椎体结核与椎体恶性肿瘤的氢质子磁共振波谱对比分析

刘斌，郭静，董国礼，黄小华，叶敏

(1.崇州市人民医院影像科，四川 崇州 611200；2.川北医学院附属医院放射科，四川 南充 637000)

椎体结核是骨结核最常受累部位，病理学特征为椎体骨炎、肉芽肿形成及干酪样坏死，椎体结核磁共振成像(MRI)典型表现为椎体骨质破坏、椎间盘变窄或消失及椎旁冷脓肿形成，尽管其影像特征明显[1]，但有时很难与椎体恶性肿瘤(如转移瘤等)鉴别，部分影像学特征仍存在部分重叠[2]。氢质子磁共振波谱(proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)是一种定量分析组织成分构成的磁共振功能成像技术，可直接获得椎体内水峰和脂峰图像，并测量水和脂肪成分构成。目前，1H -MRS在神经系统、乳腺及前列腺方面的相关研究较多，而其在椎体病变的临床应用研究较少[3-4]，本文旨在研究椎体结核与恶性肿瘤波谱水峰和脂峰的变化规律，以期为1H-MRS在椎体良恶性疾病的鉴别提供一定的参考价值。

1 资料和方法

1.1 资料

收集川北医学院2011年7月至2012年9月经病理或临床证实的21 例椎体结核患者，共31 个椎体(胸椎6 个，腰椎25 个)，男性12 例，女性9 例，年龄22～71 岁，平均(47.92±16.25)岁；19 例椎体恶性肿瘤患者，共29个椎体(胸椎4个，腰椎23个，骶椎2个)，男性15 例，女性4 例，年龄37～79岁，平均(64.00±11.86)岁，其中，经手术或穿刺活检证实者2例，有原发恶性肿瘤病史者17 例，仅1例为单发病灶，其余均为多个椎体受累。另收集腰椎MRI检查椎体信号无异常61 例及正常志愿者39 例为正常对照组，其中男性52例，女性48例，年龄18～79 岁，平均(46.77±15.69)岁，并根据世界卫生组织年龄划分标准[5]将正常对照组分为青年组(≤44 岁,n=44)、中年组(45～59 岁,n=33)及老年组(≥60岁,n=22)。所有研究对象均行腰椎或胸腰椎MRI常规序列及1H-MRS扫描，其中椎体结核及肿瘤患者选择椎体病变中心区域进行1H-MRS扫描，对照组统一选择L2椎体进行1H-MRS扫描。

纳入标准：MRI常规序列椎体及椎旁软组织形态未见异常信号，且没有明确外伤病史。排除标准：(1)椎体转移瘤治疗史(放化疗等)；(2)脊柱结核首诊并未经过抗结核治疗后复查患者。

1.2 方法

1.2.1 MRI及1H-MRS波谱检查方法 采用GE Signa EXCITE 1.5T MR扫描仪，扫描序列及参数如下：(1)常规序列：矢状位T1WI、T2WI、STIR；横断位T2WI(以病变椎体为中心)；冠状位T1SPGR；(2)增强序列：经肘静脉注射马根维显(Gd-DTPA，0.1 mmol/kg)后行压脂T1WI矢状位、轴位及冠状位扫描(2例椎体结核和3例肿瘤患者未行增强扫描)；(3)1H-MRS波谱序列：首先选择体线圈，再进行单体素点分辨率波谱(point resolved spectroscopy，PRESS)扫描，感兴趣区(volume of interest，VOI)尽量选择病变中心位置，体素体积2.5～4.0 cm3。结核椎体的VOI选择及谱线图(图1及图2)，脊柱肿瘤的VOI选择及谱线图(图3及图4)；对照组VOI选择L2椎体中部，波谱采集的体积3.0 cm3，VOI选择及谱线图(图5及图6)。

1.2.2 分析指标 采用SaKer软件对波谱进行定量分析，由两位熟悉波谱测量软件的医师测量椎体结核组、恶性肿瘤组及对照组椎体水峰值(位于4.65 ppm)及脂肪峰值(位于0.90～1.30 ppm)，取平均值后计算其脂水比(lipid-water ratio，LWR，LWR=脂肪峰值/水峰值)；从而计算得出脂肪含量FF%，FF%=LWR/(LWR+1)×100%；记录所有资料的波谱图像并分析其谱线变化规律。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 椎体结核组与肿瘤组比较

椎体结核组及椎体恶性肿瘤组的波谱形态均表现为水峰高耸，脂肪峰低平或消失，FF%值结果显示对照组明显高于椎体结核组和肿瘤组，结核组稍高于肿瘤组，但两组的平均FF%值比较，差异无统计学意义。见图7及表1。

2.2 正常对照组1H-MRS谱线形态及平均FF%值

对照组椎体谱线图形态所示脂肪峰随年龄增长水峰降低、脂肪峰增高，水峰相反。青年组、中年组、老年组的FF%值。见图8及表2。

表1 椎体结核组与椎体恶性肿瘤组的FF%值比较

表2 正常对照组各年龄段的FF%值比较

2.3 椎体病变组与正常对照组FF%值比较

椎体结核组、椎体恶性肿瘤组分别与正常对照组(青、中、老年组)的FF%值比较，统计结果显示，椎体结核组、椎体恶性肿瘤组分别与对照组各年龄段FF%值比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

3 讨论

MRS作为一种功能成像技术，信号可由1H、31P、23Na、13C等质子产生，氢质子(1H)的旋磁比最大且在细胞中含量最丰富，产生的信号最强，因此1H-MRS技术已广泛应用于头颅、乳腺及前列腺等，但椎体应用尚处于探索阶段。椎体中水及黄骨髓含量最多，1H-MRS谱线呈明显的水峰及脂峰[6-7]，而不同病变可能会引起水峰及脂峰的比例发生改变，从而导致谱线形态发生变化。因此，本研究应用1H-MRS成像技术对椎体结核及恶性肿瘤进行研究，旨在探讨鉴别椎体结核及恶性肿瘤的可行途径，为临床相关研究提供一定的参考价值。

表3椎体结核组、椎体恶性肿瘤组与正常对照组的FF%值比较

组别青年组F值P值中年组F值P值老年组F值P值结核组(31个病变)41.620.00137.970.00134.0550.001肿瘤组(29个病变)56.730.00146.1500.00139.2850.001

椎体是骨结核病的好发部位，以腰椎发病率最高，常继发于肺结核。椎体结核病理表现为椎体骨炎、肉芽肿及干酪样坏死，三者可单独或同时存在[8-9]，其中干酪样物质包含类脂质[9]。段洪等[8]研究结果发现椎体结核病理表现较为复杂，病变不同阶段其病理过程不同，但均存在炎细胞渗出。本研究中31 例结核病变均表现脂肪峰低平或消失，水峰高耸，FF%值远小于正常对照组椎体脂肪含量。其原因可能在于椎体结核中类脂质的干酪样成分较少，而炎细胞浸润、脓肿、坏死等含液体成分较多。

椎体恶性肿瘤以转移瘤最多见，据文献报道其可能原因是松质骨富含红骨髓且血供丰富，转移瘤栓子可通过血行途径传播至此[10]。本研究椎体恶性肿瘤组中转移瘤有18 例，1 例为骨髓瘤，结果显示波谱均呈明显水峰及低平脂肪峰，FF%远小于正常椎体脂肪含量，与赵秀芹等[11-12]的结果相同。其原因可能为椎体转移瘤及骨髓瘤均为恶性肿瘤，尽管其发病机理及组织学存在差别，但均为无限增殖的异常肿瘤细胞代替正常骨组织细胞，并有倍增时间短等特点，因此在相同体积内恶性肿瘤细胞的密度明显大于正常骨组织，而肿瘤细胞亦是水分子含量最为丰富；同时由于正常骨组织中的黄骨髓亦被肿瘤细胞取代，与脂肪峰低平表现一致。

本研究结果显示，结核组及肿瘤组的谱线图基本相似，结核组FF%平均值较肿瘤组稍高，但统计学分析两组间FF%值差异不具有统计学意义。Anik等[13]通过对比15 例椎体结核及15 例椎体转移瘤患者的水脂比及含水指数，结果发现两组间WLR及LWI的差异均不存在统计学意义(P>0.05)，这与本研究结果类似。笔者推测其原因为正常椎体松质骨由含水量较多的椎体恶性肿瘤及炎性渗出成分代替，尽管椎体恶性肿瘤与椎体结核的病理改变存在很大差异，但1H-MRS谱线图形态及FF%值的测量结果尚不能反映这种差异。

由于正常椎体内脂肪含量与年龄呈正相关，本研究各年龄组分别与椎体结核及恶性肿瘤组比较，椎体结核组及恶性肿瘤组的脂肪含量均远低于各年龄段正常对照组，且差异具有统计学意义(P<0.05)。本研究结果亦显示正常对照组的脂肪含量随着年龄的增长有逐步增加趋势，青年组脂肪含量最低，但仍远高于结核组及肿瘤组，此与赵秀芹等[11]研究结果相似。此外，Oriol等[14]对白血病及多发性骨髓瘤患者椎体的LWR进行研究，结果发现LWR分布在0～9.7之间，徐丽等[15]亦通过对小儿急性白血病与正常对照组椎体FF%进行相关研究，结果显示急性白血病组L4椎体FF%值为0%，上述研究结果与本研究结果类似，说明椎体白血病浸润及多发性骨髓瘤内脂肪含量的改变与椎体转移瘤具有相似的变化。因此，椎体脂肪含量变化可提示椎体异常，在诊断椎体相关疾病时1H-MRS可作为MRI常规序列及增强序列的有力补充，具有一定的临床应用前景。

总之，椎体结核及恶性肿瘤的谱线形态明显不同于正常椎体，表现为水峰高耸、脂肪峰低平或消失，且病变椎体与正常对照组椎体FF%值间差异具有统计学意义，但FF%值于结核组及肿瘤组间差异不具有统计学意义。但由于本研究尚存在椎体结核及恶性肿瘤样本量较少,脊柱结核病变区域感兴趣区的选择较难确定，需要扩大样本量进一步研究。此外，由于椎体的波谱扫描参数暂时不能压脂，因此不能完全反应脊柱转移瘤及脊柱结核的全部物质代谢特点，目前应用mDIXON-Quant技术亦可以用于评价椎体骨髓脂肪含量[16]，随着MRI技术的发展，1H-MRS可为脊柱相关病变的诊疗提供一定的帮助，以后可能得到更广泛的应用。