肢体骨肉瘤新辅助化疗前后髓腔 MRI T1像信号的变化

邓志平 丁 易 苏永彬 丁 宜 牛晓辉

. 骨肿瘤 Bone neoplasms .

肢体骨肉瘤新辅助化疗前后髓腔 MRI T1像信号的变化

邓志平 丁 易 苏永彬 丁 宜 牛晓辉

目的探讨肢体骨肉瘤新辅助化疗前后髓腔 MRI T1像上信号的变化。方法回顾研究 58 例肢体骨肉瘤，将新辅助化疗前后髓腔的 MRI T1像进行对比，记录化疗前患者的 MRI T1像肿瘤与正常髓腔是否有清晰边界，化疗后分界是否仍清晰，不清晰出现的比例及信号变化。部分患者进行了双侧肢体 MRI 检查，对比双侧 MRI 信号的异同。获得瘤段截除标本后，对化疗后出现信号改变的部位进行病理取材，研究这种信号改变的组织学构成。结果髓腔 MRI T1信号形态可分为清晰、连续弥漫、间断岛状、间断弥漫4 种，58 例患者入院 MRI 上均为清晰的髓腔分界。化疗后 MRI 边界清晰22 例，占 37.9%，36 例为化疗前 MRI 清晰而化疗后变为不清晰，占 62.1%。其中连续弥漫20 例，占 34.5%；间断岛状4 例，占6.9%；间断弥漫12 例，占20.7%。9 例化疗后 MRI 可显示双侧股骨，健侧股骨髓腔内也出现了与患侧股骨类似的斑片状弥漫信号。对33 例 MRI T1加权像上显示异常的区域进行取材，组织学显示为增生的骨髓造血细胞，无肿瘤细胞。结论新辅助化疗前后 MRI T1像上显示的骨肉瘤髓内异常信号范围可发生变化，部分患者在新辅助化疗后出现瘤旁异常信号，对于这些肿瘤外的、形态上呈岛状及弥漫斑片状的异常信号，如在 MRI T1像上较脂肪信号低，较骨骼肌信号高，临床上要考虑到有可能发生了骨髓逆转换，是骨髓的正常变化，不能将这种增生骨髓误认为肿瘤的进展而造成截骨长度的增加。

骨肉瘤；放化疗，辅助；磁共振成像；信号

随着骨肉瘤保肢手术的广泛开展, 如何准确地判定肿瘤累及的范围，从而准确地进行广泛切除，成为临床医生在进行术前计划时首先要解决的问题[1]。其中判断骨肉瘤髓内侵及范围时，MRI 的 T1加权像被认为非常准确[2-6]。但在临床工作中，我们发现部分肢体骨肉瘤患者新辅助化疗后髓腔 MRI 信号发生了改变。而这些改变是肿瘤进展造成的，或是其它的非肿瘤改变，临床上会产生困惑。因此，我们对这些病例进行回顾性研究，将 MRI T1像进行对比，术后对核磁信号改变的部位进行组织学研究，通过揭示不同信号改变情况的组织学基础探讨可能的临床鉴别方法。

资料与方法

一、一般资料

2011 年6 月至 2012 年7 月，我科为 58 例肢体骨肉瘤患者行瘤段截除术。

部分患者初次就诊时在外院行 MRI 检查，不同单位 MRI 检查设置的参数不一致，为了去除此影响仅入选了化疗前后均在我院行 MRI 检查的患者。使用 Siemens1.5T 全身超导磁共振扫描仪采取冠状位自旋回波 SE 序列扫描。

病例入选标准：(1) 术前活检诊断明确的肢体骨肉瘤患者；(2) 初次就诊即在我院行 MRI 检查，新辅助化疗后再次于我院行 MRI 检查；(3) 术后获得瘤段截除标本。

病例排除标准：(1) 于外院行 MRI 检查者；(2)合并病理性骨折；(3) 病变部位有手术或外伤史；(4) 病变位于腓骨，髓腔太细无法观察 MRI 上信号变化。

本组入选 58 例。男 35 例，女23 例。年龄9～24 岁，中位年龄14 岁。肿瘤位于股骨下段 31 例，胫骨上段18 例，肱骨上段7 例，股骨上段1 例，胫骨下段1 例。

患者入院后首先完善影像学检查，其后行活检，明确诊断后开始新辅助化疗，方案为大剂量甲氨蝶呤、异环磷酰胺、顺铂、阿霉素，共进行4 个周期。化疗期间本组患者均出现白细胞降低，且采用粒细胞集落刺激因子 ( G-CSF ) 注射以刺激白细胞增生。4 次化疗后再次进行影像学评估，所有患者均接受瘤段截除术。手术时实际截骨水平由经验丰富的骨肿瘤医师根据 X 线平片、CT、MRI 及骨扫描等综合确定，与本研究无关。

二、研究方法

骨肉瘤组织在 MRI T1像上呈现低信号，邻近的正常髓腔组织的主要成分为脂肪，T1像上表现为连续的高信号，二者分界清楚。

患者 MRI 检查结束后由骨肿瘤医师与放射科医师一起阅片，选择 MRI T1像的冠状面序列，分析、记录化疗前患者的 MRI T1像肿瘤与正常髓腔是否有清晰边界，化疗后分界是否仍清晰，不清晰出现的比例及信号变化。部分患者进行了双侧肢体 MRI 检查，对比双侧 MRI 信号的异同。对比新辅助化疗前后的骨扫描图像，观察 MRI 出现新增信号时是否在骨扫描上有浓聚。获得瘤段截除标本后，对化疗后出现信号改变的部位进行病理取材，研究这种信号改变的组织学构成。

结 果

一、信号的分类

根据 MRI T1序列信号出现的形态可分为以下几种：(1) 清晰：肿瘤与正常脂肪髓腔有清晰界限( 图1)；(2) 连续弥漫：在肿瘤信号外的髓腔出现相连的弥漫信号，这些信号比脂肪信号低，呈羽毛状或斑片状，与脂肪信号交错 ( 图2)；(3) 间断岛状：在肿瘤信号外的髓腔出现岛状低信号区，周围为正常脂肪信号 ( 图3)；(4) 间断弥漫：在肿瘤信号外相隔的髓腔出现弥漫信号，这些信号呈羽毛状或斑片状，与脂肪信号交错 ( 图4)。

二、化疗后 MRI 不同髓腔信号的比例

化疗后 MRI 边界清晰22 例，占 37.9%，36 例为化疗前 MRI 清晰而化疗后变为不清晰，占 62.1%。其中连续弥漫20 例，占 34.5%；间断岛状4 例，占6.9%；间断弥漫12 例，占20.7%。

三、双侧对比

9 例化疗后进行了双侧 MRI 检查，其中3 例化疗前也有双侧 MRI 检查，化疗前 MRI T1像显示分界清晰，对侧肢体髓腔内均为脂肪信号。这9 例中8 例为股骨远段、1 例为股骨近段，化疗后 MRI 可显示双侧股骨，健侧股骨髓腔内也出现了与患侧股骨类似的斑片状弥漫信号 ( 图5)。

图1 可见肿瘤与正常骨髓分界清晰图2 可见肿瘤信号与髓内异常信号相连图3 可见肿瘤信号外岛状异常信号图4 可见肿瘤信号外间断的弥漫异常信号图5 患者为右股骨远端骨肉瘤，可见左侧股骨中上段异常信号，与右侧股骨中上段信号类似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、 骨扫描及病理检查

新辅助化疗后在 MRI 上出现新增信号的区域骨扫描上并无浓聚。手术中实际截骨水平是根据 CT、MRI、骨扫描综合确定的，截骨后用刮勺取断端髓腔进行组织学检查，均无肿瘤组织。获得瘤段截除标本后对 36 例 MRI 髓腔边界不清晰者进行组织学分析，其中3 例间断弥漫信号未在瘤段截除范围内，其余 33 例均对 MRI T1加权像上显示异常的区域进行取材，组织学显示为增生的骨髓造血细胞，无肿瘤细胞 ( 图6)。

讨 论

MRI 是一种无创的安全检查方法，其成像依赖于人体组织内的氢原子，MRI 图像的组织分辨率显著优于其它影像方法。20 世纪 80 年代 MRI 用于临床以来，许多学者用 MRI 来测量肢体骨肉瘤的髓内长度，MRI 可沿各个扫描方向成像，直接获取髓内长度，不必像 CT 那样必须通过计算层数及层厚来获得，其中自旋回波 ( SE ) 序列能清楚的显示解剖结构，正常长骨髓腔在 MRI 的 T1像上表现为高信号，而骨肉瘤的髓腔表现为低信号，从而肿瘤与正常髓腔的交界处在 MRI 图像上形成明显的高低信号对比，T1加权像是公认的肢体骨肉瘤髓内长度测量的最佳核磁序列[2-3,6-8]。

图6 a：术后瘤段截除标本，对 MRI 显示异常部位取材；b：病理切片显示为增生的骨髓组织，无肿瘤细胞Fig.6 a: The specimen of tumor. The MRI signal site was marked by arrow; b: No tumor cells, only hematopoietic cell proliferation

将 MRI 的长度测量结果与病理标本相比较可显示其高度准确性。在 Bloem 等[9]的研究中，将 MRI测量长度与病理的测量长度进行相关分析，发现其相关系数为 0.99，为高度相关，显示了 MRI 测量骨肿瘤髓内长度的高度准确性。O’Flanagan 等[10]在一组 34 例骨肉瘤患者研究中，24 例获得 MRI 图像，选择 MRI 的 T1像作为测量序列，测量自关节面到肿瘤远端与正常髓腔交界的距离，病理测量也采用了同样的方法，最终23 例相差在1 cm 以内。Gilbespy等[5]研究了17 例骨肉瘤，选取新辅助化疗后 MRI的 T1序列纵向图像，自关节面开始测量，直到发现髓腔信号变为正常脂肪信号为止，与病理测量的结果对比发现误差为 (4.9±4.3) mm，作者选取了其中5 例 MRI 的纵向测量平面与病理的纵向测量平面高度吻合的病例，单独对这5 例统计其误差为 (1.8±1.6) mm，可见如果能选取到相同的测量平面，MRI测量的准确度能更高。但以上这些研究都未提到新辅助化疗是否对 MRI T1像测量有影响。Onikul 等[4]研究了20 例肢体骨肉瘤，所有病例都接受了3 个周期的化疗，药物为异环磷酰胺和卡铂，化疗前及化疗后都行 MRI 检查，术后取得病理标本，分别测量了肿瘤髓内长度，其中 MRI 的 T1像无论是化疗前还是化疗后的测量结果都与病理的结果统计学上无显著性差异，显示了高度的准确性，但该研究并未提到新辅助化疗过程中是否使用了 G-CSF。

从既往的研究中可以看到 MRI 的 T1像在测量骨肉瘤髓内长度上有明显的优势，但对于 MRI 图像的解读需要经验丰富的骨肿瘤外科医生或放射科医生。本组 58 例骨肉瘤患者中 36 例在新辅助化疗后的 T1像上出现了肿瘤外的异常信号，增加了髓腔内信号改变区域的测量长度。对于缺乏经验的医生可能会将这些信号改变都归因于肿瘤增大从而扩大手术切除范围。本组病理结果看，这些肿瘤外的异常信号组织学上为增生骨髓，即原本应该为黄骨髓的区域转换为了红骨髓。既往的研究表明，当人体造血需求增加的时候会发生骨髓逆转换，如在慢性贫血、慢性感染、严重吸烟者等情况下[11]。某些治疗也可引起骨髓逆转换发生，其中非常重要的是化疗过程中使用了 G-CSF。因此，本组病例的髓腔信号改变，可能是由于发生了骨髓的逆转换而造成的。Fletcher 等[12]研究了15 例使用新辅助化疗的儿童肌肉骨骼系统肿瘤患者，由经验丰富的影像科医师进行读片，11 例使用过 G-CSF 的患者中7 例在肿瘤受累的骨发现了骨髓的逆转换，在 MRI 上能够清晰看到，比例达 63.6%。Ryan 等[13]研究了16 例儿童肢体骨肉瘤患者，年龄4～16 岁，平均12.3 岁，9 例化疗期间接受了 G-CSF 治疗，其中7 例在肿瘤受累骨发生了骨髓逆转换，比例高达 77.8%，7 例未接受G-CSF 治疗的患者均未发生骨髓逆转换，二者有统计学意义。Fletcher 和 Ryan 的研究证实了 G-CSF 是引起骨髓逆转换的原因，而且在行肿瘤局部 MRI 检查时能发现。这种逆转换骨髓可呈岛状，周围为正常的脂肪信号，也可呈弥漫斑片状，信号不均匀，在 MRI T1像上表现为羽毛状，因为中间夹杂着尚未转换的脂肪信号。

骨髓的逆转换顺序与骨髓转换正好相反，即先从中轴骨开始，再到周围骨，肢体近端的骨骼较远端的骨骼更易发生，并且具有双侧对称的特点，本研究中有9 例进行了双侧 MRI 检查证实了逆转换骨髓的这个特点。本组 36 例在新辅助化疗前肿瘤与脂肪髓腔分界清晰，化疗后出现肿瘤旁的异常信号，考虑为治疗引起的骨髓逆转换。

综上所述，新辅助化疗前后 MRI T1上显示的骨肉瘤髓内范围可发生变化，不能仅凭 MRI T1的形态，还必须结合 T1信号强度来综合判断。部分患者在新辅助化疗后出现瘤旁异常信号，对于这些肿瘤外的、形态上呈岛状及弥漫斑片状的异常信号，如在 T1上较脂肪信号低，较骨骼肌信号高，临床上要考虑到有可能发生了骨髓逆转换，是骨髓的正常变化，不能将这种增生骨髓误认为肿瘤的进展。这是骨髓逆转换与肿瘤信号改变相鉴别的重要特点。总之，在应用 MRI 判断肢体骨肉瘤髓内边界时需对比新辅助化疗前后的 MRI，需结合平片、CT、以及骨扫描进行综合判断。

[1]牛晓辉. 恶性骨肿瘤外科治疗的术前计划及术后评估. 中华外科杂志, 2007, 45(10):699-701.

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[13]Ryan SP, Weinberger E, White KS. MR imaging of bone marrow in children with osteosarcoma effect of granulocyte colony-stimulating factor. Am J Roentgenol, 1995, 165(4): 915-920.

( 本文编辑：王永刚 )

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 北京积水潭医院骨肿瘤科 ( 邓志平，丁易，牛晓辉 )；放射科 ( 苏永彬 )；病理科 ( 丁宜 )

牛晓辉，Email: niuxiaohui@263.net

2013-12-23 )