放射性核素显像在儿童骨科中的应用

刘天婧 张立军

放射性核素显像是放射性示踪原理与放射性探测成像技术结合而成的一种医学影像，它开始于 1951 年，Cassen 等用闪烁扫描机以影像显示甲状腺内放射性碘原子的分布[1]。经过半个世纪的发展和完善，目前放射性核素显像已经成为多种疾病的重要诊断方式。

目前主流的放射性核素显像方式包括三相骨显像(three-phase bone scintigraphy，BS)，单光子发射计算机断层成像术 (single-photon emission computed tomography，SPECT) 和正电子发射断层成像术 (positron emission tomography，PET)，其中三相骨显像是在临床中应用最多的传统技术。骨显像的基本原理在于向患者体内注入放射性元素标记的药品，并应用体外成像系统感知放射性元素衰变所释放的 γ 射线，通过计算机将其转换为灰度或颜色分布，从而对全身或局部骨骼疾病进行诊断和治疗。最常用的骨显像剂是99mTc 标记的亚甲基二磷酸盐 (99mTc-MDP)，它具有骨摄取高且迅速、血液和软组织清除快的优点。静脉注射后 2～3 h 约 50%～60% 的放射性聚集在骨骼中，其余经肾脏排出[2]。SPECT 的成像原理与骨显像一致，但由于在 γ 照相机的基础上加上了探头的机械转动，从而增加了断层功能，分辨率更高、成像更精准。PET 的成像原理则是将发射正电子的核素引入体内，所发射的正电子与组织中的电子发生湮灭辐射形成的光子对发射至体外，由成对符合探测器同时探测并记录，经过计算机重建而形成断层图像。SPECT 和 PET 均可以和 CT 检查结合，同时对病灶进行结构及功能学检测，以达到精准定位定性的目的。

三相骨显像主要由灌注相、血池相和延迟相组成。灌注相通常于注药后数秒内摄取，主要用来显示局部组织的血流灌注情况；血池相于注药后数分钟内摄取，体现的是放射性药物从血液进入细胞外液的过程，因而主要反映软组织的摄取情况；延迟相于注药后 1～3 h 摄取，此时药物已经与骨组织充分结合，而软组织中大部分药物已经清除，因而延迟相是观察骨骼系统最常用的时相。特殊情况下可于注药 24 h 后摄片检查，从而充分排除软组织影像干扰[3]。

尽管当代解剖学影像技术非常发达，但放射性核素显像由于能提供与功能有关的生理信息和分子信息，仍然是不可或缺的诊断方式。在儿童骨科中，放射性核素显像多用于肿瘤、下背痛、感染、创伤、缺血性坏死以及一些特殊疾病的检查。

一、肿瘤

1. 恶性肿瘤：儿童骨科常见肿瘤主要包括成骨肉瘤、尤文肉瘤和横纹肌肉瘤，此外还有白血病、神经母细胞瘤等其它系统肿瘤的骨转移瘤。尽管恶性肿瘤大多可通过X 线、MRI 等手段诊断，全身骨显像仍是恶性肿瘤诊治中必要且重要的检查手段之一。骨肉瘤及骨转移瘤均表现为局部放射性的异常浓聚。有文献报道骨显像对成骨肉瘤诊断的敏感度为 75%，特异度 95%，准确度 (指真阳性和真阴性占总体的比例) 84%。有针对成人骨转移瘤的研究发现放射性核素显像能够发现直径 2 mm 的早期病灶，且能比 X 线 (DR 及 CT) 提前 3～6 个月发现病灶[4]。然而，骨显像对远隔转移的诊断敏感度较低，仅为 32%[5]。

目前的研究主要针对 PET 在儿童恶性肿瘤中的应用。与传统影像检查 (X 线，CT，MRI 和传统三相骨显像)相比，PET 在原发肿瘤的诊断方面同样能达到 100% 的准确率，但在淋巴结和骨转移灶的诊断方面明显优于传统检查。但是，在肺转移灶的诊断方面，PET 的灵敏度远远低于普通肺 CT (肺 CT 为 100% 而 PET 仅为 25%)[6]。PET /CT 对于肿瘤的临床分期非常重要[7]。有文献报道对于横纹肌肉瘤的患儿，PET / CT 能修改 13% 的治疗方案，并能够更准确的对化疗效果进行早期评价[8]。对于骨肉瘤，PET / CT 在肿瘤原发灶的诊断、转移灶的检查以及分期方面均优于传统骨显像[9-10]。但是，对于尤文肉瘤，PET /CT 的诊断效能并未优于传统骨显像[11]。

在 PET / CT 中，其它一些肿瘤和全身疾病的骨改变与恶性肿瘤的表现非常相近。其它肿瘤包括黏液样纤维瘤、骨巨细胞瘤、内生软骨瘤、软骨母细胞瘤等；全身疾病包括甲状旁腺功能亢进伴发的黄色瘤、结节病以及一些少见的综合征[12]。因此 PET / CT 诊断肿瘤时应当注意与病史、其它系统疾病以及化验检查相结合，从而做出正确的诊断。

2. 良性肿瘤：在良性肿瘤中，放射性核素显像主要用于多发肿瘤以及隐匿部位肿瘤的诊断。同恶性肿瘤类似，良性肿瘤在骨显像中也表现为局部高度或明显异常的放射性浓聚。对于郎罕组织细胞增生症，骨显像能够显示多发病灶，尤其是病变已存在但 X 线尚不能显示的病灶。而PET / CT 则能在准确定位所有病灶的基础上，区分活动期和痊愈期的病灶，从而适用于临床随访[11]。同理有文献报道 SPECT / CT 对于多发骨纤维异常增值症也有良好的诊断意义[13]。

骨样骨瘤为一种常见的骨骼良性肿瘤，以夜间加重的疼痛为主要临床表现，非甾体抗炎药物对其止痛效果良好。骨样骨瘤在放射性核素显像中具有特征性的“双密度征 (double-density sign)”，即中央的放射性浓聚区被周边的低摄取区围绕。对于位于脊柱的骨样骨瘤，SPECT 和PET 能够得出精准的定位信息[11]。

二、下背痛

下背痛是一组常见的临床症状，多见于大龄儿童及青少年。大部分的下背痛为一过性，经休息、观察后可自行痊愈。少数患儿背部疼痛长期存在，间断加重。此类下背痛可能与肌肉劳损、椎体先天畸形、椎体骨折、小关节紊乱、感染及肿瘤等因素有关[14]，因此尽早明确诊断对于治疗方案的选择十分重要。一项涉及 68 例下背痛患儿的研究发现，对于下背痛的病理解剖学诊断，骨显像的敏感度为 94%，特异度为 100%，准确率可达 99%[15]。

腰椎峡部裂是下背痛的重要病因之一，严重者可伴发脊椎前移而需要手术治疗。下背痛患儿中 1 / 5 可能存在峡部的应力损伤[16]。峡部裂可能是先天存在的，也可能是峡部先天解剖结构薄弱，在长期应力的刺激下逐渐出现应力性损伤甚至骨折，继而引起椎体的向前滑脱。放射性核素显像对于后者的诊断具有重要意义。峡部裂的典型表现是早期相正常，而延迟相可见异常放射性浓聚。反复的局部应力刺激成骨及破骨细胞的活动，从而导致这种异常的放射性浓聚[17]，而此时应力损伤程度可能尚不足以引起骨质的断裂。有研究发现单纯峡部放射性浓聚患儿比经 CT证实为峡部裂患儿的年龄小，其中一些单纯放射性浓聚患儿进展成了峡部裂[18]。因此放射性核素显像能够发现尚未出现结构异常的应力损伤。

SPECT 能够早起发现骨的局部应力异常并且准确定位，且与传统骨显像相比并未增加核素剂量，因此对于峡部裂的诊断效能更佳[19]。SPECT 具有很高的敏感性，可比传统骨显像多显示 30% 的病灶[20]，与传统 CT 结合后有助于鉴别骶髂关节综合征、小关节紊乱等疾病，尤其适用于传统检查方式无法明确诊断的长期非特异性下背痛[21-22]。但是，骨显像的辐射剂量较高，脊柱 SPECT 检查的辐射剂量约为 2.3 mSv，而 CT 仅为 0.19 mSv，这在一定程度上限制了它的应用[23-24]。

三、感染

在磁共振没有普及的时代，放射性核素显像是化脓性关节炎、蜂窝织炎和骨髓炎的最敏感手段，准确率可达92%[3]。近年来放射性核素显像已不再是骨关节感染的首选检查方式，但对于造影剂过敏、携带内置物及怀疑多发感染的患者，放射性核素显像仍是重要的补充检查手段。对于怀疑有骨髓炎但不能明确具体部位者 (新生儿、菌血症患者、跛行或拒绝负重的幼年患儿等)，放射性核素显像的诊断效能优于 MRI。

在感染的诊断方面，除常用的99Tc 外，还有一些新型的、针对性更强的成像方式。自世纪 80 年代起，67Ga 开始得到广泛关注。67Ga 可以通过血管壁渗透、被多形核细胞摄取、与乳铁蛋白及细菌释放的含铁细胞结合等方式，浓聚于急性感染灶及脓腔处。其诊断敏感度可达 91%，特异性 67%～70%，但需要 24～48 h 方可成像。与67Ga 类似的标记物还有111In。近年来，核素标记白细胞成像逐渐代替了上述成像方式，即从患者体内分离白细胞，经过111In 或99Tc 等核素标记后再重新注入人体，因此可对白细胞富集部位进行显像，从而定位感染灶。该方法敏感度及特异度均可达 90% 左右，但检查过程复杂、操作要求高，在一定程度上限制其应用。此外还有核素标记的单抗、多抗、抗菌肽等，均得到了一定的临床应用[25]。

所有的骨髓炎都表现为延迟相相应部位的放射性浓聚，特殊情况下也可见放射线稀疏区，即“冷”区，多与局部压力升高导致的缺血、血栓性骨梗死有关。需要注意的是，骨髓炎病灶的邻近部位也会有放射性浓聚表现，此现象是由局部充血引起，并非多发病灶，临床中应注意鉴别[26]。

对于感染导致的慢性骨髓炎，应当注意与慢性复发性多发骨髓炎相鉴别。两者治疗方式截然不同，前者需抗生素系统治疗，而后者多需非甾体抗炎药物治疗。慢性复发性多发骨髓炎是一种自身免疫性疾病，多见于青春期女孩。该病起病隐匿，多累及长骨干骺端，特别是胫骨、股骨和锁骨。病变表现为局部肿胀、红斑、骨痛，可为单发或多发，化验检查可为正常或炎症指标轻度升高[27]。影像学表现为慢性炎症典型的骨破坏和骨膜反应。放射性核素显像提示单发或多发的放射性浓聚区，可先于 X 线发现病灶，并能够系统的探明全身病灶的分布及累及情况[3,11]。尽管该疾病没有特异性诊断方式，最终往往需组织活检方能确定诊断，但结合病史及病灶的全身分布模式可有效的对该疾病进行初步诊断，并可以此为依据开展试验性治疗，从而尽量避免病理活检，降低患儿手术率[27]。

四、创伤

放射性核素显像对于隐匿骨折或表达能力有限者 (幼儿，智力障碍等) 的骨折有重要意义，其中包括一种多见于 9 个月至 3 岁幼儿的胫骨原位骨折。患儿多表现为一侧下肢跛行，具体定位不清；部分患儿有轻微外伤史，但更大部分患儿无异常前驱史。摄片可表现为正常，也可观察到胫骨一细微螺旋形骨折线。放射性核素显像表现为胫骨中部或大部放射性浓聚影，但无法与肿瘤、感染等相鉴别，结合 X 线表现可以明确诊断。此外，全身骨显像在儿童虐待伤中也有重要意义[11]。肋骨骨折是虐待伤最多见的骨折，往往为多发且新鲜骨折与愈合期骨折同时出现。X 线往往不能清晰显示肋骨骨折，而全身骨显像能够清晰的定位新鲜及愈合期肋骨骨折，同时还能显示颅脑损伤、内脏损伤和软组织损伤等[28]。因此 X 线摄片与全身骨显像结合是儿童虐待伤的主要诊察方式[29]。

放射性核素显像有助于青少年运动创伤的诊断。例如胫骨应力骨折和胫骨内侧应力综合征 (shin splint)。胫骨应力骨折和胫骨内侧应力综合征均出现于反复高强度应力之后，例如田径、足球、舞蹈和急行军等，均表现为受累部位的疼痛。两者早期 X 线表现均正常，因此难以鉴别。通常症状出现后即建议避免负重，多休息。但症状持续存在超过 2 周者可考虑行骨显像以明确诊断[30]。骨显像中胫骨应力骨折表现为椭圆形、局限性的放射性浓聚，而胫骨内侧应力综合征则表现为延胫骨分布的线型弥漫性放射性浓聚。同理，放射性核素显像也可区分脊柱旁肌肉劳损和椎体的压缩骨折[11]。

骨骺损伤可引起骺板生长潜力受限或骨骺早闭，而放射性核素显像能够比 X 线检查更早发现骨骺异常[30]。骨显像可以反映骨骺的成骨活性，并是唯一能区分生长缓慢和骨骺早闭的检查手段[31]。同时骨显像还可作为骨骺阻滞效果的评价手段[31]。

五、股骨头缺血性病变 (avascularnecrosis，AVN)

放射性核素显像是检查股骨头血运的理想手段，可用于 Legg-Calve-Perthes (LCP) 病、股骨头骨骺滑脱 (SCFE)及股骨颈骨折后股骨头血运的检查。骨显像是 SCFE 术后是否存在 AVN 重要检查方式，具有较高的敏感性和预测价值，可比 X 线提前 4～6 周发现病变[32-33]。在 LCP 病中，初始的血流供应中断后，股骨头灌注可通过血管再通及再生两种方式进行。血管再通常发生于缺血后数分钟至数日，而血管再生则发生于缺血后数月甚至数年。血管再通后可以在局部骨显像上观察到典型的“外侧柱征”，即股骨头放射缺损区最外侧出现一条放射性正常或轻微浓聚的区域，该迹象的出现提示预后良好[3]。预后不良的表现为：骨骺放射性缺损持续时间超过 3 个月；放射性缺损区域超过骨骺面积的一半；骺板放射性增加。上述判断标准敏感度可达 98%，特异度达 95%[34]。

股骨头 AVN 表现为股骨头内核素缺损区 (“冷”区)，可于缺血 7～10 天后出现。随着灌注的恢复和组织的修复，核素浓聚区逐渐取代缺损区，形成“炸面圈”征[35]。有文献报道通过术后 SPECT / CT 观察股骨颈骨折内固定后股骨头 AVN 情况。术后 2 周核素分布正常者日后基本不会出现 AVN，但核素分布缺失者有 24% 的患者日后会出现 AVN，且核素分布缺失持续时间越长，AVN 的可能性越大[36]。一项涉及 51 例的研究发现，PET / CT 在 AVN的诊断方面敏感度、特异度及准确度均可达 100%[37]。但是，髋关节撞击综合征的骨显像表现与 AVN 十分相似，诊治过程中应当注意鉴别[38]。

综上所述，放射性核素显像在儿童骨科疾病中有着重要的诊疗价值。其应用领域主要包括肿瘤的整体评估、隐匿病灶及创伤的探查、血流灌注检查以及功能学检测。对于肿瘤分期以及多发病灶探查，核素显像是必不可少的检查；而对于感染、创伤等，核素显像可以作为传统影像学检查的有力补充。近年来 SPECT 和 PET 的普及以及放射性核素显像与传统影像学的融合，为许多疾病的诊断开辟了新的方向。未来随着分子影像学的逐步开展，放射性核素显像将会成为更多疾病的重要诊查手段。

参 考 文 献

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