DCE-MRI對(duì)原發(fā)性骨肉瘤惡性程度的評(píng)估價(jià)值

李瑩， 任翠萍， 張嵐， 程敬亮

·骨骼肌肉影像學(xué)·

DCE-MRI對(duì)原發(fā)性骨肉瘤惡性程度的評(píng)估價(jià)值

李瑩， 任翠萍， 張嵐， 程敬亮

目的探討動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線類型及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)對(duì)原發(fā)性骨肉瘤惡性程度評(píng)判的臨床價(jià)值。方法對(duì)51例經(jīng)病理證實(shí)的骨肉瘤患者行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MR掃描，采用Mean Curve分析軟件得到時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線(TIC)、早期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的斜率值(Slope)和邊緣-中心向心強(qiáng)化程度比值(Rrim-center)。使用多個(gè)獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)比較高、低度惡性骨肉瘤的TIC類型分布；采用兩個(gè)獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)比較高、低度惡性骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)；采用多個(gè)獨(dú)立樣本非參數(shù)檢驗(yàn)比較不同曲線類型的骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)。結(jié)果高、低度惡性骨肉瘤的TIC類型的分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=22.364，P=0.000)。高度惡性骨肉瘤的Slope值和Rrim-center值均高于低度惡性骨肉瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.159，P=0.000；Z=-5.284，P=0.000)。Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型TIC曲線的Slope值和Rrim-center值逐漸減小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=24.453，P=0.000；χ2=25.246，P=0.000)。結(jié)論TIC類型、動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)值可評(píng)價(jià)原發(fā)性骨肉瘤的惡性程度。

骨肉瘤； 磁共振成像； 診斷

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(shí)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(duì)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(yù)后[2]。近年來應(yīng)用動(dòng)態(tài)增強(qiáng)(dynamic contrast-enhanced，DCE)MRI鑒別良惡性骨腫瘤及軟組織腫瘤的報(bào)道較多，結(jié)論也不盡相同，而且其在臨床中的應(yīng)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DCE-MRI的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線(time-signal intensity curve，TIC)類型及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)對(duì)判定原發(fā)性骨肉瘤惡性程度的臨床價(jià)值。

材料與方法

1.臨床資料

骨肉瘤患者51例，女19例，男32例，年齡7～72歲，中位年齡18歲。最常見首發(fā)癥狀是疼痛，43例伴有不同程度的疼痛。所有病例行DCE-MRI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診療措施，兩周內(nèi)經(jīng)活檢或手術(shù)病理證實(shí)。參照2013年WHO骨腫瘤分類標(biāo)準(zhǔn)，將所有患者分為高度惡性組36例(骨母細(xì)胞型骨肉瘤10例、軟骨母細(xì)胞型骨肉瘤9例、纖維母細(xì)胞型骨肉瘤12例、表面高度惡性骨肉瘤1例、小細(xì)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(huì)批準(zhǔn)進(jìn)行，患者本人或患兒家屬均簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，掃描序列包括冠狀面T1WI (TR 500 ms， TE 20 ms)、T2WI (TR 4200 ms，TE 100 ms)、脂肪抑制T2WI和橫軸面脂肪抑制T2WI(TR 4200 ms，TE 100 ms)，必要時(shí)加掃矢狀面脂肪抑制T2WI(TR 4000 ms，TE 100 ms)，視野360 mm×380 mm，層厚4 mm，層數(shù)根據(jù)病變大小而定，以病變?yōu)橹行摹?/p>

DCE-MRI：采用橫軸面T1WI三維快速小角度激發(fā)梯度回波(FLASH-3D)加脂肪抑制(TR 3.9 ms，TE 1.3 ms，翻轉(zhuǎn)角15°)序列，層厚、層數(shù)及FOV隨病灶的大小而定。首先掃描1期蒙片，第2期掃描的同時(shí)注入對(duì)比劑，共計(jì)掃描18期。采用Medrad高壓注射器注射對(duì)比劑，劑量0.1 mmol/kg，注射流率2.0 mL/s，而后注射20 mL生理鹽水沖管。動(dòng)態(tài)掃描時(shí)間265～386 s。

3.圖像后處理

由3名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的MRI診斷醫(yī)師在不知道患者臨床資料和病理結(jié)果的情況下獨(dú)立對(duì)圖像進(jìn)行分析、測量，意見不一致時(shí)協(xié)商達(dá)成一致。

采用后處理工作站的Mean Curve軟件繪制TIC，ROI選取增強(qiáng)早期病變強(qiáng)化最顯著的實(shí)質(zhì)區(qū)(紅色線)、鄰近正常組織如骨髓及軟組織(綠色線和藍(lán)色線)、同層面動(dòng)脈血管(黃色線)作為參照，縱坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為掃描時(shí)間，得到TIC的同時(shí)還可獲得Slope序列和包含不同時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度值的表格。根據(jù)齊滋華[3]的TIC分型方法：Ⅰ型為快速上升下降型；Ⅱ型為快速上升平臺(tái)型；Ⅲ型為緩慢上升型；Ⅳ型為平坦型。選擇ROI的原則：結(jié)合MR平掃及增強(qiáng)圖像，選取病變均勻、增強(qiáng)早期強(qiáng)化最顯著的實(shí)質(zhì)區(qū)域，面積30～40 mm2，避開鈣化、出血、壞死囊變等區(qū)域。

早期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)的斜率值(Slope)：在生成的Slope序列上選擇TIC上升最陡直的區(qū)域，多個(gè)病灶層面分別進(jìn)行多次測量獲得平均值。

邊緣-中心向心強(qiáng)化程度比值(Rrim-center)根據(jù)公式Rrim-center=(SIrim-SIcenter)/(SIrim+SIcenter)計(jì)算，其中SIrim代表注入對(duì)比劑前后病灶邊緣的信號(hào)強(qiáng)度差，SIcenter代表對(duì)比劑注入前后病灶中心的信號(hào)強(qiáng)度差。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Slope值和Rrim-center值不滿足正態(tài)分布，采用四分位數(shù)間距表示。采用多個(gè)獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)分析TIC類型分布；采用兩個(gè)獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)分析不同惡性程度骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)；采用多個(gè)獨(dú)立樣本非參數(shù)檢驗(yàn)比較不同曲線類型的骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1.高、低度惡性骨肉瘤的TIC類型分布

51例患者中，高度惡性骨肉瘤36例，其中Ⅰ型曲線(圖1)23例、Ⅱ型曲線13例(圖2)；低度惡性骨肉瘤15例，Ⅰ型、Ⅱ型(圖3)、Ⅲ型(圖4)曲線分別為2例、6例、7例，Ⅱ型曲線在高、低度惡性骨肉瘤有重疊，TIC類型在高、低度惡性腫瘤中的分布差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=22. 364，P=0.000)。TIC?、裥颓€為高度惡性診斷標(biāo)準(zhǔn)，診斷高度惡性骨肉瘤的敏感度為63.9%，特異度為86.7%，陽性預(yù)測值為92%，陰性預(yù)測值為50%。TIC取Ⅲ型曲線為低度惡性診斷標(biāo)準(zhǔn)，診斷低度惡性骨肉瘤的敏感度為46.7%，特異度為100%，陽性預(yù)測值為100%，陰性預(yù)測值為81.8%。

表1 51例不同惡性程度的骨肉瘤TIC類型分布

2.高、低度惡性骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)的比較

采用非參數(shù)檢驗(yàn)的兩個(gè)獨(dú)立樣本的秩和檢驗(yàn)對(duì)高、低度惡性組的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，高、低度惡性骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)值Slope和Rrim-center差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.159，P=0.000；Z=-5.284，P=0.000)。

表2 51例骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)的比較

3.不同TIC類型的骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)的比較

采用多個(gè)獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)對(duì)動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)進(jìn)行分析，可得不同曲線類型的Slope值的χ2值=24.453，P=0.000(Plt;0.05)；Rrim-center的χ2值=25.246，P=0.000(Plt;0.05)，可知不同TIC類型的骨肉瘤的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)值之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 女，31歲，纖維母細(xì)胞型骨肉瘤(高度惡性)。a) 矢狀面T1WI見胸6椎體明顯壓縮變扁(箭)，前后徑明顯增寬，且向后壓迫硬膜囊； b) TIC選點(diǎn)圖，“1”點(diǎn)(紅色)為病灶實(shí)性部分強(qiáng)化最明顯的邊緣區(qū)域； c) 病灶實(shí)性部分動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線呈快速上升下降型(TIC Ⅰ型)。 圖2 男，13歲，小細(xì)胞型骨肉瘤(高度惡性)。a) 冠狀面T1WI示左側(cè)脛骨中上段大片混雜低信號(hào)(箭)，周圍見軟組織腫塊，邊界尚清； b) TIC選點(diǎn)圖，“1”點(diǎn)(紅色)為軟組織腫塊強(qiáng)化最明顯的邊緣區(qū)域； c) 病灶實(shí)性部分動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線呈快速上升平臺(tái)型(TICⅡ型)。

參數(shù)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型χ2值P值Slope(%/s)(P25～P75)28．90，62．3019．40，34．405．92，10．7424．4530．000Rrim?center(P25～P75)0．579，0．8510．377，0．6110．135，0．38525．2460．000

討論

MRI-DCE成像技術(shù)反映的是腫瘤組織的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，同時(shí)定量反映腫瘤的強(qiáng)化效果，從而反映出腫瘤的血流灌注情況及血管化程度[4]。腫瘤的惡性程度的高低與腫瘤組織內(nèi)部異常增殖的血管網(wǎng)的形態(tài)和功能以及患骨本身的血液循環(huán)狀況相關(guān)。惡性腫瘤生長迅速，增生活躍的腫瘤內(nèi)部可見豐富的血管結(jié)構(gòu)，而其形成的血管壁多較薄，且缺乏平滑肌組織，血管化程度高而血管成熟度低，因此腫瘤惡性程度越高，組織的血流量、血液灌注量和滲透性也越高。

1.TIC

TIC是腫瘤內(nèi)部的毛細(xì)血管密度、血管通透性、血流灌注量等多種因素的綜合反映。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)過程中對(duì)比劑快速洗脫的病理生理學(xué)基礎(chǔ)是血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙大、基底膜不完整造成血管滲透性的增加，因此骨肉瘤惡性程度越高，血管通透性越高且細(xì)胞間隙越大，越容易形成TICI型曲線。丁慶國等[5]通過對(duì)34例肌骨病變的DCE-MRI研究，認(rèn)為TIC曲線類型對(duì)于腫塊良惡性的鑒別診斷有重要價(jià)值。張晶等[6]通過對(duì)93例肌骨系統(tǒng)腫瘤的DCE-MRI研究，結(jié)果顯示TIC類型在良惡性腫瘤中的分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。李彩霞等[7]對(duì)61例肌骨系統(tǒng)腫瘤及腫瘤樣變行DCE-MRI研究，結(jié)果顯示，Ⅰ型曲線只見于惡性病變，Ⅱ型與Ⅲ型曲線在良、惡性病變之間有明顯重疊，Ⅳ型TIC曲線僅見于良性病變，良、惡性骨腫瘤及腫瘤樣病變的TIC類型分布有顯著差異。郎寧等[8]通過對(duì)66例脊柱良惡性病變行DCE研究，結(jié)果顯示Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型曲線對(duì)良惡性病變有較高鑒別價(jià)值；Ⅰ型曲線多為惡性病變，Ⅲ型、Ⅳ型曲線多為良性病變，而良惡性病變均可表現(xiàn)為Ⅱ型曲線。既往的研究多為DCE-MRI鑒別肌骨系統(tǒng)腫瘤的良惡性，而本組51例患者均為惡性骨肉瘤，通過研究結(jié)果顯示高、低度惡性骨肉瘤的TIC類型分布有顯著差異，Ⅱ型曲線可見明顯重疊。TIC Ⅰ型診斷高度惡性骨肉瘤的敏感度為63.9%，特異度為86.7%，陽性預(yù)測值為92%，陰性預(yù)測值為50%。TIC Ⅲ型診斷低度惡性骨肉瘤的敏感度為46.7%，特異度為100%，陽性預(yù)測值為100%，陰性預(yù)測值為81.8%。本組研究對(duì)象均為惡性骨肉瘤，因此TIC類型中無Ⅳ型曲線；骨肉瘤惡性程度越高，病灶的血流灌注更易呈快進(jìn)快出表現(xiàn)，即TIC呈I型，而一些惡性程度較低的骨肉瘤表現(xiàn)為TIC Ⅲ型，這與既往的研究結(jié)果都是一致的。

圖3 男，20歲，低級(jí)別中心型骨肉瘤(低度惡性)。a) 矢狀面T1WI示右側(cè)脛骨下段骨質(zhì)破壞，病灶周圍緣形成軟組織腫塊(箭)； b) TIC選點(diǎn)圖，“1”點(diǎn)(紅色)為病灶軟組織腫塊強(qiáng)化最明顯的邊緣區(qū)域； c) 病灶實(shí)性部分動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線呈快速上升平臺(tái)型。 圖4 女，20歲，骨旁骨肉瘤(低度惡性)。a) 冠狀面T1WI示左股骨遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)皮質(zhì)旁示大片狀、邊界清晰的低信號(hào)，內(nèi)部信號(hào)不均勻(箭)； b) TIC選點(diǎn)圖，“1”點(diǎn)(紅色)為病灶實(shí)性部分強(qiáng)化最明顯的邊緣區(qū)域； c) 動(dòng)態(tài)增強(qiáng)曲線呈緩慢上升型。

2.Slope值

Slope值是TIC早期最陡峭上升段的斜率，是一個(gè)定量指標(biāo)，反映的是腫瘤的血管化程度和血流灌注情況。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)早期腫瘤組織內(nèi)對(duì)比劑的量決定了其在腫瘤內(nèi)的濃度變化，因而TIC的早期強(qiáng)化率反應(yīng)的是腫瘤的血供情況及內(nèi)部新生腫瘤血管的分布[9]。動(dòng)態(tài)增強(qiáng)早期對(duì)比劑在血管內(nèi)外濃度差最大，腫瘤血管進(jìn)行性充盈，TIC早期呈陡直上升，可表現(xiàn)與病變同層面動(dòng)脈血管的TIC曲線相仿；且腫瘤組織血管化程度越高，血流灌注越高，則陡直上升的趨勢越明顯。本組病例中高度惡性骨肉瘤的Slope值明顯高于低度惡性骨肉瘤，且高低度惡性組之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。李彩霞等[7]通過對(duì)61例骨肌病變研究后認(rèn)為良惡性病變的Slope值存在較大范圍的重疊，不能單獨(dú)用于良惡性腫瘤的判斷；而本組病例中高低度惡性骨肉瘤的Slope值之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與低度惡性骨肉瘤內(nèi)成骨較多、血管化程度較低有關(guān)。朗寧等[8]研究認(rèn)為惡性腫瘤達(dá)峰時(shí)間明顯比良性病變快，最大上升線性斜率大，對(duì)良惡性病變的鑒別有重要價(jià)值，與本組研究結(jié)果一致。

3.Rrim-center值

Rrim-center值是衡量腫瘤血流動(dòng)力學(xué)情況的另一個(gè)定量分析指標(biāo)。腫瘤邊緣在血管內(nèi)皮生長因子的作用下見新生血管生成，因此為腫瘤血管豐富、生長活躍的區(qū)域；由于腫瘤血管通透性高且缺乏平滑肌細(xì)胞，再加上缺乏有效的淋巴回流系統(tǒng)和血管外壓較高，因而腫瘤內(nèi)部流體靜壓和間質(zhì)內(nèi)壓升高，可致腫瘤內(nèi)部血流灌注較低[10]。綜上可知，骨肉瘤邊緣和中心的新生血管的密度及灌注量分布差異明顯。骨肉瘤惡性程度越高，腫瘤邊緣的新生血管越豐富，而腫瘤中心更易出現(xiàn)囊變、壞死區(qū)，則腫瘤邊緣與中心的血流灌注差越大，即Rrim-center值越大。本組骨肉瘤患者，高度惡性骨肉瘤的Rrim-center值高于低度惡性骨肉瘤，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。丁慶國等[5]認(rèn)為肌骨腫塊邊緣、中央?yún)^(qū)的TIC類型不一致，即腫塊邊緣和中心的血管化程度、間質(zhì)壓力的不同及組織成分存在差異，與本組的研究結(jié)果在原理上是一致的。李彩霞等[7]通過研究61例骨肌腫瘤結(jié)果顯示惡性骨腫瘤Rrim-center值高于良性組，且良惡性骨肌病變之間動(dòng)態(tài)增強(qiáng)參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與本文研究結(jié)果一致。

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(duì)較少，因此在做統(tǒng)計(jì)學(xué)分析時(shí)可能存在一定的誤差。②本組骨肉瘤病理類型較多且特點(diǎn)各不一樣，也不能保證病理取材的部位與DCE-MRI觀察的部位一致，因此無法將病理與影像一一對(duì)應(yīng)。本研究結(jié)果顯示，TICⅠ型曲線支持高度惡性骨肉瘤，而TIC Ⅲ型曲線提示低度惡性骨肉瘤，Slope值和Rrim-center值可用來評(píng)價(jià)骨肉瘤的惡性程度。

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Thevalueofdynamiccontrast-enhancedMRIinevaluatingthedegreeofmalignancyofosteosarcoma

LI Ying,REN Cui-ping,ZHANG Lan,et al.

Department of MR,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052，China

Objective：The purpose of this study was to explore the clinical value of time-signal intensity curve (TIC) types and parameters of dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in evaluating the degree of malignancy of osteosarcoma.Methods51 patients with osteosarcoma confirmed by pathology were examined by DCE-MRI scan.TIC type,slope and rim-center were obtained by mean curve software.TIC types was analyzed by rank sum test of a number of independent samples;two independent samples rank sum was used to analyze DCE-MRI parameters of low-grade and high-grade osteosarcoma;the DCE-MRI parameters of three different curve types were compared by use of rank sum test of a number of independent samples.ThePvalue lt;0.05 was considered significant.ResultsThe χ2value of TIC type between high-grade and low-grade osteosarcoma was 22.364,withP=0.000 (Plt;0.05),which was significantly different.Both slope and rim-center values of highly malignant osteosarcoma were higher than those of the low-grade ones.TheZandPvalue of slope and rim-center values between the high-grade and low-grade malignant osteosarcoma were -5.159,-5.284 and 0.000,0.000 (Plt;0.05),indicating a significant statistical difference.The slope and rim-center values of TIC type Ⅰ, Ⅱ,and Ⅲ decreased,the χ2value andPvalue of slope and rim-center value of different TIC types were 24.453,25.246 and 0.000,0.000 (Plt;0.05),which indicated significant statistical difference.ConclusionTIC types and DCE-MRI parameters can evaluate the degree of malignancy of osteosarcoma.

Osteosarcoma； Magnetic resonance imaging； Diagnosis

450052 鄭州，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科(李瑩、任翠萍、程敬亮)；450000 鄭州，河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科(張嵐)

李瑩(1985-)，女，河南鶴壁人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事中樞神經(jīng)系統(tǒng)和骨肌系統(tǒng)的磁共振診斷工作。

河南省中醫(yī)藥科學(xué)研究專項(xiàng)課題(2015ZY02014)

R445.2； R738.1

A

1000-0313(2017)11-1191-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.11.020

2017-01-05)