森巴提·別格扎提, 郭 輝, 迪里木拉提·巴吾冬

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心, 烏魯木齊 830054)

脊柱特殊的血供系統(tǒng)使其成為惡性腫瘤常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移部位[1]，當(dāng)原發(fā)腫瘤臨床癥狀不典型時(shí)脊柱轉(zhuǎn)移引起患者首發(fā)癥狀，而出現(xiàn)脊柱轉(zhuǎn)移時(shí)，患者預(yù)后較差，因此早期診斷脊柱轉(zhuǎn)移、侵及范圍對(duì)臨床治療及干預(yù)起著重要的作用[2]。脊柱轉(zhuǎn)移瘤在MRI表現(xiàn)為骨髓替代征，采用傳統(tǒng)MRI診斷脊柱轉(zhuǎn)移瘤并不難，但正常椎體脂肪含量高時(shí)，因轉(zhuǎn)移瘤病灶含水量高，在T2WI像上均呈高信號(hào)，使一些小轉(zhuǎn)移灶被掩蓋，造成對(duì)患者病情的漏診。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像(intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging，IVIM-DWI)通過(guò)雙指數(shù)模型同時(shí)獲得灌注和擴(kuò)散信息，能更準(zhǔn)確地反映骨髓成分的微觀變化，提供骨髓病變的更多信息。本研究旨在定量評(píng)價(jià)IVIM-DWI序列在脊柱轉(zhuǎn)移瘤的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心2018年6-9月期間經(jīng)臨床病史、影像資料及病理證實(shí)的21例脊柱轉(zhuǎn)移瘤患者為病例組，其中男性10例，女性11例，年齡35～83歲，平均年齡(64.3±11.5)歲。病例組均有明確原發(fā)病史，肺癌6例、乳腺癌3例、直腸癌1例、食管癌2例、前列腺癌3例、卵巢癌2例，乙狀結(jié)腸癌1例、胰腺癌1例、鼻咽癌2例。另取11例健康志愿者為對(duì)照組，其中男性7例，女性4例，年齡23～72歲，平均年齡(40.82±14.89)歲，無(wú)腫瘤病史，排除脊柱良惡性病變、脂肪變及壓縮性骨折等。病例組和對(duì)照組均排除有幽閉恐懼癥或核磁檢查禁忌證者。

1.2 檢查方法采用德國(guó)Siemens公司Skyra3.0T型磁共振機(jī)，運(yùn)用脊柱線圈對(duì)患者各椎體進(jìn)行MRI常規(guī)序列和IVIM-DWI序列的掃描。常規(guī)序列包括矢狀位的自旋回波序列(SE) T1 加權(quán)成像、快速自旋回波序列(FSE) T2 加權(quán)成像、T2 加權(quán)壓脂成像及矢狀位IVIM-DWI序列成像，IVIM-DWI共有8個(gè)b值(0、50、100、150、200、400、600、800)。掃描參數(shù)：矢狀位IVIM-DWI序列：共有8個(gè)b值(0、50、100、150、200、400、600、800)，TR：6 800 ms，回波時(shí)間(TE)：82 ms，層厚：3 mm，層間距：1 mm,激勵(lì)次數(shù)(NEX):2次,成像野(FOV):320 mm,掃描時(shí)間5 min，掃描序列及各參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 病例組患者M(jìn)R常規(guī)序列和IVIM-DWI序列的掃描參數(shù)

1.3 IVIM-DWI圖像及數(shù)據(jù)后處理將IVIM-DWI圖像傳輸至Siemens syngo．via工作站并導(dǎo)入MITK-Diffusion專用后處理軟件，感興趣區(qū)(ROI)選取在病灶顯示最大的3個(gè)層面并避開(kāi)壞死、囊變及血管部位，每個(gè)層面取3個(gè)ROI，測(cè)定各參數(shù)值，即D、D*及f值并取平均值，ROI面積75～175 mm2。對(duì)照組ROI選取椎體信號(hào)強(qiáng)度顯示較均勻的連續(xù)3個(gè)層面，并保持其大小與病例組一致，每個(gè)層面取3個(gè)ROI，測(cè)定各參數(shù)計(jì)算平均值，經(jīng)Win-micron專用后處理軟件生成各參數(shù)的偽彩圖。

2 結(jié)果

病例組患者21例，共侵犯椎體110個(gè)，其中頸椎14個(gè)、腰椎33個(gè)、胸椎48個(gè)、骶椎15個(gè)。與對(duì)照組D、D*值(0.33±0.17)×10-3、(20.91±24.25)×10-3mm2/s比較，病例組D、D*值(0.81±0.44)×10-3、(55.28±42.12)×10-3mm2/s升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；與對(duì)照組f值(0.37±0.15)%比較，病例組f值(0.12±0.07)%降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見(jiàn)表2。對(duì)照組和病例組椎體IVIM-DWI成像效果均較好，見(jiàn)圖1、2。IVIM-DWI各參數(shù)對(duì)脊柱轉(zhuǎn)移瘤的診斷閾值、AUC、敏感度和特異度分別為:D值：0.75×10-3mm2/s、0.917、86.4%、88.3%;D*值：0.54 ×10-3mm2/s、0.752、71.8%、81.9%,f值為0.073，表明診斷效能低，見(jiàn)圖3。

表2 脊柱轉(zhuǎn)移瘤患者與正常志愿者的IVIM-DWI 相關(guān)參數(shù)指標(biāo)比較

圖1 脊柱轉(zhuǎn)移瘤圖

(注：55歲某男性患者，a:T2WI序列，矢狀位；b:T2WI壓脂序列，矢狀位；c:D值偽彩圖；d:D*值偽彩圖；e:f值偽彩圖)

圖2 正常脊柱圖

圖3 D、D*及f值診斷脊柱轉(zhuǎn)移瘤的ROC曲線

(注：藍(lán)色代表D值；綠色代表D*值；黃色代表f值；紫色代表參考線)

3 討論

骨骼是惡性腫瘤第三大轉(zhuǎn)移部位，其中最常見(jiàn)的是脊柱轉(zhuǎn)移，多發(fā)于胸、腰椎，其次為頸、骶椎[3]。椎體轉(zhuǎn)移最早出現(xiàn)骨髓代謝改變而后發(fā)生形態(tài)改變，當(dāng)病變進(jìn)展至形態(tài)改變時(shí)會(huì)出現(xiàn)脊髓壓迫癥，造成不同程度神經(jīng)功能障礙，若不能及時(shí)處理則造成脊髓壞死并產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此早期發(fā)現(xiàn)骨髓代謝的變化在脊柱轉(zhuǎn)移瘤的治療和預(yù)后起著十分重要的作用。MRI對(duì)骨髓變化較敏感，而脊柱轉(zhuǎn)移瘤早期表現(xiàn)為骨髓替代征[4]，臨床上多采用MRI診斷脊柱轉(zhuǎn)移瘤，但當(dāng)正常椎體脂肪含量高時(shí)，轉(zhuǎn)移瘤病灶含水量高，在T2WI像上整個(gè)椎體都呈稍高信號(hào)，使一些小轉(zhuǎn)移灶被掩蓋，當(dāng)脊柱轉(zhuǎn)移瘤原發(fā)瘤不明確及單發(fā)和椎體形態(tài)無(wú)變化的病例亦難以診斷。常規(guī)DWI技術(shù)基于單指數(shù)模型，其ADC值受多種因素的影響，在人體組織中，不僅有水分子的運(yùn)動(dòng)，也有微循環(huán)的灌注，而常規(guī)DWI不能區(qū)分各種因素進(jìn)行定量分析[5]，因此要得到準(zhǔn)確的純擴(kuò)散及灌注信息，常規(guī)DWI不再適用。而體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散加權(quán)成像(IVIM-DWI)作為傳統(tǒng)DWI技術(shù)的延伸，最初由Lebihan等[6]提出, 基于雙指數(shù)模型多b值來(lái)定量分析活體組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散及血液微循環(huán)灌注的信息。低b值時(shí)反映微循環(huán)的灌注、高b值時(shí)基本反映純水分子的擴(kuò)散[7]。近些年來(lái)，IVIM-DWI在腫瘤性病變?cè)\斷中應(yīng)用較多[8]，主要用于腦膠質(zhì)瘤分級(jí)、乳腺癌、前列腺癌及腎癌等疾病的診斷，而在骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)方面的研究仍罕見(jiàn)，需要作出大量研究來(lái)為骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)方面的疾病提供更多定量參數(shù)的診斷閾值[9-11]。

本研究將IVIM-DWI技術(shù)應(yīng)用在脊柱轉(zhuǎn)移瘤的定量分析中，得出相關(guān)參數(shù)D、D*及f值，其中D(diffusion coefficient)為擴(kuò)散系數(shù),代表感興趣區(qū)純水分子所致擴(kuò)散效應(yīng),D*(pseudo-diffusion coefficient)為偽擴(kuò)散系數(shù),代表感興趣區(qū)局部微循環(huán)灌注所致擴(kuò)散效應(yīng);f(perfusion fraction)是灌注分?jǐn)?shù),代表感興趣區(qū)微循環(huán)灌注效應(yīng)占總體擴(kuò)散效應(yīng)的容積率。本研究共納入的21例脊柱轉(zhuǎn)移瘤患者病變椎體D值及D*值均高于對(duì)照組，與樊秋菊等[12]研究結(jié)果相似。D值高可能是脊柱轉(zhuǎn)移瘤腫瘤細(xì)胞破壞椎體骨質(zhì)，使骨小梁數(shù)量減低，造成骨質(zhì)密度下降，細(xì)胞外間隙增加，水分子自由擴(kuò)散增加[13-16]。D*值為相對(duì)應(yīng)的D值的10倍以上，其值高可能與轉(zhuǎn)移性椎體骨質(zhì)新生血管生長(zhǎng)迅速、血液灌注量較大有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)病例組f值低于對(duì)照組，理論上f值應(yīng)隨灌注成分增加而增加，f值低可能與TR、TE等掃描參數(shù)的影響有關(guān)。D、D*及f值在診斷脊柱轉(zhuǎn)移瘤中有一定價(jià)值,ROC曲線顯示D值診斷效能最大，其敏感度及特異度也最高，其次為D*值，而f值診斷效能極低，反應(yīng)純水分子擴(kuò)散及灌注相關(guān)水分子擴(kuò)散在診斷脊柱轉(zhuǎn)移瘤中意義較大。IVIM-DWI是一種無(wú)創(chuàng)性的MR定量成像檢查技術(shù),D、D*及f值可以反映脊柱轉(zhuǎn)移瘤椎體腫瘤細(xì)胞密集度及灌注特性,為脊柱轉(zhuǎn)移瘤的影像學(xué)診斷提供理論依據(jù)。