鄧志平 丁 易 蘇永彬 丁 宜 牛曉輝

. 骨腫瘤 Bone neoplasms .

肢體骨肉瘤新輔助化療前后髓腔 MRI T1像信號(hào)的變化

鄧志平 丁 易 蘇永彬 丁 宜 牛曉輝

目的探討肢體骨肉瘤新輔助化療前后髓腔 MRI T1像上信號(hào)的變化。方法回顧研究 58 例肢體骨肉瘤，將新輔助化療前后髓腔的 MRI T1像進(jìn)行對(duì)比，記錄化療前患者的 MRI T1像腫瘤與正常髓腔是否有清晰邊界，化療后分界是否仍清晰，不清晰出現(xiàn)的比例及信號(hào)變化。部分患者進(jìn)行了雙側(cè)肢體 MRI 檢查，對(duì)比雙側(cè) MRI 信號(hào)的異同。獲得瘤段截除標(biāo)本后，對(duì)化療后出現(xiàn)信號(hào)改變的部位進(jìn)行病理取材，研究這種信號(hào)改變的組織學(xué)構(gòu)成。結(jié)果髓腔 MRI T1信號(hào)形態(tài)可分為清晰、連續(xù)彌漫、間斷島狀、間斷彌漫4 種，58 例患者入院 MRI 上均為清晰的髓腔分界?；熀?MRI 邊界清晰22 例，占 37.9%，36 例為化療前 MRI 清晰而化療后變?yōu)椴磺逦?，?62.1%。其中連續(xù)彌漫20 例，占 34.5%；間斷島狀4 例，占6.9%；間斷彌漫12 例，占20.7%。9 例化療后 MRI 可顯示雙側(cè)股骨，健側(cè)股骨髓腔內(nèi)也出現(xiàn)了與患側(cè)股骨類似的斑片狀彌漫信號(hào)。對(duì)33 例 MRI T1加權(quán)像上顯示異常的區(qū)域進(jìn)行取材，組織學(xué)顯示為增生的骨髓造血細(xì)胞，無腫瘤細(xì)胞。結(jié)論新輔助化療前后 MRI T1像上顯示的骨肉瘤髓內(nèi)異常信號(hào)范圍可發(fā)生變化，部分患者在新輔助化療后出現(xiàn)瘤旁異常信號(hào)，對(duì)于這些腫瘤外的、形態(tài)上呈島狀及彌漫斑片狀的異常信號(hào)，如在 MRI T1像上較脂肪信號(hào)低，較骨骼肌信號(hào)高，臨床上要考慮到有可能發(fā)生了骨髓逆轉(zhuǎn)換，是骨髓的正常變化，不能將這種增生骨髓誤認(rèn)為腫瘤的進(jìn)展而造成截骨長(zhǎng)度的增加。

骨肉瘤；放化療，輔助；磁共振成像；信號(hào)

隨著骨肉瘤保肢手術(shù)的廣泛開展, 如何準(zhǔn)確地判定腫瘤累及的范圍，從而準(zhǔn)確地進(jìn)行廣泛切除，成為臨床醫(yī)生在進(jìn)行術(shù)前計(jì)劃時(shí)首先要解決的問題[1]。其中判斷骨肉瘤髓內(nèi)侵及范圍時(shí)，MRI 的 T1加權(quán)像被認(rèn)為非常準(zhǔn)確[2-6]。但在臨床工作中，我們發(fā)現(xiàn)部分肢體骨肉瘤患者新輔助化療后髓腔 MRI 信號(hào)發(fā)生了改變。而這些改變是腫瘤進(jìn)展造成的，或是其它的非腫瘤改變，臨床上會(huì)產(chǎn)生困惑。因此，我們對(duì)這些病例進(jìn)行回顧性研究，將 MRI T1像進(jìn)行對(duì)比，術(shù)后對(duì)核磁信號(hào)改變的部位進(jìn)行組織學(xué)研究，通過揭示不同信號(hào)改變情況的組織學(xué)基礎(chǔ)探討可能的臨床鑒別方法。

資料與方法

一、一般資料

2011 年6 月至 2012 年7 月，我科為 58 例肢體骨肉瘤患者行瘤段截除術(shù)。

部分患者初次就診時(shí)在外院行 MRI 檢查，不同單位 MRI 檢查設(shè)置的參數(shù)不一致，為了去除此影響僅入選了化療前后均在我院行 MRI 檢查的患者。使用 Siemens1.5T 全身超導(dǎo)磁共振掃描儀采取冠狀位自旋回波 SE 序列掃描。

病例入選標(biāo)準(zhǔn)：(1) 術(shù)前活檢診斷明確的肢體骨肉瘤患者；(2) 初次就診即在我院行 MRI 檢查，新輔助化療后再次于我院行 MRI 檢查；(3) 術(shù)后獲得瘤段截除標(biāo)本。

病例排除標(biāo)準(zhǔn)：(1) 于外院行 MRI 檢查者；(2)合并病理性骨折；(3) 病變部位有手術(shù)或外傷史；(4) 病變位于腓骨，髓腔太細(xì)無法觀察 MRI 上信號(hào)變化。

本組入選 58 例。男 35 例，女23 例。年齡9～24 歲，中位年齡14 歲。腫瘤位于股骨下段 31 例，脛骨上段18 例，肱骨上段7 例，股骨上段1 例，脛骨下段1 例。

患者入院后首先完善影像學(xué)檢查，其后行活檢，明確診斷后開始新輔助化療，方案為大劑量甲氨蝶呤、異環(huán)磷酰胺、順鉑、阿霉素，共進(jìn)行4 個(gè)周期?；熎陂g本組患者均出現(xiàn)白細(xì)胞降低，且采用粒細(xì)胞集落刺激因子 ( G-CSF ) 注射以刺激白細(xì)胞增生。4 次化療后再次進(jìn)行影像學(xué)評(píng)估，所有患者均接受瘤段截除術(shù)。手術(shù)時(shí)實(shí)際截骨水平由經(jīng)驗(yàn)豐富的骨腫瘤醫(yī)師根據(jù) X 線平片、CT、MRI 及骨掃描等綜合確定，與本研究無關(guān)。

二、研究方法

骨肉瘤組織在 MRI T1像上呈現(xiàn)低信號(hào)，鄰近的正常髓腔組織的主要成分為脂肪，T1像上表現(xiàn)為連續(xù)的高信號(hào)，二者分界清楚。

患者 MRI 檢查結(jié)束后由骨腫瘤醫(yī)師與放射科醫(yī)師一起閱片，選擇 MRI T1像的冠狀面序列，分析、記錄化療前患者的 MRI T1像腫瘤與正常髓腔是否有清晰邊界，化療后分界是否仍清晰，不清晰出現(xiàn)的比例及信號(hào)變化。部分患者進(jìn)行了雙側(cè)肢體 MRI 檢查，對(duì)比雙側(cè) MRI 信號(hào)的異同。對(duì)比新輔助化療前后的骨掃描圖像，觀察 MRI 出現(xiàn)新增信號(hào)時(shí)是否在骨掃描上有濃聚。獲得瘤段截除標(biāo)本后，對(duì)化療后出現(xiàn)信號(hào)改變的部位進(jìn)行病理取材，研究這種信號(hào)改變的組織學(xué)構(gòu)成。

結(jié) 果

一、信號(hào)的分類

根據(jù) MRI T1序列信號(hào)出現(xiàn)的形態(tài)可分為以下幾種：(1) 清晰：腫瘤與正常脂肪髓腔有清晰界限( 圖1)；(2) 連續(xù)彌漫：在腫瘤信號(hào)外的髓腔出現(xiàn)相連的彌漫信號(hào)，這些信號(hào)比脂肪信號(hào)低，呈羽毛狀或斑片狀，與脂肪信號(hào)交錯(cuò) ( 圖2)；(3) 間斷島狀：在腫瘤信號(hào)外的髓腔出現(xiàn)島狀低信號(hào)區(qū)，周圍為正常脂肪信號(hào) ( 圖3)；(4) 間斷彌漫：在腫瘤信號(hào)外相隔的髓腔出現(xiàn)彌漫信號(hào)，這些信號(hào)呈羽毛狀或斑片狀，與脂肪信號(hào)交錯(cuò) ( 圖4)。

二、化療后 MRI 不同髓腔信號(hào)的比例

化療后 MRI 邊界清晰22 例，占 37.9%，36 例為化療前 MRI 清晰而化療后變?yōu)椴磺逦?，?62.1%。其中連續(xù)彌漫20 例，占 34.5%；間斷島狀4 例，占6.9%；間斷彌漫12 例，占20.7%。

三、雙側(cè)對(duì)比

9 例化療后進(jìn)行了雙側(cè) MRI 檢查，其中3 例化療前也有雙側(cè) MRI 檢查，化療前 MRI T1像顯示分界清晰，對(duì)側(cè)肢體髓腔內(nèi)均為脂肪信號(hào)。這9 例中8 例為股骨遠(yuǎn)段、1 例為股骨近段，化療后 MRI 可顯示雙側(cè)股骨，健側(cè)股骨髓腔內(nèi)也出現(xiàn)了與患側(cè)股骨類似的斑片狀彌漫信號(hào) ( 圖5)。

圖1 可見腫瘤與正常骨髓分界清晰圖2 可見腫瘤信號(hào)與髓內(nèi)異常信號(hào)相連圖3 可見腫瘤信號(hào)外島狀異常信號(hào)圖4 可見腫瘤信號(hào)外間斷的彌漫異常信號(hào)圖5 患者為右股骨遠(yuǎn)端骨肉瘤，可見左側(cè)股骨中上段異常信號(hào)，與右側(cè)股骨中上段信號(hào)類似Fig.1 The clear boundary between the tumor and the normal bone marrowFig.2 The tumor signals and the abnormal intramedullary signals joinedFig.3 The island-like signals beyond the tumorFig.4 The discontinuous diffuse signals beyond the tumorFig.5 The patient had osteosarcoma in the right distal femur. The abnormal signals of the left proximal and middle femur could be seen, which was similar to those of the right proximal and middle femur

四、 骨掃描及病理檢查

新輔助化療后在 MRI 上出現(xiàn)新增信號(hào)的區(qū)域骨掃描上并無濃聚。手術(shù)中實(shí)際截骨水平是根據(jù) CT、MRI、骨掃描綜合確定的，截骨后用刮勺取斷端髓腔進(jìn)行組織學(xué)檢查，均無腫瘤組織。獲得瘤段截除標(biāo)本后對(duì) 36 例 MRI 髓腔邊界不清晰者進(jìn)行組織學(xué)分析，其中3 例間斷彌漫信號(hào)未在瘤段截除范圍內(nèi)，其余 33 例均對(duì) MRI T1加權(quán)像上顯示異常的區(qū)域進(jìn)行取材，組織學(xué)顯示為增生的骨髓造血細(xì)胞，無腫瘤細(xì)胞 ( 圖6)。

討 論

MRI 是一種無創(chuàng)的安全檢查方法，其成像依賴于人體組織內(nèi)的氫原子，MRI 圖像的組織分辨率顯著優(yōu)于其它影像方法。20 世紀(jì) 80 年代 MRI 用于臨床以來，許多學(xué)者用 MRI 來測(cè)量肢體骨肉瘤的髓內(nèi)長(zhǎng)度，MRI 可沿各個(gè)掃描方向成像，直接獲取髓內(nèi)長(zhǎng)度，不必像 CT 那樣必須通過計(jì)算層數(shù)及層厚來獲得，其中自旋回波 ( SE ) 序列能清楚的顯示解剖結(jié)構(gòu)，正常長(zhǎng)骨髓腔在 MRI 的 T1像上表現(xiàn)為高信號(hào)，而骨肉瘤的髓腔表現(xiàn)為低信號(hào)，從而腫瘤與正常髓腔的交界處在 MRI 圖像上形成明顯的高低信號(hào)對(duì)比，T1加權(quán)像是公認(rèn)的肢體骨肉瘤髓內(nèi)長(zhǎng)度測(cè)量的最佳核磁序列[2-3,6-8]。

圖6 a：術(shù)后瘤段截除標(biāo)本，對(duì) MRI 顯示異常部位取材；b：病理切片顯示為增生的骨髓組織，無腫瘤細(xì)胞Fig.6 a: The specimen of tumor. The MRI signal site was marked by arrow; b: No tumor cells, only hematopoietic cell proliferation

將 MRI 的長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果與病理標(biāo)本相比較可顯示其高度準(zhǔn)確性。在 Bloem 等[9]的研究中，將 MRI測(cè)量長(zhǎng)度與病理的測(cè)量長(zhǎng)度進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)為 0.99，為高度相關(guān)，顯示了 MRI 測(cè)量骨腫瘤髓內(nèi)長(zhǎng)度的高度準(zhǔn)確性。O’Flanagan 等[10]在一組 34 例骨肉瘤患者研究中，24 例獲得 MRI 圖像，選擇 MRI 的 T1像作為測(cè)量序列，測(cè)量自關(guān)節(jié)面到腫瘤遠(yuǎn)端與正常髓腔交界的距離，病理測(cè)量也采用了同樣的方法，最終23 例相差在1 cm 以內(nèi)。Gilbespy等[5]研究了17 例骨肉瘤，選取新輔助化療后 MRI的 T1序列縱向圖像，自關(guān)節(jié)面開始測(cè)量，直到發(fā)現(xiàn)髓腔信號(hào)變?yōu)檎Ｖ拘盘?hào)為止，與病理測(cè)量的結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)誤差為 (4.9±4.3) mm，作者選取了其中5 例 MRI 的縱向測(cè)量平面與病理的縱向測(cè)量平面高度吻合的病例，單獨(dú)對(duì)這5 例統(tǒng)計(jì)其誤差為 (1.8±1.6) mm，可見如果能選取到相同的測(cè)量平面，MRI測(cè)量的準(zhǔn)確度能更高。但以上這些研究都未提到新輔助化療是否對(duì) MRI T1像測(cè)量有影響。Onikul 等[4]研究了20 例肢體骨肉瘤，所有病例都接受了3 個(gè)周期的化療，藥物為異環(huán)磷酰胺和卡鉑，化療前及化療后都行 MRI 檢查，術(shù)后取得病理標(biāo)本，分別測(cè)量了腫瘤髓內(nèi)長(zhǎng)度，其中 MRI 的 T1像無論是化療前還是化療后的測(cè)量結(jié)果都與病理的結(jié)果統(tǒng)計(jì)學(xué)上無顯著性差異，顯示了高度的準(zhǔn)確性，但該研究并未提到新輔助化療過程中是否使用了 G-CSF。

從既往的研究中可以看到 MRI 的 T1像在測(cè)量骨肉瘤髓內(nèi)長(zhǎng)度上有明顯的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于 MRI 圖像的解讀需要經(jīng)驗(yàn)豐富的骨腫瘤外科醫(yī)生或放射科醫(yī)生。本組 58 例骨肉瘤患者中 36 例在新輔助化療后的 T1像上出現(xiàn)了腫瘤外的異常信號(hào)，增加了髓腔內(nèi)信號(hào)改變區(qū)域的測(cè)量長(zhǎng)度。對(duì)于缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生可能會(huì)將這些信號(hào)改變都?xì)w因于腫瘤增大從而擴(kuò)大手術(shù)切除范圍。本組病理結(jié)果看，這些腫瘤外的異常信號(hào)組織學(xué)上為增生骨髓，即原本應(yīng)該為黃骨髓的區(qū)域轉(zhuǎn)換為了紅骨髓。既往的研究表明，當(dāng)人體造血需求增加的時(shí)候會(huì)發(fā)生骨髓逆轉(zhuǎn)換，如在慢性貧血、慢性感染、嚴(yán)重吸煙者等情況下[11]。某些治療也可引起骨髓逆轉(zhuǎn)換發(fā)生，其中非常重要的是化療過程中使用了 G-CSF。因此，本組病例的髓腔信號(hào)改變，可能是由于發(fā)生了骨髓的逆轉(zhuǎn)換而造成的。Fletcher 等[12]研究了15 例使用新輔助化療的兒童肌肉骨骼系統(tǒng)腫瘤患者，由經(jīng)驗(yàn)豐富的影像科醫(yī)師進(jìn)行讀片，11 例使用過 G-CSF 的患者中7 例在腫瘤受累的骨發(fā)現(xiàn)了骨髓的逆轉(zhuǎn)換，在 MRI 上能夠清晰看到，比例達(dá) 63.6%。Ryan 等[13]研究了16 例兒童肢體骨肉瘤患者，年齡4～16 歲，平均12.3 歲，9 例化療期間接受了 G-CSF 治療，其中7 例在腫瘤受累骨發(fā)生了骨髓逆轉(zhuǎn)換，比例高達(dá) 77.8%，7 例未接受G-CSF 治療的患者均未發(fā)生骨髓逆轉(zhuǎn)換，二者有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Fletcher 和 Ryan 的研究證實(shí)了 G-CSF 是引起骨髓逆轉(zhuǎn)換的原因，而且在行腫瘤局部 MRI 檢查時(shí)能發(fā)現(xiàn)。這種逆轉(zhuǎn)換骨髓可呈島狀，周圍為正常的脂肪信號(hào)，也可呈彌漫斑片狀，信號(hào)不均勻，在 MRI T1像上表現(xiàn)為羽毛狀，因?yàn)橹虚g夾雜著尚未轉(zhuǎn)換的脂肪信號(hào)。

骨髓的逆轉(zhuǎn)換順序與骨髓轉(zhuǎn)換正好相反，即先從中軸骨開始，再到周圍骨，肢體近端的骨骼較遠(yuǎn)端的骨骼更易發(fā)生，并且具有雙側(cè)對(duì)稱的特點(diǎn)，本研究中有9 例進(jìn)行了雙側(cè) MRI 檢查證實(shí)了逆轉(zhuǎn)換骨髓的這個(gè)特點(diǎn)。本組 36 例在新輔助化療前腫瘤與脂肪髓腔分界清晰，化療后出現(xiàn)腫瘤旁的異常信號(hào)，考慮為治療引起的骨髓逆轉(zhuǎn)換。

綜上所述，新輔助化療前后 MRI T1上顯示的骨肉瘤髓內(nèi)范圍可發(fā)生變化，不能僅憑 MRI T1的形態(tài)，還必須結(jié)合 T1信號(hào)強(qiáng)度來綜合判斷。部分患者在新輔助化療后出現(xiàn)瘤旁異常信號(hào)，對(duì)于這些腫瘤外的、形態(tài)上呈島狀及彌漫斑片狀的異常信號(hào)，如在 T1上較脂肪信號(hào)低，較骨骼肌信號(hào)高，臨床上要考慮到有可能發(fā)生了骨髓逆轉(zhuǎn)換，是骨髓的正常變化，不能將這種增生骨髓誤認(rèn)為腫瘤的進(jìn)展。這是骨髓逆轉(zhuǎn)換與腫瘤信號(hào)改變相鑒別的重要特點(diǎn)?？傊趹?yīng)用 MRI 判斷肢體骨肉瘤髓內(nèi)邊界時(shí)需對(duì)比新輔助化療前后的 MRI，需結(jié)合平片、CT、以及骨掃描進(jìn)行綜合判斷。

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( 本文編輯：王永剛 )

Signal changes of MRI T1-weighted images of the medullary cavity before and after the neoadjuvant chemotherapy for extremity osteosarcoma

DENG Zhi-ping, DING Yi, SU Yong-bin, DING Yi, NIU Xiao-hui. Department of Orthopedic Oncology, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing, 100035, PRC

ObjectiveTo investigate the signal changes of MRI T1-weighted images of the medullary cavity before and after the neoadjuvant chemotherapy for extremity osteosarcoma.MethodsThe clinical data of 58 cases of extremity osteosarcoma were retrospectively studied. The MRI T1-weighted images of the medullary cavity before and after the neoadjuvant chemotherapy were compared. It was recorded whether the margin between the tumor and the normal medullary cavity was clear before and after the chemotherapy, the occurrence of blurring and the signal changes. The MRI examination of bilateral limbs was performed on some patients. The signal differences between the2 sides were compared. After the tumor-bearing segment was resected, the specimen of abnormal signals after the chemotherapy was analyzed pathologically. The histological structures of such signals were studied.ResultsThe signal aspects of MRI T1-weighted images of the medullary cavity could be classifed into4 kinds, which were clear, continuous diffuse, discontinuous island-like and discontinuous diffuse respectively. Before the chemotherapy, the clear margin could be observed in all 58 patients. After the chemotherapy, the clear margin could be observed in22 patients ( 37.9% ). It occurred to 36 patients ( 62.1% ) that signals changed from clear to unclear after the chemotherapy. There were20 continuous diffuse cases ( 34.5% ),4 discontinuous island-like cases (6.9% ) and12 discontinuous diffuse cases (20.7% ). The MRI showed bilateral femurs in9 cases after the chemotherapy. The patchy and diffuse signals in the medullary cavity of the normal femur were similar to those of the affected femur. The specimen was taken based on the MRI T1-weighted images of 33 cases which showed abnormal signals. The histological studies showed no tumor cells but the proliferation of hematopoietic cells.ConclusionsThe range of abnormal signals in the medullary cavity with osteosarcoma may change based on the MRI T1-weighted images before and after the neoadjuvant chemotherapy. The abnormal signals beyond the tumor are noticed in some patients after the neoadjuvant chemotherapy, which are island-like, diffuse and patchy. For those signals that are lower than subcutaneous fat signals and higher than skeletalmuscle signals, the marrow reconversion should be considered clinically, which is not the tumor progress but the normal marrow change. If misdiagnosed, the osteotomy length will be increased.

Osteosarcoma; Chemoradiotherapy, adjuvant; Magnetic resonance imaging; Signal

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.07.009

R738.1, R445.2

100035 北京積水潭醫(yī)院骨腫瘤科 ( 鄧志平，丁易，牛曉輝 )；放射科 ( 蘇永彬 )；病理科 ( 丁宜 )

牛曉輝，Email: niuxiaohui@263.net

2013-12-23 )