率较低,故提示 我们若需观察子宫相关肿瘤病变的脂质代谢情况时,选择排 卵期到经前期的时间段进行MRS检查所获得的脂质信号更 具可信性. 3结论 正常子宫磁共振波谱分析中最显着的两种化合物峰是胆 碱和脂质,且和月经周期变化有相关性.胆碱峰在经前期最 高,经后期最低;脂峰在经后期相对较高.此结果对今后女性 盆腔磁共振波谱研究有一定帮助,在阐述子宫病变波谱谱线 时应考虑到内膜周期可能对代谢物峰产生的影响. ?1O68? [参考文献] 中国医学影像技术2007年第23卷第7期ChinJMed!竺:!!:!.1 1-13JosephR,RimMC,MitchellDS,eta1.Humanbreastlesions: characterizationwithprotonMRspectroscopy[J].Radiology, 1998,209(1):269—275. [2]MunCW,ChoJY.ShinWJ,eta1.ExvivoprotonMRspectrosco— PY(H—MRS)forevaluationofhumangastriccarcinoma[J].Magn ResonImaging,2004,22(6):86卜870. [3]LeeJH,ChoKS.KimYM,eta1.Localizedin—vivoHnuclear MRspectroscopyforevaluationofhumanuterinecervicalcarcino— ma[J].AIR,1998,170(5):1279—1282. I-4]OkadaT.HaradaM.MatsuzakiK,eta1.Evaluationoffemalein— trapelvictumorsbyclinicalprotonMRspectroscopy口].JMagn Resonlmaging.2001.13(6):912—917. [5]CelikO,HascalikS,SaracK,eta1.MRSofpremalignantand malignantendometrialdisorders—afeasibilityofinvivostudy[J] EurJObstetGynecol,2005.118(2):241—245. [6]LeJ.Gynecology[.4thed.Beijing:PeoplesMedicalPublish— ingHouse.1996:28—29. [7] [8] [9] [1O] [11] 乐杰.妇产科学[M].第4版.北京:人民卫生出版社,1996:2829. 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