趙應(yīng)滿，陳 峰，李建軍

（海南省人民醫(yī)院放射科，海南 ?？?570311）

磁共振彌散加權(quán)成像在脊柱轉(zhuǎn)移瘤的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

趙應(yīng)滿，陳 峰，李建軍

（海南省人民醫(yī)院放射科，海南 ?？?570311）

磁共振彌散成像在脊柱轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷中，通過(guò)分析影像信號(hào)、測(cè)量興趣區(qū)的ADC值、病灶的骨髓對(duì)比率，可提供可靠的鑒別信息，還能為轉(zhuǎn)移瘤放療后的效果評(píng)定提供參考數(shù)據(jù)。

脊柱轉(zhuǎn)移瘤；磁共振成像；彌散加權(quán)成像

磁共振彌散加權(quán)成像（Diffusion ceighted imaging，DWI）是一種分子水平無(wú)創(chuàng)性檢查組織結(jié)構(gòu)及其功能的磁共振影像學(xué)方法。在臨床應(yīng)用中，DWI除了直接觀察組織信號(hào)改變外，更重要的是能夠進(jìn)行表觀彌散系數(shù)（Apparent diffusion coefficient，ADC）值的計(jì)算，有利于對(duì)病變進(jìn)行量化分析。DWI在超早期腦梗死中的應(yīng)用價(jià)值已得到公認(rèn)，近年來(lái)隨著磁共振設(shè)備硬件、軟件的不斷發(fā)展，DWI的應(yīng)用已由中樞神經(jīng)系統(tǒng)向肌骨系統(tǒng)等領(lǐng)域擴(kuò)展。目前DWI在脊柱轉(zhuǎn)移瘤、椎體結(jié)核、脊柱腫瘤、椎體壓縮性骨折良惡性的診斷和鑒別診斷中所起的作用亦引起人們的關(guān)注[1-4]。本文就DWI在脊柱轉(zhuǎn)移瘤診斷中的價(jià)值予以綜述。

1 DWI基本原理

DWI技術(shù)是1965年Stejskal等提出的一種彌散敏感的短梯度脈沖序列，實(shí)現(xiàn)水彌散的MR檢測(cè)。彌散是分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，DWI就是通過(guò)檢測(cè)體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受限信息，間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。病理狀態(tài)下，組織細(xì)胞內(nèi)、外的大分子分布發(fā)生改變以及膜結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行破壞，使其中水分子的彌散速度發(fā)生改變從而形成DWI信號(hào)的異常，組織的ADC值與組織細(xì)胞的構(gòu)成關(guān)系，可以計(jì)算ADC值，公式如下：ADC=－In(S2/S0)/(b2－b0)，這里S2和S0分別表示高b值與低b值DWI信號(hào)的強(qiáng)度，In為取自然對(duì)數(shù)符號(hào)，b值（s/mm2）為彌散敏感系數(shù)，b值的大小和數(shù)量影響著對(duì)組織彌散的測(cè)量，在一個(gè)脈沖序列采用兩種不同的b值，即可獲得所測(cè)組織的ADC值或擬合得到ADC圖，而b值越多，b值差越大，ADC值就越精確，所擬合的ADC圖就越真實(shí)[5]。彌散快的組織，則組織信號(hào)衰減大，ADC值較高，DWI上呈低信號(hào)，ADC圖上呈高信號(hào)；彌散慢的組織。則呈相反表現(xiàn)，DWI信號(hào)強(qiáng)度與ADC值呈負(fù)函數(shù)相關(guān)性。DWI受b值和彌散方向的雙重影響，而ADC圖不受b值影響，比DWI能更真實(shí)的反映組織彌散變化，并可直觀反映各感興趣區(qū)ADC值的差異[6]。

2 脊柱彌散成像的相關(guān)掃描序列

對(duì)脊柱彌散信號(hào)的測(cè)量，可有多種掃描序列[2]，常用自旋回波序列（SE-DWI），對(duì)運(yùn)動(dòng)高度敏感，采集時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20 min，易形成移動(dòng)偽影，使DWI圖像清晰度下降，對(duì)于椎體轉(zhuǎn)移瘤伴有骨折等劇痛的患者不適用。其二是穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列（SSFP-DWI），成像時(shí)間短，有較好的圖像質(zhì)量，但其信號(hào)復(fù)雜，b值不易測(cè)得，無(wú)法精確計(jì)算ADC值。其三是回波平面成像序列（EPI-DWI），掃描時(shí)間短，可在二十余秒內(nèi)完成檢查，運(yùn)動(dòng)偽影少，可精確計(jì)算出ADC值，實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)，進(jìn)行量化分析，是目前應(yīng)用最多最好的序列[7]。

3 彌散技術(shù)在脊柱轉(zhuǎn)移瘤中的臨床應(yīng)用

3.1 椎體骨髓的ADC值 正常椎體主要由骨組織、紅骨髓、黃骨髓組成，兒童椎體會(huì)有較多的紅骨髓，隨著年齡的增大，紅骨髓逐漸減少，椎體與椎間盤(pán)的信號(hào)對(duì)比變得明顯。Leeds等[6]研究結(jié)果，椎體骨髓平均ADC值分別是：正常椎體（0.15～0.29）×10-3mm2/s，椎體骨質(zhì)疏松骨折0.287×10-3mm2/s，椎體骨髓挫傷或骨髓水腫0.8×10-3mm2/s；骨髓惡性腫瘤0.19×10-3mm2/s，椎體血管瘤0.75×10-3mm2/s。

3.2 在鑒別脊柱壓縮骨折的價(jià)值 椎體壓縮性骨折時(shí)一種常見(jiàn)病，最常見(jiàn)的誘因時(shí)骨質(zhì)疏松和椎體轉(zhuǎn)移瘤。在常規(guī)SE的T1WI和脂肪抑制的T2WI（f）序列中，兩種病因有同樣得到信號(hào)表現(xiàn)，即可在T2WI（f）上表現(xiàn)為高信號(hào)，T1WI上表現(xiàn)為低信號(hào)。這種表現(xiàn)可以通過(guò)骨髓水腫的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)或良性椎體骨折引起的椎體內(nèi)殘留的黃骨髓來(lái)解釋。如果大多數(shù)椎體受累及，或椎體后部向外突出，此時(shí)常規(guī)檢查序列難于做出正確的鑒別診斷；同樣的問(wèn)題是曾有惡性腫瘤病史的患者，脊柱良性骨折的鑒別也存在困難。DWI在鑒別良性或惡性病因所致椎體骨折方面，已經(jīng)有相當(dāng)?shù)奈墨I(xiàn)報(bào)道。國(guó)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[8-9]，DWI成像在發(fā)現(xiàn)脊柱良性骨折水腫和腫瘤浸潤(rùn)方面有優(yōu)良價(jià)值，兩者的DWI信號(hào)存在明顯不同，高信號(hào)對(duì)腫瘤脊柱轉(zhuǎn)移浸潤(rùn)的診斷具有特異性。DWI中良性骨折之所以顯示低信號(hào)或等信號(hào)，可能與自由水增多有關(guān)，故ADC值大；惡性之所以顯示高信號(hào)與腫瘤限制水的自由運(yùn)動(dòng)有關(guān)，使其ADC值變小。Tang等[10]通過(guò)定量分析彌散成像的SNR和ADC值，惡性骨折的ADC值明顯低于良性骨折的ADC值，DWI可鑒別良惡性脊柱骨折。姚成剛等[11]通過(guò)研究也提出DWI可作為脊柱骨折的病因分析檢查的常規(guī)序列之一。國(guó)內(nèi)李勇剛等[12]通過(guò)研究提出不同的觀點(diǎn)：良、惡性壓縮骨折在DWI上均呈高信號(hào)，信號(hào)改變無(wú)明顯差異，兩組間DWI上骨髓對(duì)比率具有顯著性差異，ADC值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這種矛盾現(xiàn)象，可能是因?yàn)锳DC值受MR機(jī)型、DWI序列、b值及局部組織細(xì)胞含量等多種因素影響，而不同患者隨著其骨髓生理轉(zhuǎn)換階段不同，局部骨髓細(xì)胞含量存在很大差異，因此絕對(duì)ADC值對(duì)鑒別良、惡性骨折的特異性幫助不大，骨髓對(duì)比率是將病變的信號(hào)以自身正常骨髓的信號(hào)強(qiáng)度相比較，是一個(gè)相對(duì)值，消除了外在因素的影響，其存在的差異是由病變本身所致，故可作為定量評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)，同時(shí)說(shuō)明了DWI可鑒別骨質(zhì)疏松與轉(zhuǎn)移瘤所致骨折。

3.3 在脊柱轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷的價(jià)值 韓博等[13]收集57例腰椎MR擴(kuò)散加權(quán)成像研究，DWI正常腰椎椎體骨髓呈均勻低信號(hào)，腰椎椎體轉(zhuǎn)移瘤，椎體結(jié)核及椎旁膿腫表現(xiàn)為高信號(hào)，但腰椎椎體轉(zhuǎn)移瘤與腰椎椎體結(jié)核的信號(hào)強(qiáng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明良惡性骨髓病變的信號(hào)強(qiáng)度無(wú)差異。正常椎體，轉(zhuǎn)移瘤，結(jié)核的腰椎椎體骨髓DWI的ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，結(jié)核病灶的ADC值明顯高于轉(zhuǎn)移瘤的ADC值；通過(guò)ADC值的測(cè)量，能以量化方式對(duì)腰椎椎體骨髓病變以分子水平進(jìn)行定性分析。丁爽等[3]收集17例脊柱結(jié)核患者，行b值為500 s/mm2的MR擴(kuò)散加權(quán)成像，結(jié)果顯示：DWI對(duì)病變的顯示更敏感，正常椎體與結(jié)核椎體的ADC值之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；DWI作為一種功能性成像技術(shù)可以定量的角度為脊柱結(jié)核的診斷及鑒別診斷提供一定的參考信息。徐文堅(jiān)等[2]收集20例腰椎溶骨型轉(zhuǎn)移瘤擴(kuò)散加權(quán)成像研究，結(jié)果顯示：轉(zhuǎn)移瘤的ADC值明顯高于正常椎體，DWI是以量化的方式從分子水平對(duì)組織病變定性，比MR常規(guī)序列成像對(duì)組織定性診斷更加客觀。單軍等[1]收集57例惡性腫瘤合并脊柱轉(zhuǎn)移瘤病例，行擴(kuò)散加權(quán)成像與MR增強(qiáng)掃描比較研究，DWI和MR增強(qiáng)掃描序列的對(duì)比噪聲比無(wú)顯著差異，但ADC值測(cè)量是椎體轉(zhuǎn)移瘤明顯高于正常椎體，兩者ADC值具有顯著性差異；在病灶骨髓對(duì)比率方面，兩者有良好的相關(guān)性，DWI骨髓對(duì)比率高于MR增強(qiáng)掃描，DWI在顯示病灶方面有一定的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用DWI結(jié)合ADC值測(cè)量，可以提高對(duì)椎體轉(zhuǎn)移瘤病灶的診斷。

3.4 在脊柱腫瘤療效評(píng)價(jià)的作用 Byun等[14]將DWI應(yīng)用到脊柱腫瘤療效評(píng)價(jià)方面，采用EPI-DWI在放療前、后對(duì)24例脊柱轉(zhuǎn)移瘤病人研究，發(fā)現(xiàn)其中23例脊柱腫瘤放療后，DWI由高信號(hào)變?yōu)榈托盘?hào)，ADC值也有變化，治療前后椎體的ADC值有顯著性差異，可以作為治療效果評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。

4 展望

DWI作為一種MR功能成像技術(shù)，在脊柱轉(zhuǎn)移瘤鑒別診斷方面價(jià)值較高，還能為轉(zhuǎn)移瘤放療后效果評(píng)定提供量化指標(biāo)。另一方面，由于原發(fā)癌組織細(xì)胞的各異性使脊柱轉(zhuǎn)移瘤的細(xì)胞成分不盡相同，反映在ADC值和骨髓對(duì)比率的量化指標(biāo)上存在差異，對(duì)分析脊柱轉(zhuǎn)移瘤的來(lái)源類型有一定的幫助。但是由于磁場(chǎng)大小、成像儀、參數(shù)b值選取等不同的技術(shù)均會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，DWI的圖像質(zhì)量仍不理想，且不同類型的病變及病變的不同時(shí)期其ADC值和ADC圖存在差異或交叉，如椎體成骨轉(zhuǎn)移瘤與正常椎體DWI信號(hào)相似，脊柱轉(zhuǎn)移瘤與脊柱結(jié)核鑒別困難，相信隨著研究的進(jìn)一步深入，更適合于脊柱的彌散成像參數(shù)必將得出更佳的影像，對(duì)脊柱轉(zhuǎn)移瘤的鑒別診斷提供更有價(jià)值的信息。如線性掃描DWI可以解決b值過(guò)高影像信噪比低的問(wèn)題，磁敏感偽影和運(yùn)動(dòng)偽影均不明顯。Maeda等[15]采用線性掃描DWI進(jìn)一步研究，b值選取0和1 000 s/mm2，發(fā)現(xiàn)良、惡性椎體壓縮骨折的ADC值存在顯著性差異，進(jìn)一步證實(shí)了DWI在脊柱病變?cè)\斷中的重要作用。Nakanishi等[16]認(rèn)為全身DWI在發(fā)現(xiàn)腫瘤有轉(zhuǎn)移是有用的，敏感性及陽(yáng)性率高于骨核素掃描和TI壓脂序列。徐賢等[17]對(duì)38例可疑合并骨轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤者行全身MR DWI檢查與SPECT骨掃描對(duì)比研究，兩者對(duì)檢測(cè)到骨轉(zhuǎn)移病灶有很好的一致性，且兩者可以互相補(bǔ)充，全身DWI還可以檢測(cè)各臟器及淋巴結(jié)病灶，適用于腫瘤患者隨訪。

[1]單 軍,張曉鵬,崔 湧,等.椎體轉(zhuǎn)移瘤擴(kuò)散加權(quán)成像與MRI增強(qiáng)掃描的比較研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)雜志,2005,21（12）:1866-1868.

[2]徐文堅(jiān),郝大鵬,徐愛(ài)德,等.腰椎溶骨型轉(zhuǎn)移瘤MR擴(kuò)散加權(quán)成像研究[J].中華放射學(xué)雜志,2006,40（6）:621-626.

[3]丁 爽,趙之顥,楊利霞,等.磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在脊柱結(jié)核病中的應(yīng)用[J].中國(guó)CT和MRI雜志,2010,8（5）:12-14.

[4]Raya JG,Dietrich O,Reiser MF,et al.Methodsand applications of diffusion imaging of vertebral bone marrow[J].J Magn Reson Imaging,2006,24(6):1207-1220.

[5]Kim TS,Han J,Lee KS,et al.CT findings of surgically resected pleomorphic carcinoma of the lung in 30 patients[J].AJR,2005,185:120-125.

[6]Leeds NE,Kumar AJ,Zhou XJ,et al.Magnetic resonance imaging of benign spinal lesion simulating metastasis;role of diffusion-weighted imaging[J].Topics in MRI,2000,11(4):224-234.

[7]方 敏,王紹武.磁共振功能成像及其在脊柱疾病診斷中的應(yīng)用[J].國(guó)外醫(yī)學(xué):臨床放射學(xué)分冊(cè),2004,7（26）:383-387.

[8]Oztekin O,Ozan E,Hilal Z,et al.SSH-EPI diffusion-weighted MR imaging of the spine with low b values;is it useful in differentiating malignant metastatic tumor infiltration from benign fracture edema?[J].Skeletal Radiol,2009,38(7):651-658.

[9]Spuentrup E,Buecker A,Adam G,et al.Diffusion-weighted MR Imaging for differentiation of benign fracture edema and tumor infiltration of the vertebral body[J].AJR,2001,176(2):351-358.

[10]Tang G,Liu Y,Li W,et al.Optimization of b value in diffusion weighted MRI for the differential diagnosis of begin and malignant vertebral fractures[J].Skeletal Radiology,2007,36(11):1035-1041.

[11]姚成剛,宋法亮,方 佳,等.MR表觀擴(kuò)散系數(shù)定量測(cè)定對(duì)椎體單純性和病理性骨折鑒別診斷價(jià)值的研究[J].放射學(xué)實(shí)踐雜志,2008,23(10):1140-1145.

[12]李勇剛,王仁法,張景峰,等.MR多種成像技術(shù)在原發(fā)骨質(zhì)疏松椎體骨折鑒別診斷中的應(yīng)用[J].放射學(xué)實(shí)踐雜志,2003,18(10):747-749.

[13]韓 博,楊廣夫,楊小軍,等.腰椎椎體骨髓MRI彌散加權(quán)成像研究[J].中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2009,20(12):947-949.

[14]Byun WM,Shin SO,Chang Y,et al.Diffusion-weighted MR imaging of metastatic discase of the spine;assessment of response to therapy[J].AJNR,2002,23(6):906-912.

[15]Maeda M,Sakuma H,Maier SE,et al.Quantitative assessment of diffusion abnormalities in begin and malignant vertebral compression fractures by line scan diffusion-weighted imaging[J].AJR,2003,18(5):1203-1209.

[16]Nakanishi K,Kobayashi M,Nakaguchi K,et al.Whole-body MRI for detecting metastatic bone tumor;diagnostic value of diffusion-weighted imaging[J].Spine,2007,32(26):820-824.

[17]徐 賢,馬 林,張金山,等.全身MR彌散加權(quán)成像與骨掃描成像探測(cè)骨轉(zhuǎn)移灶的初步對(duì)比研究[J].中華放射學(xué)雜志,2008,42（6）:636-640.

R738.1

A

1003—6350(2011)10—131—03

2009年海南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：309098）

趙應(yīng)滿（1965—），男，海南省儋州市人，副主任技師，學(xué)士，主要從事磁共振影像技術(shù)研究。

2011-03-10）