CT、PET-CT和MRI在脊柱骨髓瘤及转移瘤鉴别中的应用

2020-12-13熊星王佳张妤胡春洪

磁共振成像 2020年9期

熊星，王佳，张妤，2，胡春洪，2*

作者单位：

1. 苏州大学附属第一医院影像科，苏州 215006

2. 苏州大学影像医学研究所，苏州 215006

多发性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)是一种浆细胞来源恶性肿瘤[1]，好发于中老年人。近年来其发病率有上升趋势，MM已成为第二大血液系统恶性肿瘤，约占10%[2]。患者主要表现为高钙血症、贫血、骨病变、肾功能不全等，目前MM尚无根治方法，高剂量化学疗法+自体造血干细胞移植(autologous stem cell transplantation，ASCT)对于骨髓瘤患者依然是一线疗法[3]。转移瘤是累及骨髓最常见的恶性疾病[4]，转移瘤的原发灶主要是肺癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌等，血行转移是主要的转移途径，患者临床表现多为骨痛、骨折等[5]。转移瘤根据原发灶的不同以及转移范围的大小决定治疗方法(手术切除，放化疗或者靶向治疗)。

骨髓瘤和转移瘤均为脊柱常见的恶性病变，当患者仅以腰痛就诊，无既往肿瘤病史时，临床症状和影像表现相似，但二者的治疗及预后显著不同，因此鉴别诊断很重要。以往二者的影像学鉴别诊断大多采用常规的影像学方法，如全身X线片、常规CT、MRI扫描等，这些技术都是基于形态学表现。随着医学影像技术的发展，目前诸如全身低剂量CT (whole-body low dose computerized tomography，WBLDCT)、能谱CT、18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG) PET/CT、动态对比增强磁共振(dynamic contrast enhancement MRI，DCE-MRI)、全身扩散加权成像(wholebody diffusion weighted imaging，WBDWI)等新技术在肿瘤性质诊断及鉴别诊断中发挥着不可或缺的作用。纹理分析是医学影像领域新兴发展的研究方向[6]，其利用其自身优势为疾病诊断以及定量分析提供更多有价值的信息，近年来备受医学界关注，在骨原发肿瘤和转移瘤中的诊断、鉴别诊断、疗效评估上有了一定的研究成果。笔者将从CT新技术、PETCT和MRI在多发性骨髓瘤及转移瘤鉴别中的应用进行综述。

1 CT新技术在多发性骨髓瘤及转移瘤鉴别中的应用

多探测器计算机断层扫描(Multi-detector computed tomography，MDCT)目前是一种广泛使用的成像工具，该工具已证明在检测溶骨性破坏和骨髓腔受累方面具有优于常规X线片的诊断能力，其总诊断准确性分别为89.7%、69.2%[7-8]，MDCT还可以更好地评估髓外病变[9]。全身MDCT扫描时间短(约1 min)，能检测出直径＜5 mm的溶骨性病变(特别是在脊柱中)(准确性约73%)[10-11]，然而其放射剂量远高于X线片(约35 mSv)[7]。因此，Horger等[12]在临床实践中引入了低剂量计算机断层扫描(low dose computed tomography，LDCT)。一项前瞻性研究比较常规X线摄影和WBLDCT的诊断性能，在同等放射剂量下，WBLDCT能检测出更多的骨质破坏，骨折，椎体受压和骨外病变[13]。因此，即使是小剂量(1.9 mSv)扫描也能用于溶骨性病变的诊断[7]，有效减少了病人接受的剂量辐射。

骨髓瘤和转移瘤的生长方式在CT征象上存在较多差异，马青等[14]研究认为从受累部位来说MM多侵及椎体前部或前后部同时受累，而转移瘤多侵犯椎体后部；从病灶形态来说MM与脊椎转移瘤相比较多出现多发小圆型、嵴状突起型骨质破坏，较少出现碎片型骨质破坏。宋鑫等[15]在马青等研究的基础上又做了补充，他们认为在骨髓处生长的骨髓瘤往往导致椎弓根同时受累，但转移瘤由于局限性生长，往往只会引发单侧椎体破坏[16]。

能谱CT成像是一种基于高、低管电压快速切换的成像方式，可生成40～140 keV能级范围内的物质分离图像和单能量图像[17]。骨髓瘤和转移瘤由于瘤细胞成分的不同，在能谱CT定量参数上存在较多差异。一项回顾性研究[18]探讨了GE能谱CT定量参数在鉴别脊柱肺癌骨转移瘤和多发性骨髓瘤溶骨性病灶的应用价值，结果显示两种病灶的单能特征曲线在低能量区段(40～90 Kev)表现出显著的差异性，平扫后肺癌骨转移病灶在低能量区段对应的CT值的中位数及曲线的斜率均高于骨髓瘤病灶。Kosmala等[19]对MM患者依次行中轴骨双源CT和MRI检查，利用双源CT虚拟去钙(virtual noncalcium，VNCa)技术，以MRI作为参考标准，肉眼评估常规CT和彩色编码VNCa影像上骨髓受累情况，结果表明双源CT VNCa的肉眼观察和基于ROI的定量分析评估对MM患者骨髓浸润具有良好的诊断效能。

但是，CT新技术也存在一定的局限性，包括对弥漫性骨髓浸润的敏感度较低，此外，该技术不能有效区分活动性疾病和治疗后反应。

2 PET-CT在多发性骨髓瘤及转移瘤鉴别中的应用

国际骨髓瘤工作组已达成共识[20]，推荐18F-FDG PET/CT为检查多发性骨髓瘤和其他浆细胞疾病(包括冒烟型多发性骨髓瘤和孤立性浆细胞瘤)的最佳影像学方式之一。18F-FDG PET/CT被认为是对新诊断和复发或难治性多发性骨髓瘤患者进行检查的有价值的工具，因为它能以相对较高的敏感性和特异性评估骨损伤，并检测髓外浆细胞瘤，同时能提供重要的预后信息[21]。

林琳等[22]将骨髓瘤、转移瘤病人与健康体检者的骨骼18F-FDG代谢情况进行比较，发现MM常累及颅骨，而骨转移瘤较少累及，两组差异有统计学意义(P＜0.05)。MM、骨转移瘤对18F-FDG的摄取能力均高于健康体检者，其中MM对18F-FDG多表现为弥漫性轻微摄取，骨转移瘤多表现为不均匀明显高摄取。多数MM患者可有明确的骨质疏松，而骨转移瘤患者伴随骨质疏松及膨胀性改变的情况少见。作者还认为MM病灶极少出现成骨性改变，而转移瘤出现的概率大，可能与MM病灶内骨髓瘤细胞主要刺激破骨细胞增殖，抑制成骨细胞活性，而骨内转移的肿瘤细胞同时刺激破骨细胞及成骨细胞活性这一病理机制有关[23-24]。

杨天霞等[25]分析了18F-FDG PET/CT在前列腺癌骨转移与多发性骨髓瘤中的应用，认为绝大部分前列腺癌骨转移发生在骨盆，其次为脊柱，而全部MM患者病灶均累及肋骨，其次为脊柱、颅骨等，这可能是由于这些部位靠近前列腺、血供较丰富、表面积较大、腰骶丛静脉丰富且彼此吻合[14]。

但是，18F-FDG PET/CT在治疗前诊断MM的敏感性低于WB-MRI (75%/94%)[26]，且辐射剂量大，费用高。

3 MRI在多发性骨髓瘤及转移瘤鉴别中的应用

MRI新技术越来越多地用于骨肿瘤患者的诊断及鉴别诊断中，其最大优势在于可在骨质破坏之前评估弥漫性骨髓浸润的改变[27]。

DWI是一种功能性成像技术，可评估组织内水分子的运动，无需使用对比剂即可提供有关微结构和肿瘤细胞的信息，已成为检测骨髓病变的重要方法[28]。WBDWI获得类似于PET的全身成像，因此又称为“类PET”。在Park等[4]研究中，在标准MR成像外添加了DWI进行鉴别诊断，并在ADC图像上进行了直方图分析。结果显示与常规MRI相比，DWI联合常规MR成像准确性、灵敏度、特异度均有所提高。多发性骨髓瘤的ADC均值及方差明显低于转移灶，两者差异具有统计学意义。这可能是和多发性骨髓瘤的组织病理学特征有关。骨髓瘤被分类为小圆形细胞肿瘤，这种类型的肿瘤，通常表示为均匀的、圆形或椭圆形的细胞、高度密集的细胞和高核质比[29-30]。骨髓瘤细胞的这种紧密排列限制了细胞内外空间的自由水运动，因此多发性骨髓瘤和转移瘤相比，ADC值更低，直方图分布更窄。

MRI动态增强是注入对比剂后获取多个时相的图像，这些图像可以揭示病变在不同时间的对比特征的变化[31]，间接提供关于肿瘤血管内部结构的信息。在脊柱中，DCE-MRI已经被应用于鉴别正常骨髓和不同的起源或阶段的血液恶性肿瘤[32]。通常将时间—信号强度曲线分为三型：Ⅰ型(速升-速降型)、Ⅱ型(速升-平坦型)、Ⅲ型(缓升型)[33]。Lang等[34]对DCE-MRI在脊柱骨髓瘤和转移瘤鉴别诊断中的价值进行了探讨，结果表明所有骨髓瘤患者全部表现为Ⅰ型曲线。在转移性肿瘤中，由于原发肿瘤的来源不同，曲线分型表现多样。54%表现为Ⅰ型曲线，32%表现为Ⅱ型曲线，14%表现为Ⅲ型。两组之间Ⅰ型信号强度一时间曲线差异显著，可为两者鉴别提供理论依据。

MRI多参数成像对骨髓瘤和转移瘤有一定的鉴别价值。Larbi等[35]比较了全身T1WI，短时反转恢复，高b值扩散加权成像及其序列的组合鉴别前列腺癌和多发性骨髓瘤的骨骼受累，结果表明在前列腺癌中，T1，STIR和DWI的任意组合都具有很高的诊断价值。在骨髓瘤中，T1-STIR-DWI组合的诊断价值最高。

但是，MRI成像也存在一些局限性。DWI解剖分辨率差，且不能分辨溶骨性病变，无法评估骨折风险。增强扫描对一些对比剂过敏的患者不适用。此外还存在多参数成像检查时间久，病情严重病人无法忍受等局限。

4 纹理分析的应用前景

现今，随着精准医疗的提出与完善，纹理分析方法越来越得到人们的关注。纹理分析是一项新的图像后处理技术，通过使用算法来评估组织异质性，方法是通过评估从图像上病变目标体积内像素强度分布的均匀性[6]。与传统的病理活检和基因组学手段相比，纹理分析能实现无创地评估肿瘤及其微环境，并且可以量化肿瘤的空间异质性。据我们所知，目前尚无使用纹理分析来区分骨髓瘤和转移瘤的研究。但是，有文献用纹理分析对骨原发肿瘤进行鉴别，对转移瘤的疗效进行评估。Lisson等[36]探索基于MRI的3D纹理分析，区分内生软骨瘤和低级别的软骨肉瘤的诊断价值。结果显示增强T1WI序列上的峰度具有最高的鉴别能力。Reischauer等[37]评估了ADC图的全体素纹理分析在前列腺癌骨转移中的治疗反应，观察到ADC图的纹理特征随着去雄激素疗法的时间而发生显著变化，纹理特征和血清PSA水平之间存在不同程度的相关性。这一研究结果表明纹理分析可以为平均ADC值提供补充信息，以进行治疗监测。