体素内不相干运动技术在椎体良恶性压缩性骨折鉴别中的临床价值研究*

陈张敏，商佳欢，魏鹏飞，，杨 震，袁子逸，许荃颖，郑运松，△，Djamaleil Aushev(哈萨克斯坦)

1.长治医学院附属和平医院(长治 046000)；2.陕西中医药大学(咸阳 712046)；3.陕西中医药大学附属医院(咸阳 712000)

椎体压缩性骨折已成为中老年人常见的疾病，良性通常由骨质疏松所致，恶性主要由转移瘤所致[1]。正确诊断椎体骨折的病因至关重要。目前常规MRI鉴别诊断价值有限，本研究通过磁共振体素内不相干运动(Intravoxel incoherent motion，IVIM)技术在椎体骨折中的应用，探讨IVIM 各参数在鉴别诊断骨质疏松和转移瘤所致椎体压缩性骨折的价值。

资料与方法

1 一般资料 收集2018年7月至2019年7月在陕西中医药大学附属医院就诊的胸腰椎体压缩性骨折患者80例，其中男38例，女42例；年龄45～80岁，平均(64.6±10.4)岁。所有患者均以病理活检、CT、MRI或SPECT复查随访3～6个月证实椎体骨折原因。根据椎体骨折的原因，将患者分为两组：①骨质疏松组44例(70个椎体)，男16例，女28例，平均年龄(66.4±9.8)岁；②转移瘤组36例(53个椎体)，男22例，女14例，平均年龄为(61.2±10.9)岁，原发性肿瘤包括肺癌(18例)、乳腺癌(8例)、前列腺癌(3例)、胆囊癌(1例)、肾癌(2例)、肝癌(4例)。

2 检查方法 采用德国西门子Skyra 3.0 T超导型磁共振扫描仪，32通道脊柱线圈。均行常规矢状位T1WI、T2WI及 STIR序列扫描。T1WI扫描参数：TR 433 ms，TE 8.7 ms，激励次数(NEX) 3次，矩阵384×268，FOV 28 cm×28 cm，层厚4 mm，间距 1 mm。T2WI扫描参数：TR 2000 ms，TE 101 ms，NEX 3次，矩阵384×268，FOV 28 cm×28 cm，层厚4 mm，间距1 mm。STIR扫描参数：TR 3500 ms，TE 65 ms，NEX 3次，矩阵 256×256，FOV 28 cm×28 cm，层厚4 mm，间距1 mm。多b值IVIM扫描参数：TR 2800 ms，TE 75 ms，层厚4 mm，间距1 mm，b值取0 s/mm2、50 s/mm2、100 s/mm2、150 s/mm2、200 s/mm2、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2，取0～50 s/mm2时NEX 6次，取50～150 s/mm2时NEX 8次，取200～600 s/mm2时NEX 10次，取800 s/mm2时NEX 12次，FOV 22 cm×22 cm。

结 果

1 两组椎体常规MRI和IVIM信号比较 见表1。骨质疏松组胸椎32个，腰椎38个，共70个椎体。转移瘤组胸椎20个，腰椎 33个，共53个椎体。对骨质疏松组和转移瘤组T1WI、T2WI、STIR及IVIM序列信号表现进行χ2检验：在T1WI(χ2=1.916，P=0.590)、T2WI(χ2=2.118，P=0.548)、STIR(χ2=5.137，P=0.077)和IVIM(χ2=0.812，P=0.367)序列上，各信号比较差异均无统计学意义。

表1 两组椎体常规MRI 和 IVIM 信号比较(个)

2 两组椎体IVIM参数比较 ADC、D及D*值两组间比较均有统计学差异(均P<0.05)，f值两组间比较无统计学差异(P=0.059)，见表2(图1、2)。

3 两组椎体常规MRI形态学比较及诊断效能 两组常规MRI形态学比较，在椎体形态、椎体后缘形态、是否累及椎弓根、有无椎旁软组织受压上存在统计学差异(P<0.001)，见表3。ROC曲线分析显示，倒楔形具有最大曲线下面积(Area under curve，AUC)，为0.825，其敏感性及特异性分别为97.1%、67.9%，见表4(图3)。

4 IVIM参数诊断效能 对ADC、D、D*值进行ROC曲线分析， 显示D值鉴别两组椎体压缩性骨折的诊断效能最高，见表5(图4)。

5 常规MRI形态学联合IVIM参数的诊断效能 对常规MRI形态学、IVIM参数及常规MRI形态学联合IVIM 参数进行ROC曲线分析，显示常规MRI形态学联合IVIM 参数的AUC和约登指数最大，即诊断效能最高，见表6(图5)。

讨 论

目前，MRI是评估骨髓病变较好的影像学检查方法。正常骨髓组织分红骨髓和黄骨髓，红骨髓主要由40%脂肪和40%水分构成，黄骨髓主要由80%脂肪和15%水分构成。椎体的主要转换模式为局部骨髓转换，随着年龄的增长脂肪成分会逐渐增多，即趋向于黄髓化。文献报道中骨质疏松和转移瘤性别比较存在统计学差异，骨质疏松的女性患者多于男性，其原因可能为50岁以后女性的骨矿物含量较男性下降速率更快[2]；而且绝经后女性卵巢功能趋向衰退，相应产生的雌激素也大大减少，导致骨吸收远大于骨形成，所以中老年女性较男性更容易发生椎体压缩性骨折[3]。

表3 两组椎体MRI常规形态学比较(个)

表4 压缩性骨折MRI常规形态学诊断效能

表5 IVIM各参数诊断效能

表6 骨质疏松组和转移瘤组多参数联合诊断效能

图5 常规形态学(A)、IVIM参数(B)及两者联合(C)ROC曲线

本研究中，骨质疏松和转移瘤所致的椎体压缩性骨折T1WI、T2WI、STIR 及IVIM信号比较，均没有统计学差异(均P>0.05)，这与武小鹏等[4]的研究结果相同，分析原因为骨质疏松导致的椎体骨折水肿信号表现为长T1长T2[5]，而转移瘤导致的椎体骨折由于增多的肿瘤细胞间质比例较大，一般压缩椎体亦表现为长T1长T2信号的改变。IVIM基于弥散加权成像(Diffusion-weighted imaging， DWI)来反映组织中水分子的扩散及血液灌注情况，翁绳和等[6]认为通过DWI的信号改变可以鉴别椎体良恶性压缩骨折。本研究结果相反，分析可能由骨质疏松椎体压缩骨折后增强的T2透射效应所造成，即随着组织中含水量的增多，较长的回波时间会直接影响T2对比度对 IVIM图像的支配，使IVIM表现为高信号。

近年来，DWI技术由于无创、定量而广泛应用于人体多种疾病的鉴别诊断，主要是根据组织中水分子扩散运动的受限程度来区分不同的疾病，水分子扩散受限的程度低则ADC值较高，相反则ADC值较低[7]。对不同病因导致的椎体压缩性骨折，本研究骨质疏松组患者的ADC 值高于转移瘤组患者，差异具有统计学意义(P<0.05)，可能原因是骨质疏松患者由于骨小梁的断裂导致椎体骨挫伤、骨髓水肿，此时椎体中的水分子受限程度较低或不受限，所以ADC值较高；而转移瘤患者由于肿瘤组织完全取代浸润了椎体的正常骨髓成分，一般肿瘤组织所含的实性成分又较多，造成肿瘤细胞排列紧密、细胞间隙减小，水分子受限程度较大，所以ADC值较低[8]。曾旭等[9]亦认为ADC值可用于鉴别良恶性椎体压缩性骨折，良性ADC值要高于恶性，范围分别为(1.21～2.23)×10-3mm2/s、(0.71～1.46)×10-3mm2/s，我们的结果在其范围内。但由于ADC值反映的是病变组织整体的水分子受限程度，组织血管内的微循环灌注也被包括在内[10]，导致ADC值较实际值偏高，可能会造成在鉴别椎体良恶性压缩性骨折时存在部分重叠。相较传统DWI技术，通过双指数模型获得的D值不受组织中血液微循环灌注的影响，更能准确地反映组织中真实水分子扩散受限的情况。Park等[11]得出D值在鉴别椎体良性骨髓增生和转移瘤、骨髓瘤所致的椎体恶性病变时没有交叉重叠。由于D值在高b值上与ADC值的表现相似，所以两组间D值的差异同样可用ADC值的改变原因来解释。D*值在低b值下获得，主要反映了组织中真实的血液微循环灌注情况[12]。本研究得出骨质疏松患者的D*值较转移瘤患者高，差异有统计学意义(P<0.05)。但樊秋菊等[13]得出骨质疏松所致椎体压缩骨折的D*值要明显低于转移瘤所致椎体压缩骨折，认为肿瘤细胞的血流供应较良性椎体骨折更加丰富。本研究结果与此相反，分析原因可能为D*值对图像的信噪比变化异常敏感，稳定性及重复性较差[14]，低b值下的测量结果更易出现误差，造成结果偏倚；另外也可能由于肿瘤组织异常新生血管的不成熟，血管通透性较大，从而导致血流灌注量的相对降低[15]。

总之，在常规MRI形态学上，倒楔形在鉴别骨质疏松和转移瘤所致椎体压缩性骨折上的价值最高；在IVIM各参数中，D值具有最大AUC，说明D值在鉴别诊断骨质疏松和转移瘤所致椎体压缩性骨折上的价值最高；鉴别诊断骨质疏松和转移瘤所致椎体压缩性骨折时，IVIM参数的鉴别诊断价值高于常规MRI形态学，二者联合时诊断价值更高。