DCE-MRI和DWI对骶骨脊索瘤与骨巨细胞瘤的鉴别诊断价值

汤文瑞， 张焱， 程敬亮， 王莹莹

骶骨脊索瘤(chordoma)和骨巨细胞瘤(giant cell tumour，GCT)为骶部原发肿瘤的常见类型，二者发病率分列第一、二位[1]。脊索瘤为低度恶性肿瘤，而GCT以良性为主，部分病理类型具有恶性特征[2]。脊索瘤和GCT早期临床症状相似，均为疼痛、感觉异常等非特异性表现[3]。因此，术前正确的影像学诊断对治疗具有重要意义。对于具有典型CT、MRI表现的病例，可通过部位、信号、肿块内部及周围骨质改变等征象诊断，当位置及影像表现不典型时，两者鉴别较为困难[4-5]。MRI软组织分辨力高，采集信息多样。本研究探讨磁共振动态增强(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)及扩散加权成像(DWI)鉴别骶骨脊索瘤和骨巨细胞瘤的价值，旨在提高诊断符合率。

材料与方法

1.临床资料

搜集2011年1月-2017年3月来本院就诊的31例骶骨肿瘤患者，其中脊索瘤15例，男10例，女5例，年龄43～69岁，平均年龄56岁；骨巨细胞瘤16例，男4例，女12例，年龄19～65岁，平均年龄37.3岁。所有患者均行常规MRI及DWI-MRI检查，15例脊索瘤和12例骨巨细胞瘤行 DCE-MRI检查。临床表现主要为腰骶部隐痛、不适，部分可触及肿块。以上所有病例均符合以下条件：①所有患者均行手术治疗，术后病理诊断明确；②MRI检查前均未经穿刺活检、放疗、化疗等针对肿块的干预或治疗。对于因图像质量不佳，无法勾画兴趣区的病例在筛选过程中予以排除。所有患者检查前均签署知情同意书。

2.检查设备及方法

采用Siemens Verio 3.0T超导MR仪，患者取仰卧位，行矢状面T2WI-FS、T1WI及DWI，横轴面T2WI及DCE-MRI扫描，扫描期间保持相同位置层面一致。

常规T2WI FS及T1WI序列：T1WI采用FSE技术，TR 800.0 ms，TE 8.1 ms；T2WI FS及T2WI采用FSE技术，TR 2800 ms，TE 112 ms。视野30 cm×30 cm，层厚4.5 mm，层间距1 mm。

DWI序列：采用单次激发回波平面成像(EPI)技术，b值为0～800 mm2/s，TR 4400 ms，TE 85 ms，视野30 cm×30 cm，层厚4.5 mm，层间距1 mm。

DCE-MRI序列：采用快速自旋回波技术T1WI(TR 4.06 ms，TE 1.89 ms，视野30 cm×30 cm)扫描蒙片，然后使用高压注射器经肘静脉团注(2 mL/s)钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)，剂量为0.1 mmol/kg体重，继而以同样流率推注20 mL生理盐水，随后使用相同序列连续重复扫描15次，共持续158 s，最后做延迟横轴面、冠状面、矢状面扫描。

3.图像分析及数据处理

图像传至后处理工作站，由2名从事MRI诊断工作多年的医师独立阅片，参考T1WI、T2WI及T2WI-DIXON，以肿瘤实性早期强化部分为兴趣区，同时避开坏死及钙化区域，于ADC及动态增强序列测值，测量三次并取平均值，兴趣区面积≥2 mm2，最终结果取两名医师所测数据的平均值。

ADC值：以椎体附近肌肉信号强度为标准，在DWI及ADC图像上，肿块信号高于肌肉定义为高信号，反之为低信号。以T1WI、T2WI、T2WI-DIXON及增强扫描为参考，避开出血、坏死及囊性区域，于肿瘤最大面积层面及相邻层面选取兴趣区(region of interest，ROI)，最终测量结果计算平均值并记录。

选择肿块早期强化区域作为ROI，以同层肌肉作为参照。增强峰值(enhancement peak，EP)为整个动态增强过程中测量信号区的最大信号强度。达峰时间(time to peak，TTP)为EP出现的时间。最大对比增强率(maximum contrast enhancement ratio，MCER)=(EP-SI0)×100%/SI0(SI0为增强前信号强度)。根据ROI绘制时间-信号强度曲线(time-intensity curves，TIC)，TIC分为3型：Ⅰ型(流入型)，Ⅱ型(平台型)，Ⅲ型(流出型)。

4.统计学分析

结 果

15例脊索瘤和16例骨巨细胞瘤的MRI表现见图1、2。与邻近肌肉组织相比，29例肿块表现为高信号，2例表现为不均匀稍低信号。静注Gd-DTPA后，脊索瘤中13例(86.7%)呈流入(Ⅰ型)，2例(13.3%)呈平台型(Ⅱ型)(图1e)；骨巨细胞瘤中5例(41.7%)呈平台型(Ⅱ型)，7例(58.3%)呈流出型(Ⅲ型)(图2d)。

以脊索瘤、骨巨细胞瘤两组ADC值、MCER分别作为鉴别诊断指标，以病理结果为金标准，绘制ROC曲线，ADC值的AUC为0.858(图3)，以ADC=1.167为阈值，敏感度为80%，特异度为93.7%，约登指数为0.737；MCER的AUC为0.883(图4)，以MCER=142.95%为阈值，敏感度为75%，特异度为100%，约登指数为0.75；EP的AUC为0.950(图5)，以EP=356.7为阈值，敏感度为91.7%，特异度为86.7%，约登指数为0.784。

图1 男，52岁，骶椎脊索瘤。a) 矢状面T1WI示肿块呈稍低信号(箭)； b) 矢状面T2WI FS示肿块呈稍高信号(箭)； c) 横轴面T2WI FS示肿块与直肠相邻(箭)； d) 增强扫描示肿块均匀强化(箭)； e) TIC曲线为Ⅱ型(平台型)。

表1 脊索瘤与骨巨细胞瘤的ADC值比较

注：t= -3.955，P=0.000。

表2 脊索瘤与骨巨细胞瘤的TTP、EP与MCER

注：*其中两例脊索瘤患者TTP约为69s。

讨 论

脊索瘤是一种少见的来源于胚胎残余脊索成分的恶性肿瘤，好发于脊柱[4]，其中50%～60%发生于骶尾部[6]。骨巨细胞瘤多发生于四肢长骨骨端，生长于腰骶部者约占总数3%～4%[7]，通常认为有潜在恶性可能。骶尾部肿瘤位置通常较深，临床症状不显著，就诊时肿瘤体积已经较大，同时瘤体周围神经、血管丰富，前方靠近直肠、膀胱等器官。因此，准确的术前诊断对手术方式及术后辅助治疗非常重要。

目前骶尾部肿块影像学检查方法主要有CT及MRI，CT扫描优势在于显示骨质破坏方式及肿块内骨质[8-9]，MRI多序列、多参数检查在病变的定位、定性诊断等方面有重要作用。在活体组织内，水分子呈布朗运动，对于不同组织细胞内、细胞间水分子扩散速度不同，因此不同的类型肿瘤组织内水分子扩散速度也不尽相同。DWI可探测到上述组织内的水分子扩散速度，反映体素内水分子扩散状态。经研究证实[10]，在高b值DWI上明显高信号、ADC图低信号的区域多提示恶性；相反，DWI上明显低信号区域则提示良性。目前DWI用于骨肿瘤的报道不多，也无统一认识。Yeom等[11]分析7例脊索瘤，认为平均ADC=1.474×10-3mm2/s；Pekcevik等[12]通过研究26例骨肿瘤认为以ADC=1.37×10-3mm2/s为鉴别良恶性肿瘤阈值，敏感度、特异度分别为77.8%和82.4%；同时，Pekcevik等[12]计算1例骨巨细胞瘤ADC=1.26×10-3mm2/s。本研究认为脊索瘤平均ADC=1.287×10-3mm2/s，骨巨细胞瘤平均ADC=0.998×10-3mm2/s，与之前研究相近[11-12]。以ADC=1.167×10-3mm2/s为鉴别阈值，敏感度和特异度分别为80%、93.7%，以往文献未见相关报道。DWI缺点是图像分辨力较低，尤其是病灶成分较为复杂时局部显示欠佳，当组织微循环丰富时，ADC值容易受微血管灌注影响[13]，准确性降低，需结合动态增强来鉴别诊断。

图2 女，40岁，骶椎骨巨细胞瘤。a) 矢状面T2WI FS显示肿块呈稍高信号(箭)； b) 增强后延迟期显示肿块显著强化(箭)； c) 矢状面DWI示肿块不均匀扩散受限(箭)； d) TIC曲线为Ⅲ型(流出型)。

图3 ADC值作为临界点的ROC曲线，AUC为0.858。

图4 MCER值作为临界点的ROC曲线，AUC为0.883。

图5 EP值作为临界点的ROC曲线，AUC为0.950。

DCE-MRI揭示了活体组织的血流动力学，动态强化方式反映了肿瘤各部分的血流变化。对于毛细血管丰富、管壁通透性好的肿瘤，动态增强早期表现为快速强化，中晚期对比剂由细胞间隙扩散至毛细血管内随血流廓清。所以在一定程度上，肿瘤血管密度、血供分别对应TTP、MCER；EP则反映肿瘤强化程度[14]。本文研究了TTP、EP、MCER，发现以下两点：①骨巨细胞瘤组出现强化峰值较早，TIC曲线为Ⅰ型、Ⅱ型，脊索瘤组TIC曲线多为Ⅲ型(86.7%)，强化缓慢，无明显峰值；②骨巨细胞瘤组MCER、EP平均值大于脊索瘤组。究其原因，骨巨细胞瘤虽为良性肿瘤，但血供丰富，部分具有恶性潜能，可向周围组织侵袭[15]；而脊索瘤为低度恶性肿瘤，间质内富含粘液，微血管不够丰富[16]。本研究认为MCER、EP在鉴别上述两组肿瘤中具有意义，MCER=142.95%时，敏感度为75%，特异度为100%；EP=356.7时，敏感度为91.7%，特异度为86.7%。朗宁等[17]通过动态增强定量参数鉴别中轴骨脊索瘤和骨巨细胞瘤，认为骨巨细胞瘤组Ktrans 、 Kep与脊索瘤组有差异，反映了骨巨细胞瘤内血管通透性更好，对比剂渗透更快，与本研究结果相仿。

本研究结果通过数据统计提示骶尾部脊索瘤和骨巨细胞瘤有显著差异，DCE-MRI结合DWI有助于明确诊断，为治疗方案的制定提供依据。但是，由于本研究病例数较少，尚需更多样本量加以进一步论证。

[1] Gerber S,Ollivier L,Leclère J,et al.Imaging of sacral tumours[J].Skeletal Radiol,2008,37(4):277-289.

[2] 王晓玲,李小明.骨巨细胞瘤的MRI诊断分析[J].放射学实践,2010,25(3):338-340.

[3] Orguc S,Arkun R.Primary tumors of the spine[C].Seminars in Musculoskeletal Radiology,2014:280-299.

[4] 张立华,袁慧书.颈椎脊索瘤影像学表现及鉴别诊断[J].放射学实践,2013,28(9):972-975.

[5] 黄从刚,陈谦学,田道锋,等.蝶窦斜坡颅骨骨巨细胞瘤误诊为脊索瘤一例报道[J].中华神经医学杂志,2013,12(11):1175-1176.

[6] Hunter CL,Pacione D,Hornyak M,et al.Giant-cell tumors of the cervical spine:case report[J].Neurosurgery,2006,59(5):1142-1143.

[7] Randall RL.Giant cell tumor of the sacrum[J].Neurosurg Focus,2007,15(2):13.

[8] Stacchiotti S,Casali PG,Lo VS,et al.Chordoma of the mobile spine and sacrum:a retrospective analysis of a series of patients surgically treated at two referral centers[J].Ann Surg Oncol,2010,17(1):211-219.

[9] Si MJ,Wang CS,Ding XY,et al.Differentiation of primary chordoma,giant cell tumor and schwannoma of the sacrum by CT and MRI[J].Eur J Radiol,2013,82(12):2309-2315.

[10] Levy A,Medjhoul A,Caramella C,et al.Interest of diffusion-weighted echo-planar MR imaging and apparent diffusion coefficient mapping in gynecological malignancies:a review[J].J Magn Reson Imaging,2011,33(5):1020-1027.

[11] Yeom KW,Lober RM,Mobley BC,et al.Diffusion-weighted MRI:distinction of skull base chordoma from chondrosarcoma[J].AJNR,2013,34(5):1056-1061.

[12] Pekcevik Y,Kahya MO,Kaya A.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in the diagnosis of bone tumors:preliminary results[J].J Clin Imaging Sci,2013,3(1):63-64.

[13] Tamura T,Usui S,Murakami S,et al.Biexponential signal attenuation analysis of diffusion-weighted imaging of breast[J].Magn Reson Med Sci,2010,9(4):195-207.

[14] Lee KH,King AD,Ma BY,et al.Dynamic contrast enhancement magnetic resonance imaging (DCE-MRI) for differential diagnosis in head and neck cancers[J].Eur J Radiol,2012,81(4):784-788.

[15] 过哲,张晶,梁伟,等.骨巨细胞瘤的动态增强MRI与1H-MR波谱研究[J].中国医学影像技术,2008,24(10):1490-1492.

[16] 陈超,杨惠林,陈康武,等.骶骨脊索瘤中Survivin、VEGF的表达及其与血管生成的相关性研究[J].中国矫形外科杂志,2013,21(11):1133-1137.

[17] 郎宁,苏敏英,YU HJ,等.MR动态增强对于中轴骨脊索瘤和骨巨细胞瘤的鉴别诊断价值的初步研究[J].中国医学影像学杂志,2016,24(8):616-619.