磁共振弥散加权成像在不同来源椎骨转移瘤鉴别中的应用

吴斌，李君，金彪，王永杰，卢子逍

(上海交通大学医学院附属新华医院崇明分院，上海202150)

磁共振弥散加权成像在不同来源椎骨转移瘤鉴别中的应用

吴斌，李君，金彪，王永杰，卢子逍

(上海交通大学医学院附属新华医院崇明分院，上海202150)

目的 探讨磁共振弥散加权成像(DWI)在不同来源椎骨转移瘤鉴别中的应用。方法选择80例椎骨转移瘤患者，其中原发病为乳腺癌22例(乳腺癌组，共38个病变椎骨)、肺癌33例(肺癌组，共52个病变椎骨)、前列腺癌25例(前列腺癌组，共35个病变椎骨)，同期体检健康者30例作为对照组(共30个正常椎骨)。各组均在磁共振常规序列的基础上行DWI成像，分析其信号特点，测量患者病变椎骨及对照组正常椎骨感兴趣区的表观弥散系数(ADC)。结果乳腺癌组、肺癌组和前列腺癌组椎骨DWI信号特点比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，上述三组与对照组DWI信号特点比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。乳腺癌组椎骨ADC为(2.82±0.11)×10-3mm2/s、95%CI为2.76～2.88，肺癌组分别为(1.50±0.24)×10-3mm2/s、1.37～1.64，前列腺癌组分别为(1.73±0.21)×10-3mm2/s、1.59～1.86，对照组分别为(0.58±0.12)×10-3mm2/s、0.53～0.64，各组椎骨ADC两两比较P均<0.01。结论磁共振DWI的ADC改变有助于鉴别椎骨转移瘤的来源，但信号特点的变化则不能用于其鉴别诊断。

脊椎转移瘤；磁共振成像；弥散加权成像；弥散系数

椎骨是体内多种恶性肿瘤的常见转移部位，部分椎骨转移瘤甚至不能找到原发灶。据统计12%～20%的恶性肿瘤患者最先表现出椎骨转移[1]，其原发肿瘤以乳腺癌、肺癌、前列腺癌居多[2]。椎骨转移瘤预后较差，平均生存时间约为7个月[3]。不同来源的椎骨转移瘤治疗方法各有差异，治疗前准确进行病情评估是选择治疗方法的关键[4，5]。研究表明，椎骨转移瘤的来源不同与术中出血量存在相关性[6]。因此，明确椎骨转移瘤的来源对患者治疗方式的选择、完善围手术期准备工作以及保证手术安全等极为重要。病理穿刺活检是甄别椎骨不同病理类型的金标准，但具有创伤性，亦有损伤脊髓神经以及引起种植转移的可能。磁共振弥散加权成像(DWI)可反映人体细胞在分子水平上的特性。本研究对比分析不同来源椎骨转移瘤的DWI表现。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2013年1月～2015年10月我院收治的80例椎骨转移瘤患者，男46例、女34例，年龄(60.0±16.4)岁；原发病为乳腺癌22例(乳腺癌组，共38个病变椎骨)，肺癌33例(肺癌组，共52个病变椎骨)，前列腺癌25例(前列腺癌组，共35个病变椎骨)。病理证实或经影像学检查、实验室检查证实为椎骨转移瘤；无MRI禁忌证，如安装心脏起搏器、神经刺激器、金属异物、幽闭恐惧症等；均未接受放化疗或手术等针对性治疗。选择同期体检健康者30例作为对照组(共30个正常椎骨)，男18例、女12例，年龄(45.0±4.8)岁。两组性别、年龄具有可比性。本研究通过医院伦理委员会审核，受试者均知情同意。

1.2 磁共振DWI检查 采用美国GE Signa Excite 1.5T超导核磁共振扫描仪，8通道颈胸腰联合线圈。常规矢状位FSE T1WI，FSE T2WI(TR分别为475和3 000 ms，TE分别为最小值和102 ms)。NEX 2，矩阵256×160，FRFSE脂肪抑制序列T2WI扫描(TR/TE，3 000 ms/102 ms)；NEX 3，矩阵320×160。DWI成像采用SE-EPI序列(TR/TE，5 000 ms/最小值)；NEX 4，矩阵128×128；其他参数均与常规扫描一致：层厚4 mm、层间距1 mm，FOV 320 mm，扫描层数11层，在X、Y、Z 轴三个方向上分别施加扩散敏感梯度，b 值取500 s/mm2。 图像分析及指标观察采用MRI自带工作站AW4.3 Functool2软件。对椎骨转移瘤患者的病变椎骨及对照组的正常椎骨进行定位，确定感兴趣区(ROI)位置、形状以及大小。由2名具有十年以上磁共振诊断经验的医师对两组DWI表现进行分析比较。记录各组椎骨在T1WI、T2WI及脂肪抑制序列上的信号特点。最终测试区边缘距离椎骨边缘不小于1.5 mm，ROI的形状、大小视病灶形状、大小而定，测量每个ROI内的表观弥散系数(ADC)；测量3次，取平均值。对照组ADC测量时取正常椎骨的中心区域，且测量时避开椎间盘、脊髓等结构。

2 结果

2.1 各组椎骨DWI信号比较 乳腺癌组17个椎骨(44.7%)表现为等信号或混杂信号、21个(55.3%)表现为高信号，肺癌组分别为22个(42.3%)、30个(57.7%)，前列腺癌组分别为16个(45.7%)、19个(54.3%)，对照组均表现为等信号。乳腺癌组、肺癌组和前列腺癌组椎骨DWI信号特点组间两两比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，但与对照组DWI信号特点比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。

2.2 各组椎骨ADC比较 乳腺癌组椎骨ADC为(2.82±0.11)×10-3mm2/s、95%CI为2.76～2.88，肺癌组分别为(1.50±0.24)×10-3mm2/s、1.37～1.64，前列腺癌组分别为(1.73±0.21)×10-3mm2/s、1.59～1.86，对照组分别为(0.58±0.12)×10-3mm2/s、0.53～0.64；各组椎骨ADC两两比较P均<0.01；肺癌组和前列腺癌组ADC的95%CI存在交叉。

3 讨论

椎骨转移瘤有多种治疗方式，须对患者年龄、肿瘤组织学特点、对激素和放射线的敏感性、对肿瘤药物的耐受情况、脊椎的不稳定程度、神经系统状况等进行综合性分析[7,8]，然后选择个体化治疗方案。因为患者预后与原发肿瘤有直接关系[3，9]，因此对于原发肿瘤的鉴别诊断有助于制定治疗方案，尤其是对于尚未发现原发肿瘤以及难以行穿刺活检者可依据影像学资料来完善其疾病信息。常规磁共振扫描显示，来源不同的椎骨转移瘤其形态、影像信号以及增强扫描强化方式相似，难以甄别。DWI是目前医学影像领域惟一能够反映活体内水分子弥散运动的检查方法，不同来源的椎骨转移瘤其病理基础、组织学类型不同，细胞外水分子的弥散程度也不相同。研究认为，DWI对乳腺癌、肺癌骨转移的诊断敏感性远远高于常规MRI[10]。

ADC反映的是组织弥散和灌注情况，与肿瘤细胞分布的密集程度密切相关。转移瘤细胞生长迅速，组织密度高，生物膜结构限制了水分子的扩散，故ADC减小；ADC还与肿瘤的组织结构、微环境变化、核质比以及组织的水肿、坏死、纤维化等密切相关[11]；不同的组织其病理、生理过程不同，水分子弥散运动程度不同，故不同组织的ADC也不同[12]。有报道称，b值过小(200 s/mm2)或过大(800 s/mm2)均难以真实反映病灶情况[13，14]，因此研究中b值取为500 s/mm2。

Kakhki等[2]研究表明，肺癌、乳腺癌和前列腺癌是导致椎骨转移瘤的前三位原发肿瘤，因此本研究仅选择上述三种原发肿瘤导致的椎骨转移瘤进行观察。结果显示，乳腺癌组、肺癌组和前列腺癌组椎骨DWI信号特点比较差异均无统计学意义，说明磁共振DWI信号特点改变对于不同来源椎骨转移瘤的鉴别诊断意义不大。本研究各组椎骨ADC测量结果为乳腺癌组>前列腺组>肺癌组>对照组，且组间两两比较均有统计学差异。分析原因，肺癌细胞生长速度较乳腺癌和前列腺癌快(骨转移者平均生存时间仅为2个月)，肺癌转移瘤细胞密集分布，为水分子扩散限制最高的细胞，因此ADC相对较低；而乳腺癌细胞生长较慢(骨转移患者平均存活时间可达30个月)，故ADC相对较低。本研究中肺癌组和前列腺癌组ADC的95%CI存在交叉，具体原因有待于进一步研究。此外椎骨内脂肪含量变化对其ADC的测量结果亦有影响，整个研究中须保证空间分辨率、信噪比、NEX、b值等成像参数一致，尽量避免其对ADC的影响。

综上所述，磁共振DWI的ADC改变有助于鉴别椎骨转移瘤的来源，而信号变化则不能用于其鉴别诊断。本研究中正常椎骨的ADC最低，肺癌、前列腺、乳腺癌椎骨转移瘤ADC依次升高，肺癌与前列腺癌椎骨转移瘤的ADC还存在交叉，诊断时还需结合MRI常规序列及临床信息进行综合分析。另外，ADC的测量受磁共振设备、扫描参数设置以及测量误差等影响，目前仍难以获得区分不同来源椎骨转移瘤的最佳ADC临界值，尚需进一步研究。

[1] Laufer I, Sciubba DM, Madera M, et al. Surgical management of me-tastatic spinal tumors[J]. Cancer Control, 2012,19 (2):122-128.

[2] Kakhki VR, Anvari K, Sadeghi R, et al. Pattern and distribution of bone metastases in common malignant tumors[J]. Nucl Med Rev Cent East Eur, 2013,16(2):66-69.

[3] Dardic M, Wibmer C, Berghold A, et al. Evaluation of prognostic scoring systems for spinal metastases in 196 patients treated during 2005-2010[J]. Eur Spine J, 2014:[Epub ahead of print].

[4] Zou XN, Grejs A, Li HS, et al. Estimation of life expectancy for selecting surgical procedure and predicting prognosis of extradural spinal metastases[J]. Cancer, 2006,25(11):1406-1410.

[5] Tabouret E, Cauvin C, Fuentes S, et al.Reassessment of scoring systems and prognostic factors for metastatic spinal cord compression[J]. Spine J, 2013,(20):144.

[6] 周传利,王德春,候峰,等.椎骨转移瘤术中出血与原发肿瘤组织学类型的相关性研究[J].中国矫形外科杂志,2014,22(17):1619-1621.

[7] Tokuhashi Y, Matsuzaki H, Oda H, et al. A revised scoring system for preoperative evaluation of metastatic spine tumor prognosis[J]. Spine, 2005,30(19):2186-2191.

[8] Tomita K, Kawahara N, Kobayashi T, et al. Surgical strategy for spinal metastases[J]. Spine, 2001,26(3):298-306.

[9] Mercadante S, Fulfaro F. Management of painful bone metastases[J]. Curr Opin Oncol, 2007,19(4):308-314.

[10] Nemeth AJ, Henson JW, Mullins ME, et al. Improved detection of skull metastasis with diffusion-weighted MR imaging[J]. AJNR, 2007,28(6):1088-1092.

[11] Guo AC, Cummings TJ, Dash RC, et al. Lymphomas and high-grad as-trocytomas: comparison of water diffusibility and histologic characteristics[J]. Radiology, 2002,224(1):177-183.

[12] Bammer R. Basic principles of diffusion-weighted imaging[J]. Eur J Radiol, 2003,45(3):169-184.

[13] Baur A, Stabler A, Bruning R, et al. Diffusionweighted MR imaging of bone marrow: differentiation of benign versus pathologic compression fractures[J]. Radiology, 1998,207(2):349-356.

[14] Chan JH, Peh WC, Tsui EY, et al. Acute vertebral body compression fractures: discrimination between benign and malignant causes using apparent diffusion coefficients[J]. Br J Radiol, 2002,75(891):207-214.

崇明县科学技术发展资金项目 (CKY2014-02)。

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.48.018

R738.1

B

1002-266X(2016)48-0055-03

2016-03-15)