通过磁共振成像对男性和女性盆腔器官脱垂患者提肛肌裂孔扩大的量化分析

摘要

本文介绍了一种通过磁共振成像标准化测量提肛肌裂孔大小的方案 。其目的是利用一致的解剖骨性标志，通过比较两性盆腔器官脱垂患者在静息和用力状态下的数值，从图像分析中提取生物力学推论。

摘要

本文介绍了一种利用水平取向的1.5 T磁共振（MR）扫描仪，在执行Valsalva动作和排出声学凝胶过程中，对患有盆腔器官脱垂的男性和女性的肛提肌裂孔进行评估的实验方案。在正中矢状位图像上，以处女膜平面（女性）或耻骨联合下缘（男性）为参考基准，测量盆腔器官的垂直距离（单位为毫米），距离位于基准上方时用“-”表示，位于下方时用“+”表示。在轴位图像上，采用手绘勾勒法，基于三个关键层面的图像计算肛提肌裂孔面积（单位为平方厘米）：即通过耻骨联合中点的层面（I级）、与耻骨联合下缘相切的层面（II级），以及前直肠壁膨出最显著的层面（III级）。通过比较静息状态与用力状态下的面积，分析裂孔面积增大的百分比。本研究的目的是在无外来物体干扰及检查者接近性影响的条件下，提供盆腔器官下降程度和裂孔扩大的客观证据，从而克服传统盆腔检查和经会阴超声检查的局限性（如主观性及性别相关限制[仅限女性]）。

引言

当肛提肌裂孔边界内的作用力不再被外部力所平衡时，会导致裂孔异常扩大并引起器官受压，从而形成盆腔器官脱垂（POP）。多种因素可导致该疾病，包括韧带、筋膜或肌肉的张力活动。无论涉及何种机制，裂孔增大均被视为评估其闭合功能丧失的一个可靠指标。通常，临床医生通过盆腔检查¹，在患者进行瓦尔萨尔瓦动作（Valsalva maneuver）时观察宫颈、阴道顶端及阴道壁的位置，来判断女性盆底支持结构的状态。然而，该方法存在准确性不足的问题，且难以全面识别所有受累部位^2,3，加之其仅适用于女性，存在性别限制，因此促使临床医生和研究人员寻求其他替代方法，即诊断性影像学技术。

目前用于确定裂孔大小的方法包括经会阴超声检查（TPUS）^4,5，以及近年来应用的磁共振成像（MRI）。然而，现有检查操作及个体参数测量方法在不同研究者之间存在显著差异^{6,7,8,9,10,11,12,13}，导致研究结果难以相互比较。此外，对于最常见的盆腔下垂过程的定义和术语，以及所采用系统的分类与量化标准，目前仍存在明显分歧^14,15。

本研究强调了磁共振成像（MRI）相较于其他方法的优势，并详细描述了对两性盆腔器官脱垂（POP）患者进行量化评估的技术细节和诊断标准。特别是，本文重点描述在患者仰卧位用力时对盆腔器官下移程度及肛提肌裂孔扩大的量化评估，以证明无需垂直取向的磁共振系统^16,17（即重力不会对检测与POP相关的各种变化产生不利影响）。

方案

涉及人类受试者的研究操作均依据意大利放射学会的国家指南进行

1. 患者准备

1. 协助患者填写一份表格，提供其病史、当前症状、治疗情况（包括药物或手术治疗）以及既往医疗记录（如有）。
2. 在开始检查前，获取每位患者的书面知情同意。
3. 提前向患者明确说明检查的特点和目的，包括执行各种操作动作，如挤压、用力屏气和直肠排空等。
4. 告知患者检查的持续时间（平均约25分钟），以及需要将一根细小导管插入肛管以注入造影剂（声学凝胶）。
5. 要求患者在开始检查前先在厕所排空膀胱。
   注意：根据患者的病史和临床表现，针对每个个案调整造影剂的用量、扫描切面数量及所使用的脉冲序列数量。

2. 诊断室与设施

1. 在诊室区域内放置一辆推车，配备所有必要的器械和用品，包括手套、注射器、导管、润滑胶、声学耦合剂等（参见材料表）。

图1：实验用品。 本图显示（A）用于MR检查的推车及所用物品，以及（B）在给药前于诊断室附近区域将声学耦合剂与水按比例稀释（每支注射器50/30 mL）。 请点击此处查看该图的放大版本。

2. 让患者以左侧卧位（Sims体位）躺在磁共振扫描仪的检查台上。轻柔地将导管插入直肠，并注入造影剂（声学耦合凝胶），直至患者出现典型的排便感（平均用量为250 mL）。随后将患者转为仰卧位。
3. 在患者臀部下方放置吸水垫，并在其骨盆周围包裹用于图像采集的表面相控阵线圈。
   注意：若患者出现预期的感觉、急迫感、不适或不自主渗漏，请立即停止注射，并记录渗漏前的总注射量以及渗漏量。

3. 技术与图像采集

1. 在冠状面、轴向面和矢状面获取定位扫描图像（采用 TFE T1 脉冲序列，TR 为 8 ms，TE 为 5 ms，翻转角（FA）为 25°，层厚为 15 mm，图像数量：5–11），以标记感兴趣区域（ROI）的边界。
2. 随后，在正中矢状面获取三个连续的动态序列（见表 1，序列 1：TR/TE 为 2.7/1.3 ms；FA 为 45°），中心对准肛直肠连接处，分别在患者静息状态、收缩肛门括约肌以及用力排便时进行（每种状态持续 10 秒）。
3. 之后，指导患者自行开始模拟直肠排空运动，并通过声学设备观察其起始时间，以便在 58 秒的完整周期内同步采集图像（见表 1，序列 1：TR/Newton 为 2.7/1.3 ms；FA 为 45°；层厚为 35 mm；采集时间为 58 秒）。
   注意：如有必要，重复该序列直至获得充分的对比剂流动图像。
4. 在患者排出残余直肠内对比剂的过程中，于冠状面重复上述序列（见表 1，序列 2：TR/TE 为 2.8/1.3 ms；FA 为 45°；层厚为 35 mm；采集时间为 58 秒）。
5. 然后，指导患者持续进行稳态瓦尔萨尔瓦动作（Valsalva maneuver），持续 9 秒且不中断。
6. 以直肠排空过程中采集的矢状面图像为参考，在轴向面上选择三个水平切面（见图 3），用于成像盆底裂孔（levator hiatus），具体如下：第一层面位于耻骨联合中点（水平 I），第二层面与耻骨下缘相切（水平 II），第三层面位于前直肠壁膨出最显著处（水平 III）。
   注意：上述选择的目的是将两性盆底裂孔内外最相关的解剖区域均纳入 ROI，包括：女性的膀胱基底部、尿道、阴道、宫颈、会阴体、肛直肠连接处、盆腔内筋膜及脂肪隐窝；或男性的膀胱基底部、耻骨后间隙、前列腺、精囊、Denonvilliers 筋膜、肛直肠连接处、直肠系膜筋膜及骶前间隙。
7. 在瓦尔萨尔瓦动作期间，于每个水平面采集一层厚度为 1 cm 的水平轴向图像（见表 1，序列 3：TR/TE 为 3/1.5 ms；FA 为 45°；层厚为 10 mm；采集时间为 9 秒），两次连续动作之间给予患者 60 秒的休息间隔。
8. 最后，在静息状态下获取轴向、矢状和冠状面的静态 T2 加权图像（见表 1，序列 4、5 和 6：TR/TE 为 3649–4656/100；FA 为 90°；层厚/层间距为 4/0.4 mm；采集时间为 3:00–3:44 分钟），以全面评估盆腔解剖结构。
   注意：技术参数详见表 1。

表1：使用1.5 T扫描仪和外部线圈进行MR排便造影的技术参数设置。

4. 图像分析与测量

1. 为测量盆腔器官在静息状态及用力时的位置，从分析软件中的矢状位动态 MR 图像开始，在屏幕顶部的工具栏选项列表中，将鼠标悬停于标注工具。
2. 然后，点击下拉箭头并选择标尺，以获取膀胱颈、子宫颈、前列腺基底部、精囊和直肠盆底至两条参考线的垂直距离（单位为毫米）的线性测量值，具体方法如下：以女性阴道口平面或男性耻骨联合下缘切线的水平线为参考，将测得的距离用相对于该参考线的负值（近端）或正值（远端）表示。

图2盆腔器官脱垂在矢状位MR图像上的参考线 (A一名61岁女性患有直肠脱垂 >距阴道口平面下方10 cm处（黄线）及乙状结肠疝。B一名42岁男性患者，患有直肠套叠及直肠脱垂 >耻骨联合下缘下方3 cm处（黄线）。bl = 膀胱；sp = 耻骨联合；ut = 子宫；r = 直肠；p = 前列腺。 请点击此处查看该图的放大版本。

3. 从轴向静态和动态图像中测量食管裂孔前后径和横径（单位：毫米），重复步骤 4.1–4.2 中所述的相同线性测量选择，并计算耻骨联合至耻骨直肠肌吊带前缘的距离以及肛提肌内侧边界之间的距离。
4. 要测量静息状态和最大用力时的食管裂孔面积（单位：平方厘米），请再次点击 标注工具 并选择 Free-ROI 选择自由手绘轮廓追踪技术（参见 图3).
5. 描绘提肛肌内部区域，并通过识别骨性标志（即耻骨联合和坐骨结节）确定相同水平的层面（2级），以绝对值及百分比增加的形式表达静息状态与用力状态测量值之间的差异。
   注意：记录盆膈裂孔内任何器官的受压情况，并参照国际盆腔器官脱垂委员会推荐的标准，对器官脱垂进行定义和分级^14,15 以及Comiter描述的传统“HMO”MRI盆腔器官脱垂分类系统 等⁹.

图3：肛提肌裂孔成像与面积测量方法。（A）从正中矢状面图像上选取的三个轴向扫描层面，分别对应于耻骨联合中点水平（层面1）、与其下缘相切的水平（层面2）以及排便过程中直肠前壁膨出最明显处（层面3）。（B）一名52岁女性在静息状态下于层面2使用自由手绘轮廓追踪法测得不对称区域的示例，该患者存在右侧耻骨尾骨肌局灶性缺损（箭头所示）。s = 耻骨联合；bl = 膀胱；r = 直肠。左侧面板 = 矢状面视图；右侧面板 = 冠状面视图。面积值以平方厘米表示。1 = 第一层面；2 = 第二层面；3 = 第三层面。 请点击此处查看该图的放大版本。

结果

2012年至2018年间，该方案已在意大利三家不同的诊断中心成功实施，平均每月累计开展检查30 ± 4例，均使用相同的1.5 T磁共振扫描仪型号和技术参数（见表1和材料表）。在此期间，共对超过2,000例男女患者进行了检查，主要针对以下三类疾病：盆腔器官脱垂和排便障碍（第1组）、肛周肛瘘（第2组）以及由已知或疑似阴部神经病变引起的慢性盆腔疼痛（第3组）。患者人群的主要人口统计学特征如下：第1组男性平均年龄为48 ± 3.4岁，年龄范围为25–82岁，女性平均年龄为51 ± 4.2岁，年龄范围为34–88岁；第2组男性平均年龄为36 ± 3.2岁，年龄范围为31–82岁，女性平均年龄为54 ± 2.5岁，年龄范围为35–78岁；第3组男性平均年龄为43 ± 3.3岁，年龄范围为27–78岁，女性平均年龄为41 ± 4.4岁，年龄范围为28–78岁。每类疾病均对应特定的磁共振成像检查变体。随着时间推移，大量检查的积累使得针对盆腔器官脱垂（POP）和排便功能障碍转诊患者的检查方案几乎实现了高度一致的可重复性，最...

讨论

与仅限于评估女性泌尿生殖裂孔的盆腔检查相比，本方法具有明显优势。相比之下，本文所述方法可对两性个体的整个肛提肌裂孔进行全面检查。此外，尽管女性裂孔易于由妇科医生通过触诊检查，但使用直尺测量仅能粗略估算其面积，即近似为椭圆形的面积¹。同样，本方法相较于二维和三维经会阴超声（TPUS）^4,5也具有优势，后者不适用于男性患者。然而，本方案更为重要的优势在于其独特的能力——记录直肠排空功能，这是磁共振排粪造影（MR defecography）所特有的；该过程不会因检查者靠近或超声探头紧贴会阴部而受到干扰，而这些因素均可能限制盆腔器官的最大程度下降。本磁共振检查方案的一个局限性在于患者需保持水平卧位，由于缺乏重力作用，可能导致患者无法充分排空直肠，从而可能低估多种异常表现，因为该检查方式并不完全符合生理状态。然而，可以认为，患者在水平位下为排出直肠造影剂而做出的极大努力，有助于标准化最大瓦尔萨尔瓦动作（Valsalva maneuver），从而消除了在盆腔检查和经会阴超声之后始终存在...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
磁共振扫描仪	Philips Medical Systems, High Tech Campus  37, 5656 AE, Eindhoven, 荷兰		描述：1.5 T 水平定向，Multiva 型号，SENSE XL 躯干线圈 操作步骤：将患者置于诊断台左侧卧位，线圈环绕骨盆
导管	Convatek ltd, First avenue Deeside, Flintshire CH5 2NU 英国		描述：无菌阴道导管，16 腔，长 180 mm，宽 3 mm 操作步骤：将润滑后的导管尖端轻柔插入肛管，用于在患者左侧卧位时给予造影剂
试管架	Kartell Plastilab, Artiglas Srl, Via Carrara Padua, 意大利		描述：带多个 13 mm 孔的通用试管架 操作步骤：将 3 支空注射器垂直插入孔中，出口锥朝下
注射器	Pikdare Srl, Via Saldarini Catelli 10 , 22070 Casnate con Bernate (Como) 意大利		描述：无菌、无乳胶、60 mL 带刻度透明圆筒，带导管锥 操作步骤：用造影剂填充，调整活塞，并连接至导管
造影剂	Ceracarta SpA, Via Secondo Casadei 14 47122 Forlì 意大利		描述：Eco supergel，无刺激性，水溶性，无盐 操作步骤：向每支注射器中加入 30 mL 自来水稀释 50 mL 声学凝胶
混合装置	Kaltek Srl, Via del Progresso 2 Padua 意大利		描述：用于经阴道取样的 Kito-Brush 操作步骤：旋转一整圈 10–20 次，直至获得均匀凝胶
垫巾	Fater SpA, Via A. Volta 10, 65129 Pescara 意大利		描述：适用于失禁患者的垫巾 操作步骤：包裹患者骨盆，以收集任何排出物并防止污染诊断台
润滑剂	Molteni farmaceutici, Località Granatieri Scandicci (Florence) 意大利		描述：Luan 凝胶 1% 操作步骤：插入前涂抹于导管尖端
隔离衣	Mediberg Srl, via Vezze 16/18 Calcinate 24050 (Bergamo) 意大利		描述：和服式隔离衣 操作步骤：反向穿着（开口朝后），以维护患者尊严
手套	Gardening Srl, Via B. Bosco 15/10 16121 Genova 意大利		描述：腈类，无乳胶，无滑石粉 操作步骤：在配制造影剂和插入导管时佩戴；定期更换以防止交叉污染