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第三节 计算机体层摄影及磁共振成像
一、 计算机体层摄影(CT)
CT较系统地描述了盆底肌及邻近组织结构,更加形象化,更易于理解盆底的复杂解剖结构,肛提肌的漏斗形空间结构在肌肉和盆底骨骼的三维重建中愈加逼真形象。应用孔径为64cm的开放式CT扫描机,患者可采用接近正常排便时的位置接受检查,可真实地评价腹部用力时盆底解剖结构的细微变化,定量测量静息和最大用力时肛提肌长度、角度、直肠后壁到尾骨的距离,以及肛提肌上下空间的面积变化等,获得盆底正常生理学标准的定量数据结果。但是,CT因其软组织对比度较差,且具有较大电离辐射等缺点而没有普遍开展。
二、 磁共振成像(MRI)
MRI是用于评价盆底疾病最新的影像学技术,它较以往的造影、超声等技术有许多优势:MRI可以多参数、多平面成像,具有很高的软组织对比度,而没有电离辐射。MRI可以无创地、动态地在一次检查中评价所有的盆腔脏器,还可以直接观察盆底支持组织结构,可以获得盆底的肌肉、筋膜和器官的解剖结构方面的信息。MRI对确定盆底疾病的病理生理情况可提供直接而有用的信息。例如存在阴道前壁膨出患者,磁共振成像可显示阴道侧壁与侧盆壁间的连接出现缺口、消失或阴道中部的筋膜缺失,可以在临床上区分是阴道旁缺陷还是阴道中部缺陷。目前对有症状的盆底器官脱垂患者,国外多推荐MRI检查,应用MRI描绘解剖异常、确定损伤性质,包括盆腔肌肉连续性破坏及相关的支持系统疾病。MRI还可以进行三维成像,应用计算机后处理软件,对成像数据进行重建,显示肛提肌群及其与临床疾病关系的三维影像。影像学的不断进步,尤其是同时评价结构和功能的研究,将使我们对盆底器官脱垂病因的认识不断深入。MRI的缺点包括:大多数盆底MRI检查均采用仰卧体位,不是生理位置(除非应用开放式磁体的磁共振成像仪,可采用坐位),检查费用高,检查过程耗时长,检查、读片相对复杂。
1. 盆底MRI检查
(1) 磁体和体位:
目前多数成像中心均采用的是封闭式磁体,患者在检查中采取仰卧位(模拟膀胱截石位)。较少的开放式磁体的MR成像仪,可允许病人以坐姿进行检查,这避免了常规仪器仰卧位的不足,且结合了MRI和X线造影的优点,更符合病人的生理状况。开放式MRI坐位成像与封闭式MRI相比,应用开放式MRI进行坐位成像的方式相应诊断的综合敏感性较高,但也有研究发现两者对于有临床意义患者的敏感性没有显著性差别。且实际的情况是这种开放式的MRI成像仪的市场占有率很低。
(2) 线圈:
盆底MRI多采用体表盆腔相控阵线圈,可取得很好的成像效果。腔内线圈可获得高分辨率的影像,进一步提高了对相应解剖结构的显示,阴道线圈和直肠线圈等腔内线圈进行MRI成像用于观察膀胱、子宫、阴道和直肠及周围的解剖结构。与腔内超声相比,MRI能更好地显示外括约肌异常,被认为是评价括约肌病变的最佳方法。阴道内MRI较肛管内MRI显示盆底解剖范围更大,能够清晰描绘盆膈、尿生殖膈、尿道周围和副尿道韧带,特别是尿道的细微解剖,对于尿失禁的认识及外科治疗方案的选择有重要临床意义。腔内线圈的不足是显示视野小,主要用于获得盆底的肌肉、筋膜、韧带和器官的解剖结构方面的信息。
(3) 成像方式:
完整的盆底MR成像计划应包括盆底结构的静态和动态成像。静态结构成像用以观察盆底组织结构,可以获得盆底的肌肉、筋膜和器官的解剖结构方面的信息。通常采用快速自旋回波序列进行高分辨率成像。成像平面多采用横断面及冠状位。
盆底动态MRI主要有两种方法:一种是应用直肠内对比剂做包括排泄相在内的多时相成像;另一种方法是要求病人最大用力而不排泄时进行成像。有研究显示应用直肠内对比剂,较不应用对比剂仅要求患者用力的检查方法,能显示更多的盆底异常,应用直肠内对比剂的动态MRI检查的敏感性与X线盆腔脏器造影检查相近。在排便过程中成像观察,更容易显示盆腔脏器下降的最大程度。与X线膀胱阴道直肠联合造影比较,MRI成像的优势在于它无辐射、非侵入性;它还可以显示子宫直肠陷窝疝内容物是小肠、结肠还是肠系膜脂肪;能够显示肠黏膜,并区分黏膜套叠和全层肠壁套叠;还可术前帮助确定共存的其他器官的病变,以及肌肉损伤、筋膜、韧带撕裂。MRI对于压力性尿失禁及大便失禁等疾病的诊断方面也取得了较大的进展。
盆底动态成像需要应用快速成像序列,主要为:单次激发快速自旋回波序列(或称为半傅立叶采集快速自旋回波)及稳态进动快速成像序列。其中稳态进动快速成像序列成像速度更快一些,可以更大程度地显示盆腔脏器脱垂。采集层面以正中矢状面为主。
2. 盆底结构的影像学表现
MRI技术以其良好的组织对比在某种意义上已经将盆底拆开,从而将复杂的盆底肌肉系统、盆底支持系统和裂孔内器官的解剖形态及其功能影像显示出来。盆底结构是一个复杂的三维结构,从内至外可分为盆筋膜和韧带、盆膈、尿生殖膈,对盆腔结构的支持有赖于各层结构的相互作用。某一结构的薄弱,其功能可由其他结构进行代偿,但是有盆底结构薄弱的患者更易发生盆底功能障碍性疾病。
(1) 盆筋膜和韧带:
盆筋膜是坚韧的结缔组织膜,附着于骨性盆壁,覆盖在肛提肌和盆腔脏器上方,某些部分的结缔组织较肥厚,与盆腔脏器的肌纤维汇合,形成相应的韧带,对盆腔脏器起到支持作用。盆筋膜和韧带是否能在MRI上分辨,目前仍在研究中。
(2) 盆膈的影像学表现:
盆膈由坐骨尾骨肌和肛提肌组成。肛提肌形态根据尸体解剖学观察,盆底肌被描述为盆状。从MRI上发现了肛提肌的活体形态与尸检存在着差异,MRI显示由于肌张力的存在,盆底显示为圆顶屋状。坐位MRI排便造影显示,正常女性在缩盆时盆底平均内收上提10.8mm,排便时盆底平均外下移19.1mm。肛提肌上移时(缩肛的头侧运动时)伴有泌尿生殖裂孔变小,肛提肌下移变成盆状时(排便的尾侧运动时)伴有泌尿生殖裂孔开大。
肌群的影像学划分:盆膈由坐骨尾骨肌和肛提肌组成。坐骨尾骨肌位于肛提肌的后方,附着于坐骨棘和骶尾骨外侧缘。肛提肌又分为耻骨直肠肌、耻尾肌、髂尾肌三部分。这些肌肉在盆底作为一个统一的整体,通过肌肉张力提供支持作用,而各部分在功能上又有差异。髂尾肌主要起支持作用,耻骨直肠肌的作用主要为括约作用。从影像学角度各部分肌肉之间存在着差异。
MRI检查显示正常女性髂尾肌为向上突起的薄肌,起自位于骨盆侧壁的肛提肌腱弓,向后到达直肠,后方水平附着于尾骨(见图2-4)。向前中部倾斜,厚度不均匀,肌膈上有时有缺损区,平均厚度为2.9mm。髂尾肌(肛提肌)的运动方向为头尾侧运动,即肛提肌不仅可以从静息位向上运动,而且可以从静息位向下运动。
耻骨直肠肌的形态像一个“U”形,前方起自耻骨,后方环绕直肠。像一个盆部器官的袋状包裹(图2-9),后高前低,它并不接触膀胱颈,但中尿道和下尿道与它非常接近;耻骨直肠肌的运动方向为腹背侧。耻骨直肠肌环在缩肛时显著变短,排便时显著变长。
耻尾肌水平走行,前方起自耻骨联合上部,向后方附着于腱弓和尾骨,同时还连接阴道和会阴体。
总之,影像学观察到的征象与Shafik的肛提肌复合体理论不一致。1975年,Shafik通过对22个尸体标本的肛提肌进行外科解剖,提出肛提肌呈盆状,负责提肛的理论,并被广泛接受。但影像学发现静息时肛提肌的活体形态是向上凸起的,而不是尸检显示的向下凹陷;排便时肛提肌向尾侧运动,不是Shafik推测的向头侧运动;排便时肛提肌被生理性过度拉长,不是Shafik推测的变短;排便时肛提肌下降变成盆状,不是Shafik推测的上提变为平台状;肛门开大发生于盆底下移时,而不是Shafik推测的肛门开大发生于盆底上移时;缩肛时肛提肌出现了向头侧运动,但是肛门没有开大,反而关闭更紧。MRI影像学显示的征象与传统理论之间的矛盾是如此之大,值得进行深入研究。
图2-9 盆底MRI冠状面图像
I肛门内括约肌,E 肛门外括约肌,P 耻骨直肠肌,V 阴道;髂尾肌(白色箭头)起自肛提肌腱弓(ATLA,黑色箭头),ATLA由闭孔内肌(IO)筋膜增厚形成
(3) 尿生殖膈:
多认为尿生殖膈是由结缔组织和会阴深横肌组成,但最近的一项研究显示,会阴深横肌并不存在,因为尿生殖膈大部分为筋膜组织,只有少量肌肉成分。多数作者不同意用“膈”这样的术语,而且“膈”的生理功能仍是一个有争议的问题。尿生殖膈在两侧坐骨支之间水平走行,连接会阴体和肛门外括约肌。
会阴体位于肛管和阴道口之间,也称会阴中心腱,有许多结构附着,包括盆筋膜、肛门外括约肌、尿生殖膈、球海绵体肌、耻骨直肠肌。
多数女性的肛门外括约肌前部存在自然缝隙,括约肌损伤时可表现为括约肌缺损,缺损越大波及的范围越大。绝大多数人的耻骨直肠肌和肛门外括约肌之间存在明确的解剖功能分界面,少数人两者存在重叠。
盆底支持系统和盆底其他结缔组织的厚度是肛提肌厚度(只有2.9mm)的数倍。但是Shafik在肛提肌复合体理论中更强调肛提肌“侧块”对盆内器官的“支撑”作用,而忽略了盆底支持系统的作用。影像学发现,压力性尿失禁者和正常人盆底解剖的不同点是盆底支持筋膜的松弛和异常较常见,提示盆底支持系统的作用和临床意义仍有待于进一步的评估。
3. 盆底功能障碍性疾病的MRI表现
MRI适于盆底结构和功能的整体评价,包括盆腔脏器脱垂、排便功能障碍、盆底支持结构损伤三个方面。为了方便评价和描述盆底功能障碍性疾病,又按部位将盆腔分为前盆腔、中盆腔、后盆腔。前盆腔包括膀胱和尿道,中盆腔包括子宫、子宫切除术后阴道穹隆,后盆腔包括直肠和肛管。
(1) 盆腔脏器脱垂:
主要是在排便时进行正中矢状位成像,或在用力时进行矢状或冠状位快速成像,在脏器下降达到最大程度时评价测量。
分析动态MRI影像最常用的参照线有两种:一是耻尾线(puboeoccygeal line,PCL),是耻骨联合下缘到最末尾骨间关节的连线;另一个是平行于耻骨联合长轴的耻骨中线(mid-pubic line, MPL)(图2-10)。由于尾骨可以随肛提肌运动发生位置改变,可将PCL改为耻骨联合下缘到骶尾骨间关节的连线。正常者无论静息或用力排便时,盆腔脏器包括膀胱底、阴道穹隆、小肠及乙状结肠均应位于PCL以上。而MPL相当于处女膜水平,与临床体格检查时的解剖标志一致。两种参照线均可用于评价盆腔脏器脱垂,到目前为止,没有关于两种参照线中的哪一种与临床评价之间有更好的一致性的明确结论。
图2-10 盆腔正中矢状MR图像
A.耻尾线指耻骨联合下缘与远端尾骨间关节的连线;B.平行于耻骨联合长轴的耻骨中线
评价盆腔脏器脱垂的有无以及程度时,在正中矢状位图像上,在用力或排便时盆底下降达最大程度时,测量前、中、后盆腔的解剖标志点与参照线之间的垂直距离。前盆腔的解剖标志点为膀胱底的最后下部;中盆腔的标志点为宫颈前唇,如患者行过子宫切除术,则取阴道最后上部;后盆腔标志点为肛管直肠交界的前壁(图2-10、2-11、2-12)。膀胱膨出界定为盆腔用力时膀胱底最后下部下降超过PCL下1cm以下。子宫脱垂界定为盆腔用力时宫颈前唇下降达PCL以下。肛管直肠交界(anorectal junction) 界定为肛管近端的耻骨直肠肌压迹,其过度下降界定为该部位在盆腔用力时其前壁下降达PCL下2.5cm 以上。如果采用MPL线,认为各解剖标志点位于MPL线上1cm以内,甚至位于MPL线以下,会出现脏器脱垂的相应临床表现。
图2-11 骨盆MRI矢状位图像示正常解剖
1.膀胱底最后下部;2.宫颈前唇;3.肛直肠交界前壁;4. Douglas陷窝
除了盆腔脏器脱垂,还应评价有无子宫直肠陷窝疝,包括小肠、乙状结肠、腹膜疝,界定为在用力或排便时小肠、乙状结肠或腹膜脂肪进入直肠阴道隔上1/3 以下,或异常下降达PCL以下。
1) 压力性尿失禁:
动态MRI可以准确地定位膀胱颈的位置和测量膀胱尿道后角及尿道倾斜角。用PCL或MPL作为参照标志,用于定位静息及最大用力时膀胱的位置。由于腹内压增高时尿道运动过强使尿道的长轴、位置、角度发生变化,因此在静息态MRI矢状位的影像上,尿道由正常时的垂直位变为倾斜,当与垂直方向夹角大于30°时提示后方的支持结构不够稳固,还可看到耻骨后间隙增宽以及膀胱尿道角超过110°;当腹压增加时,尿道近端下移,尿道长轴近乎水平位,结果在冠状位影像上可看到尿道的一个环形的断面。如有肌肉损伤,在横断面影像上可显示耻骨直肠肌的撕裂,表现为该肌肉信号比闭孔内肌信号升高,并可能出现脂肪浸润。
2) 膀胱膨出(图2-13):
指膀胱位置下降,甚至压迫,使阴道前壁移位。膀胱膨出和排尿不畅导致膀胱尿道结合部扭转,由此产生尿潴流引起反复泌尿道感染。耻骨宫颈筋膜向前外侧附着于盆筋膜腱弓,向后附着于子宫颈,正是该结构缺陷削弱了对膀胱的支持作用造成膀胱膨出。按耻骨宫颈筋膜缺损可分为4种类型:Ⅰ型是与盆筋膜腱弓分离造成的外侧或阴道旁缺损;Ⅱ型是与宫颈周围纤维组织分离造成横行缺损;Ⅲ型是与膀胱底中线部位中断产生中央缺损;Ⅳ型是与尿生殖膈分离;为远端缺损。在动态MRI中,膀胱底位于PCL线以下1cm可诊断为膀胱膨出。用力或排便时成像,可显示膀胱底的位置向后下移动,压迫并使阴道前壁移位,膀胱的一部分位于膀胱尿道接合部的上方,使病人排尿时难以完全排净。直肠排空后,膀胱膨出的程度可能会更加突出。膨出的膀胱的轮廓可成圆形,冠状位膀胱下移成被拉长的改变。
图2-12 正中矢状面图像
A. PCL线;B. MPL线,测量各解剖标志点与参照线之间的垂直距离
3) 子宫、宫颈和阴道脱垂( 图2-14):
阴道穹隆、子宫颈位置下降称为阴道穹隆脱垂和宫颈脱垂。在动态MRI上,阴道穹隆或宫颈位于PCL线以下诊断为脱垂。由于盆底共有的支持结构,常常伴有其他器官的脱垂,如尿道和小肠脱垂。MRI上,正常女性阴道长轴与纵轴线有一定的角度,病变者该交角消失,阴道成垂直状。用力时,由于阴道部分外翻使其变短,相应的直肠子宫陷凹变宽,可见小肠袢进入该间隙内,膨出的直肠和膀胱使阴道变形。除阴道和宫颈脱垂外,子宫也可发生脱垂,常提示为子宫骶韧带和(或)主韧带撕裂。有时候子宫肌瘤妨碍了子宫下降可以掩盖盆底器官脱垂的真正程度。
图2-13 前盆腔膨出的MRI正中矢状图像
Ⅲ度膀胱膨出,即膀胱底最后下部在PCL下方6cm以上
图2-14 中盆腔膨出的MRI正中矢状图像
Ⅱ度子宫脱垂,子宫颈在PCL下方3~6cm之间
4) 小肠、乙状结肠疝:
由于盆腔筋膜的缺损,使小肠、乙状结肠进入直肠阴道间隙内,使该间隙增宽。小肠也可膨入阴道位置,此时常与膨出的膀胱竞争有限的空间,如果膀胱引流不彻底也影响了小肠疝的显示。乙状结肠过长进入直肠子宫陷窝形成乙状结肠疝,发生率为5%,不及小肠疝常见。在X线排粪造影中,乙状结肠常常由于充盈欠佳而被漏掉或者低估了其膨出的程度。而在动态MRI上,小肠或乙状结肠下降到PCL以下为小肠或乙状结肠疝(图2-15)。在矢状面影像上,小肠袢突入直肠阴道间隙内超过2cm提示直肠阴道筋膜撕裂。横断面可以看到小肠和乙状结肠位于直肠阴道间隙内。
图2-15 后盆腔膨出的MRI矢状位T 2加权图像
肛管直肠交界(白线)位于PCL(黑线)以下7.8cm,同时可见乙状结肠下降,达到PCL以下
(2) 排便功能障碍:
排便功能障碍的评价通常需要引入直肠内对比剂,嘱患者用力排便时进行快速动态成像。如果患者第一次不能完成排便动作,需多次重复该序列。正常人至少能排出部分直肠内对比剂,同时伴有肛直肠角的增大。除了直肠脱垂(图2-15),MRI还能评价直肠前突和直肠套叠。
1) 直肠膨出和套叠:
直肠前突界定为盆腔用力期间动态MRI矢状面影像上直肠前壁向前方呈囊袋状突出,其深度超过预计正常前壁直肠边界以外垂直距离2.0cm,通常在动态MRI矢状面上自肛管的前壁画一条延长线,测量直肠膨出部分的最远点到此线的距离,如超过2.0cm则为直肠膨出。在MRI上,可以看到对比剂潴留于直肠膨出的囊袋内,严重者于冠状位上直肠呈位于膀胱下的一个环形结构。肛提肌的角度可以正常,如向尾侧成角则提示后部的肌结构缺陷,角度大于10°则提示病变严重。另外还有直肠后膨出为直肠的后壁向后膨出,它是直肠壁通过缺损的肛提肌板疝出,又称会阴疝。X线排粪造影较MRI对于直肠前突的显示较好,尤其是小的病变。直肠脱垂分为内脱垂和外脱垂,直肠黏膜或肠壁全层脱入到直肠或肛管内为内脱垂或套叠,如全部脱入到直肠或肛管外则为外脱垂。直肠套叠在MRI上可以看到排便开始时肠壁内折,继续用力则套叠的肠壁进入肛管,通过肛管开口形成完全的脱垂。直肠脱垂MRI排粪造影表现与X线排粪造影相似:静息期可因为肛管远侧部肛门括约肌的强直性痉挛使得直肠穹隆难以完全充盈,对比剂仅充盈于直肠远侧部,肛管处于开放状态。排粪初期,直肠壁开始出现局部黏膜套叠。排粪期间,直肠壁开始部分地伸出肛管口外,肛管内对比剂流变细,MRI排粪造影片上其周围可见直肠壁的软组织信号影。继续排粪时直肠壁完全地伸出肛管口外。X线排泄性直肠造影是诊断的一线方法,较MRI动态成像对直肠套叠的敏感性高,但是MRI动态造影仍有其优势,MRI可显示肠黏膜并区分黏膜套叠和全层肠壁套叠,而且约30%直肠套叠患者伴有其他脏器脱垂,MRI可在术前帮助确定共存的其他器官的病变。
2) 耻骨直肠肌痉挛综合征:
表现为经过多次尝试,仍不能排出直肠内对比剂。但有些受检者不能排便是因为不适应仰卧位体位,这种情况必须与耻骨直肠肌痉挛综合征鉴别。一般来说,正常人在多次尝试后,至少能排出部分对比剂,另外,在努力排便时观察肛直肠角的变化有助于鉴别。努力排便时肛直肠角无变化,甚至减小,提示为耻骨直肠肌痉挛综合征,而增大,则提示为患者不适应仰卧位体位排便。
(3) 盆腔支持结构损伤:
在冠状和横轴位的MR图像上,髂尾肌和耻骨直肠肌可以清晰显示,坐骨尾骨肌和耻尾肌不能和其他肌肉完全分开。应用盆腔相控阵线圈,盆筋膜不能清晰显示,部分韧带也分辨不清,应用腔内线圈,如阴道内线圈,可以更好地显示盆底韧带结构,但目前,盆底韧带的解剖、命名、影像学表现仍在研究中。
耻骨直肠肌在横轴位图像上显示最好,可显示耻骨直肠肌变薄、缺损等情况。双侧耻骨直肠肌略不对称,右侧较薄,是正常变异。髂尾肌在冠状位上显示最好,表现为向上隆起屋顶状,肌肉萎缩时表现为平直、向下凹陷。
MRI对肛门括约肌显示良好,在横轴位和冠状位上均可观察。肛门内括约肌在T2WI上表现为内侧中等信号,信号均匀,外括约肌位于最外侧、偏下方,在T2WI上信号较低。
大便失禁非常常见,尤其在女性中,随年龄增加发病率逐渐升高。大便失禁包括:被动性失禁,即由内括约肌病变所致的无知觉性遗便;冲动性失禁,即一旦出现便意则无法控制,主要为外括约肌病变。失禁的主要原因为经阴道分娩,医源性损伤及特发性神经病变等。
影像学在大便失禁的诊断和治疗中有不可替代的作用,不仅可显示括约肌,还可筛选病人进行手术治疗并帮助确定治疗方案。MRI成像可以清晰地勾勒出括约肌复合体的边界,特别是超声难以确定的外括约肌也能够得到良好地显示,还可以显示括约肌的损伤、瘢痕形成和萎缩。括约肌信号环不完整提示损伤;肌层内出现低信号则反映了纤维组织替代和瘢痕形成;萎缩则表现为肌肉变薄和脂肪替代。肛门外括约肌可以在前方或后方有小的中断,这是正常变异,不要误以为是损伤。有时肛门外括约肌损伤很难辨别,因为缺损处常被低信号的纤维组织替代,致使MRI难以显示肌信号环的明显中断。但是,MRI对于肌肉萎缩的显示较准确,经手术病理证实MRI显示外括约肌萎缩的准确度可达93%。有研究者将MRI与超声做了对照研究,有的学者发现MRI显示内外括约肌病变准确度分别为77%和91%,超声为68%和73%;也有学者认为2种方法对诊断外括约肌的精确程度类似,而超声在内括约肌的显示方面优于MRI。尽管如此,MRI仍然被认为是评价括约肌病变的最佳方法,尤其是外括约肌病变。
盆底的组织器官精细复杂,盆底功能不良常常累及多个器官。目前盆底影像学研究的重点,是在明确盆底影像解剖的基础上进行功能研究以及分子影像研究。随着快速成像序列的出现,各种线圈的研制,图像后处理技术的改进,以及开放式MRI成像仪的应用,MRI为我们研究盆底结构提供了更为广阔的空间,在我国的临床上也会逐渐得到了解和应用。
(谭莉 有慧 冯逢)