闪烁成像在马骨骼肌肉疾病诊断中应用的研究进展

易梓文 ， 汤小朋 ， 朱怡平 ， 俞 峰

(中国农业大学动物医学院 ， 北京 海淀 100193)

骨骼肌肉疾病是赛马高发的疾病类型，一项调查表明，马跛行的平均月发病率为2.1%，最常见的病因为蜂窝织炎、皮肤创伤、蹄部或蹄铁问题[1]。骨骼肌肉系统疾病的治疗方法选择需要基于对病因与病变位点的准确判断，故该类疾病的诊断应以有序、系统和缜密的方式进行，常规诊断流程为病史与体格检查、步态评估、屈肢试验、神经与关节阻滞以及影像学检查。为满足诊疗需求，多样的影像技术被应用于马临床医学。除了传统的X线以及超声检查，更为精确的诊断技术也在不断发展。其中，由Ueltschi[2]在20世纪70年代率先提出的马闪烁成像现已成为马属动物运动损伤检查的主要手段之一，在世界各地许多马诊疗机构中广泛应用。

马闪烁成像还可用于肾小球滤过率的测定、心血管分流检测、感染定位、肝功能评估、甲状腺功能评估和骨代谢诊断等，本文主要综述其在骨骼肌肉系统疾病诊疗中的应用。

1 马骨骼肌肉系统疾病的临床特点

马在自然界中作为被捕食动物，与牛羊相似，擅长隐藏机体的不适与异常状况。所以当显著的临床症状出现时，马通常已发生较为严重的器质性病变。马骨骼肌肉系统疾病的典型症状是跛行。一项针对香港赛马会中训练马匹骨折发生率的研究表明，每1 000次起跑中会有0.3匹马发生近端肢及骨盆骨折，在119次受伤事件中有35.3%的马匹出现了3级跛行[3]。一项针对英格兰和威尔士耐力赛马的调查表明，最常见的兽医出诊原因为跛行(80.0%)，第二大原因为胸腰部疼痛[4]。虽然非致命性的骨骼肌肉系统疾病很多情况下不会终结赛马的职业生涯，许多马匹在接受保守治疗后可恢复比赛能力，但仍有相当一部分患马因恢复不良而退役或被淘汰。

跛行肢的定位可通过视诊初步判断，在各种步态下、绕圈运动和上下坡运动过程中通过观察跛行的典型特征来进行诊断。虽然目前还可通过跛行定位器对轻微或复杂的跛行进行定位，但当运动马或宠物马表现出多结构异常的复杂跛行、非特异性运动性能下降或跛行特征不明显时，难以通过后续神经与关节阻滞诊断对造成跛行的骨骼肌肉结构进行全面、准确的定位[5]，在这种情况下则需要应用影像技术来辅助诊断。

2 闪烁成像原理在马骨骼肌肉疾病诊断中的应用

闪烁成像在马临床中适用于以下情况：造成跛行的肢蹄区域已经确认但其他诊断方法未发现异常；神经或关节阻滞无法确定跛行部位；多肢同时存在跛行；疑似由骨折引起的严重跛行；整体运动性能下降，但未伴有明显跛行；异常部位组织过厚以至于X线无法穿透进行诊断。

2.1 原理及特点 闪烁成像的原理是以受检马匹作为“放射源”，即静脉注射放射性药物，待其进入血液循环及组织后释放出伽马射线，射线通过伽马相机中的准直仪后转化为平行射线，通过碘化钠晶体被转换为光信号，再经由光电倍增管被转换为电信号，最后经计算机处理后由显示器成像。闪烁成像的原理在于放射性药物在不同组织中的结合率和代谢率不同从而表现出成像差异。因此闪烁成像反映的是患病动物组织的生理功能而非解剖结构。由于在疾病发展的过程中，功能改变的发生往往先于结构改变，闪烁成像能够体现靶位点功能状态的特性，使其成为疾病早期诊断的有效手段之一。

闪烁成像的流程包括马匹的准备、放射性药物的注射(在骨骼肌肉系统的检查中通常采用二磷酸锝)、放射性药物与靶组织结合、伽马相机检测靶位点的射线量以及计算机成像和放射性药物的代谢[6]。闪烁成像运用的放射性药物辐射量非常小，对马匹健康无害，在孕马、种马和幼驹中皆可运用。放射性药物在机体中的转运与分布分为3个阶段，分别为血管期、软组织期和骨骼期[7]。放射性药物的骨吸收成像被称为骨扫描(Bone scanning)，其原理是骨骼羟磷灰石晶体结构可对二磷酸盐药物进行物理吸附，骨骼期显像通常始于注射后的2～3 h。骨吸附量受毛细血管通透性、局部细胞外液量和骨晶体表面积等因素的影响。由于循环灌注量对成像结果具有极大影响，拍摄前的准备期间需保证马匹处于适宜的环境温度，注射药物后至少牵遛15 min，否则可能出现冷肢综合征，从而导致病变被遗漏或使解读变得更困难[8]。

2.2 骨骼肌肉疾病在闪烁成像中的表现 靶组织的射线含量在计算机成像中显示为像素黑点，黑点越密集则表示该处放射性药物摄取量越多。在某些解剖位置，如腕关节、跗关节，由于多块腕骨及跗骨的重叠与并列，很难确定放射性药物摄取增加(Increased radiopharmaceutical uptake,IRU)的准确位点，故建议采集2个相互垂直平面的闪烁图像，或肢体屈曲状态下的闪烁图像，来帮助结果的判读。

当闪烁成像运用在不同生理阶段的马匹上时，放射性药物摄取特点也会有所不同，对成像的解读需考虑马的年龄、近期运动史以及劳役史等，故了解各阶段的正常放射性药物摄取模式对准确诊断至关重要。放射性药物的沉积主要发生在骨的矿化部位，与成骨细胞活性呈正相关，而在破骨细胞附近分布较少，故在长骨的骨骺端会出现IRU。判读闪烁成像结果时需注意IRU虽然反映了骨代谢异常或骨血供应增加，但并不代表此处存在疼痛[9]，因此不能作为跛行诊断的唯一根据。疼痛位点相邻的关节也可能因应力与血流改变的影响呈现IRU。IRU阴性也不能排除疼痛的可能性，如荐髂关节区域的疼痛也可出现无放射性药物摄取(Radiopharmaceutical uptake,RU)的结果[10]，但IRU阳性通常是与典型临床症状相关的。高度IRU可能较容易解读，但在解读轻度至中度IRU的结果时需要较为丰富的判读经验[11]。

血管期成像出现IRU可能与急性炎症、感染性骨炎或骨髓炎有关，在血管梗塞、严重软组织损伤和蹄叶炎等病理状态可能出现RU减少。当急性肌腱或韧带损伤时可能出现软组织期RU的异常摄取。骨骼期IRU高峰通常发生在骨损伤后的8～12 d。一些骨骼肌肉系统疾病在闪烁扫描中可呈现特征性图像(表1)，例如在骑乘马中高发的脊柱棘突吻合症、在运动马中高发的指/趾伸屈肌腱附着问题、遗传性纤维化肌病以及复发性运动型横纹肌溶解症等[9]。一些部位的病变需进入晚期才可通过闪烁成像观察到显著IRU，而另一些部位，如远端指间关节和腕关节的骨关节炎，即使病变严重也可能呈阴性结果[18]。

表1 马骨骼肌肉系统疾病的闪烁成像特征

闪烁成像的判读在运动马中更为复杂。由于运动马通常是骨骼尚未发育成熟的青年马，在其生长代谢旺盛的机体中，IRU的出现极可能是非病理性的，虽然与疼痛无关但可能长期存在。例如在小于6月龄的马中，第三掌骨远端、系骨和冠骨会出现IRU[6]，这与发育完全的成年马呈现的RU模式明显不同。与其他运动项目的马匹相比，障碍赛马在中央跗骨和第三跗骨处更常出现RU[19]，这反映了骨骼在负荷增加时做出的正常适应性变化。在体型较大的运动马中，其软组织摄取放射性药物所需时间较长，导致骨期成像分辨率较低，进而图像质量降低，使得判读更为困难。对于一些特定的病理状态，闪烁成像通常呈阴性，例如近端悬韧带挫伤等软组织损伤。但另一方面，阴性结果可提示某些疾病存在的可能性较低，例如应力性骨折等。在运动马临床诊断实践中，闪烁成像通常用于检查常规成像技术无法发现的病变以及无法应用神经阻滞技术进行跛行诊断的病变，例如肱骨结节骨囊肿、肱骨头损伤、肌腱附着问题以及股骨、股骨大转子和坐骨结节骨折等。此外，闪烁扫描还可用于未知原因的运动性能下降[20]。

3 闪烁成像与其他影像技术的比较

闪烁成像使很多复杂或隐蔽的骨骼肌肉疾病诊断成为可能，与其他影像技术相比具有明显优势。对于一些传统的便携式影像设备无法穿透显影的部位，闪烁成像也能对其进行清晰显影[21]。X线成像仅能在骨质病变程度达40%以上时显示异常，而闪烁成像可检测的最小病变程度为2%，这也是闪烁成像被作为早期病理筛查手段的原因[22]。闪烁成像展现的是机体的现状，即机体此刻的生理代谢状态，而X线成像、计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、超声成像等皆体现的是机体已发生的解剖结构变化[18]，这使得闪烁成像成为马运动外科中诊断应力改变的金标准[23]。除此之外，马匹闪烁成像的另一个优势是无需全身麻醉即可进行精确成像，因此相较于MRI和CT等更为安全。

但闪烁成像存在几个主要缺陷：其一在于其耗时较长，除了等待放射性药物被运输至靶组织的时长外，还包括拍摄前马匹的准备和拍摄后放射性药物代谢这2个额外环节；另外，由于闪烁成像需要依靠放射性药物进入机体循环，因此有一定概率发生过敏；最后，闪烁成像的空间分辨率较差，结果判读也更为考验医者的经验，其提供的患马成像信息通常不能直接作为诊断依据，需要与其他临床检查和影像结果仔细对比关联[9]。

4 闪烁成像的可信度

研究表明，闪烁成像IRU对骨骼肌肉系统疾病诊断的敏感性较低(43.8%)，特异性较高(94.0%)，因此通常将神经阻滞作为诊断金标准并结合闪烁成像结果作出最终诊断。不同解剖区域IRU的可信度有所不同，其敏感性介于14.58%～81.90%，特异性介于69.7%～100.0%[5]。闪烁成像在后肢膝关节、舟状骨、肢远端关节韧带均具有较好的特异性，但极不敏感[24-25]。在综合考量下，闪烁成像仅对四肢远端、胸腰段脊椎、荐髂部的诊断可信度较高。较高的漏诊率使得闪烁成像通常需要与其他影像技术或神经阻滞技术联合使用，以对跛行和运动性能下降的原因做出全面且正确的诊断。此外，个体特异性以及拍摄过程中出现的伪影与放射线干扰等皆可能造成假阳性的判读结果，因此图像的正确采集和解读对于提升闪烁成像作为诊断工具的有效性具有重要意义。

目前，在评估闪烁成像可信度的领域仍缺乏专门的研究，一些固有偏差阻碍了对其有效性的准确判定，因此需要更多前瞻性的、合理设计的研究来评估骨骼肌肉闪烁成像作为诊断工具的可信度。

5 展望

现今，国外各大型马匹医疗机构通常配备1台大动物伽玛相机进行闪烁成像诊断，其反映生理功能而非解剖功能的独特性使得该技术在马匹临床诊疗中具有重要价值。与1984年的点阵探头式伽玛相机相比[26]，21世纪与计算机配合使用的伽玛相机具有更高的图像质量，在各类软件程序的辅助下，闪烁图像的可读性增加，其灵敏性与特异性也相应得到提升，更重要的是降低了操作人员受到的辐射量。代表性的新兴软件技术包括闪烁图像与X线图像的合并技术，成像结果的图形化、数字化技术，伪影消除技术等。

除骨骼肌肉系统外，通过选择不同的放射性药物与成像序列，闪烁成像技术还可被应用于各个器官系统，如牙科疾病、炎症、血管病变、胃和胃肠道异常等。但其中许多应用依赖于专业软件对图像进行定量分析，对医者的专业知识有较高的要求，这也是这些技术在马临床诊疗中未得到充分发展的原因之一[27]。新兴的核成像医学还包括放射性标记细胞和放射性标记特异性抗体等，为扩大闪烁成像技术在马匹疾病诊断中的应用提供了更多可能。