磁共振扩散成像和CT 在脊椎骨折病因诊断中价值的比较

赵传东

( 鞍山市第二医院影像科, 辽宁 鞍山 114000 )

脊椎骨折属一种常见脊椎疾病,致病病因较为复杂,可分为外伤和病理性致病2 种。 外伤性脊椎骨折主要是指外力暴力作用,例如坠落、撞击等[1],近年来随着经济发展和交通事故频发,外伤性脊椎骨折发生概率逐年上升。 病理性脊椎骨折多因肿瘤病变等因素引发。 临床对于不同原因引发的骨折,治疗方案差异较大。 常规情况下,2 种脊椎骨折类型根据病史、临床症状和影像表现较好区分,但由于转移性肿瘤多发生脊椎转移,因此部分骨质疏松所致的单纯性压缩性骨折与转移性肿瘤所致的病理性脊椎骨折较难区分[2]。 因此,明确脊椎骨折病因对于临床科学治疗具有重要现实意义。 CT、磁共振扩散加权成像(Diffusion-weighted imaging,DWI)均为脊椎骨折病因诊断常见方案,相对于X 线诊断,CT 可以有效避免结构重叠,提高分辨率,发现常规X 线无法发现的微小或隐匿病变,对椎体、椎弓根及附件的检测效果较为理想,但对于软组织方面诊断效果有限[3]。 MRI 具有软组织分辨率高和多轴成像特点,其对骨髓信号的敏感性显著高于放射性核素,可清晰显示软组织和脊髓侵犯情况,对病变性质鉴别具有明显优势。 扩散成像技术是一种对水分子运动敏感的成像技术,可从定量角度对病灶情况进行分析[4]。 基于此,本次研究对我院2020 年4 月—2021年4 月收治的192 例脊椎骨折患者临床治疗进行回顾性分析,探讨磁共振扩散成像和CT 在脊椎骨折诊断中价值。 具体内容报告如下。

1 临床资料

1.1 一般资料

选取我院2020 年4 月—2021 年4 月就诊的脊椎骨折患者中192 例纳入本次研究。 所有患者均经临床诊断和影像学检查确诊为脊椎骨折。 其中男98例,女94 例,年龄27 ～76 岁,平均年龄为(44.79 ±3.18)岁。 院医学伦理委员会审核批准本次研究。(1)纳入标准:所有研究对象无CT、DWI 检查禁忌证;依从性良好;临床资料完整;患者及家属均知晓本次研究方法和目的并自愿参与。 (2)排除标准:孕妇;对CT、DWI 检查存在禁忌者;难以配合相关研究患者,如依从性较差、精神存在疾病者。

1.2 方法

DWI 检查:所有患者均接受DWI 扫描。 扫描仪器为GE signa HDe 1.5T 磁共振扫描机,在脊椎常规扫描基础上应用扩散成像技术获取DWI 影像资料。合理设置常规扫描参数,扩散成像时将运动敏感梯度(2 个) 计入常规扫描中,经对运动敏感梯度(2 个)各项参数实施调整,如幅度、梯度持续时间、梯度间距等,对b 值(扩散敏感因子)实施调节,取得多次扩散成像数据。 本次研究设置b 值、扫描时间分别为300 s/mm2、52 秒。 经DWI 图像数据对表观扩散系数(Apparent diffusion coefficient,ADC)、SNR(信噪比)实施计算。 CT 检查:所有患者均接受螺旋CT 扫描。 仪器选择GE Lightspeed 16 排螺旋CT 机,合理调整扫描参数。 完成扫描后,重建各图像数据。采用双盲法阅片,结论不一致时协商确定。

1.3 观察指标

分析2 种诊断方式对单纯性脊椎骨折和病理性脊椎骨折诊断的准确性。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 病理诊断结果

经X 线片检查及临床随访结果显示,192 例患者中单纯性脊椎骨折92 例。 致病原因:外伤78 例,其他原因14 例;骨折类型:单个脊椎骨折34 例,多个脊椎骨折58 例,共计骨折椎体156 个。 病理性脊椎骨折患者100 例,以病理诊断结果作为金标准。 致病原因:脊椎转移瘤36 例(52 个),多发性骨髓瘤32 例(36 个),结核52 例(108 个);骨折类型:单个脊椎骨折42 例,多个脊椎骨折58 例,共计骨折椎体196 个。

2.2 DWI、CT 诊断结果分析

单纯性脊椎骨折诊断结果:DWI 扫描外伤检出78 例,检出率为100.0% (78/78),检出骨折椎体152 个,检出率为97.44%(152/156);CT 扫描外伤检出74 例,检出率为94.87%(74/78),检出骨折椎体136 个,检出率为87.18%(136/156),2 种诊断方式骨折椎 体 检 出 率 差 异 不 大 (χ2= 0.624,P=0.453 ＞0.05)。 病理性脊椎骨折诊断结果:DWI脊椎转移瘤检出率为98.08%(51/52),高于CT 检出的82.69%(43/52);DWI 多发性骨髓瘤检出率为100.00% (36/36),高于CT 检出的83.33% (30/36);DWI 结核检出率为95.37% (103/108),高于CT 检出的74.07%(80/108)。 DWI 病理性脊椎骨折检出率为96.94% (190/196),高于CT 检出的78.06% (153/196), 组间差异有统计学意义(χ2=4.625,P=0.001)。

2.3 不同类型骨折ADC 值

病理性脊椎骨折ADC 值为(1.63 ± 0.22) ×103mm2/s,低于单纯性脊椎骨折的(2.44 ±0.24) ×103mm2/s,组间差异有统计学意义(t= 18.365,P=0.0005)。

3 讨论

脊椎是人体重要组成部分,包括韧带、椎骨、椎间盘等。 脊椎骨折临床较为常见,临床表现为运动性障碍、肿胀、脊椎压痛等[5]。 部分严重患者由于脊髓损伤,甚至会导致截瘫,严重影响患者生命安全和生活质量。 脊椎骨折病因较为复杂,主要分为外伤引起的单纯性骨折和肿瘤性病变引起的病理性骨折。 单纯外伤所致骨折临床诊断较为容易,但由于脊椎是转移性肿瘤好发部位,因此对于病理性骨折诊断易发生误诊、漏诊情况。

目前,临床常用的影像学诊断手段包括MRI、X线、放射性核素99mTc 骨扫描、CT、DWI 等。 X 线是骨折类疾病的基本检查方法,可见椎体呈楔形压缩变化,如合并周围软组织肿块,则可高度怀疑为病理性骨折。 但由于脊椎结构互相重叠,因此X 线诊断准确度较低。 放射性核素99mTc 骨扫描对压缩性骨折敏感性较高,但对于骨髓瘤脊椎转移瘤呈现假阴性,一般需与临床诊断和其他影像检查相结合。 CT 是一种常用的骨折诊断方式,避免了X 线结构重叠的缺点,且分辨率较高,能够清晰显示骨折线走向及椎体移位情况,发现椎体、椎弓根等细微病变部位,对于单纯性压缩骨折可见骨皮质存在骨折情况,且周围软组织一般都＜8 mm,而病理性骨折软组织较厚且多呈结节状,但总体来看,CT 对于病理性脊柱骨折软组织方面变化诊断效果有限[6]。 近年来,MRI 在脊椎骨折诊断中得到广泛应用,可以鉴别脊椎内良、恶性病变。 但由于部分病变在常规序列上形态信号改变相近,因此仍存在漏诊、误诊情况。 DWI 近年来得到广泛应用的一种新型影像诊断技术,可无创性掌握分子水平组织结构,通过水分子在组织内扩散运动速度差异成像反射微观分子在组织内的水平运动规律,进而掌握组织空间信息、微观结构[7]。 所以,根据DWI 信号强度改变,可对组织生理状态、结构改变实施诊断。 研究显示[8],脊椎椎体MRI 成像信号主要包括骨髓中水分、脂肪及血流。 骨髓分为富含静脉窦系统血管网的红骨髓和薄壁小静脉血管网的黄骨髓,红骨髓中水、脂肪、蛋白质构成比为4∶4∶2,黄骨髓中水、脂肪、蛋白质构成比为1.5∶8∶5。椎体中骨髓采用局部转换模式,具有渐进和长期性特点,红骨髓的含量和年龄呈反比,黄骨髓和年龄呈正比,因此MRI 信号随着年龄增长也不断变化,特别在T1WI。 有学者将正常椎体信号分为4 类9 型[9]。Ⅰ类分为3 型,其中a 型:椎体中部静脉水平方向条带状高信号;b 型:椎体中部三角形高信号;c 型:椎体上中部高信号;Ⅱ类分为2 型,其中a 型:椎体中部前后三角形、正中团片状高信号;b 型:椎体后部高信号;Ⅲ类分为3 型,其中a 型:椎体内分布直径＜5 mm 斑点状高信号; b 型: 椎体内分布直径＞5 mm斑片状高信号;c 型:椎体内高信号,但无斑点状影;Ⅳ类分为1 型,椎体周边或上(下)缘终板下条带状不规则高信号。 Ⅰ、Ⅱ类信号与年龄呈反比,Ⅲ、Ⅳ类信号与年龄呈正比,但和性别无关联性。本次研究结果显示,DWI 和CT 在单纯性脊椎骨折诊断方面,差异无统计学意义(P＞0.05);分析原因,单纯性骨折主要由于骨小梁骨质减少,骨髓比例和含量完整,多发于T11-12,L1-2,可单发或多发,但多发更为常见[10]。 因为急性期可引起骨髓水肿,因此T1WI 表现为不均匀低信号,而T2WI 呈现为不均匀高信号,也有部分患者椎体上部或大部分表现为T1WI低信号区,后角信号强度不变。 而CT 诊断可见压缩椎体呈楔形、扁平状或双凹面形状[11]。 与DWI 相比,CT 诊断难以发觉微小病灶,只有在病情逐步恶化后才有可能被检出。 本次研究DWI 共有10 个漏诊,均为骨折椎体,经对比CT 图像可见,漏诊病灶均位于DWI 影响图像交接位置,提示了DWI 检出骨折脊椎的能力更高,但在交界处处理能力仍有不足。本次研究结果显示,DWI 结核检出率为95.37%,高于CT 检出的74.07%。 其中,MRI 信号表现为T1WI以低(等)信号为主,T2WI 以高信号为主,CT 诊断可见骨质破坏,呈溶骨特性。 脊椎结核是一种常见的骨关节结核,是由血行播散进入髓腔,破坏骨质所致,可引起椎前(旁)脓肿,并导致椎管和椎间盘损伤。 年轻人多发,男性患者略多于女性,发病部位以腰椎为主,胸椎其次[12]。 主要继发胸膜和肺结核,研究认为与椎体劳损,负重有关[13]。 病理学将其分为中心型、边缘性、附件型、韧带下型。 发病早期以抗痨治疗为主,中晚期多采用手术治疗,但疗效有限,因此早期诊断对于改善患者预后具有重要意义。本次研究结果显示,在病理性脊椎骨折诊断方面,DWI 脊椎转移瘤检出率为98.08%,高于CT 检出的82.69%,DWI 多发性骨髓瘤检出率为100.00%,高于CT 检出的83.33%,MRI 信号表现为T1WI 以弥漫性低信号为主,T2WI 以弥漫高信号为主。 CT 诊断可见椎弓根水肿及膨大。 脊椎转移瘤是指由于肿瘤组织替代椎体骨质,导致骨小梁受损,骨结构变薄,进而引发骨折。 多见于胸椎,腰椎和颈骶椎次之,因肿瘤细胞多以离心性和膨胀性生长,骨折时病灶组织互相挤压,因此压缩椎体多突向椎管并呈球形。 临床表现为多发跳跃性分布,以倒楔形和盘形扁状为主,倒楔形多发生在转移早期,扁形多为椎体全部被病灶组织侵蚀后发生的慢性均匀性压缩。 本次研究结果显示,DWI 病理性脊椎骨折检出率为96.94%,高于CT 的78.06%,组间差异有统计学意义(χ2=4.625,P=0.001)。 分析原因,扩散是指分子颗粒从高浓度向低浓度扩散的一种微观运动,脊髓、骨骼肌等组织内水分子以各向异性方式扩散。DWI 有别于常规MRI 技术,它属于功能成像,DWI序列是在常规T2WI 脉冲序列中插入2 个大小一样的反向梯度脉冲,第1 个脉冲发挥H 自旋去相位作用,第2 个脉冲保证相位重聚,是目前唯一能够真实反映身体内水分子扩散的检测方法[14],通过反映病理状态下各组织成分间水分子交换功能状态来间接反映机体组织的微观结构变化。 而CT 由于自身工作原理,对于软组织方面诊断效果有限,因此存在误诊情况,特别是对于初期的病理性脊椎骨折检出效果更是较低。 本次研究结果显示,病理性脊椎骨折ADC 值明显低于单纯性脊椎骨折,组间差异有统计学意义(t=18.365,P=0.000)。 本次研究已经根据骨折类型分为单纯性脊椎骨折和病理性脊椎骨折,但通过ADC 值计算发现,DWI 具有良好的单纯脊椎骨折和病理性脊椎骨折鉴别效果。 分析原因,因为单纯性骨折和病理性骨折病理基础不同,因此机体内水分子扩散状态明显有异。 单纯性骨折主要是骨髓水肿,因此会造成细胞外自由活动的水分子增加,扩散加快,检测中可发现ADC 数值明显增高,而病理性骨折主要由于肿瘤细胞的堆积、浸润所致,因此细胞外空间减少,造成水分子活动受限,表现为ADC数值降低。 ADC 数值测量时需要注意,其受多种因素影响,如兴趣区位置、组织特性、b 值大小等[15]。此外需要注意的是,本次研究同时也发现,病理性脊椎骨折治疗前后的ADC 数值也表现出一定差异,即治疗后ADC 数值升高,因时间关系,并未做深入分析,但显然DWI 也可作为评估病理性脊椎骨折治疗效果的一种临床技术。 DWI 虽然具有较高的临床诊断性,但由于其存在图像伪影,所以对病灶评价存在一定弊端。 例如:对微小病灶测量并不准确,需要应用2 种以上b 值成像,且成像位置不佳仍会影响测量精度。 同时由于平面回波成像(Echo-planar imaging , EPI)对不均匀磁场极为敏感,因此脊椎和肺、肠、胃等界限处易发生图像变形。 工作中,可通过脉冲触发技术和sense 技术缩短DWI 时间,对伪影进行矫正和消除,提高诊断准确性。

综上所述,DWI 在脊椎病理性骨折诊断准确率方面显著优于CT 诊断,但仍存在部分漏诊情况,可结合CT 诊断结果提高诊断准确率。 对于外伤引起的单纯性脊椎骨折CT 诊断准确率也较为理想,临床可以结合患者实际和经济条件酌情处理。