磁共振彌散加權成像在肌骨疾病診斷及療效評價中的應用

李盼盼，李長勤，朱建忠

(泰山醫(yī)學院附屬醫(yī)院，山東泰安271000)

磁共振成像(MRI)是疾病診斷、分期及隨訪的重要檢查方法，常規(guī)MRI檢查影像分析主要依據信號強度及解剖形態(tài)學表現(xiàn)，但不同的病理過程存在相似的信號表現(xiàn)，降低了診斷的特異性。磁共振彌散加權成像(Diffusion-weighted imaging，DWI)是近幾年新興的一門技術，可從細胞分子水平提供組織微觀水分子運動的定量及定性信息，進行多種肌骨疾病的診斷及治療后療效評估，現(xiàn)將其在肌骨疾病診斷及療效評價中的應用綜述如下。

1 DWI的影像學基礎及顯示方式

DWI成像基礎為組織中水分子的隨機彌散運動。細胞外水分子運動過程受到的阻礙較少;細胞內的水分子運動則受到細胞器、細胞內大分子及細胞膜的限制［1］。DWI獲取組織中水分子的彌散運動信息，從而間接反映組織的微觀結構及特征，從細胞水平提供組織微觀學的信息，實現(xiàn)正常組織與病理組織的鑒別。DWI信號強度與組織中水分子的彌散運動能力密切相關，為了實現(xiàn)病灶中水分子彌散能力的定量分析，通常將DWI圖像的分析結果與表觀彌散系數(Apparent diffusion coefficien，ADC)值相結合進行興趣區(qū)的定量評價。ADC是評價細胞組織內水分子彌散運動能力的客觀指標，亦是DWI影像評估的定量參數。惡性腫瘤組織較良性病變中含有更多的細胞及組織內容物，因此在高b值的DWI影像上表現(xiàn)為明亮的高信號，ADC值較低。此外，組織灌注、細胞外間隙大小、細胞內核質比分布、細胞膜完整性及細胞大小、生存狀況等均會影響水分子的彌散運動能力。DWI有多種顯示方法，如黑白翻轉圖像、偽彩圖像等方式。由于偽彩圖像信號高低的定奪無統(tǒng)一標準，因此多使用黑白翻轉影像。高b值DWI與解剖學影像的三維融合技術有著廣闊的應用前景，如臨床病灶的精確定位，引導穿刺活檢等。

2 DWI在肌骨疾病診斷中的應用

2.1 椎體良惡性骨折 DWI技術已廣泛應用于椎體骨折，尤其是椎體良惡性壓縮骨折的鑒別診斷。常規(guī)MRI檢查序列在診斷椎體壓縮骨折的過程中需仔細觀察形態(tài)學變化，但良惡性壓縮骨折可存在相似征象，難以實現(xiàn)鑒別診斷。近幾年結合DWI序列進行鑒別診斷已成為一種趨勢。關于椎體壓縮骨折病理變化對彌散的影響一直無詳盡的理論解釋。有研究提出可依據DWI信號的定量分析進行椎體壓縮骨折的診斷［1］，骨質疏松性壓縮骨折表現(xiàn)為等信號或高信號，腫瘤或轉移瘤所致椎體壓縮骨折表現(xiàn)為高信號［2］。亦有學者研究證實DWI影像在診斷椎體骨折方面無任何優(yōu)勢［3］，指出有些轉移瘤所致椎體壓縮骨折在b值為165 s/mm2的DWI影像上表現(xiàn)為低信號。成骨性骨轉移灶由于含水量較少在DWI圖像上呈低信號，放療后的轉移灶有相似的信號表現(xiàn)［4］。Kalkmann 等［5］研究證實 DWI在診斷成骨性轉移灶時存在相似的假陽性結果。

諸多學者研究了椎體壓縮骨折DWI信號的分析，有研究納入82例患者、共102個骨折椎體，計算出敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為100%、93%、91%、100%［6］。另有學者研究將良惡性壓縮骨折椎體的DWI信號分為高信號、等信號及低信號進行統(tǒng)計分析，得出了相似的敏感度、特異度(＞85%)［7］，但亦有研究得出的敏感度很低，如有研究納入46例患者，敏感度僅為42%。為實現(xiàn)異常椎體興趣區(qū)的定量分析，對ADC值進行測量、統(tǒng)計，證實非轉移灶所致椎體壓縮骨折病灶ADC值明顯高于轉移灶所致椎體壓縮骨折的ADC值［6］。但由于研究分組的重疊、不同彌散序列及彌散梯度的采用使ADC值的分布變化廣泛，并且轉移的進展過程等均會影響ADC值變化，ADC值目前無統(tǒng)一的診斷閾值標準。鑒于此DWI技術不作為獨立的檢查手段使用，常與其他檢查方法結合，如結合常規(guī)MRI檢查序列。

2.2 原發(fā)性骨來源腫瘤 平片和常規(guī)MRI檢查序列早已廣泛應用于原發(fā)性骨腫瘤特征的描述和分期，對于級別較高的肉瘤，傳統(tǒng)的診斷方式通常是結合CT和骨閃爍成像。長期以來巨大軟骨瘤和低度惡性軟骨肉瘤的鑒別診斷一直是難點。這兩種疾病的惡變程度不同，且二者均屬于臨床低度惡性腫瘤，可使用刮骨術進行成功治療。DWI圖像的定量及表現(xiàn)特征在鑒別軟骨肉瘤與其他骨組織的良性腫瘤方面無顯著特異性，不同病理組織病變可有相似的DWI表現(xiàn)，同時單純骨囊腫的ADC值較高，與軟組織腫瘤的表現(xiàn)相似。因此DWI影像在原發(fā)性骨腫瘤的診斷和分期中的臨床應用存在一定局限性。

2.3 原發(fā)性軟組織腫瘤 由于軟組織的原發(fā)腫瘤MRI常規(guī)序列影像表現(xiàn)無特異性，在無明確病理結果情況下很難進行依據MRI常規(guī)影像表現(xiàn)進行確診。DWI影像表現(xiàn)特征診斷原發(fā)性軟組織腫瘤準確率適中。早期的研究證實良惡性腫瘤的ADC值無明顯統(tǒng)計學差異，存在一定的重疊性［8］，可能原因為軟組織腫瘤結構復雜且成分多樣。與非黏液性腫瘤相比，黏液性腫瘤的ADC值較高，大部分的液體性腫瘤含有較高黏蛋白，但膠原蛋白含量相對較少［9］。非黏液性腫瘤中，惡性腫瘤的ADC值明顯低于良性腫瘤的ADC值。小樣本研究證實DWI可實現(xiàn)肉瘤及慢性擴張型血腫的鑒別診斷，但有時部分慢性血腫等疾病被誤診為軟組織腫瘤。慢性擴張型血腫可與軟組織肉瘤有相似的表現(xiàn)特征，但由于血腫的細胞成分少，DWI影像上ADC值明顯高于惡性腫瘤的 ADC 值［10］。

2.4 骨骼的感染性疾病 通常骨髓炎可在DWI影像上表現(xiàn)為高信號，低ADC值，與惡性腫瘤的表現(xiàn)類似［11］。因病灶中含有濃稠的蛋白質液體及大分子物質，阻礙了水分子的彌散運動。結核性脊柱炎及化膿性椎間盤炎在DWI影像上亦表現(xiàn)為彌散受限，此限制了DWI在鑒別椎體腫瘤性椎體損害及感染性椎體損害的應用，在二者鑒別診斷方面特異性、敏感度及準確性較低［11］。骨髓血源性腫瘤如淋巴瘤在DWI圖像上彌散受限，表現(xiàn)為高信號［12］。DWI與STIR在診斷骨髓淋巴瘤方面敏感度相似，較T1WI的診斷敏感性略高。以往研究證實DWI影像在診斷骨髓淋巴瘤時與常規(guī)MRI序列、STIR等有廣泛應用價值，但由于DWI影像的空間分辨率較差，存在一定的偽影影像扭曲等，DWI技術的應用受限。

3 DWI在腫瘤治療后療效評價中的應用

部分腫瘤患者在接受輔助化療后可無明顯體積縮小表現(xiàn)，部分病灶可因周圍軟組織的水腫體積增大，因此利用常規(guī)MRI序列通常難以進行準確的治療后療效評估。90%的腫瘤經成功化療后有液化壞死表現(xiàn)［13］。隨著病灶液化成分的增加，病灶的平均ADC值增加。Park等［14］報道，DWI在原發(fā)性骨腫瘤治療隨訪中ADC值顯著升高。當骨組織的惡性病變得到有效治療后，腫瘤細胞被殺死，病灶內的水分子彌散運動能力增加，表現(xiàn)為ADC值增大。骨組織惡性病變治療后在高b值的DWI圖像上的表現(xiàn)多變，信號強度可增強亦可降低;此種復雜變化過程與治療時間進展有關。有效治療后病灶在較長時間內表現(xiàn)為低信號，ADC值增加。這是因為腫瘤細胞的壞死，腫瘤細胞的切除、黃色脂肪的再現(xiàn)、骨質硬化、繼發(fā)性骨髓纖維化及組織水分的丟失等在治療中同時存在，最終表現(xiàn)為在治療成功的腫瘤組織中DWI影像信號降低，ADC值增加，這種變化過程是緩慢的，與腫瘤類型及治療方式選擇有關。

DWI影像中組織彌散能力的改變還可用于區(qū)分治療過程中腫瘤增殖活躍的部分及壞死組織［2］。白血病患者治療后組織壞死，ADC值顯著增加，提示治療有效［11］。最近的研究發(fā)現(xiàn)椎體的轉移瘤化療前在DWI影像上表現(xiàn)為明顯的高信號，化療后表現(xiàn)為低信號［2］。隨著患者臨床治療的進展，在DWI影像上表現(xiàn)為明顯低信號，因治療過程中細胞凋亡，使細胞膜的完整性受到破壞，水分子彌散運動能力增強。對于臨床治療無效的患者在DWI圖像上表現(xiàn)為持續(xù)高信號，提示腫瘤組織持續(xù)增長。軟組織肉瘤治療后ADC值降低，體積縮小;ADC值大小與腫瘤體積呈正相關(r=0.925，P ＜ 0.000 1)［9］。在DWI影像上軟組織腫瘤治療后的血腫及周圍軟組織水腫表現(xiàn)為低信號，明顯區(qū)別于復發(fā)的腫瘤［13］。但單獨依據DWI信號變化對腫瘤的治療過程進行檢測隨訪存在一定誤診率。如多發(fā)骨髓瘤、淋巴瘤等患者在經過有效治療后，病灶發(fā)生大量的液化壞死但受T2穿透效應影響在DWI影像上表現(xiàn)為高信號和高ADC值，且這種信號變化可持續(xù)多年。

綜上所述，DWI是評價骨組織變化的一種敏感技術，可成功實現(xiàn)椎體良惡性壓縮骨折、腫瘤治療后的液化壞死和殘存增殖腫瘤部分的鑒別診斷，且DWI技術成像過程快，不需使用造影劑，無侵襲性。但DWI影像在鑒別診斷軟組織腫瘤、骨腫瘤及骨組織感染方面仍存在一定局限性。

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