DCE-MRI和DWI對骶骨脊索瘤與骨巨細胞瘤的鑒別診斷價值

湯文瑞， 張焱， 程敬亮， 王瑩瑩

骶骨脊索瘤(chordoma)和骨巨細胞瘤(giant cell tumour，GCT)為骶部原發(fā)腫瘤的常見類型，二者發(fā)病率分列第一、二位[1]。脊索瘤為低度惡性腫瘤，而GCT以良性為主，部分病理類型具有惡性特征[2]。脊索瘤和GCT早期臨床癥狀相似，均為疼痛、感覺異常等非特異性表現(xiàn)[3]。因此，術(shù)前正確的影像學(xué)診斷對治療具有重要意義。對于具有典型CT、MRI表現(xiàn)的病例，可通過部位、信號、腫塊內(nèi)部及周圍骨質(zhì)改變等征象診斷，當(dāng)位置及影像表現(xiàn)不典型時，兩者鑒別較為困難[4-5]。MRI軟組織分辨力高，采集信息多樣。本研究探討磁共振動態(tài)增強(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)及擴散加權(quán)成像(DWI)鑒別骶骨脊索瘤和骨巨細胞瘤的價值，旨在提高診斷符合率。

材料與方法

1.臨床資料

搜集2011年1月-2017年3月來本院就診的31例骶骨腫瘤患者，其中脊索瘤15例，男10例，女5例，年齡43～69歲，平均年齡56歲；骨巨細胞瘤16例，男4例，女12例，年齡19～65歲，平均年齡37.3歲。所有患者均行常規(guī)MRI及DWI-MRI檢查，15例脊索瘤和12例骨巨細胞瘤行 DCE-MRI檢查。臨床表現(xiàn)主要為腰骶部隱痛、不適，部分可觸及腫塊。以上所有病例均符合以下條件：①所有患者均行手術(shù)治療，術(shù)后病理診斷明確；②MRI檢查前均未經(jīng)穿刺活檢、放療、化療等針對腫塊的干預(yù)或治療。對于因圖像質(zhì)量不佳，無法勾畫興趣區(qū)的病例在篩選過程中予以排除。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

2.檢查設(shè)備及方法

采用Siemens Verio 3.0T超導(dǎo)MR儀，患者取仰臥位，行矢狀面T2WI-FS、T1WI及DWI，橫軸面T2WI及DCE-MRI掃描，掃描期間保持相同位置層面一致。

常規(guī)T2WI FS及T1WI序列：T1WI采用FSE技術(shù)，TR 800.0 ms，TE 8.1 ms；T2WI FS及T2WI采用FSE技術(shù)，TR 2800 ms，TE 112 ms。視野30 cm×30 cm，層厚4.5 mm，層間距1 mm。

DWI序列：采用單次激發(fā)回波平面成像(EPI)技術(shù)，b值為0～800 mm2/s，TR 4400 ms，TE 85 ms，視野30 cm×30 cm，層厚4.5 mm，層間距1 mm。

DCE-MRI序列：采用快速自旋回波技術(shù)T1WI(TR 4.06 ms，TE 1.89 ms，視野30 cm×30 cm)掃描蒙片，然后使用高壓注射器經(jīng)肘靜脈團注(2 mL/s)釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)，劑量為0.1 mmol/kg體重，繼而以同樣流率推注20 mL生理鹽水，隨后使用相同序列連續(xù)重復(fù)掃描15次，共持續(xù)158 s，最后做延遲橫軸面、冠狀面、矢狀面掃描。

3.圖像分析及數(shù)據(jù)處理

圖像傳至后處理工作站，由2名從事MRI診斷工作多年的醫(yī)師獨立閱片，參考T1WI、T2WI及T2WI-DIXON，以腫瘤實性早期強化部分為興趣區(qū)，同時避開壞死及鈣化區(qū)域，于ADC及動態(tài)增強序列測值，測量三次并取平均值，興趣區(qū)面積≥2 mm2，最終結(jié)果取兩名醫(yī)師所測數(shù)據(jù)的平均值。

ADC值：以椎體附近肌肉信號強度為標(biāo)準(zhǔn)，在DWI及ADC圖像上，腫塊信號高于肌肉定義為高信號，反之為低信號。以T1WI、T2WI、T2WI-DIXON及增強掃描為參考，避開出血、壞死及囊性區(qū)域，于腫瘤最大面積層面及相鄰層面選取興趣區(qū)(region of interest，ROI)，最終測量結(jié)果計算平均值并記錄。

選擇腫塊早期強化區(qū)域作為ROI，以同層肌肉作為參照。增強峰值(enhancement peak，EP)為整個動態(tài)增強過程中測量信號區(qū)的最大信號強度。達峰時間(time to peak，TTP)為EP出現(xiàn)的時間。最大對比增強率(maximum contrast enhancement ratio，MCER)=(EP-SI0)×100%/SI0(SI0為增強前信號強度)。根據(jù)ROI繪制時間-信號強度曲線(time-intensity curves，TIC)，TIC分為3型：Ⅰ型(流入型)，Ⅱ型(平臺型)，Ⅲ型(流出型)。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

15例脊索瘤和16例骨巨細胞瘤的MRI表現(xiàn)見圖1、2。與鄰近肌肉組織相比，29例腫塊表現(xiàn)為高信號，2例表現(xiàn)為不均勻稍低信號。靜注Gd-DTPA后，脊索瘤中13例(86.7%)呈流入(Ⅰ型)，2例(13.3%)呈平臺型(Ⅱ型)(圖1e)；骨巨細胞瘤中5例(41.7%)呈平臺型(Ⅱ型)，7例(58.3%)呈流出型(Ⅲ型)(圖2d)。

以脊索瘤、骨巨細胞瘤兩組ADC值、MCER分別作為鑒別診斷指標(biāo)，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，繪制ROC曲線，ADC值的AUC為0.858(圖3)，以ADC=1.167為閾值，敏感度為80%，特異度為93.7%，約登指數(shù)為0.737；MCER的AUC為0.883(圖4)，以MCER=142.95%為閾值，敏感度為75%，特異度為100%，約登指數(shù)為0.75；EP的AUC為0.950(圖5)，以EP=356.7為閾值，敏感度為91.7%，特異度為86.7%，約登指數(shù)為0.784。

圖1 男，52歲，骶椎脊索瘤。a) 矢狀面T1WI示腫塊呈稍低信號(箭)； b) 矢狀面T2WI FS示腫塊呈稍高信號(箭)； c) 橫軸面T2WI FS示腫塊與直腸相鄰(箭)； d) 增強掃描示腫塊均勻強化(箭)； e) TIC曲線為Ⅱ型(平臺型)。

表1 脊索瘤與骨巨細胞瘤的ADC值比較

注：t= -3.955，P=0.000。

表2 脊索瘤與骨巨細胞瘤的TTP、EP與MCER

注：*其中兩例脊索瘤患者TTP約為69s。

討 論

脊索瘤是一種少見的來源于胚胎殘余脊索成分的惡性腫瘤，好發(fā)于脊柱[4]，其中50%～60%發(fā)生于骶尾部[6]。骨巨細胞瘤多發(fā)生于四肢長骨骨端，生長于腰骶部者約占總數(shù)3%～4%[7]，通常認(rèn)為有潛在惡性可能。骶尾部腫瘤位置通常較深，臨床癥狀不顯著，就診時腫瘤體積已經(jīng)較大，同時瘤體周圍神經(jīng)、血管豐富，前方靠近直腸、膀胱等器官。因此，準(zhǔn)確的術(shù)前診斷對手術(shù)方式及術(shù)后輔助治療非常重要。

目前骶尾部腫塊影像學(xué)檢查方法主要有CT及MRI，CT掃描優(yōu)勢在于顯示骨質(zhì)破壞方式及腫塊內(nèi)骨質(zhì)[8-9]，MRI多序列、多參數(shù)檢查在病變的定位、定性診斷等方面有重要作用。在活體組織內(nèi)，水分子呈布朗運動，對于不同組織細胞內(nèi)、細胞間水分子擴散速度不同，因此不同的類型腫瘤組織內(nèi)水分子擴散速度也不盡相同。DWI可探測到上述組織內(nèi)的水分子擴散速度，反映體素內(nèi)水分子擴散狀態(tài)。經(jīng)研究證實[10]，在高b值DWI上明顯高信號、ADC圖低信號的區(qū)域多提示惡性；相反，DWI上明顯低信號區(qū)域則提示良性。目前DWI用于骨腫瘤的報道不多，也無統(tǒng)一認(rèn)識。Yeom等[11]分析7例脊索瘤，認(rèn)為平均ADC=1.474×10-3mm2/s；Pekcevik等[12]通過研究26例骨腫瘤認(rèn)為以ADC=1.37×10-3mm2/s為鑒別良惡性腫瘤閾值，敏感度、特異度分別為77.8%和82.4%；同時，Pekcevik等[12]計算1例骨巨細胞瘤ADC=1.26×10-3mm2/s。本研究認(rèn)為脊索瘤平均ADC=1.287×10-3mm2/s，骨巨細胞瘤平均ADC=0.998×10-3mm2/s，與之前研究相近[11-12]。以ADC=1.167×10-3mm2/s為鑒別閾值，敏感度和特異度分別為80%、93.7%，以往文獻未見相關(guān)報道。DWI缺點是圖像分辨力較低，尤其是病灶成分較為復(fù)雜時局部顯示欠佳，當(dāng)組織微循環(huán)豐富時，ADC值容易受微血管灌注影響[13]，準(zhǔn)確性降低，需結(jié)合動態(tài)增強來鑒別診斷。

圖2 女，40歲，骶椎骨巨細胞瘤。a) 矢狀面T2WI FS顯示腫塊呈稍高信號(箭)； b) 增強后延遲期顯示腫塊顯著強化(箭)； c) 矢狀面DWI示腫塊不均勻擴散受限(箭)； d) TIC曲線為Ⅲ型(流出型)。

圖3 ADC值作為臨界點的ROC曲線，AUC為0.858。

圖4 MCER值作為臨界點的ROC曲線，AUC為0.883。

圖5 EP值作為臨界點的ROC曲線，AUC為0.950。

DCE-MRI揭示了活體組織的血流動力學(xué)，動態(tài)強化方式反映了腫瘤各部分的血流變化。對于毛細血管豐富、管壁通透性好的腫瘤，動態(tài)增強早期表現(xiàn)為快速強化，中晚期對比劑由細胞間隙擴散至毛細血管內(nèi)隨血流廓清。所以在一定程度上，腫瘤血管密度、血供分別對應(yīng)TTP、MCER；EP則反映腫瘤強化程度[14]。本文研究了TTP、EP、MCER，發(fā)現(xiàn)以下兩點：①骨巨細胞瘤組出現(xiàn)強化峰值較早，TIC曲線為Ⅰ型、Ⅱ型，脊索瘤組TIC曲線多為Ⅲ型(86.7%)，強化緩慢，無明顯峰值；②骨巨細胞瘤組MCER、EP平均值大于脊索瘤組。究其原因，骨巨細胞瘤雖為良性腫瘤，但血供豐富，部分具有惡性潛能，可向周圍組織侵襲[15]；而脊索瘤為低度惡性腫瘤，間質(zhì)內(nèi)富含粘液，微血管不夠豐富[16]。本研究認(rèn)為MCER、EP在鑒別上述兩組腫瘤中具有意義，MCER=142.95%時，敏感度為75%，特異度為100%；EP=356.7時，敏感度為91.7%，特異度為86.7%。朗寧等[17]通過動態(tài)增強定量參數(shù)鑒別中軸骨脊索瘤和骨巨細胞瘤，認(rèn)為骨巨細胞瘤組Ktrans 、 Kep與脊索瘤組有差異，反映了骨巨細胞瘤內(nèi)血管通透性更好，對比劑滲透更快，與本研究結(jié)果相仿。

本研究結(jié)果通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計提示骶尾部脊索瘤和骨巨細胞瘤有顯著差異，DCE-MRI結(jié)合DWI有助于明確診斷，為治療方案的制定提供依據(jù)。但是，由于本研究病例數(shù)較少，尚需更多樣本量加以進一步論證。

[1] Gerber S,Ollivier L,Leclère J,et al.Imaging of sacral tumours[J].Skeletal Radiol,2008,37(4):277-289.

[2] 王曉玲,李小明.骨巨細胞瘤的MRI診斷分析[J].放射學(xué)實踐,2010,25(3):338-340.

[3] Orguc S,Arkun R.Primary tumors of the spine[C].Seminars in Musculoskeletal Radiology,2014:280-299.

[4] 張立華,袁慧書.頸椎脊索瘤影像學(xué)表現(xiàn)及鑒別診斷[J].放射學(xué)實踐,2013,28(9):972-975.

[5] 黃從剛,陳謙學(xué),田道鋒,等.蝶竇斜坡顱骨骨巨細胞瘤誤診為脊索瘤一例報道[J].中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志,2013,12(11):1175-1176.

[6] Hunter CL,Pacione D,Hornyak M,et al.Giant-cell tumors of the cervical spine:case report[J].Neurosurgery,2006,59(5):1142-1143.

[7] Randall RL.Giant cell tumor of the sacrum[J].Neurosurg Focus,2007,15(2):13.

[8] Stacchiotti S,Casali PG,Lo VS,et al.Chordoma of the mobile spine and sacrum:a retrospective analysis of a series of patients surgically treated at two referral centers[J].Ann Surg Oncol,2010,17(1):211-219.

[9] Si MJ,Wang CS,Ding XY,et al.Differentiation of primary chordoma,giant cell tumor and schwannoma of the sacrum by CT and MRI[J].Eur J Radiol,2013,82(12):2309-2315.

[10] Levy A,Medjhoul A,Caramella C,et al.Interest of diffusion-weighted echo-planar MR imaging and apparent diffusion coefficient mapping in gynecological malignancies:a review[J].J Magn Reson Imaging,2011,33(5):1020-1027.

[11] Yeom KW,Lober RM,Mobley BC,et al.Diffusion-weighted MRI:distinction of skull base chordoma from chondrosarcoma[J].AJNR,2013,34(5):1056-1061.

[12] Pekcevik Y,Kahya MO,Kaya A.Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in the diagnosis of bone tumors:preliminary results[J].J Clin Imaging Sci,2013,3(1):63-64.

[13] Tamura T,Usui S,Murakami S,et al.Biexponential signal attenuation analysis of diffusion-weighted imaging of breast[J].Magn Reson Med Sci,2010,9(4):195-207.

[14] Lee KH,King AD,Ma BY,et al.Dynamic contrast enhancement magnetic resonance imaging (DCE-MRI) for differential diagnosis in head and neck cancers[J].Eur J Radiol,2012,81(4):784-788.

[15] 過哲,張晶,梁偉,等.骨巨細胞瘤的動態(tài)增強MRI與1H-MR波譜研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2008,24(10):1490-1492.

[16] 陳超,楊惠林,陳康武,等.骶骨脊索瘤中Survivin、VEGF的表達及其與血管生成的相關(guān)性研究[J].中國矯形外科雜志,2013,21(11):1133-1137.

[17] 郎寧,蘇敏英,YU HJ,等.MR動態(tài)增強對于中軸骨脊索瘤和骨巨細胞瘤的鑒別診斷價值的初步研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2016,24(8):616-619.