MRI在骨髓炎特征性表現(xiàn)診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

朱林，田翔，李會(huì)超，趙占娟，趙建喜

(1.河北大學(xué)附屬醫(yī)院，河北 保定 071000；2.河北大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000；3.河北大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000)

骨髓炎是繼發(fā)于感染的骨骼炎癥[1]，這種感染首先局限于骨髓，隨著疾病的進(jìn)展，波及骨皮質(zhì)、骨膜和周圍的軟組織，是目前兒童及成人發(fā)病和病死的重要原因之一。骨髓炎的典型臨床表現(xiàn)為患處疼痛、紅斑和水腫，無特異性，可由多種疾病引起[2]。影像學(xué)作為輔助診斷手段之一，在有效診斷各分期骨髓炎和確定疾病擴(kuò)散程度方面起不可或缺的作用，MRI是軟組織感染最敏感的檢查方式，對(duì)軟組織等有較高的分辨率，不僅可以很好地觀察解剖細(xì)節(jié)，還能有效評(píng)估周圍組織受累程度[3]。過去的研究主要集中在骨髓炎的MRI一般影像學(xué)表現(xiàn)上，無特異性，這些非特異性MRI征象可能與其他疾病影像表現(xiàn)相似，如骨腫瘤或軟組織感染。骨髓炎的延遲治療會(huì)顯著降低治愈率，增加并發(fā)癥的發(fā)生率[4]，因此及時(shí)而準(zhǔn)確地診斷骨髓炎可以提高治愈率，降低并發(fā)癥的發(fā)生率。骨髓炎不同分期的特征性MRI表現(xiàn)是骨髓炎影像診斷的關(guān)鍵問題，有重大的臨床研究意義，現(xiàn)將對(duì)骨髓炎不同分期的特征性MRI表現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)的綜述。

1 MRI在骨髓炎診斷中的應(yīng)用

MRI是大多數(shù)肌肉骨骼感染的首選檢查方法，MRI可較好地同時(shí)評(píng)估骨骼和鄰近軟組織的感染程度，使用液體敏感序列的MRI能為臨床診斷和治療方案提供有用的信息。液體敏感序列包括T2加權(quán)成像(T2-wighted imaging，T2WI)和短時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(short time inversion recovery，STIR)，其很容易顯示水腫。有研究[5]顯示，液體敏感序列檢查對(duì)兒童骨骼肌肉感染的診斷敏感度為100%，特異度為61.3%；增強(qiáng)檢查的敏感度為100%，特異度為71.0%，該研究最終得出結(jié)論：僅使用液體敏感序列的簡化MRI檢查在確定兒童骨骼肌肉感染方面具有與增強(qiáng)檢查相同的高度敏感性，可用于排除感染性關(guān)節(jié)炎和骨髓炎。有文獻(xiàn)[6]報(bào)道，如果所有脈沖序列中骨髓正常時(shí)，MRI可以排除骨髓炎，具有100%的陰性預(yù)測價(jià)值。還有一些學(xué)者[7]對(duì)60個(gè)疑似骨髓炎足部潰瘍的MRI進(jìn)行回顧性分析顯示，在T2/STIR圖像上增加的骨髓感興趣區(qū)(region of interest ，ROI)信號(hào)/關(guān)節(jié)液比值是發(fā)展為骨髓炎的最強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)因素。最新應(yīng)用的先進(jìn)成像技術(shù)還包括彌散加權(quán)成像[8]，彌散加權(quán)成像補(bǔ)充了T1加權(quán)成像(T1-wighted imaging，T1WI)、液體敏感和增強(qiáng)磁共振序列，能同時(shí)進(jìn)行定性和定量分析[9]。

2 MRI在急性骨髓炎特征性表現(xiàn)診斷中的應(yīng)用

急性骨髓炎的臨床表現(xiàn)一般為突發(fā)性高熱，并同時(shí)伴有一些非特異性的全身癥狀，如活動(dòng)受限、局部水腫、紅斑和壓痛等[10]。正常骨髓由于髓質(zhì)內(nèi)脂肪含量較高，T1WI信號(hào)較高。急性骨髓炎時(shí)，骨髓腔內(nèi)充滿液體和膿液，MRI呈彌漫分布的斑片狀及“迂曲蜿蜒”狀異常信號(hào)，與鄰近正常骨髓信號(hào)相比，T1WI呈低信號(hào)，T2WI呈高信號(hào)，在液體敏感序列和增強(qiáng)序列上病變顯示更清楚，表現(xiàn)為高信號(hào)，但無明顯邊界。骨皮質(zhì)周圍軟組織內(nèi)可見廣泛分布的T1WI低信號(hào)及 T2WI 高信號(hào)影，邊界模糊不清[11-12]。

據(jù)文獻(xiàn)[13]報(bào)道，急性骨髓炎最早的MRI表現(xiàn)是骨髓水腫，可在骨髓感染后1～2 d出現(xiàn)。MRI在骨髓炎的診斷方面具有很高的準(zhǔn)確性，但由于難以區(qū)分感染過程和鄰近的反應(yīng)性骨髓水腫，往往高估了感染的程度[14]。急性骨髓炎的MRI表現(xiàn)還包括繼發(fā)于骨膜隆起的骨膜反應(yīng)、骨內(nèi)膿腫和軟組織改變等。在某些情況下，這些非特異性MRI征象可能與其他情況重疊，如應(yīng)力性骨折、骨腫瘤或軟組織感染等[2]。因此，在急性骨髓炎的影像診斷中，其MRI的特征性表現(xiàn)具有一定的臨床意義，可為急性骨髓炎的診斷提供幫助。有學(xué)者[15-17]報(bào)道：脂肪球征是診斷急性骨髓炎的特征性MRI表現(xiàn)。相關(guān)文獻(xiàn)[18]將脂肪球定義為單發(fā)或多發(fā)，直徑至少2 mm，T1WI上接近或高于皮下脂肪的高信號(hào)，可在2個(gè)或2個(gè)以上成像平面上檢測到，脂肪抑制序列能將其信號(hào)完全抑制。脂肪球主要表現(xiàn)為圓形、條片狀、脂液平(當(dāng)脂肪球與骨髓炎形成的膿液同時(shí)出現(xiàn)并分層時(shí)可形成脂液平[16，19-20])。在脂肪抑制T2WI、脂肪抑制質(zhì)子密度成像等液體敏感序列，脂肪球周圍可有環(huán)狀高信號(hào)，稱暈征[21]。有少量相關(guān)文獻(xiàn)[22-23]回顧性分析經(jīng)病理證實(shí)為急性骨髓炎并且含有脂肪球征患者的MRI資料，結(jié)果表明所有病例均符合Robinson等[21]提出的脂肪球征MRI特點(diǎn)。

骨髓炎的關(guān)鍵影像表現(xiàn)與潛在的病理過程相關(guān)，了解脂肪球征的形成機(jī)制對(duì)理解該MRI特征性表現(xiàn)有很大的幫助，相關(guān)研究[15，20]描述了脂肪球征的形成機(jī)制：脂肪球是骨髓炎的炎性反應(yīng)引起骨髓腔內(nèi)充血、滲出及水腫，最終導(dǎo)致骨髓腔內(nèi)壓力增高，骨髓腔內(nèi)大量脂肪細(xì)胞快速壞死釋放出游離脂質(zhì)并聚集形成脂肪球。脂肪球征是短時(shí)間內(nèi)大量脂髓細(xì)胞的壞死形成，而并非單個(gè)脂髓細(xì)胞的壞死，但在某些方面，這種現(xiàn)象與傳統(tǒng)的脂肪壞死不同，因?yàn)椴∽儏^(qū)骨組織中缺乏與假定的脂肪球相關(guān)的泡沫巨噬細(xì)胞。骨髓炎患者骨組織中存有骨髓空腔的組織學(xué)改變，證實(shí)了破壞的骨組織釋放脂肪球這一理論。

Mattis等[16]研究表明，脂肪小球以及髓外脂肪-液體水平的發(fā)現(xiàn)有助于提高M(jìn)RI對(duì)此診斷的特異度，還探討了兒童骨髓炎的MRI表現(xiàn)與臨床特點(diǎn)的關(guān)系，認(rèn)為兒童急性骨髓炎脂肪球征的MRI表現(xiàn)與其青春期相關(guān)。與兒童相比，青少年中黃骨髓的比例增加可能是骨髓炎體征不同的原因。雖然脂肪小球不是骨髓炎的病因，但在骨梗死、創(chuàng)傷和葡萄糖腦苷脂沉積病的病例中，脂肪小球可能在診斷中發(fā)揮重要作用[18]。有文獻(xiàn)報(bào)道：在9～42歲的骨髓炎患者中，70%患者有脂肪球征的MRI表現(xiàn)[20]。還有一項(xiàng)研究[24]表明脂肪球征對(duì)于骨髓炎的診斷準(zhǔn)確率小于50%。

脂肪球征不僅有助于診斷急性骨髓炎，還可作為鑒別診斷。Davies等[15]認(rèn)為，MRI中骨髓內(nèi)出現(xiàn)脂肪球是骨髓炎特征性表現(xiàn)，此征象可作為鑒別診斷的要點(diǎn)。但部分學(xué)者[25-26]認(rèn)為，脂肪球并非骨髓炎特征性表現(xiàn)，需要與外傷或者含脂質(zhì)成分的軟組織腫塊，如脂肪肉瘤、皮樣囊腫等相鑒別。以前的研究只包括了骨髓炎患者，髓內(nèi)或髓外脂肪小球的存在被認(rèn)為是骨髓炎的特異性征象，同時(shí)這個(gè)征象被認(rèn)為是鑒別骨髓炎和惡性腫瘤的潛在有用的征象[15]。然而，Kasalak等[24]的研究沒有顯示這些征象有診斷價(jià)值。在指導(dǎo)臨床治療方面：脂肪球的出現(xiàn)提示髓內(nèi)壓力增高以及大量髓內(nèi)脂肪細(xì)胞壞死，病情進(jìn)展迅速，可警示臨床醫(yī)生應(yīng)進(jìn)行緊急手術(shù)治療；脂肪球的出現(xiàn)還提示骨皮質(zhì)是否遭破壞，若骨髓外軟組織中出現(xiàn)脂肪球時(shí)提示骨髓炎已經(jīng)引起骨皮質(zhì)的破壞[27]。

3 MRI在亞急性骨髓炎特征性表現(xiàn)診斷中的應(yīng)用

亞急性骨髓炎通常繼發(fā)于急性骨髓炎，若急性骨髓炎治療不當(dāng)或不及時(shí)，將會(huì)進(jìn)展為亞急性骨髓炎。亞急性骨髓炎在臨床上一般很難診斷，因?yàn)槠淙狈毙怨撬柩椎奶卣餍耘R床表現(xiàn)，通常情況下沒有全身疾病，沒有局部感染的特征表現(xiàn)。有相關(guān)文獻(xiàn)[28-29]描述了亞急性骨髓炎的影像學(xué)表現(xiàn)，但這些影像表現(xiàn)并不具有特異性，該疾病往往會(huì)誤診斷為一些良惡性骨腫瘤。據(jù)文獻(xiàn)[30]記載：在兒童年齡組中，50%亞急性骨髓炎病例會(huì)與腫瘤的病例診斷混淆，所以在臨床上及時(shí)對(duì)亞急性骨髓炎作出有效診斷是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，亞急性骨髓炎的MRI特征性表現(xiàn)可能會(huì)在診斷上有所幫助。

最近有文獻(xiàn)[31]報(bào)道了1例成年男性脛骨Brodie膿腫，MRI顯示脛骨近端有范圍約0.7 cm×1.2 cm的膿液腔，增強(qiáng)掃描后周圍有強(qiáng)化，并有半暗帶征，診斷為Brodie膿腫伴亞急性骨髓炎。Brodie膿腫是一種以骨內(nèi)膿腫形成為特征的亞急性骨髓炎，有相關(guān)研究[32]報(bào)道了Brodie膿腫相關(guān)病例，描述了Brodie膿腫的臨床表現(xiàn)和結(jié)果。Brodie[33]于1832年首次描述了Brodie膿腫，在一名截肢后的24歲男性脛骨內(nèi)發(fā)現(xiàn)有核桃大小的膿液聚集區(qū)。有研究人員[34]在對(duì)407名患者的系統(tǒng)回顧中觀察到Brodie膿腫最常發(fā)生在脛骨(49%)和股骨(31%)。

在Brodie膿腫的診斷中，影像檢查是必不可少的，MRI上有一個(gè)特征性的靶征，也稱為半暗帶征，它包括四層：中央?yún)^(qū)T1WI呈低信號(hào)，T2WI和STIR序列呈高信號(hào)，代表空洞壞死；內(nèi)層與肌肉信號(hào)相同，呈等信號(hào)，代表肉芽腫組織層；外層在所有序列上均呈低信號(hào)，是周圍纖維組織或反應(yīng)性硬化；最外層為T1WI呈低信號(hào)的水腫環(huán)[33，35]。肉芽組織層含有血管成分，增強(qiáng)掃描時(shí)肉芽組織層會(huì)明顯強(qiáng)化。肉芽組織在平掃T1WI上會(huì)出現(xiàn)不成比例的高信號(hào)，有研究[36]表明，這可能是由于肉芽組織的高蛋白含量。

半暗帶征高度提示亞急性骨髓炎，是亞急性骨髓炎的一種特征性MRI表現(xiàn)。但其并不具有病因?qū)W特征，該特征性病變的鑒別范圍較廣，包括軟骨母細(xì)胞瘤、骨樣骨瘤、單純性骨囊腫、局限性朗格漢斯細(xì)胞組織細(xì)胞增生癥，以及罕見的惡性骨腫瘤[37-38]。有相關(guān)病例報(bào)告提到，半暗帶征對(duì)肌肉骨骼感染的特異度高達(dá)96%，但敏感度低至27%，該征象有助于區(qū)分腫瘤和感染[39]。也有學(xué)者在一項(xiàng)病例報(bào)告中提到，半暗帶征在亞急性骨髓炎的診斷中具有75%的敏感度，特異度以及陽性和陰性預(yù)測值均高于90%[40]。

Brodie膿腫與骨樣骨瘤及單純性骨囊腫等病灶相鑒別時(shí)，周圍骨硬化的存在是關(guān)鍵診斷點(diǎn)[41]，其表明骨髓炎中有反應(yīng)性骨改變，骨樣骨瘤病灶內(nèi)可能含有硬化性骨，并且血管化程度很高。而Brodie膿腫通常缺乏硬化性骨，是乏血供病變。Brodie膿腫還可能顯示出一條進(jìn)入鄰近骨板的通道，這種表現(xiàn)是骨髓炎的一種病理征象，稱為隧道效應(yīng)[42]。

4 MRI在慢性骨髓炎特征性表現(xiàn)診斷中的應(yīng)用

如果急性骨髓炎長時(shí)間治療不當(dāng)，疾病會(huì)發(fā)展為慢性骨髓炎。慢性骨髓炎的病理特征是死骨，死骨是在骨髓炎急性期的骨內(nèi)和骨膜血液供應(yīng)中斷引起的骨壞死，感染后的骨頭碎片從存活的骨骼中分離出來，從而形成死骨[43]。死骨內(nèi)的細(xì)菌不受抗生素和內(nèi)源性免疫反應(yīng)的影響，因此形成可能持續(xù)多年的慢性感染的病灶。根據(jù)病理學(xué)的定義，死骨是指在壞死過程中從周圍骨骼中分離出來的一塊失去活力的骨骼[44]。死骨的放射學(xué)定義是透亮區(qū)中可見的鈣化影，與周圍骨骼完全分離，不涉及鈣化組織的血管狀態(tài)和組織學(xué)性質(zhì)[45]。

死骨和骨包殼的形成是慢性骨髓炎的特征性改變。在將死骨分離的過程中，會(huì)發(fā)生以破骨細(xì)胞吸收和骨膜新骨形成為特征的炎癥反應(yīng)。膿液、肉芽組織以及由新生骨產(chǎn)生的反應(yīng)性包殼會(huì)將死骨包圍。這種反應(yīng)性包殼稱為骨包殼，可產(chǎn)生竇道，通過竇道可以排出膿液或死骨。死骨在T1WI和T2WI中均呈低信號(hào)，增強(qiáng)掃描無明顯強(qiáng)化；骨髓腔內(nèi)活動(dòng)性炎癥呈混合長T1、長T2信號(hào)，竇道是一個(gè)線性的充滿液體的結(jié)構(gòu)，為直線狀或曲線樣T2WI高信號(hào)影，由髓腔延伸至周圍軟組織；與膿腫一樣，竇道被血管豐富的肉芽組織覆蓋，增強(qiáng)掃描后周邊會(huì)有強(qiáng)化。骨包殼是圍繞死骨增厚和硬化的包膜，顯示正常信號(hào)或水腫樣改變[43]。

發(fā)現(xiàn)死骨是慢性骨髓炎重要的診斷挑戰(zhàn)。在所有脈沖序列中，死骨顯示低信號(hào)，竇道和鄰近軟組織水腫可能并存。MRI可能有助于評(píng)估感染的程度。增強(qiáng)MRI對(duì)慢性骨髓炎的診斷有一定的價(jià)值，活躍的炎癥區(qū)域會(huì)增強(qiáng)。在早期階段，死骨層可能被強(qiáng)化的肉芽組織包圍，隨著時(shí)間的推移，死骨會(huì)通過引流竇道排出，延伸到鄰近的軟組織內(nèi)。增強(qiáng)掃描可判斷死骨是否有血供，可與有血供的殘骨片段相區(qū)分[45]。死骨不是特定于一種疾病，任何侵襲性的原發(fā)性骨腫瘤都可能導(dǎo)致死骨的形成，死骨可見于幾種骨疾病，Mulligan等[46]提出，在纖維肉瘤、惡性纖維組織細(xì)胞瘤、淋巴瘤、促纖維增生性纖維瘤和嗜酸性肉芽腫中也會(huì)出現(xiàn)死骨。

5 結(jié)語與展望

MRI是診斷肌肉骨骼感染影像的重要檢查方法，對(duì)肌肉骨骼感染的評(píng)估具有較高的敏感度和特異度，有多種先進(jìn)的影像成像技術(shù)應(yīng)用于骨髓炎的診斷中。目前對(duì)骨髓炎影像學(xué)表現(xiàn)的了解已不再局限于一些非特異性表現(xiàn)，急性期的脂肪球征，亞急性期的半影征以及慢性期的死骨、竇道等為影像診斷骨髓炎提供了有意義的參考價(jià)值。了解上述特征性影像表現(xiàn)可以更準(zhǔn)確地診斷骨髓炎，最終目的是讓患者早診斷、早治療，減少并發(fā)癥的發(fā)生。雖然這些特異性征象在臨床的影像診斷中得到了證實(shí)，但仍存在局限性，還需結(jié)合微生物學(xué)、病理學(xué)等對(duì)骨髓炎影像特征性表現(xiàn)進(jìn)行多學(xué)科的探索研究。