放射性核素顯像在兒童骨科中的應(yīng)用

劉天婧 張立軍

放射性核素顯像是放射性示蹤原理與放射性探測(cè)成像技術(shù)結(jié)合而成的一種醫(yī)學(xué)影像，它開始于 1951 年，Cassen 等用閃爍掃描機(jī)以影像顯示甲狀腺內(nèi)放射性碘原子的分布[1]。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展和完善，目前放射性核素顯像已經(jīng)成為多種疾病的重要診斷方式。

目前主流的放射性核素顯像方式包括三相骨顯像(three-phase bone scintigraphy，BS)，單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù) (single-photon emission computed tomography，SPECT) 和正電子發(fā)射斷層成像術(shù) (positron emission tomography，PET)，其中三相骨顯像是在臨床中應(yīng)用最多的傳統(tǒng)技術(shù)。骨顯像的基本原理在于向患者體內(nèi)注入放射性元素標(biāo)記的藥品，并應(yīng)用體外成像系統(tǒng)感知放射性元素衰變所釋放的 γ 射線，通過計(jì)算機(jī)將其轉(zhuǎn)換為灰度或顏色分布，從而對(duì)全身或局部骨骼疾病進(jìn)行診斷和治療。最常用的骨顯像劑是99mTc 標(biāo)記的亞甲基二磷酸鹽 (99mTc-MDP)，它具有骨攝取高且迅速、血液和軟組織清除快的優(yōu)點(diǎn)。靜脈注射后 2～3 h 約 50%～60% 的放射性聚集在骨骼中，其余經(jīng)腎臟排出[2]。SPECT 的成像原理與骨顯像一致，但由于在 γ 照相機(jī)的基礎(chǔ)上加上了探頭的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，從而增加了斷層功能，分辨率更高、成像更精準(zhǔn)。PET 的成像原理則是將發(fā)射正電子的核素引入體內(nèi)，所發(fā)射的正電子與組織中的電子發(fā)生湮滅輻射形成的光子對(duì)發(fā)射至體外，由成對(duì)符合探測(cè)器同時(shí)探測(cè)并記錄，經(jīng)過計(jì)算機(jī)重建而形成斷層圖像。SPECT 和 PET 均可以和 CT 檢查結(jié)合，同時(shí)對(duì)病灶進(jìn)行結(jié)構(gòu)及功能學(xué)檢測(cè)，以達(dá)到精準(zhǔn)定位定性的目的。

三相骨顯像主要由灌注相、血池相和延遲相組成。灌注相通常于注藥后數(shù)秒內(nèi)攝取，主要用來顯示局部組織的血流灌注情況；血池相于注藥后數(shù)分鐘內(nèi)攝取，體現(xiàn)的是放射性藥物從血液進(jìn)入細(xì)胞外液的過程，因而主要反映軟組織的攝取情況；延遲相于注藥后 1～3 h 攝取，此時(shí)藥物已經(jīng)與骨組織充分結(jié)合，而軟組織中大部分藥物已經(jīng)清除，因而延遲相是觀察骨骼系統(tǒng)最常用的時(shí)相。特殊情況下可于注藥 24 h 后攝片檢查，從而充分排除軟組織影像干擾[3]。

盡管當(dāng)代解剖學(xué)影像技術(shù)非常發(fā)達(dá)，但放射性核素顯像由于能提供與功能有關(guān)的生理信息和分子信息，仍然是不可或缺的診斷方式。在兒童骨科中，放射性核素顯像多用于腫瘤、下背痛、感染、創(chuàng)傷、缺血性壞死以及一些特殊疾病的檢查。

一、腫瘤

1. 惡性腫瘤：兒童骨科常見腫瘤主要包括成骨肉瘤、尤文肉瘤和橫紋肌肉瘤，此外還有白血病、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等其它系統(tǒng)腫瘤的骨轉(zhuǎn)移瘤。盡管惡性腫瘤大多可通過X 線、MRI 等手段診斷，全身骨顯像仍是惡性腫瘤診治中必要且重要的檢查手段之一。骨肉瘤及骨轉(zhuǎn)移瘤均表現(xiàn)為局部放射性的異常濃聚。有文獻(xiàn)報(bào)道骨顯像對(duì)成骨肉瘤診斷的敏感度為 75%，特異度 95%，準(zhǔn)確度 (指真陽性和真陰性占總體的比例) 84%。有針對(duì)成人骨轉(zhuǎn)移瘤的研究發(fā)現(xiàn)放射性核素顯像能夠發(fā)現(xiàn)直徑 2 mm 的早期病灶，且能比 X 線 (DR 及 CT) 提前 3～6 個(gè)月發(fā)現(xiàn)病灶[4]。然而，骨顯像對(duì)遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移的診斷敏感度較低，僅為 32%[5]。

目前的研究主要針對(duì) PET 在兒童惡性腫瘤中的應(yīng)用。與傳統(tǒng)影像檢查 (X 線，CT，MRI 和傳統(tǒng)三相骨顯像)相比，PET 在原發(fā)腫瘤的診斷方面同樣能達(dá)到 100% 的準(zhǔn)確率，但在淋巴結(jié)和骨轉(zhuǎn)移灶的診斷方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)檢查。但是，在肺轉(zhuǎn)移灶的診斷方面，PET 的靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通肺 CT (肺 CT 為 100% 而 PET 僅為 25%)[6]。PET /CT 對(duì)于腫瘤的臨床分期非常重要[7]。有文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)于橫紋肌肉瘤的患兒，PET / CT 能修改 13% 的治療方案，并能夠更準(zhǔn)確的對(duì)化療效果進(jìn)行早期評(píng)價(jià)[8]。對(duì)于骨肉瘤，PET / CT 在腫瘤原發(fā)灶的診斷、轉(zhuǎn)移灶的檢查以及分期方面均優(yōu)于傳統(tǒng)骨顯像[9-10]。但是，對(duì)于尤文肉瘤，PET /CT 的診斷效能并未優(yōu)于傳統(tǒng)骨顯像[11]。

在 PET / CT 中，其它一些腫瘤和全身疾病的骨改變與惡性腫瘤的表現(xiàn)非常相近。其它腫瘤包括黏液樣纖維瘤、骨巨細(xì)胞瘤、內(nèi)生軟骨瘤、軟骨母細(xì)胞瘤等；全身疾病包括甲狀旁腺功能亢進(jìn)伴發(fā)的黃色瘤、結(jié)節(jié)病以及一些少見的綜合征[12]。因此 PET / CT 診斷腫瘤時(shí)應(yīng)當(dāng)注意與病史、其它系統(tǒng)疾病以及化驗(yàn)檢查相結(jié)合，從而做出正確的診斷。

2. 良性腫瘤：在良性腫瘤中，放射性核素顯像主要用于多發(fā)腫瘤以及隱匿部位腫瘤的診斷。同惡性腫瘤類似，良性腫瘤在骨顯像中也表現(xiàn)為局部高度或明顯異常的放射性濃聚。對(duì)于郎罕組織細(xì)胞增生癥，骨顯像能夠顯示多發(fā)病灶，尤其是病變已存在但 X 線尚不能顯示的病灶。而PET / CT 則能在準(zhǔn)確定位所有病灶的基礎(chǔ)上，區(qū)分活動(dòng)期和痊愈期的病灶，從而適用于臨床隨訪[11]。同理有文獻(xiàn)報(bào)道 SPECT / CT 對(duì)于多發(fā)骨纖維異常增值癥也有良好的診斷意義[13]。

骨樣骨瘤為一種常見的骨骼良性腫瘤，以夜間加重的疼痛為主要臨床表現(xiàn)，非甾體抗炎藥物對(duì)其止痛效果良好。骨樣骨瘤在放射性核素顯像中具有特征性的“雙密度征 (double-density sign)”，即中央的放射性濃聚區(qū)被周邊的低攝取區(qū)圍繞。對(duì)于位于脊柱的骨樣骨瘤，SPECT 和PET 能夠得出精準(zhǔn)的定位信息[11]。

二、下背痛

下背痛是一組常見的臨床癥狀，多見于大齡兒童及青少年。大部分的下背痛為一過性，經(jīng)休息、觀察后可自行痊愈。少數(shù)患兒背部疼痛長(zhǎng)期存在，間斷加重。此類下背痛可能與肌肉勞損、椎體先天畸形、椎體骨折、小關(guān)節(jié)紊亂、感染及腫瘤等因素有關(guān)[14]，因此盡早明確診斷對(duì)于治療方案的選擇十分重要。一項(xiàng)涉及 68 例下背痛患兒的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于下背痛的病理解剖學(xué)診斷，骨顯像的敏感度為 94%，特異度為 100%，準(zhǔn)確率可達(dá) 99%[15]。

腰椎峽部裂是下背痛的重要病因之一，嚴(yán)重者可伴發(fā)脊椎前移而需要手術(shù)治療。下背痛患兒中 1 / 5 可能存在峽部的應(yīng)力損傷[16]。峽部裂可能是先天存在的，也可能是峽部先天解剖結(jié)構(gòu)薄弱，在長(zhǎng)期應(yīng)力的刺激下逐漸出現(xiàn)應(yīng)力性損傷甚至骨折，繼而引起椎體的向前滑脫。放射性核素顯像對(duì)于后者的診斷具有重要意義。峽部裂的典型表現(xiàn)是早期相正常，而延遲相可見異常放射性濃聚。反復(fù)的局部應(yīng)力刺激成骨及破骨細(xì)胞的活動(dòng)，從而導(dǎo)致這種異常的放射性濃聚[17]，而此時(shí)應(yīng)力損傷程度可能尚不足以引起骨質(zhì)的斷裂。有研究發(fā)現(xiàn)單純峽部放射性濃聚患兒比經(jīng) CT證實(shí)為峽部裂患兒的年齡小，其中一些單純放射性濃聚患兒進(jìn)展成了峽部裂[18]。因此放射性核素顯像能夠發(fā)現(xiàn)尚未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常的應(yīng)力損傷。

SPECT 能夠早起發(fā)現(xiàn)骨的局部應(yīng)力異常并且準(zhǔn)確定位，且與傳統(tǒng)骨顯像相比并未增加核素劑量，因此對(duì)于峽部裂的診斷效能更佳[19]。SPECT 具有很高的敏感性，可比傳統(tǒng)骨顯像多顯示 30% 的病灶[20]，與傳統(tǒng) CT 結(jié)合后有助于鑒別骶髂關(guān)節(jié)綜合征、小關(guān)節(jié)紊亂等疾病，尤其適用于傳統(tǒng)檢查方式無法明確診斷的長(zhǎng)期非特異性下背痛[21-22]。但是，骨顯像的輻射劑量較高，脊柱 SPECT 檢查的輻射劑量約為 2.3 mSv，而 CT 僅為 0.19 mSv，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用[23-24]。

三、感染

在磁共振沒有普及的時(shí)代，放射性核素顯像是化膿性關(guān)節(jié)炎、蜂窩織炎和骨髓炎的最敏感手段，準(zhǔn)確率可達(dá)92%[3]。近年來放射性核素顯像已不再是骨關(guān)節(jié)感染的首選檢查方式，但對(duì)于造影劑過敏、攜帶內(nèi)置物及懷疑多發(fā)感染的患者，放射性核素顯像仍是重要的補(bǔ)充檢查手段。對(duì)于懷疑有骨髓炎但不能明確具體部位者 (新生兒、菌血癥患者、跛行或拒絕負(fù)重的幼年患兒等)，放射性核素顯像的診斷效能優(yōu)于 MRI。

在感染的診斷方面，除常用的99Tc 外，還有一些新型的、針對(duì)性更強(qiáng)的成像方式。自世紀(jì) 80 年代起，67Ga 開始得到廣泛關(guān)注。67Ga 可以通過血管壁滲透、被多形核細(xì)胞攝取、與乳鐵蛋白及細(xì)菌釋放的含鐵細(xì)胞結(jié)合等方式，濃聚于急性感染灶及膿腔處。其診斷敏感度可達(dá) 91%，特異性 67%～70%，但需要 24～48 h 方可成像。與67Ga 類似的標(biāo)記物還有111In。近年來，核素標(biāo)記白細(xì)胞成像逐漸代替了上述成像方式，即從患者體內(nèi)分離白細(xì)胞，經(jīng)過111In 或99Tc 等核素標(biāo)記后再重新注入人體，因此可對(duì)白細(xì)胞富集部位進(jìn)行顯像，從而定位感染灶。該方法敏感度及特異度均可達(dá) 90% 左右，但檢查過程復(fù)雜、操作要求高，在一定程度上限制其應(yīng)用。此外還有核素標(biāo)記的單抗、多抗、抗菌肽等，均得到了一定的臨床應(yīng)用[25]。

所有的骨髓炎都表現(xiàn)為延遲相相應(yīng)部位的放射性濃聚，特殊情況下也可見放射線稀疏區(qū)，即“冷”區(qū)，多與局部壓力升高導(dǎo)致的缺血、血栓性骨梗死有關(guān)。需要注意的是，骨髓炎病灶的鄰近部位也會(huì)有放射性濃聚表現(xiàn)，此現(xiàn)象是由局部充血引起，并非多發(fā)病灶，臨床中應(yīng)注意鑒別[26]。

對(duì)于感染導(dǎo)致的慢性骨髓炎，應(yīng)當(dāng)注意與慢性復(fù)發(fā)性多發(fā)骨髓炎相鑒別。兩者治療方式截然不同，前者需抗生素系統(tǒng)治療，而后者多需非甾體抗炎藥物治療。慢性復(fù)發(fā)性多發(fā)骨髓炎是一種自身免疫性疾病，多見于青春期女孩。該病起病隱匿，多累及長(zhǎng)骨干骺端，特別是脛骨、股骨和鎖骨。病變表現(xiàn)為局部腫脹、紅斑、骨痛，可為單發(fā)或多發(fā)，化驗(yàn)檢查可為正常或炎癥指標(biāo)輕度升高[27]。影像學(xué)表現(xiàn)為慢性炎癥典型的骨破壞和骨膜反應(yīng)。放射性核素顯像提示單發(fā)或多發(fā)的放射性濃聚區(qū)，可先于 X 線發(fā)現(xiàn)病灶，并能夠系統(tǒng)的探明全身病灶的分布及累及情況[3,11]。盡管該疾病沒有特異性診斷方式，最終往往需組織活檢方能確定診斷，但結(jié)合病史及病灶的全身分布模式可有效的對(duì)該疾病進(jìn)行初步診斷，并可以此為依據(jù)開展試驗(yàn)性治療，從而盡量避免病理活檢，降低患兒手術(shù)率[27]。

四、創(chuàng)傷

放射性核素顯像對(duì)于隱匿骨折或表達(dá)能力有限者 (幼兒，智力障礙等) 的骨折有重要意義，其中包括一種多見于 9 個(gè)月至 3 歲幼兒的脛骨原位骨折。患兒多表現(xiàn)為一側(cè)下肢跛行，具體定位不清；部分患兒有輕微外傷史，但更大部分患兒無異常前驅(qū)史。攝片可表現(xiàn)為正常，也可觀察到脛骨一細(xì)微螺旋形骨折線。放射性核素顯像表現(xiàn)為脛骨中部或大部放射性濃聚影，但無法與腫瘤、感染等相鑒別，結(jié)合 X 線表現(xiàn)可以明確診斷。此外，全身骨顯像在兒童虐待傷中也有重要意義[11]。肋骨骨折是虐待傷最多見的骨折，往往為多發(fā)且新鮮骨折與愈合期骨折同時(shí)出現(xiàn)。X 線往往不能清晰顯示肋骨骨折，而全身骨顯像能夠清晰的定位新鮮及愈合期肋骨骨折，同時(shí)還能顯示顱腦損傷、內(nèi)臟損傷和軟組織損傷等[28]。因此 X 線攝片與全身骨顯像結(jié)合是兒童虐待傷的主要診察方式[29]。

放射性核素顯像有助于青少年運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的診斷。例如脛骨應(yīng)力骨折和脛骨內(nèi)側(cè)應(yīng)力綜合征 (shin splint)。脛骨應(yīng)力骨折和脛骨內(nèi)側(cè)應(yīng)力綜合征均出現(xiàn)于反復(fù)高強(qiáng)度應(yīng)力之后，例如田徑、足球、舞蹈和急行軍等，均表現(xiàn)為受累部位的疼痛。兩者早期 X 線表現(xiàn)均正常，因此難以鑒別。通常癥狀出現(xiàn)后即建議避免負(fù)重，多休息。但癥狀持續(xù)存在超過 2 周者可考慮行骨顯像以明確診斷[30]。骨顯像中脛骨應(yīng)力骨折表現(xiàn)為橢圓形、局限性的放射性濃聚，而脛骨內(nèi)側(cè)應(yīng)力綜合征則表現(xiàn)為延脛骨分布的線型彌漫性放射性濃聚。同理，放射性核素顯像也可區(qū)分脊柱旁肌肉勞損和椎體的壓縮骨折[11]。

骨骺損傷可引起骺板生長(zhǎng)潛力受限或骨骺早閉，而放射性核素顯像能夠比 X 線檢查更早發(fā)現(xiàn)骨骺異常[30]。骨顯像可以反映骨骺的成骨活性，并是唯一能區(qū)分生長(zhǎng)緩慢和骨骺早閉的檢查手段[31]。同時(shí)骨顯像還可作為骨骺阻滯效果的評(píng)價(jià)手段[31]。

五、股骨頭缺血性病變 (avascularnecrosis，AVN)

放射性核素顯像是檢查股骨頭血運(yùn)的理想手段，可用于 Legg-Calve-Perthes (LCP) 病、股骨頭骨骺滑脫 (SCFE)及股骨頸骨折后股骨頭血運(yùn)的檢查。骨顯像是 SCFE 術(shù)后是否存在 AVN 重要檢查方式，具有較高的敏感性和預(yù)測(cè)價(jià)值，可比 X 線提前 4～6 周發(fā)現(xiàn)病變[32-33]。在 LCP 病中，初始的血流供應(yīng)中斷后，股骨頭灌注可通過血管再通及再生兩種方式進(jìn)行。血管再通常發(fā)生于缺血后數(shù)分鐘至數(shù)日，而血管再生則發(fā)生于缺血后數(shù)月甚至數(shù)年。血管再通后可以在局部骨顯像上觀察到典型的“外側(cè)柱征”，即股骨頭放射缺損區(qū)最外側(cè)出現(xiàn)一條放射性正?；蜉p微濃聚的區(qū)域，該跡象的出現(xiàn)提示預(yù)后良好[3]。預(yù)后不良的表現(xiàn)為：骨骺放射性缺損持續(xù)時(shí)間超過 3 個(gè)月；放射性缺損區(qū)域超過骨骺面積的一半；骺板放射性增加。上述判斷標(biāo)準(zhǔn)敏感度可達(dá) 98%，特異度達(dá) 95%[34]。

股骨頭 AVN 表現(xiàn)為股骨頭內(nèi)核素缺損區(qū) (“冷”區(qū))，可于缺血 7～10 天后出現(xiàn)。隨著灌注的恢復(fù)和組織的修復(fù)，核素濃聚區(qū)逐漸取代缺損區(qū)，形成“炸面圈”征[35]。有文獻(xiàn)報(bào)道通過術(shù)后 SPECT / CT 觀察股骨頸骨折內(nèi)固定后股骨頭 AVN 情況。術(shù)后 2 周核素分布正常者日后基本不會(huì)出現(xiàn) AVN，但核素分布缺失者有 24% 的患者日后會(huì)出現(xiàn) AVN，且核素分布缺失持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，AVN 的可能性越大[36]。一項(xiàng)涉及 51 例的研究發(fā)現(xiàn)，PET / CT 在 AVN的診斷方面敏感度、特異度及準(zhǔn)確度均可達(dá) 100%[37]。但是，髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征的骨顯像表現(xiàn)與 AVN 十分相似，診治過程中應(yīng)當(dāng)注意鑒別[38]。

綜上所述，放射性核素顯像在兒童骨科疾病中有著重要的診療價(jià)值。其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括腫瘤的整體評(píng)估、隱匿病灶及創(chuàng)傷的探查、血流灌注檢查以及功能學(xué)檢測(cè)。對(duì)于腫瘤分期以及多發(fā)病灶探查，核素顯像是必不可少的檢查；而對(duì)于感染、創(chuàng)傷等，核素顯像可以作為傳統(tǒng)影像學(xué)檢查的有力補(bǔ)充。近年來 SPECT 和 PET 的普及以及放射性核素顯像與傳統(tǒng)影像學(xué)的融合，為許多疾病的診斷開辟了新的方向。未來隨著分子影像學(xué)的逐步開展，放射性核素顯像將會(huì)成為更多疾病的重要診查手段。

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