动态增强MRI对脊柱良恶性病变的鉴别诊断价值

郎 宁

卢禹流LU Yuliu

袁慧书YUAN Huishu

作者单位

北京大学第三医院放射科 北京 100191

动态增强MRI对脊柱良恶性病变的鉴别诊断价值

郎 宁LANG Ning

卢禹流LU Yuliu

袁慧书YUAN Huishu

作者单位

北京大学第三医院放射科 北京 100191

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第11期：847-849，851

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 (11): 847-849, 851

目的探讨早期动态增强MRI（DCE-MRI）对脊柱良恶性病变的鉴别诊断价值。资料与方法收集2008年6月—2010年10月于北京大学第三医院放射科进行检查的脊柱病变患者66例。所有患者均行早期DCE-MRI扫描，并对其信号强度-时间曲线的形态、信号强度增加值、信号强度增幅、最大上升线性斜率、达峰时间进行分析。结果I型（速升-速降型）曲线的患者18例，恶性病变为100%，II型（速升-平坦型）曲线患者18例，恶性病变率为38.3%。两组间比较差异有统计学意义（P<0.01）；良性病变的曲线上升期信号增加值为248.80± 105.02，低于恶性病变增加值为390.16±177.55，差异有统计学意义（t= －4.027，P<0.01）；良性病变的信号强度增幅为1.48±0.62，低于恶性病变增幅1.97±1.04，差异有统计学意义（t=－2.198，P<0.05）；良性病变的信号强度-时间曲线最大上升线性斜率为10.14±5.15，低于恶性病变斜率18.60±9.99，差异有统计学意义（t=－4.451，P<0.01）；良性病变达峰时间（39.69±28.24）s，高于恶性病变达峰时间（28.57±9.40）s，差异有统计学意义（t=2.988，P<0.01）。结论早期DCE-MRI对脊柱良恶性病变具有一定的鉴别诊断价值，为表现不典型且MRI检查未能鉴别的良恶性病变提供一定的参考价值。

脊椎肿瘤；磁共振成像；图像增强；诊断，鉴别

近年来，已有对于动态增强MRI（Dynamic Contrastenhanced MRI，DCE-MRI）在四肢良恶性病变应用的相关报道，但在脊柱病变的应用多为骨髓病变[1]。由于脊柱骨质结构的复杂性与特殊性，脊柱良恶性病变的影像学表现与同一种疾病在四肢骨的表现不同，准确诊断及术前判断病变性质均存在一定困难。目前临床工作中脊柱病变的MRI诊断主要采用常规MR序列和静态增强扫描，通过病变的形态及信号为诊断提供帮助，但对于脊柱病变的定性诊断、分级、治疗效果监测、复发评价等均存在一定限度。本文探讨早期DCE-MRI对脊柱良恶性病变的诊断价值，为脊柱良恶性病变的鉴别诊断提供新依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2008年6月—2010年10月于北京大学第三医院放射科进行检查的患者66例，其中男30例，女36例；年龄7～88岁，平均（48.3±17.5） 岁。所有患者均签署患者知情同意书。29例良性病变中包括嗜酸性肉芽肿7例、结核10例、动脉瘤样骨囊肿1例、非特异性炎症4例、良性压缩骨折3例、血管瘤4例；37例恶性骨肿瘤中转移瘤16例、骨髓瘤10例、淋巴瘤2例、恶性外周神经鞘瘤4例、恶性神经外胚层肿瘤1例、恶性纤维组织细胞瘤1例、滑膜肉瘤1例、脊索瘤1例、软骨肉瘤1例。病变发生于颈椎20例、胸椎21例、腰椎22例、骶椎3例。多发18例，单发48例。纳入标准：疑似脊柱病变，DCE-MRI前未行穿刺活检、手术及其他治疗；于DCE-MRI检查后1周内行穿刺活检或手术治疗，或未行手术但根据临床随访结果确诊。排除标准：曾行穿刺活检、手术治疗、肿瘤治疗以及不能配合或拒绝接受MR增强检查者。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Trio 3.0T超导型MR扫描仪，先行MRI常规平扫检查，扫描序列包括横轴位T2WI（TR 639 ms、TE 14 ms）、矢状位T2WI（TR 2800 ms、TE 109 ms）、矢状位T1WI（TR 550 ms、TE 11 ms）及脂肪抑制T2WI（TR 3100 ms、TE 98 ms）。检查完成后再行DCE-MRI扫描，采用Ulrich（欧利奇）高压注射器，按照0.2 mmol/kg通过肘正中静脉注入钆喷替酸葡甲胺，流速2 ml/s，随后推注20 ml生理盐水冲洗管道。扫描序列为FLASH 3D VIBE序列，扫描参数：TR 4.1 ms，TE 1.5 ms，翻转角10°，空间分辨率256×192，视野250 mm×250 mm，1个层块，扫描层数为30层，层厚3 mm，采用体线圈，单次扫描13 s，动态扫描时间156 s，第一次扫描结束即刻开始注射造影剂。随后采用T1WI脂肪抑制序列（TR 884 ms、TE 12 ms）进行常规MR增强扫描。

1.3 图像分析 由1名主治医师和1名副主任医师采用双盲法进行阅片，确定增强最明显区域作为感兴趣区，避开坏死、囊变、钙化和出血区。使用Siemens Sygno Mean Curve软件在线生成信号强度-时间曲线，记录其形态、信号强度增加值、信号强度增幅、最大上升线性斜率及达峰时间。

信号强度-时间曲线分为4型[2]：I型（速升-速降型）：上升期前30 s内信号强度增幅>30%，达峰后曲线呈下降趋势；II型（速升-平坦型）：上升期前30 s内信号强度增幅>30%，达峰后曲线保持平稳或缓慢升高；III型（缓升型）：上升期前30 s内信号强度增幅>10%且<30%，达峰后曲线逐渐下降、基本平稳或缓慢升高；IV型（平稳型）：上升期前30 s内信号强度增幅≤10%或无明显信号强度增加。

根据下列公式计算早期动态增强曲线上升期信号强度增加值、信号强度增幅和最大上升线性斜率。

公式（1）中SIΔ代表曲线上升期信号强度增加值；公式（2）中SIΔ'代表曲线上升期信号强度增幅，SIend代表曲线上升期结束时信号强度，SIbegin代表注药前信号强度；公式（3）中SI-Smax代表曲线上升期的最大上升线性斜率，SI2和SI1代表信号强度-时间曲线上升信号增幅最大的2点信号强度。

1.4 统计学方法 采用SPSS 11.5软件。对良恶性病变的信号强度-时间曲线分型进行双侧Fisher确切概率法检验；对良恶性病变的曲线上升期信号强度增加值、信号强度增幅、最大上升线性斜率进行Kolomogorov-Smirnov Z检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DCE-MRI曲线分型 所有患者中I型曲线患者18例，恶性病变率为100%（图1A），II型曲线患者18例，恶性病变率为38.3%（图1B），两组间比较差异有统计学意义（P<0.01）。IV型曲线软骨肉瘤患者1例（图1C）。早期DCE-MRI曲线分型见表1。

表1 66例脊柱良恶性病变的信号强度-时间曲线分布情况[n（%）]

图1 男，55岁，信号强度-时间曲线为I型，肝转移癌（A）；女，64岁，信号强度-时间曲线为II型，结核（B）；男，28岁，信号强度-时间曲线为IV型，软骨肉瘤（C）

2.2 DCE-MRI曲线参数分析 脊柱良恶性病变的信号强度-时间曲线上升期信号增加值、信号强度增幅、最大上升线性斜率、达峰时间见表2。

表2 脊柱良恶性病变的DCE-MRI曲线参数

3 讨论

3.1 DCE-MRI的优势和在脊柱病变应用的必要性MR静态对比增强主要通过空间分辨率来反映组织解剖情况，与时间分辨率无关。病变组织的强化主要依赖造影剂的扩散作用，静态增强的强化方式主要与病变组织的血供、病变内的基质成分及其压力有关。DCE-MRI是在快速注射造影剂后应用快速成像序列进行扫描，获得造影剂在毛细血管网和组织间质间隙分布情况的动态信息。肿瘤是血管生成依赖性疾病，这些新生血管容易引起肿瘤血容积、灌注值及毛细血管通透性等变化，进而引起血流模式的改变，这些因素构成MR动态增强的基础[3-4]。MR早期动态增强可以提供比普通MR增强检查更为准确的病变血供信息，对骨骼系统良恶性肿瘤鉴别有较大帮助。

3.2 DCE-MRI信号强度-时间曲线分型对脊柱良恶性病变的鉴别诊断价值 I型、III型和IV型曲线对肌骨良恶性病变有较高鉴别价值。I型曲线多为恶性病变，III型和IV型曲线多为良性病变，而良恶性病变均可出现II型曲线[5]。van der Woude等[6]研究发现，I型曲线代表恶性肿瘤中细胞密集而间质成分较少的部位。由于对比剂很少在细胞间隙中留存而迅速流出，造成曲线迅速下降，认为I型曲线高度提示恶性病变。本研究中18例I型曲线患者均为恶性病变，47例II型曲线患者中29例为良性病变、18例为恶性病变；不同病变性质间比较差异无统计学意义，与既往研究报道[5-6]相符，需结合其他信号强度-时间曲线参数进行鉴别。IV型曲线仅见于1例软骨肉瘤，无明显造影剂进入，可能是由于肿瘤生长缓慢、血流灌注较低所致。本研究中未见III型曲线患者，这可能与脊柱病变类型分布与四肢骨肿瘤的分布特点不同有关。

3.3 DCE-MRI曲线参数对于鉴别良恶性病变的价值 本研究29例良性病变与37例恶性病变的曲线上升期信号强度增加值、信号强度增幅、最大上升线性斜率、达峰时间之间差异均有统计学意义。良性病变曲线上升期信号增加值低于恶性病变曲线上升期信号增加值；良性病变的信号强度增幅低于恶性病变的信号强度增幅；良性病变的最大上升线性斜率低于恶性病变的最大上升线性斜率；良性病变达峰时间平均值长于恶性病变的达峰时间。信号强度增幅反映了骨髓血管的通透性以及血管外、细胞外间隙的容积，可以为良恶性病变的鉴别提供依据[7-8]。郎宁等[9]研究认为最大上升线性斜率对良恶性病变的鉴别有意义，与本研究结果相符。Schlemmer等[10]报道肿瘤组织开始强化到相邻的正常组织强化的时间区间，高分化癌较低分化癌时间长。恶性肿瘤血管化程度高、血流灌注丰富，早期快速强化，其动态增强曲线在较短的时间达到高峰，故达峰时间明显比良性病变快，最大上升线性斜率也较大，与本研究结果相符。

本研究采用多层面多时相动态增强扫描方法，可以准确选择出增强最明显的区域，以此获得信号强度-时间曲线；但由于本研究纳入患者疾病范围较广，单一种类疾病患者有限，有待扩大样本量进一步深入研究。

早期DCE-MRI对脊柱良恶性病变具有一定的鉴别诊断价值。如常规MRI未能确定病变性质，则行DCE-MRI检查并对曲线参数进行分析，对术前确定病变的良恶性能够提供一定的参考价值。

[1] 齐滋华, 李传福, 马祥兴, 等. 3.0T磁共振动态对比增强与弥散加权成像对肌骨肿瘤鉴别诊断的价值. 中国医学科学院学报, 2012, 34(2): 138-145.

[2] 郎宁, 柳晨, 刘晓光, 等. 3T MR动态增强对脊柱骨髓瘤和转移瘤鉴别诊断初步研究. 中国医学影像学杂志, 2011, 19(12): 938-941.

[3] 李彩霞, 任翠萍, 程敬亮, 等. 高场磁共振鉴别骨肿瘤及肿瘤样病变的临床价值. 郑州大学学报(医学版), 2012, 47(6): 850-853.

[4] 邢栋, 查云飞, 李勤祥, 等. 动脉自旋标记与动态对比增强MRI脊柱骨髓灌注成像对照研究. 放射学实践, 2014, 29(3): 318-322.

[5] 曹金凤, 林祥涛, 王光彬, 等. MR动态增强成像在诊断良恶性骨病中的应用价值. 医学影像学杂志, 2010, 20(4): 550-553.

[6] van der Woude HJ, Bloem JL, Verstraete KL, et al. Osteosarcoma and ewing's sarcoma after neoadjuvant chemotherapy: value of dynamic MR imaging in detecting viable tumor before surgery. Am J Roentgenol, 1995, 165(3): 593-598.

[7] Tacikowska M. Dynamic MR imaging of soft tissue tumors with assessment of the rate and character of lesion enhancement. Med Sci Monit, 2002, 8(2): MT31-MT35.

[8] Tokuda O, Hayashi N, Taguchi K, et al. Dynamic contrastenhanced perfusion MR imaging of diseased vertebrae: analysis of three parameters and the distribution of the timeintensity curve patterns. Skeletal Radiol, 2005, 34(10): 632-638.

[9] 郎宁, 苏敏英, Hon J. Yu, 等. MRI动态增强扫描对脊柱结核和脊柱转移瘤的鉴别诊断价值. 中国医学影像学杂志, 2015, 23(5): 373-376, 387.

[10] Schlemmer HP, Merkle J, Grobholz R, et al. Can pre-operative contrast-enhanced dynamic MR imaging for prostate cancer predict microvessel density in prostatectomy specimens? Eur Radiol, 2004, 14(2): 309-317.

（本文编辑 闻 浩）

Dynamic Contrast-enhanced MRI in Differentiation of Benign and Malignant Lesions in Spine

PurposeTo investigate the value of early dynamic contrast enhanced MRI in differential diagnosis between benign and malignant lesions in spine.Materials and MethodsSixty-six patients with benign or malignant spinal lesions underwent dynamic contrast enhanced MR scan at Department of Radiology, Peking University Third Hospital from June 2008 to October 2010. Type of signal intensity-time (SI-T) curves, signal increase and signal increase percentum in ascending phase, maximum slope of SI-T curves and time to peak were statistically compared between benign and malignant lesions.ResultsAll lesions with type I SI-T curves were malignant; 38.3% lesions with type II curves were malignant. There were obvious statistical difference in malignancy rate between lesions with type I and type II SI-T curves (P<0.01). The average value of signal increase of benign lesions in first pass period was significantly lower than that of malignant lesions (248.80±105.02 vs. 390.16±177.55, respectively, t=－4.027,P<0.01). The amplitude of signal increase of benign lesions was significantly lower than that of malignant lesion (1.48±0.62 vs. 1.97±1.04, respectively, t=－2.198,P<0.05); the average value of maximal slope of SI-T curves of benign lesions was significantly lower than that of malignant lesions (10.14±5.15 vs. 18.60±9.99, respectively, t=－4.451,P<0.01). The average value of time to peak of benign lesions was significantly higher than that of malignant lesions [(39.69±28.24) s vs. (28.57±9.40) s, respectively, t=2.988,P<0.01].ConclusionEarly dynamic contrast enhanced MRI is valuable in differential diagnosis between benign and malignant lesions in spine, especially when the manifestation is atypical or the differential diagnosis can not be made by routine MRI scan．

Spinal neoplasms; Magnetic resonance imaging; Image enhancement; Diagnosis, differential

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.11.011

袁慧书

国家自然科学基金（81471634）；北京自然科学基金（7164309）。

2016-07-13

2016-10-16

Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

Address Correspondence to:YUAN HuishuE-mail: huishuy@sina.com

R445.2；R738.1