彌散加權(quán)成像對判定原發(fā)性骨肉瘤惡性程度的臨床價值

李 瑩 任翠萍 張 嵐 朱海云

骨肉瘤是兒童和青少年最常見的骨原發(fā)惡性腫瘤，好發(fā)于四肢長骨，起病時多無典型的臨床癥狀。不同病理類型的骨肉瘤惡性程度不同[1]，腫瘤對周圍組織的侵犯及病變血供的豐富程度也不一樣，直接決定了患者的治療方案及預后[2]。近年來應用磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）及表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）鑒別良惡性骨腫瘤及軟組織腫瘤的報道較多，結(jié)論也不盡相同，而且其在臨床中的應用也逐漸被國內(nèi)外放射科醫(yī)師及骨科醫(yī)師所重視。本研究旨在探討DWI圖像和平均ADC值對于原發(fā)性骨肉瘤惡性程度判定的臨床價值。

方 法

1.臨床資料

本組49例，女14例，男35例，年齡7～72歲，中位年齡16歲。最常見首發(fā)癥狀是疼痛，其中42例伴有不同程度的疼痛。所有病例行DWI檢查前均未行放療、化療、手術(shù)或病理穿刺等可能造成影像干擾的措施，兩周內(nèi)經(jīng)活檢或手術(shù)病理證實。參照2013年WHO骨腫瘤分類標準，將所有患者分為高度惡性組34例（骨母細胞型骨肉瘤9例、軟骨母細胞型骨肉瘤9例、纖維母細胞型骨肉瘤11例、表面高度惡性骨肉瘤1例、小細胞惡性骨肉瘤4例）和低度惡性組15例（髓內(nèi)高分化骨肉瘤9例、皮質(zhì)旁骨肉瘤5例、骨膜骨肉瘤1例）。本研究經(jīng)倫理委員會批準進行，患兒家屬均簽署知情同意書。

2.MR檢查方法

2.1 常規(guī)MRI平掃：使用德國Siemens3.0T超導MRI掃描儀（Magnetom Trio Tim），序列包括冠狀位T1WI （TR/TE=500ms/20ms）、T2WI（TR/TE=4200ms/100ms）、脂肪抑制T2WI和橫軸位脂肪抑制T2WI（TR/TE=4200ms/100ms），必要時加掃矢狀位脂肪抑制T2WI（TR/TE=4000ms/100ms），F(xiàn)OV 360mm×380mm，層厚=4mm，層數(shù)根據(jù)病變大小而定，以病變?yōu)橹行摹?/p>

2.2 DWI：使用單次激勵平面回波擴散加權(quán)成像（SEEPI-DWI）序列，掃描的中心、層厚、層數(shù)及FOV與橫軸位平掃保持一致。TR/TE：3700/85ms，average=4，彌散敏感系數(shù)（b值）分別取0、400、800、1000、1500s/mm2。

3.圖像分析

由三名5年以上工作經(jīng)驗的MRI診斷醫(yī)師在不知道患者臨床資料和病理結(jié)果的情況下采用盲法，獨立對圖像進行分析、測量，意見不一致時以兩位醫(yī)師同意的意見為準。利用Siemens Syngo工作站的軟件獲得表觀彌散系數(shù)（ADC）圖，選取ROI得到相應的ADC值（10-3mm2/s）。選擇 ROI應結(jié)合MR平掃及ADC圖，盡量選取病變均勻的實質(zhì)區(qū)域，面積約為30～40mm2，避開鈣化、出血、壞死囊變等區(qū)域。同一病灶的不同b值復制相同的ROI各進行3次重復測量取其平均值，分別用ADC0～400、ADC0～800、ADC0～1000和ADC0～1500來表示。選取鄰近正常骨髓的平均ADC值作為對照。

4.統(tǒng)計學分析

采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，不同b值的平均ADC值不滿足正態(tài)分布，采用四分位數(shù)間距表示。使用兩個獨立樣本秩和檢驗的方法分析骨肉瘤的平均ADC值。采用Medcalc 12.7.0醫(yī)學統(tǒng)計軟件繪制受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線，由ROC曲線確定高、低惡性骨肉瘤的最佳鑒別閾值及靈敏度和特異度。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.不同惡性程度骨肉瘤的DWI信號特點

圖1 男，21歲，軟骨母細胞型骨肉瘤（高度惡性）。A.矢狀位PDWI壓脂序列，肱骨近端干骺端及肱骨干髓腔呈混雜高信號，邊界清晰，周圍見軟組織腫塊；B～E.分別為b=400、800、1000、1500s/mm2的DWI圖，病變呈不同程度彌散受限高信號，隨b值升高信號逐漸降低。

圖2 女，20歲，骨旁骨肉瘤（低度惡性）。A.冠狀位T1WI，左股骨遠端內(nèi)側(cè)皮質(zhì)旁可見片狀不均勻低信號，病灶邊界尚清，內(nèi)部信號不均；B～E.分別為b=400、800、1000、1500s/mm2的DWI圖，病變內(nèi)部可見片狀稍高信號，隨b值升高信號明顯降低，b=1500時，未見明確彌散受限區(qū)域。

圖3 不同b值下的平均ADC值診斷骨肉瘤惡性程度的ROC曲線。

表1 49例不同惡性程度骨肉瘤病變實質(zhì)區(qū)不同b值下所得平均ADC值的比較 (10-3mm2/s)

以鄰近正常肌肉的DWI信號作為參照，表現(xiàn)為低信號（低于正常肌肉）、等信號（與正常肌肉信號一致）和高信號（高于正常肌肉）。選取所有病灶相同層面、不同b值下、ADC值最穩(wěn)定的DWI圖像，可以發(fā)現(xiàn)同一病灶同一層面病變實質(zhì)區(qū)的DWI信號隨著b值的增大而減低；其中30例表現(xiàn)為明顯高信號（圖1），均為高度惡性骨肉瘤；19例低度惡性骨肉瘤均表現(xiàn)為輕、中度高信號（圖2）。

2.不同惡性程度骨肉瘤不同b值下所得平均ADC值的比較（表1）

隨著b值的升高骨肉瘤的平均ADC值均有不同程度的降低，不同b值下高度惡性組的平均ADC值均低于低度惡性組。統(tǒng)計分析可知，高、低度惡性骨肉瘤的ADC0～400、ADC0～800、ADC0～1000的差異有統(tǒng)計學意義，而ADC0～1500的差異無統(tǒng)計學意義。

3.ROC曲線分析

b值分別取400、800、1000、1500 s/mm2時，ADC值鑒別高度惡性組與低度惡性組的曲線下面積（area under ROC curve，AUC）分別為0.754、0.737、0.659和0.605（圖3），最佳鑒別閾值分別為1.018×10-3mm2/s、1.089×10-3mm2/s、1.201×10-3mm2/s和0.957×10-3mm2/s，敏感度分別為65.2%、64.8%、66.3%、55.9%，特異度分別為77.2%、64.8%、64.1%、62.8%，其中，當b=400s/mm2時診斷的準確性最高。

討 論

DWI是一種能夠體現(xiàn)腫瘤組織內(nèi)水分子運動的高級功能成像技術(shù)，可以從微觀分子水平反應腫瘤細胞的含量，早期識別與組織內(nèi)水分含量相關(guān)的生理學和形態(tài)學改變[3]。ADC值與惡性腫瘤的細胞密度有較高的相關(guān)性，腫瘤細胞生長活躍、排列緊密，導致細胞外間隙明顯減小，因此水分子擴散運動明顯受限，ADC圖信號明顯減低[4-5]。

骨肉瘤最重要的影像特征是瘤骨形成，瘤骨因富含鈣等礦物質(zhì)且?guī)缀醪缓肿?，DWI表現(xiàn)為極低信號，ADC值幾乎等于零[6]。骨肉瘤第二常見的征象是骨質(zhì)破壞，表現(xiàn)為正常骨髓組織被腫瘤組織替代，DWI序列上實性部分（生長活躍部分）表現(xiàn)為不同程度高信號。骨肉瘤病變實質(zhì)區(qū)平均ADC值隨著b值的增高而降低。49例骨肉瘤病灶均表現(xiàn)了不同程度的DWI高信號，而且同一病灶同一層面病變實質(zhì)區(qū)的DWI信號隨著b值的增大而減低。b=1500 s/mm2時，高低度骨肉瘤的平均ADC值之間無統(tǒng)計學差異，這可能是由于b值越大，彌散程度越強，圖像對彌散表現(xiàn)的越敏感，圖像的信噪比降低，無法獲得穩(wěn)定的ADC值。李彩霞等[7]也認為b值越大，DWI圖像質(zhì)量越差，測得的ADC值也越不穩(wěn)定。馬婉玲[8]通過對16例骨肉瘤的DWI研究發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)成骨性成分越多，低信號區(qū)域越大；腫瘤內(nèi)溶骨性成分越多，DWI上高信號區(qū)域越大；分別測定16例骨肉瘤的實性區(qū)、壞死區(qū)及腫瘤骨的平均ADC值，并進行兩兩比較，認為將DWI及ADC值與常規(guī)MR圖像結(jié)合，可判斷腫瘤內(nèi)生長活躍部分所占比例及惡性程度，與本研究部分結(jié)果一致。

關(guān)于表觀彌散系數(shù)值方面，近幾年國內(nèi)多個學者做了相關(guān)的研究。齊滋華[9]通過分析35例肌骨腫瘤的DWI、ADC值及EADC值，認為b=400s/mm2時，DWI圖像清晰且得到的ADC值穩(wěn)定，可用來對鑒別骨轉(zhuǎn)移瘤和良性骨腫瘤，而對良惡性骨腫瘤的鑒別無統(tǒng)計學意義。李樹金等[10]通過對軟組織腫瘤的DWI及ADC進行Meta分析，認為b值介于500～700s/mm2之間時鑒別良惡性腫瘤更有價值。袁曉霞[11]通過分析20例骨肉瘤、20例其它惡性骨腫瘤及20例良性骨腫瘤及腫瘤樣變在b取400、600、800s/mm2時的DWI圖像及ADC圖，得出b取600s/mm2時作為骨肉瘤DWI成像的合理取值。王紹武等[12]對50例軟組織腫瘤的DWI表現(xiàn)及ADC圖研究，得出b值取600s/mm2時有助于鑒別軟組織腫瘤的良惡性。李彩霞等[7]通過對61例骨腫瘤及腫瘤樣變進行DWI分析，b值分別取400、800、1000和1500s/mm2，在ADC圖上多次選取ROI獲得不同b值下的平均ADC值，結(jié)果顯示良惡性骨腫瘤及腫瘤樣變的ADC值差異有統(tǒng)計學意義，但也有很大重疊，認為b=800s/mm2適合用來鑒別良惡性骨腫瘤及腫瘤樣病變的準確性最高，ADC可作為鑒別診斷的參考值。莊勛慧[13]對61例肌骨腫瘤進行DWI分析，b值分別取300、600和900s/mm2，結(jié)果顯示b=900s/mm2時診斷效能最大，鑒別良惡性腫瘤的最佳ADC閾值為1.26×10-3mm2/s，其敏感度和特異度分別為93.33%和86.67%。本組病例中，以b=400s/mm2時診斷的準確性最高，診斷敏感性和特異性分別為65.2%和77.2%。造成不同的學者研究結(jié)果不同的原因可能與選用設(shè)備的廠家、場強和成像序列不同、b值的數(shù)目及數(shù)值不同、研究樣本的差異、ROI的選擇方式不同等因素有關(guān)。

本研究存在一定的局限性：①病例樣本量不夠大，而且低度惡性骨肉瘤的例數(shù)相對較少，因此在做統(tǒng)計學分析時可能存在一定的誤差。②起初選擇b值時，考慮骨肉瘤屬惡性腫瘤，高b值時也可表現(xiàn)一定程度的彌散受限，因此b值的選擇間隔較大，造成低度惡性骨肉瘤在高b值上的DWI表現(xiàn)差異太小，后續(xù)的研究可以將b值選擇控制在400～800之間小間隔多b值取值。③本組骨肉瘤病理類型較多且特點各不一樣，也不能保證病理取材的部位與DWI觀察的部位一致，因此無法將病理與影像一一對應。因此需擴大樣本量，繼續(xù)探尋最佳b值，對骨肉瘤進行細化、量化和個性化研究，提高DWI對骨肉瘤惡性程度的診斷率。

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