磁共振弥散加权成像在脊柱转移瘤的应用现状与展望

赵应满，陈 峰，李建军

（海南省人民医院放射科，海南 海口 570311）

磁共振弥散加权成像在脊柱转移瘤的应用现状与展望

赵应满，陈 峰，李建军

（海南省人民医院放射科，海南 海口 570311）

磁共振弥散成像在脊柱转移瘤的鉴别诊断中，通过分析影像信号、测量兴趣区的ADC值、病灶的骨髓对比率，可提供可靠的鉴别信息，还能为转移瘤放疗后的效果评定提供参考数据。

脊柱转移瘤；磁共振成像；弥散加权成像

磁共振弥散加权成像（Diffusion ceighted imaging，DWI）是一种分子水平无创性检查组织结构及其功能的磁共振影像学方法。在临床应用中，DWI除了直接观察组织信号改变外，更重要的是能够进行表观弥散系数（Apparent diffusion coefficient，ADC）值的计算，有利于对病变进行量化分析。DWI在超早期脑梗死中的应用价值已得到公认，近年来随着磁共振设备硬件、软件的不断发展，DWI的应用已由中枢神经系统向肌骨系统等领域扩展。目前DWI在脊柱转移瘤、椎体结核、脊柱肿瘤、椎体压缩性骨折良恶性的诊断和鉴别诊断中所起的作用亦引起人们的关注[1-4]。本文就DWI在脊柱转移瘤诊断中的价值予以综述。

1 DWI基本原理

DWI技术是1965年Stejskal等提出的一种弥散敏感的短梯度脉冲序列，实现水弥散的MR检测。弥散是分子的随机运动，DWI就是通过检测体内水分子扩散运动受限信息，间接反映组织微观结构的变化。病理状态下，组织细胞内、外的大分子分布发生改变以及膜结构的完整性进行破坏，使其中水分子的弥散速度发生改变从而形成DWI信号的异常，组织的ADC值与组织细胞的构成关系，可以计算ADC值，公式如下：ADC=－In(S2/S0)/(b2－b0)，这里S2和S0分别表示高b值与低b值DWI信号的强度，In为取自然对数符号，b值（s/mm2）为弥散敏感系数，b值的大小和数量影响着对组织弥散的测量，在一个脉冲序列采用两种不同的b值，即可获得所测组织的ADC值或拟合得到ADC图，而b值越多，b值差越大，ADC值就越精确，所拟合的ADC图就越真实[5]。弥散快的组织，则组织信号衰减大，ADC值较高，DWI上呈低信号，ADC图上呈高信号；弥散慢的组织。则呈相反表现，DWI信号强度与ADC值呈负函数相关性。DWI受b值和弥散方向的双重影响，而ADC图不受b值影响，比DWI能更真实的反映组织弥散变化，并可直观反映各感兴趣区ADC值的差异[6]。

2 脊柱弥散成像的相关扫描序列

对脊柱弥散信号的测量，可有多种扫描序列[2]，常用自旋回波序列（SE-DWI），对运动高度敏感，采集时间长达20 min，易形成移动伪影，使DWI图像清晰度下降，对于椎体转移瘤伴有骨折等剧痛的患者不适用。其二是稳态自由进动序列（SSFP-DWI），成像时间短，有较好的图像质量，但其信号复杂，b值不易测得，无法精确计算ADC值。其三是回波平面成像序列（EPI-DWI），扫描时间短，可在二十余秒内完成检查，运动伪影少，可精确计算出ADC值，实现定量检测，进行量化分析，是目前应用最多最好的序列[7]。

3 弥散技术在脊柱转移瘤中的临床应用

3.1 椎体骨髓的ADC值 正常椎体主要由骨组织、红骨髓、黄骨髓组成，儿童椎体会有较多的红骨髓，随着年龄的增大，红骨髓逐渐减少，椎体与椎间盘的信号对比变得明显。Leeds等[6]研究结果，椎体骨髓平均ADC值分别是：正常椎体（0.15～0.29）×10-3mm2/s，椎体骨质疏松骨折0.287×10-3mm2/s，椎体骨髓挫伤或骨髓水肿0.8×10-3mm2/s；骨髓恶性肿瘤0.19×10-3mm2/s，椎体血管瘤0.75×10-3mm2/s。

3.2 在鉴别脊柱压缩骨折的价值 椎体压缩性骨折时一种常见病，最常见的诱因时骨质疏松和椎体转移瘤。在常规SE的T1WI和脂肪抑制的T2WI（f）序列中，两种病因有同样得到信号表现，即可在T2WI（f）上表现为高信号，T1WI上表现为低信号。这种表现可以通过骨髓水肿的形态学表现或良性椎体骨折引起的椎体内残留的黄骨髓来解释。如果大多数椎体受累及，或椎体后部向外突出，此时常规检查序列难于做出正确的鉴别诊断；同样的问题是曾有恶性肿瘤病史的患者，脊柱良性骨折的鉴别也存在困难。DWI在鉴别良性或恶性病因所致椎体骨折方面，已经有相当的文献报道。国外学者研究发现[8-9]，DWI成像在发现脊柱良性骨折水肿和肿瘤浸润方面有优良价值，两者的DWI信号存在明显不同，高信号对肿瘤脊柱转移浸润的诊断具有特异性。DWI中良性骨折之所以显示低信号或等信号，可能与自由水增多有关，故ADC值大；恶性之所以显示高信号与肿瘤限制水的自由运动有关，使其ADC值变小。Tang等[10]通过定量分析弥散成像的SNR和ADC值，恶性骨折的ADC值明显低于良性骨折的ADC值，DWI可鉴别良恶性脊柱骨折。姚成刚等[11]通过研究也提出DWI可作为脊柱骨折的病因分析检查的常规序列之一。国内李勇刚等[12]通过研究提出不同的观点：良、恶性压缩骨折在DWI上均呈高信号，信号改变无明显差异，两组间DWI上骨髓对比率具有显著性差异，ADC值差异无统计学意义。这种矛盾现象，可能是因为ADC值受MR机型、DWI序列、b值及局部组织细胞含量等多种因素影响，而不同患者随着其骨髓生理转换阶段不同，局部骨髓细胞含量存在很大差异，因此绝对ADC值对鉴别良、恶性骨折的特异性帮助不大，骨髓对比率是将病变的信号以自身正常骨髓的信号强度相比较，是一个相对值，消除了外在因素的影响，其存在的差异是由病变本身所致，故可作为定量评价的一个指标，同时说明了DWI可鉴别骨质疏松与转移瘤所致骨折。

3.3 在脊柱转移瘤鉴别诊断的价值 韩博等[13]收集57例腰椎MR扩散加权成像研究，DWI正常腰椎椎体骨髓呈均匀低信号，腰椎椎体转移瘤，椎体结核及椎旁脓肿表现为高信号，但腰椎椎体转移瘤与腰椎椎体结核的信号强度差异无统计学意义，说明良恶性骨髓病变的信号强度无差异。正常椎体，转移瘤，结核的腰椎椎体骨髓DWI的ADC值差异均有统计学意义，结核病灶的ADC值明显高于转移瘤的ADC值；通过ADC值的测量，能以量化方式对腰椎椎体骨髓病变以分子水平进行定性分析。丁爽等[3]收集17例脊柱结核患者，行b值为500 s/mm2的MR扩散加权成像，结果显示：DWI对病变的显示更敏感，正常椎体与结核椎体的ADC值之间存在统计学差异；DWI作为一种功能性成像技术可以定量的角度为脊柱结核的诊断及鉴别诊断提供一定的参考信息。徐文坚等[2]收集20例腰椎溶骨型转移瘤扩散加权成像研究，结果显示：转移瘤的ADC值明显高于正常椎体，DWI是以量化的方式从分子水平对组织病变定性，比MR常规序列成像对组织定性诊断更加客观。单军等[1]收集57例恶性肿瘤合并脊柱转移瘤病例，行扩散加权成像与MR增强扫描比较研究，DWI和MR增强扫描序列的对比噪声比无显著差异，但ADC值测量是椎体转移瘤明显高于正常椎体，两者ADC值具有显著性差异；在病灶骨髓对比率方面，两者有良好的相关性，DWI骨髓对比率高于MR增强扫描，DWI在显示病灶方面有一定的优势。应用DWI结合ADC值测量，可以提高对椎体转移瘤病灶的诊断。

3.4 在脊柱肿瘤疗效评价的作用 Byun等[14]将DWI应用到脊柱肿瘤疗效评价方面，采用EPI-DWI在放疗前、后对24例脊柱转移瘤病人研究，发现其中23例脊柱肿瘤放疗后，DWI由高信号变为低信号，ADC值也有变化，治疗前后椎体的ADC值有显著性差异，可以作为治疗效果评价的参考指标。

4 展望

DWI作为一种MR功能成像技术，在脊柱转移瘤鉴别诊断方面价值较高，还能为转移瘤放疗后效果评定提供量化指标。另一方面，由于原发癌组织细胞的各异性使脊柱转移瘤的细胞成分不尽相同，反映在ADC值和骨髓对比率的量化指标上存在差异，对分析脊柱转移瘤的来源类型有一定的帮助。但是由于磁场大小、成像仪、参数b值选取等不同的技术均会对结果产生影响，DWI的图像质量仍不理想，且不同类型的病变及病变的不同时期其ADC值和ADC图存在差异或交叉，如椎体成骨转移瘤与正常椎体DWI信号相似，脊柱转移瘤与脊柱结核鉴别困难，相信随着研究的进一步深入，更适合于脊柱的弥散成像参数必将得出更佳的影像，对脊柱转移瘤的鉴别诊断提供更有价值的信息。如线性扫描DWI可以解决b值过高影像信噪比低的问题，磁敏感伪影和运动伪影均不明显。Maeda等[15]采用线性扫描DWI进一步研究，b值选取0和1 000 s/mm2，发现良、恶性椎体压缩骨折的ADC值存在显著性差异，进一步证实了DWI在脊柱病变诊断中的重要作用。Nakanishi等[16]认为全身DWI在发现肿瘤有转移是有用的，敏感性及阳性率高于骨核素扫描和TI压脂序列。徐贤等[17]对38例可疑合并骨转移的恶性肿瘤者行全身MR DWI检查与SPECT骨扫描对比研究，两者对检测到骨转移病灶有很好的一致性，且两者可以互相补充，全身DWI还可以检测各脏器及淋巴结病灶，适用于肿瘤患者随访。

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R738.1

A

1003—6350(2011)10—131—03

2009年海南省自然科学基金资助项目（编号：309098）

赵应满（1965—），男，海南省儋州市人，副主任技师，学士，主要从事磁共振影像技术研究。

2011-03-10）