椎體結核與椎體惡性腫瘤的氫質子磁共振波譜對比分析

劉斌，郭靜，董國禮，黃小華，葉敏

(1.崇州市人民醫院影像科，四川 崇州 611200；2.川北醫學院附屬醫院放射科，四川 南充 637000)

椎體結核是骨結核最常受累部位，病理學特征為椎體骨炎、肉芽腫形成及干酪樣壞死，椎體結核磁共振成像(MRI)典型表現為椎體骨質破壞、椎間盤變窄或消失及椎旁冷膿腫形成，盡管其影像特征明顯[1]，但有時很難與椎體惡性腫瘤(如轉移瘤等)鑒別，部分影像學特征仍存在部分重疊[2]。氫質子磁共振波譜(proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)是一種定量分析組織成分構成的磁共振功能成像技術，可直接獲得椎體內水峰和脂峰圖像，并測量水和脂肪成分構成。目前，1H -MRS在神經系統、乳腺及前列腺方面的相關研究較多，而其在椎體病變的臨床應用研究較少[3-4]，本文旨在研究椎體結核與惡性腫瘤波譜水峰和脂峰的變化規律，以期為1H-MRS在椎體良惡性疾病的鑒別提供一定的參考價值。

1 資料和方法

1.1 資料

收集川北醫學院2011年7月至2012年9月經病理或臨床證實的21 例椎體結核患者，共31 個椎體(胸椎6 個，腰椎25 個)，男性12 例，女性9 例，年齡22～71 歲，平均(47.92±16.25)歲；19 例椎體惡性腫瘤患者，共29個椎體(胸椎4個，腰椎23個，骶椎2個)，男性15 例，女性4 例，年齡37～79歲，平均(64.00±11.86)歲，其中，經手術或穿刺活檢證實者2例，有原發惡性腫瘤病史者17 例，僅1例為單發病灶，其余均為多個椎體受累。另收集腰椎MRI檢查椎體信號無異常61 例及正常志愿者39 例為正常對照組，其中男性52例，女性48例，年齡18～79 歲，平均(46.77±15.69)歲，并根據世界衛生組織年齡劃分標準[5]將正常對照組分為青年組(≤44 歲,n=44)、中年組(45～59 歲,n=33)及老年組(≥60歲,n=22)。所有研究對象均行腰椎或胸腰椎MRI常規序列及1H-MRS掃描，其中椎體結核及腫瘤患者選擇椎體病變中心區域進行1H-MRS掃描，對照組統一選擇L2椎體進行1H-MRS掃描。

納入標準：MRI常規序列椎體及椎旁軟組織形態未見異常信號，且沒有明確外傷病史。排除標準：(1)椎體轉移瘤治療史(放化療等)；(2)脊柱結核首診并未經過抗結核治療后復查患者。

1.2 方法

1.2.1 MRI及1H-MRS波譜檢查方法 采用GE Signa EXCITE 1.5T MR掃描儀，掃描序列及參數如下：(1)常規序列：矢狀位T1WI、T2WI、STIR；橫斷位T2WI(以病變椎體為中心)；冠狀位T1SPGR；(2)增強序列：經肘靜脈注射馬根維顯(Gd-DTPA，0.1 mmol/kg)后行壓脂T1WI矢狀位、軸位及冠狀位掃描(2例椎體結核和3例腫瘤患者未行增強掃描)；(3)1H-MRS波譜序列：首先選擇體線圈，再進行單體素點分辨率波譜(point resolved spectroscopy，PRESS)掃描，感興趣區(volume of interest，VOI)盡量選擇病變中心位置，體素體積2.5～4.0 cm3。結核椎體的VOI選擇及譜線圖(圖1及圖2)，脊柱腫瘤的VOI選擇及譜線圖(圖3及圖4)；對照組VOI選擇L2椎體中部，波譜采集的體積3.0 cm3，VOI選擇及譜線圖(圖5及圖6)。

1.2.2 分析指標 采用SaKer軟件對波譜進行定量分析，由兩位熟悉波譜測量軟件的醫師測量椎體結核組、惡性腫瘤組及對照組椎體水峰值(位于4.65 ppm)及脂肪峰值(位于0.90～1.30 ppm)，取平均值后計算其脂水比(lipid-water ratio，LWR，LWR=脂肪峰值/水峰值)；從而計算得出脂肪含量FF%，FF%=LWR/(LWR+1)×100%；記錄所有資料的波譜圖像并分析其譜線變化規律。

1.3 統計學分析

2 結果

2.1 椎體結核組與腫瘤組比較

椎體結核組及椎體惡性腫瘤組的波譜形態均表現為水峰高聳，脂肪峰低平或消失，FF%值結果顯示對照組明顯高于椎體結核組和腫瘤組，結核組稍高于腫瘤組，但兩組的平均FF%值比較，差異無統計學意義。見圖7及表1。

2.2 正常對照組1H-MRS譜線形態及平均FF%值

對照組椎體譜線圖形態所示脂肪峰隨年齡增長水峰降低、脂肪峰增高，水峰相反。青年組、中年組、老年組的FF%值。見圖8及表2。

表1 椎體結核組與椎體惡性腫瘤組的FF%值比較

表2 正常對照組各年齡段的FF%值比較

2.3 椎體病變組與正常對照組FF%值比較

椎體結核組、椎體惡性腫瘤組分別與正常對照組(青、中、老年組)的FF%值比較，統計結果顯示，椎體結核組、椎體惡性腫瘤組分別與對照組各年齡段FF%值比較，差異有統計學意義(P<0.05)。見表3。

3 討論

MRS作為一種功能成像技術，信號可由1H、31P、23Na、13C等質子產生，氫質子(1H)的旋磁比最大且在細胞中含量最豐富，產生的信號最強，因此1H-MRS技術已廣泛應用于頭顱、乳腺及前列腺等，但椎體應用尚處于探索階段。椎體中水及黃骨髓含量最多，1H-MRS譜線呈明顯的水峰及脂峰[6-7]，而不同病變可能會引起水峰及脂峰的比例發生改變，從而導致譜線形態發生變化。因此，本研究應用1H-MRS成像技術對椎體結核及惡性腫瘤進行研究，旨在探討鑒別椎體結核及惡性腫瘤的可行途徑，為臨床相關研究提供一定的參考價值。

表3椎體結核組、椎體惡性腫瘤組與正常對照組的FF%值比較

組別青年組F值P值中年組F值P值老年組F值P值結核組(31個病變)41.620.00137.970.00134.0550.001腫瘤組(29個病變)56.730.00146.1500.00139.2850.001

椎體是骨結核病的好發部位，以腰椎發病率最高，常繼發于肺結核。椎體結核病理表現為椎體骨炎、肉芽腫及干酪樣壞死，三者可單獨或同時存在[8-9]，其中干酪樣物質包含類脂質[9]。段洪等[8]研究結果發現椎體結核病理表現較為復雜，病變不同階段其病理過程不同，但均存在炎細胞滲出。本研究中31 例結核病變均表現脂肪峰低平或消失，水峰高聳，FF%值遠小于正常對照組椎體脂肪含量。其原因可能在于椎體結核中類脂質的干酪樣成分較少，而炎細胞浸潤、膿腫、壞死等含液體成分較多。

椎體惡性腫瘤以轉移瘤最多見，據文獻報道其可能原因是松質骨富含紅骨髓且血供豐富，轉移瘤栓子可通過血行途徑傳播至此[10]。本研究椎體惡性腫瘤組中轉移瘤有18 例，1 例為骨髓瘤，結果顯示波譜均呈明顯水峰及低平脂肪峰，FF%遠小于正常椎體脂肪含量，與趙秀芹等[11-12]的結果相同。其原因可能為椎體轉移瘤及骨髓瘤均為惡性腫瘤，盡管其發病機理及組織學存在差別，但均為無限增殖的異常腫瘤細胞代替正常骨組織細胞，并有倍增時間短等特點，因此在相同體積內惡性腫瘤細胞的密度明顯大于正常骨組織，而腫瘤細胞亦是水分子含量最為豐富；同時由于正常骨組織中的黃骨髓亦被腫瘤細胞取代，與脂肪峰低平表現一致。

本研究結果顯示，結核組及腫瘤組的譜線圖基本相似，結核組FF%平均值較腫瘤組稍高，但統計學分析兩組間FF%值差異不具有統計學意義。Anik等[13]通過對比15 例椎體結核及15 例椎體轉移瘤患者的水脂比及含水指數，結果發現兩組間WLR及LWI的差異均不存在統計學意義(P>0.05)，這與本研究結果類似。筆者推測其原因為正常椎體松質骨由含水量較多的椎體惡性腫瘤及炎性滲出成分代替，盡管椎體惡性腫瘤與椎體結核的病理改變存在很大差異，但1H-MRS譜線圖形態及FF%值的測量結果尚不能反映這種差異。

由于正常椎體內脂肪含量與年齡呈正相關，本研究各年齡組分別與椎體結核及惡性腫瘤組比較，椎體結核組及惡性腫瘤組的脂肪含量均遠低于各年齡段正常對照組，且差異具有統計學意義(P<0.05)。本研究結果亦顯示正常對照組的脂肪含量隨著年齡的增長有逐步增加趨勢，青年組脂肪含量最低，但仍遠高于結核組及腫瘤組，此與趙秀芹等[11]研究結果相似。此外，Oriol等[14]對白血病及多發性骨髓瘤患者椎體的LWR進行研究，結果發現LWR分布在0～9.7之間，徐麗等[15]亦通過對小兒急性白血病與正常對照組椎體FF%進行相關研究，結果顯示急性白血病組L4椎體FF%值為0%，上述研究結果與本研究結果類似，說明椎體白血病浸潤及多發性骨髓瘤內脂肪含量的改變與椎體轉移瘤具有相似的變化。因此，椎體脂肪含量變化可提示椎體異常，在診斷椎體相關疾病時1H-MRS可作為MRI常規序列及增強序列的有力補充，具有一定的臨床應用前景。

總之，椎體結核及惡性腫瘤的譜線形態明顯不同于正常椎體，表現為水峰高聳、脂肪峰低平或消失，且病變椎體與正常對照組椎體FF%值間差異具有統計學意義，但FF%值于結核組及腫瘤組間差異不具有統計學意義。但由于本研究尚存在椎體結核及惡性腫瘤樣本量較少,脊柱結核病變區域感興趣區的選擇較難確定，需要擴大樣本量進一步研究。此外，由于椎體的波譜掃描參數暫時不能壓脂，因此不能完全反應脊柱轉移瘤及脊柱結核的全部物質代謝特點，目前應用mDIXON-Quant技術亦可以用于評價椎體骨髓脂肪含量[16]，隨著MRI技術的發展，1H-MRS可為脊柱相關病變的診療提供一定的幫助，以后可能得到更廣泛的應用。