Junctional Zone Thickness and Perfusion Characteristics in Nulliparous, Primiparous and Infertile women assessed by MRI, as a Function of Menstrual Cycle and Hormonal Contraception

Abstract

This study investigates whether the internal 1/3 of uterine wall, i.e. the junctional zone in women between 19 and 35 years of age, during menstrual cycle significantly changes in thickness. The thickness is measured using a MRI examination (magnetic resonance imaging). It is also evaluated whether the location of measurement (front wall versus back of the uterus and in the top or fundus, middle 1/3 or corpus and or distal 1/3 or isthmus of the uterus) is significantly different in measurements in the different phases of the menstrual cylcus. These measurements were performed in women subdivided into 2 large groups. Namely in women without a (gynecological) medical history and not yet pregnant. This first group was subdivided into two subgroups depending on whether or not they used contraception. The second large group are women who have had one child and at least 6 months after their first pregnancy. This second group was also subdivided into a subset of users and non-users of contraception. Next, we want to compare the results obtained with the values of junctional zones in women with fertility problems, thus getting closer to the response to the cause of their infertility. In addition to the thickness of the junctional zone, vascularization also plays an important role in fertility. Vascularization is evaluated in our study in an noninvasive way using MRI after dynamic contrast agent administration. The available vascularization parameters used in this study were the initial blood volume in vivo uterine volume (iAUC / volume), permeability constant (Ktrans), interstitial volume (Ve) and reflux constant (Kep). Our findings show that in nullipara women the junctional zone is statistically different than in women taking hormonal contraception. There is a statistically significant thinner junctional zone observed in women taking contraception compared to non-users in the front and back wall of uterus at the level of fundus and midcorpus. Not so much the location of measurement in the uterine wall itself or the phase in the menstrual cycle are of significant importance in evaluating vd junction zone thickness. When evaluating the outer 2/3 of the uterus wall, evaluating myometrium, it appears that this thickness varies according to the localization of the uterine wall. A thicker outer 2/3 myometrium has been observed at the fundus and midcorpus level. These differences in thickness of the junction zone and outer myometrium are reflected in the ratio of the juntional zone versus total myometrium thickness. The ratio shows differences between nullipara non-users versus contraception users and between the various uterine wall locations. We prefer to perform the measurements of the juntional zone thickness at the level of fundus and middle corpus. Then, these data were compared to those of infertile anovulatory women. These exhibit a significantly thicker junctional region in the posterior wall of the isthmus and a significantly thicker outer myometrium in the anterior and posterior uterus wall. Infertile women undergoing ovarian stimulation therapy also exhibit a thickened outer myometrium in the anterior uterine wall. These findings suggest that the thickness of the junctional zone and outer myometrium may be associated with infertility. These findings can be used in assisted reproduction treatment to increase the success rate after implantation. Vascularization investigated by DCE (dynamic contrast enhancement) MRI perfusion parameters (IAUC / volume, Ktrans, Kep and Ve) of the junctional zone and outer myometrium is then evaluated in a control group of nullipara and primipara women who do not use contraceptive. Our data show that in nullipara noncontraceptive users primarily change the transfer contaste (Ktrans) and initial uterine blood volume (iAUC / volume) throughout the menstrual cycle. It is found that hormonal contraceptives often cause a reduction in Ktrans in the junctional zone. These perfusion characteristics for healthy junctional zone and outer 2/3 of myometrium can be used again in diagnosis and possible therapeutic intervention for previously unidentified pathologies of female reproductive system. This in the context of assisted reproductive therapy in infertile patients. Finally, we have used these perfusion parameters data in a limited number of women with unexplained infertility. Our findings in this small group show, on the one hand, that the technique DCE-MRI is feasible and on the other hand that the data obtained is applicable in the daily practice. None of these five patients showed normal values, or values similar to our control group. We hope to expand this work even further to a larger group of infertile women of unknown etiology.

Deze studie gaat na of het interne 1/3 vd baarmoederwand, m.a.w. de junctionele zone bij vrouwen tussen 19 en 35 jaar oud gedurende menstruele cyclus significant verandert in dikte. De dikte wordt gemeten met behulp van een MRI onderzoek (magnetische resonantie beeldvorming). Tevens wordt er geëvalueerd of de locatie van meten (voorwand versus achterwand van de uterus en in de top of fundus, middenste 1/3 of corpus en of distale 1/3 of isthmus van de baarmoeder) significant verschilt in metingen in de verschillende fasen vd menstruele cylcus. Deze metingen werden uitgevoerd bij vrouwen onderverdeeld in 2 grote groepen. Namelijk bij vrouwen zonder een (gynaecologische) medische voorgeschiedenis en nog niet zwanger geweest. Deze eerste groep werd onderverdeeld in twee subgroepen naargelang ze wel of niet contraceptie gebruikten. De tweede grote groep zijn vrouwen die eenmaal een partus hebben doorgemaakt en dit minstens 6 maanden na hun eerste zwangerschap. Ook deze tweede groep werd onderverdeeld in een subgroep gebruiker en niet-gebruiker van contraceptie. Vervolgens willen we de bekomen resultaten vergelijken met de waarden van junctionele zonedikte bij vrouwen met fertiliteitsproblemen en zo dichter tot een antwoord komen van de oorzaak van hun infertiliteit. Naast de dikte van de junctionele zone speelt de vascularisatie ook een belangrijke rol in de fertiliteit. De vascularisatie wordt in onze studie geëvalueerd op een niet- invasieve manier met behulp van MRI onderzoek na dynamische contrastmiddel toediening. De bekomen parameters betreffende de vascularisatie die we in deze studie gebruikten waren het initiële bloedvolume ten op zichte van het uterusvolume (iAUC/volume), permeabiliteitsconstante (Ktrans), interstitieel volume (Ve) en refluxcontstante (Kep). Onze bevindingen tonen aan dat bij nullipara vrouwen de junctionele zone statistisch verschillend is van bij vrouwen die hormonale contraceptie nemen. Er is een statistisch significant dunnere junctionele zone waargenomen bij vrouwen welke contraceptie nemen in vergelijking met niet-gebruikers in de voorste en achterste wand van de uterus op niveau van de fundus en midcorpus. Niet zozeer de localisatie van meting in de uteruswand zelf of de fase in de menstruele cyclus zijn van significant belang in het evalueren van de junctionele zone dikte. Bij het evalueren van het buitenste 2/3 van het uteruswand, het myometrium evalueren, blijkt dat deze dikte wel varieert naargelang de localisatie in de uteruswand. Een dikker buitenste 2/3 myometrium is waargenomen op niveau van de fundus en midcorpus. Deze verschillen in dikte van de junctionele zone en buitenste myometrium worden weerspiegeld in de ratio van de junctionele zone versus totale myometrium dikte. De ratio toont verschillen tussen de nullipara niet gebruikers versus gebruikers van contraceptie en tussen de verschillende localisaties in de uteruswand. We verkiezen om de metingen van de junctionele zone dikte uit te voeren op niveau van de fundus en midcorpus. Vervolgens werden deze gegevens vergeleken met die van infertiele anovulatoire vrouwen. Deze vertonen een significant dikkere junctionele zone in de achterste wand van de isthmus en een significant dikker buitenste myometrium in de voorste en achterste uteruswand. Infertiele vrouwen die ovariële stimulatie therapie ondergaan, vertonen ook een verdikt buitenste myometrium in de anterior uteruswand. Deze bevindingen suggereren dat de dikte van de junctionele zone en buitenste myometrium mogelijk geassocieerd zijn met infertiliteit. Deze bevindingen kunnen toegepast worden in geassisteerde reproductiviteitsbehandeling om zo de succesratio na implantatie te verhogen. De vascularisatie beoordeelt via de DCE (dynamic contrast enhancement) MRI perfusie parameters (iAUC/volume, Ktrans, Kep and Ve) van de junctionele zone en buitenste myometrium wordt vervolgens beoordeeld in een controle groep van nullipara en primipara vrouwen die geen en wel gebruik maken van contraceptive. Onze data tonen dat in nullipara niet-gebruikers van contraceptie hoofdzakelijk de transfer constante (Ktrans) en initiële uterusbloedvolume (iAUC/volume) verandering tonen doorheen de menstruele cyclus. Hierbij wordt vastgesteld dat hormonale contraceptieven vaak een vermindering in Ktrans in de junctionele zone teweeg brengen. Deze perfusie karakteristieken van de gezonde junctionele zone en buitenste 2/3 van het myometrium kunnen weerom toegepast worden in diagnose en eventuele therapeutische interventie voor tot voorheen nog niet-geïdentificeerde pathologiën van het vrouwelijke reproductieve systeem, dit in de context van geassisteerde reproductieve therapie bij infertiele patiënten. Tenslotte hebben we daarom deze data van de perfusie parameters toegepast bij een beperkt aantal vrouwen met onverklaarde infertiliteit. Onze bevindingen in deze kleine groep tonen enerzijds aan dat de techniek DCE-MRI uitvoerbaar is en anderzijds dat de bekomen gegevens toepasbaar zijn in de dagelijkse praktijk. Niemand van deze vijf patiënten toonde normale waarden, of waarden vergelijkbaar met onze controle groep. We hopen dit werk nog verder te kunnen uitbreiden in een grotere groep infertiele vrouwen van ongekende etiologie.