MRI同反相位成像、表观扩散系数以及弥散加权成像序列在椎体良恶性疾病鉴别中的价值

邓 彤 程晓光 吴志刚 张艳伟

(北京积水潭医院放射科，北京市 100035，E-mail：dengtong016@sina.com)

论著·临床研究

MRI同反相位成像、表观扩散系数以及弥散加权成像序列在椎体良恶性疾病鉴别中的价值

邓 彤 程晓光 吴志刚 张艳伟

(北京积水潭医院放射科，北京市 100035，E-mail：dengtong016@sina.com)

目的 探讨MRI的同反相位成像(IP/OP)、表观扩散系数(ADC)以及弥散加权成像(DWI)序列在鉴别椎体良恶性疾病中的应用价值。方法 选择恶性肿瘤椎体压缩骨折患者80例作为恶性组，良性疾病导致的椎体压缩性骨折80例作为良性组，均行MRI常规序列及DWI扫描，并采用双回波技术在3D快速扰相梯度回波序列中采集IP/OP图像；分析良恶性病变病例的DWI信号特点，定量测定两组椎体的ADC值、信号强度比(SIR)值和信号衰减程度(SAR)值。结果 良性及恶性组病灶DWI序列均可表现为高、等、低或混杂信号，两组DWI信号改变情况比较，差异无统计学意义(P>0.05)；良性组ADC值为(2.24±0.31)×10-3mm2/s，高于恶性组ADC值的(1.72±0.36)×10-3mm2/s(P<0.05)；良性组SIR值为0.58±0.15，高于的恶性组的1.26±0.16(P<0.05)，良性组SAR值为0.45±0.36，低于恶性组的0.15±0.07(P<0.05)。结论 DWI信号不能准确鉴别椎体良恶性病变，而ADC值和SIR值、SAR值具有重要的鉴别诊断价值。

脊柱疾病；良性；恶性；磁共振成像；弥散加权成像；表观扩散系数；同反相位成像

肺癌及乳腺癌最常见的骨转移部位是脊柱，大约占全身骨转移的10%，对于椎体恶性疾病而言，早期诊断及发现病变对患者预后有着至关重要的作用[1-4]。CT及MRI常用于单一椎体微小病变的诊断，并且已经在各中大型医院中广泛应用[5]。椎体恶性转移导致的椎体压缩性骨折有时很难与骨质疏松压缩性骨折鉴别。原发性恶性肿瘤性疾病中，约有1/3的患者为良性疾病导致的骨折[6-7]。而传统的MRI T1加权像(T1-weighted image，T1WI)及T2加权像(T2-weighted image，T2WI)序列的形态信号表现缺乏特异性，这给恶性疾病的诊断及预后判断带来困难。因此寻求较为准确地诊断椎体良恶性病变的方法有重要临床意义，近年来弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、同反相位成像以及表观扩散系数在脊柱病变诊断上的应用使椎体病变的良恶性鉴别成为可能[8-10]。为此我们通过在椎体良恶性疾病患者中分析其MRI 图像的DWI信号、同反相位成像以及表观扩散系数，评价三者的应用价值，为临床诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择于2013年1月至2015年8月在我院经病理诊断或随访确认为恶性肿瘤椎体压缩骨折患者80例共130个椎体(恶性组)，良性疾病导致的椎体压缩性骨折80例共125个椎体(良性组)。其中，男性78例，女性82例，年龄(54.1±1.8)岁。恶性组中，肺癌导致的骨转移32例，乳腺癌导致的骨转移38例，其他肿瘤10例。良性组中，骨质疏松52例，外伤62例，血管瘤6例。两组患者的性别、年龄及发生部位比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组患者的临床资料比较(n，%)

1.2 检查方法 所有患者均采用Philips Achieva 1.5T超导型全身MRI扫描仪(飞利浦公司)进行检查，检查内容包括自旋回波T1加权像(spin-echo T2-weighted image，SE-T1WI)序列、屏气快速自旋回波(turbo spin-echo，TSE)、 T2WI和短恢复时间反转恢复法(short T1inversion recovery，STIR)，对患者进行扫描时采用脊柱线圈进行扫描，其中矢状面扫描包括脊柱和周围软组织，层厚为4 mm，层间距为0.4 mm，TSE T1WI的重复时间(repetition time，TR)为475ms、回波时间(echo time，TE)为7.8 ms，TSE T2WI的TR为3 000 ms、TE为102 ms，TSE T2WI脂肪抑制和轴面TSE T2WI扫描，其中激励次数(number of excitation，NEX)选取为3，矩阵为320×160。应用自旋回波(spin echo，SE)-回波平面成像(echo planar imaging，EPI)-DWI法进行扩散加权成像，TE采取最小值，TR采用5 000 ms，NEX选取为4，矩阵为128×128。采用矢状面扫描，扫描的参数为TE 90 ms，TR 1 288 ms，矩阵(99～128)×256 mm，视野260 mm，层厚4 mm，层间距1.0 mm。选择双回波技术在3D快速扰相梯度回波(three-dimensional fast spoiled gradient-echo，3DFSPGR)序列中采集MR同/反相位(in-phase and opposed-phase，IP/OP)图像[11]。

1.3 测量方法以及图像分析 由2名经验丰富的影像诊断医师运用工作站自带的AW4.2 Functool 2软件，独立对病变椎体以及正常椎体进行同序列、同层面的比较分析，分析的主要内容有病变椎体在常规序列T1WI和T2WI及抑脂像上的信号改变。根据T1WI和T2WI的影像学特点确定感兴趣区，面积为40 mm2，测定两组患者的OP、IP信号值、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值，DWI信号改变以低、中、高或混杂进行评价，其中OP、IP信号值分别以相对信号强度比(signal intensity ratio，SIR)值及信号衰减程度(signal attenuation ratio，SAR)值表示，独立测试3次取平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0进行统计学分析，计量资料采用(x±s)表示，两组间比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组患者DWI信号改变情况 良性组、恶性组均可表现为低信号、等信号、高信号及混杂信号，两组DWI信号改变比例比较，差异无统计学意义(χ2=1.067，P=0.785)。见表2。

表2 两组患者DWI不同信号比例比较(n，%)

2.2 两组患者ADC值比较 良性组ADC值为(2.24±0.31)×10-3mm2/s，恶性组ADC值为(1.72±0.36)×10-3mm2/s，良性组的ADC值高于恶性组(t=9.789，P<0.001)。2.3 两组患者SIR值及SAR值的比较 良性组SIR值为0.58±0.15，低于恶性组的1.26±0.16(t=-27.732，P<0.001)；良性组SAR值为0.45±0.36，高于恶性组的0.15±0.07(t=7.317，P<0.001)。

3 讨 论

本研究中，通过对比分析良性病变和恶性疾病导致的腰椎骨的MRI图像发现，两组的DWI信号改变情况比较，差异无统计学意义(P>0.05)，提示DWI信号改变情况并不能为诊断脊柱良恶性病变提供有用的诊断信息，这与Castillo等[12]的研究结果基本一致。而且Castillo等[12]认为采用DWI序列进行诊断并不优于T1WI序列，但是在诊断转移瘤中优于T2WI序列。在良恶性疾病导致的脊柱骨折过程中，患者脊柱均可表现高、低或者混合信号，这可能是造成在发生骨折后DWI信号变化多端以及应用DWI信号很难将良恶性疾病区分的主要原因[5，13]。另外，Backens[14]认为T2效应再加上骨折后出血，良性疾病均会表现会高信号影，这可能是DWI信号难以将两者区分的另一个原因。李彩霞等[15]对良恶性骨肿瘤疾病的DWI进行对比分析后发现，两者DWI信号无差别，而ADC可鉴别良恶性疾病导致的骨折。而我们通过分析两组ADC数值的变化也发现，良性组ADC值为2.24±0.31×10-3mm2/s，恶性组ADC值为1.72±0.36×10-3mm2/s，恶性组患者的ADC值较良性组患者明显降低(P<0.05)，提示ADC数值的变化可用于鉴别良恶性疾病导致的骨折。水分子布朗运动可由DWI反映，而良恶性疾病细胞外水分扩散速度不同，这可能是ADC数值鉴别良恶性疾病导致的骨折的机制[16]。另外由于脊柱良性疾病为单纯的骨髓水肿，而导致细胞外水分扩散增强，而在脊柱恶性疾病中，异常增殖的肿瘤细胞浸润会造成细胞外水分扩散受阻，这是良恶性脊柱病变DWI值不同的原因[17-18]。

采用MRI常规序列对脊柱良恶性疾病进行诊断一直以来存在争议，既往研究显示，由于T1WI、T2WI及STIR的信号强度不同，可再结合周围软组织情况，可准确诊断脊柱良恶性疾病[19]。另外，也有研究表明，虽然脊柱转移瘤在T1WI上显示为低信号，但在T2WI及SITR上信号并无规律，故不宜作为确诊良恶性疾病的标准[11，19]。本研究利用回波IP/OP技术对两组患者进行检查后发现，良性组SIR值为0.58±0.15，高于恶性组的1.26±0.16(P<0.05)，良性组SAR值为0.45±0.36，低于恶性组的0.15±0.07(P<0.05)，提示椎体转移瘤OP的信号相对增高，而IP的信号降低，这可能为临床应用回波IP/OP技术技术诊断良恶性肿瘤性疾病提供依据。这和Thawait等[20]的研究结果相似，其通过Meta分析发现表观系数和MR反相对良恶性诊断价值较大。

综上所述，DWI信号不能准确诊断椎体良恶性病变，而ADC值和SIR值、SAR值具有重要的鉴别诊断价值，这可为临床诊断椎体良恶性椎体病变提供参考。但是由于本研究纳入病例较少，今后需进一步开展临床对照试验研究，采用两种不同方法对同一类椎体骨折患者进行诊断，并长期随访，以观察检测方法的诊断准确性。

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Value of MRI in-phase and opposed-phase,apparent diffusion coefficient and diffusion-weighted imaging in distinguishing benign and malignant spinal lesions

DENGTong,CHENGXiao-Guang,WUZhi-Gang,ZHANGYan-Wei

(DepartmentofRadiology,BeijingJishuitanHospital,Beijing100035,China)

Objective To explore the application value of MRI in-phase and opposed-phase(IP/OP),apparent diffusion coefficient(ADC) and diffusion-weighted imaging(DWI) in distinguishing benign and malignant spinal lesions.Methods A total of 80 patients with vertebral compression fractures caused by malignant tumor were enrolled as malignant group,and 80 patients with vertebral compression fractures caused by benign disease as benign group.The patients in both groups received MRI scanning with routine sequence and DWI.And the double-echo technology was used to obtain IP/OP imaging by three-dimensional fast spoiled gradient-echo.The characteristics of DWI signals were analyzed in the cases of benign and malignant lesions.The ADC,signal intensity ratio(SIR) and signal attenuation ratio (SAR) were quantitatively determined.Results High,equal,low or mixed signals of DWI sequences were observed in both of benign group and malignant group.No significant difference in the signal change of DWI was observed between two groups(P>0.05).The ADC in the benign group was (2.24±0.31)×10-3mm2/s,and was higher than that in the malignant group(1.72±0.36)×10-3mm2/s(P<0.05).The SIR in the benign group was 0.58±0.15,and was higher than that in the malignant group(1.26±0.16)(P<0.05).The SAR in the benign group was 0.45±0.36,and was lower than that in the malignant group(0.15±0.07)(P<0.05).Conclusion DWI signal can not be used to distinguish benign and malignant spinal lesions of vertebral bodies accurately.But ADC,SIR and SAR are valuable in the differential diagnosis of benign and malignant lesions.

Spinal lesions,Benign,Malignant,Magnetic resonance imaging,Diffusion-weighted imaging,Apparent diffusion coefficient,In-phase and opposed-phase

邓彤(1979～)，男，本科，主管技师，研究方向：影像质量控制。

R 445.2

A

0253-4304(2016)01-0060-03

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.01.18

2015-10-09

2015-12-22)