MRI 在长骨高低级别软骨肉瘤诊断中的临床价值

曾燕妮 宋亭 张卜天 程晓光

软骨肉瘤 ( chondrosarcoma ) 是以产生软骨基质为特征，不断增殖形成肿块的中间型－恶性骨肿瘤，占所有恶性骨肿瘤的 20%～27%，位居前三[1]。生长活跃的内生性软骨瘤、软骨肉瘤 I 级病理上难以区分，复发率及转移率较低，可行病灶刮除同时使用电刀烧灼残腔灭活或局部辅助剂[2]，可归为低级别软骨肉瘤 ( 占所有软骨肉瘤约 60% 以上 )。软骨肉瘤 II 级以及 III 级、去分化软骨肉瘤易复发和转移，预后差，临床治疗一般采取广泛切除术，必要时采取截肢术，故可将其归为高级别软骨肉瘤[3-4]。因为低级别软骨肉瘤与高级别软骨肉瘤治疗方法截然不同，而单纯依靠术前的穿刺病理结果很可能会错误估计肿瘤的级别[5]，为此，应充分结合影像学检查，做到软骨肉瘤等级的精确术前评估，从而可避免治疗不足或过度治疗，并提示肿瘤的预后结果[6]。

材料与方法

一、纳入与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 收集积水潭医院 2012 年 1 月至 2017 年 4 月发生于四肢长骨髓腔的软骨肉瘤者；( 2 ) 术前或术后病理明确诊断生长活跃的内生软骨瘤、非典型软骨样肿瘤或软骨肉瘤者；( 3 ) 术前行X 线片、CT 检查或 MRI 检查者；( 4 ) 病灶位于四肢长骨髓腔者。

2. 排除标准：( 1 ) 继发于其它病变的软骨肉瘤者；( 2 ) 合并病理性骨折的病例者；( 3 ) 其它类型的软骨肉瘤，如透明细胞型、间充质型、骨膜 ( 皮质旁 ) 型等者；( 4 ) 影像检查伪影较多无法准确观察者。

本组共纳入 52 例，低级别组 30 例，男 15 例，女 15 例，平均年龄约 48 岁。其中生长活跃的内生软骨瘤 14 例，软骨肉瘤 I 级 16 例。高级别组22 例，男 10 例，女 12 例，平均年龄约 60 岁。其中软骨肉瘤 II 级 17 例，III 级 1 例，去分化软骨肉瘤 4 例。所有病例均行 MRI 平扫和增强扫描，根据病理诊断证实分级，存在不同级别区域的则以最高级别为准。

二、影像学方法

采用 Philips Ingenia 3.0 T 磁共振成像仪扫描，常规扫描序列为轴位、矢状位或冠状面的 T1WI TSE、T2WI TSE、STIR Long TE，T1WI 序列 TR：400～550 ms，TE：8～16 ms，ETL：2～7；T2WI TSE 序列，TR：2300～3940 ms，TE：80～95 ms，ETL：18～25；STIR Long TE 序列，TR：3040～3520 ms，TE：70～80 ms，ETL：18～23，层厚 5 mm 或3 mm，层间距 0.5 mm 或 0.3 mm，FOV：512×512 mm。增强扫描使用 Gd-DTPA 对比剂，用量根据患者体重按 0.1 mmol / kg 换算，以 2.0 ml / s 速度注射，采集轴位 T1WI TSE 和 STIR 序列、冠状位或矢状位的 STIR 序列和增强扫描图像。

三、影像学分析

影像检查图像传入锐柯 PASC 系统。由 2 位影像副主任医师双盲阅片，独立进行图像观察，分别测量肿瘤的大小，评估分析各病例有无出现骨质膨胀性改变、骨皮质中断、骨皮质增厚、骨膜反应、深扇贝样压迹、软骨陷落征、病灶中央脂肪裹入、软组织肿块及水肿、钙化等征象，2 位医师意见相差较大的病例，由 2 位医师商量讨论，取一致意见。

四、统计学处理

采用统计学软件 SPSS 22.0 进行分析，计量一般临床资料以±s 表示。通过 Pearson 卡方检验法、方差分析对年龄、性别及各影像征象进行单因素分析，P＜0.05 差异有统计学意义。通过二元逻辑回归曲线分析 ( 最大似然法 ) 和受试者操作曲线 ( ROC ) 对所有征象进行多因素分析，以期发现鉴别低级别软骨肉瘤与高级别软骨肉瘤的最佳预测诊断策略。

结 果

低级别组：肿瘤位于股骨 21 例 ( 70% )，肱骨 4 例 ( 13.3% )，胫骨 2 例 ( 6.7% )，腓骨 1 例( 3.3% )，桡骨 2 例 ( 6.7% )。

高级别组：肿瘤位于股骨 15 例 ( 68.2% )，肱骨6 例 ( 27.2% )，胫骨 1 例 ( 4.5% )。

长骨中心型软骨肉瘤多发生于股骨，共 36 例，约占 63.7%，发病年龄 ( P＝0.09 ) 和部位 ( P＝0.75 )于两组之间鉴别诊断高低级别软骨肉瘤差异无统计学意义。

低级别组肿瘤最长径为 1.6～22.7 cm，平均值约 7.34 cm，高级别组最长径为 5.2～35.4 cm，平均值约 13.1 cm，两组之间肿瘤最长径对于鉴别高低级软骨肉瘤，差异有统计学意义，P＝0.001 ( P＜0.05 )，通过绘制 ROC 曲线求解 Youden 指数，肿瘤最长径大约 8.25 cm 时诊断高级别软骨肉瘤特异性和敏感性是 80.0%、81.8%。

表1 显示骨皮质破坏、骨质膨胀、骨膜反应、深扇贝样压迹、骨髓水肿、软组织肿块、软组织水肿、软骨陷落征象、病灶中央脂肪裹入、花环状强化等影像学征象在两组之间差异有统计学意义；骨皮质增厚、钙化在两组之间差异无统计学意义。

骨膜反应、软组织水肿等两个征象的 OR 值均＜1，说明预测诊断高级别软骨肉瘤时起积极作用的，而软骨陷落征象远远＞1 ( 表 2 )，表明其是诊断高级别软骨肉瘤的不利因素。

表1 基于单因素分析高低级别软骨肉瘤 MRI 影像征象Tab.1 MRI features distinguishing low-grade and high-grade chondrosarcoma based on univariate analysis

表2 二元逻辑回归分析高低级别软骨肉瘤的预测因子的结果Tab.2 Odds ratios for MRI features distinguishing low-grade and high-grade chondrosarcoma based on multivariate analysis

讨 论

软骨肉瘤起源于骺板端的发育差的软骨细胞，细胞增殖呈肿瘤并经过软骨化骨，随着病变的进展，逐渐向骨干方向发展，形成分叶状的软骨肿瘤[7]，因此长骨中心型软骨肉瘤常发生于骨端，本研究 52 例当中，发病部位位于长骨骨端共 49 例，约占 94.2%，符合其病理组织学发生发展。

软骨源性肿瘤的特征性表现即软骨基质的矿化或钙化，可呈点状、斑片状，小叶间隔钙化可呈半环状，高低级别软骨肉瘤均可出现，无鉴别诊断意义。

高级别软骨肉瘤恶性程度较高，生长速度较快，范围及最大径线普遍比低级别组大，低级别软骨肉瘤生长有一定的惰性，有些患者可潜伏多年复查范围并无明显变化，本研究低级别组肿瘤最长径平均值约 7.34 cm，高级别组约 13.1 cm，与邓晓娟等[8]研究基本相符；本研究通过绘制 ROC 曲线求解Youden 指数，发现高低级别软骨肉瘤最佳界值，即当肿瘤最长径＞8.25 cm 时诊断高级别软骨肉瘤可达最高诊断效能，肿瘤最大径界值与其他学者研究存在误差可能是样本数量不一致所致。

骨皮质中断、骨皮质增厚、骨膜反应、骨质膨胀的出现均与软骨肉瘤的生物学行为有关，软骨肉瘤的生长方式缓慢且具有侵蚀性，肿瘤软骨侵犯髓腔和板层骨，肿瘤细胞沿着哈弗氏管微浸润生长，笔者推测软骨肉瘤可刺激骨质成骨增生、硬化或骨膜新生骨形成。骨皮质增厚在高低级别软骨肉瘤鉴别中差异无统计学意义，结果与 Douis 等[5]研究结果一致。亦可通过浸润哈弗氏管生长引起周围骨质微小溶解破坏，并融合成斑片状、大片状，形成骨皮质中断，此征象在高级别组软骨肉瘤中超过半数( 59% ) 可见，低级别组只有 27%，可见骨皮质连续性中断，呈虫蚀状、斑片状溶骨性骨质破坏，髓内肿块边缘可突出皮质外形成软组织肿块[9]。病变沿着哈弗氏管达骨膜，可刺激早期的骨膜反应，即骨膜水肿[10]，在 MRI 压脂序列上与骨皮质外缘走行一致的细线状显著高信号 ( 图 1 )，此结果与 Douis 等[5]研究的反应性骨膜炎在高级别软骨肉瘤更常见相一致。由于长骨的髓腔空间相对较大，尤其是股骨和肱骨，低级别软骨肉瘤生长缓慢，很少到达骨皮质内缘引起骨质膨胀，本组仅有 1 例位于空间较局限的腓骨生长，肿瘤虽然不大，但可有骨质膨胀变薄的改变；高级别软骨肉瘤不同的是肿瘤径线较大，恶性程度相对较高，生长速度更快，容易横向生长刺激骨质向外膨胀变形，因此影像表现为骨皮质膨胀，局部骨皮质可有增厚或变薄，连续性可正常或中断[11]。在本研究中，高级别软骨肉瘤组中骨皮质中断、骨质膨胀、骨膜反应三者经卡方检验的 P＜0.05，对高低级别软骨肉瘤的鉴别诊断有价值。

软骨肉瘤是以小叶增长模式为特征，肿瘤细胞增长成软骨结节，然后相互融合，形成分叶状的外形，软骨小叶被间隔包绕[12]，随着肿瘤增长，小叶边缘压迫骨内缘形成扇贝样压迹，当压迹大于正常骨皮质厚度的 2 / 3 时称为扇贝样压迹[13]，将深扇贝样压迹界定为对骨内缘压迹大于正常骨皮质厚度的3 / 4 ( 图 1 )，高级别软骨肉瘤生长较低级别软骨肉瘤迅速，因此深扇贝样压迹更多见于高级别软骨肉瘤，与本研究结果一致。

肿瘤表面的血管较丰富，软骨小叶间的间隔成分主要是纤维血管束和胶原纤维，T2WI 序列上可显示低信号小叶间隔，增强扫描呈明显花环状、结节状强化 ( 图 2 )，在高级别组中，16 例进行 MRI 增强扫描的病例全部出现特征性强化，高级别软骨肉瘤血管覆盖较紧密且丰富，早期即可出现快速而明显强化，低级别软骨肉瘤强化程度一般较低，边缘呈细线状强化方式多见[14]。

软骨肉瘤可引起邻近骨髓组织炎性反应或肿瘤细胞对周围正常骨髓的浸润，其影像表现为骨髓水肿，MRI 评估肿瘤的边界和骨髓水肿范围能指导患者术前的肿瘤切除的范围，尽管骨髓水肿可能存在仅在病理上表现为少量的肿瘤细胞微浸润区域，MRI 上信号无法区分，两者的分界有待进一步研究[15]。有研究表明 MRI 显示髓内肿瘤边界 3 cm 以外区域是安全的[16]。

肿瘤突破皮质形成软组织肿块一般提示肿瘤恶性程度较高，软骨肉瘤肿瘤向骨外侵犯，形成软组织肿块，去分化软骨肉瘤典型表现为髓腔内是良性软骨类肿瘤或低级别软骨肉瘤，而软组织肿块为高度恶性的梭形细胞肉瘤，两种组织界限分明。软组织肿块可刺激周围组织产生炎性反应或者肿瘤细胞浸润周围正常组织形成软组织水肿。有研究认为瘤周水肿是诊断恶性肿瘤的可靠征象[17]，本研究也显示相比于高级别软骨肉瘤，低级别软骨肉瘤突破骨皮质形成骨旁软组织肿块和周围软组织水肿不常见，与 Yoo 等[17-18]研究成果是一致的。

图1 右股骨近端软骨肉瘤 II 级 a：病灶呈分叶状低信号，股骨内缘可见深扇贝样压迹 ( 空心箭头 )，病灶内部可见更低信号钙化信号 ( 红箭头 )；b：STIR 序列示股骨周围软组织片状高信号水肿 ( 短箭头 )，以及沿着骨外膜线状骨膜水肿高信号 ( → )Fga.1 Grade II chondrosarcoma in the right femur proximal a: A lobulated tumor with deep endosteal scalloping in the inner margin of the femur ( hollow arrow ), with lower signal of calci fi cation within the lesion ( red arrow ); b: With hyperintense signal of edema in the soft tissue arround the femur ( short arrow ), and there is high signal of the periosteum edema along the outer membrane ( → )

T1WI 序列上在病灶的边缘可观察到周围被黄骨髓包绕的软骨结节，T2WI 压脂序列可见高信号软骨结节周围呈明显低信号，此征象在低级别组软骨肉瘤较多被发现，约占 63%，而高级别组只有 4 例( 18% )，软骨肉瘤的边缘形成被宿主板层骨和黄骨髓包绕的软骨岛，称为“软骨陷落征”( 图 3 )，在内生软骨瘤出现较多，是病理上高分化病变的体现[19]。

图2 右股骨远段软骨肉瘤 II 级 a～c：MRI 显示右股骨远段髓腔内分叶状占位性病变，T1WI 为低信号，T2WI 和 STIR 呈高信号，其内可见 T2 低信号分隔，部分骨皮质受压呈深扇贝样改变，前缘局部骨皮质中断并形成软组织肿块，增强扫描呈结节状、花环状强化；d：病理切片 ( HE 染色，倍数 10 × 20 ) 显示肿瘤以分叶状软骨为主，局部细胞密集 ()，软骨基质呈黏液样 ( * )，部分区域为梭形细胞增生伴成骨，细胞异型性明显 ()，可见病理性核分裂像Fag.2 Grade II chondrosarcoma in the right femur distal a - c: Distal lobule occupying lesions of the right femur is low signal in T1WI but high signal in T2WI and STIR, witn low signal separation inside. Partial osteocortical compression showed deep endosteal scalloping, A soft tissue mass was formed in the anterior border of the cortex, The enhanced scanning show annular enhancement; d: Pathological ( HE, 10 × 20 ) the tumor was mainly lobulated cartilage with local cells dense ( * ) and the cartilage matrix was mucous,In some regions, the proliferation of spindle cells is accompanied by osteogenesis, and the cell heteromorphism is obvious (), Pathological nuclear fi ssion

病灶中央脂肪裹入征象 ( 图 4 )，表现为 T1WI 像上病灶中央不规则形的高信号区域，压脂序列呈明显低信号，笔者认为高级别软骨肉瘤可完全破坏正常松质骨小梁和黄骨髓，因此病灶内残存脂肪组织很快被肿瘤细胞替代，而低级别软骨肉瘤则生长缓慢，破坏力相对较低，包裹部分残存的黄骨髓，Yoo等[18]也认为病灶内部的脂肪裹入征象鉴别高低级别软骨肉瘤具有较大的诊断价值。

综上所述，本研究通过回顾性分析长骨中心型软骨肉瘤的多种 MRI 影像征象发现，当肿瘤存在骨膜反应、软组织水肿及软骨陷落征阴性时对提示高级别长骨原发性中心型软骨肉瘤最有诊断价值( 图 5 )，而肿瘤最大径线对临床工作中进行肿瘤的分级也有重要的提示作用，但尚缺乏大样本数据统计以得出明确的诊断界值，因此，综合分析各影像征象能够预测长骨原发性中心型软骨肉瘤的组织学分级，进而指导临床制订精准的治疗方案。

图3 右胫骨近端软骨肉瘤 I 级 a：病灶 T1WI 呈低信号，边缘可见黄骨髓包绕的软骨岛 ( → )；b：STIR 序列可见软骨呈高信号，黄骨髓呈低信号Fag.3 Grade I chondrosarcoma in the proximal tibia a: The signal is low in T1WI with yellow-bone marrow covered cartilage island at the edge of lesion ( → ); b: The cartilage showed hyperintense signal and the yellow bone marrow was low

图4 右股骨远段软骨肉瘤 I 级 a～b：病灶呈浅分叶状，T1WI、T2WI 信号混杂，病灶内可见不规则形 T1、T2 均为高信号 ( → )；c: 压脂呈低信号的脂肪组织 ( 脂肪裹入 )；d 病理切片 ( HE 染色，倍数 10 × 20 ) 显示不规则分叶状软骨 ()，软骨基质呈黏液状 ( * )，局部细胞密集，有一定异型性，绝大部分小叶边缘呈推挤性使小梁消失及变薄，局灶可见浸润性表现 ( 黑箭头 )Fag.4 Grade I chondrosarcoma in the right femur distal a - b: The lesion was super fi cial and mixed signal in T1WI / T2WI, there is irregular fat high signal within the lesion in T1 / T2; c: But low in STIR ( entrapped fat ); d: Pathological ( HE, 10 × 20 ) show irregular lobulated cartilage(), cartilage matrix is mucus ( * ), local cell density, have certain atypia, the vast majority of lobules in marginal push the trabecular disappear and thinning, focal visible invasive ( black arrow )

图5 显示对于同时出现骨膜反应、软组织水肿影像征象，且没有看到软骨陷落征象时，联合诊断高级别软骨肉瘤的总体精度为 ROC 曲线下的面积 ( AUC ) 值，约 89.4%，如果只分析单一征象，出现骨膜反应、软组织水肿时诊断高级别软骨肉瘤的曲线下面积分别约 65.5%、78.2%，联合 3 个征象诊断高级别软骨肉瘤时，诊断效能大大增强Fag.5 Periosteal reaction and soft tissue edema occurred simultaneously without cartilage collapse, the overall accuracy of the joint diagnosis of high-grade chondrosarcoma was approximately 89.4% with an area under the ROC curve. If only single feature was used to analyze, the accuracy of high-grade chondrosarcomas was about 65.5% ( only used periosteum reaction ) and 78.2% ( only used soft tissue edema ) with an area under the ROC curve. The diagnostic ef fi cacy of high-grade chondrosarcoma was greatly enhanced if those three imaging signs were used simultaneously

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