閃爍成像在馬骨骼肌肉疾病診斷中應(yīng)用的研究進(jìn)展

易梓文 ， 湯小朋 ， 朱怡平 ， 俞 峰

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院 ， 北京 海淀 100193)

骨骼肌肉疾病是賽馬高發(fā)的疾病類型，一項調(diào)查表明，馬跛行的平均月發(fā)病率為2.1%，最常見的病因為蜂窩織炎、皮膚創(chuàng)傷、蹄部或蹄鐵問題[1]。骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的治療方法選擇需要基于對病因與病變位點的準(zhǔn)確判斷，故該類疾病的診斷應(yīng)以有序、系統(tǒng)和縝密的方式進(jìn)行，常規(guī)診斷流程為病史與體格檢查、步態(tài)評估、屈肢試驗、神經(jīng)與關(guān)節(jié)阻滯以及影像學(xué)檢查。為滿足診療需求，多樣的影像技術(shù)被應(yīng)用于馬臨床醫(yī)學(xué)。除了傳統(tǒng)的X線以及超聲檢查，更為精確的診斷技術(shù)也在不斷發(fā)展。其中，由Ueltschi[2]在20世紀(jì)70年代率先提出的馬閃爍成像現(xiàn)已成為馬屬動物運動損傷檢查的主要手段之一，在世界各地許多馬診療機(jī)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。

馬閃爍成像還可用于腎小球濾過率的測定、心血管分流檢測、感染定位、肝功能評估、甲狀腺功能評估和骨代謝診斷等，本文主要綜述其在骨骼肌肉系統(tǒng)疾病診療中的應(yīng)用。

1 馬骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的臨床特點

馬在自然界中作為被捕食動物，與牛羊相似，擅長隱藏機(jī)體的不適與異常狀況。所以當(dāng)顯著的臨床癥狀出現(xiàn)時，馬通常已發(fā)生較為嚴(yán)重的器質(zhì)性病變。馬骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的典型癥狀是跛行。一項針對香港賽馬會中訓(xùn)練馬匹骨折發(fā)生率的研究表明，每1 000次起跑中會有0.3匹馬發(fā)生近端肢及骨盆骨折，在119次受傷事件中有35.3%的馬匹出現(xiàn)了3級跛行[3]。一項針對英格蘭和威爾士耐力賽馬的調(diào)查表明，最常見的獸醫(yī)出診原因為跛行(80.0%)，第二大原因為胸腰部疼痛[4]。雖然非致命性的骨骼肌肉系統(tǒng)疾病很多情況下不會終結(jié)賽馬的職業(yè)生涯，許多馬匹在接受保守治療后可恢復(fù)比賽能力，但仍有相當(dāng)一部分患馬因恢復(fù)不良而退役或被淘汰。

跛行肢的定位可通過視診初步判斷，在各種步態(tài)下、繞圈運動和上下坡運動過程中通過觀察跛行的典型特征來進(jìn)行診斷。雖然目前還可通過跛行定位器對輕微或復(fù)雜的跛行進(jìn)行定位，但當(dāng)運動馬或?qū)櫸锺R表現(xiàn)出多結(jié)構(gòu)異常的復(fù)雜跛行、非特異性運動性能下降或跛行特征不明顯時，難以通過后續(xù)神經(jīng)與關(guān)節(jié)阻滯診斷對造成跛行的骨骼肌肉結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的定位[5]，在這種情況下則需要應(yīng)用影像技術(shù)來輔助診斷。

2 閃爍成像原理在馬骨骼肌肉疾病診斷中的應(yīng)用

閃爍成像在馬臨床中適用于以下情況：造成跛行的肢蹄區(qū)域已經(jīng)確認(rèn)但其他診斷方法未發(fā)現(xiàn)異常；神經(jīng)或關(guān)節(jié)阻滯無法確定跛行部位；多肢同時存在跛行；疑似由骨折引起的嚴(yán)重跛行；整體運動性能下降，但未伴有明顯跛行；異常部位組織過厚以至于X線無法穿透進(jìn)行診斷。

2.1 原理及特點 閃爍成像的原理是以受檢馬匹作為“放射源”，即靜脈注射放射性藥物，待其進(jìn)入血液循環(huán)及組織后釋放出伽馬射線，射線通過伽馬相機(jī)中的準(zhǔn)直儀后轉(zhuǎn)化為平行射線，通過碘化鈉晶體被轉(zhuǎn)換為光信號，再經(jīng)由光電倍增管被轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)計算機(jī)處理后由顯示器成像。閃爍成像的原理在于放射性藥物在不同組織中的結(jié)合率和代謝率不同從而表現(xiàn)出成像差異。因此閃爍成像反映的是患病動物組織的生理功能而非解剖結(jié)構(gòu)。由于在疾病發(fā)展的過程中，功能改變的發(fā)生往往先于結(jié)構(gòu)改變，閃爍成像能夠體現(xiàn)靶位點功能狀態(tài)的特性，使其成為疾病早期診斷的有效手段之一。

閃爍成像的流程包括馬匹的準(zhǔn)備、放射性藥物的注射(在骨骼肌肉系統(tǒng)的檢查中通常采用二磷酸锝)、放射性藥物與靶組織結(jié)合、伽馬相機(jī)檢測靶位點的射線量以及計算機(jī)成像和放射性藥物的代謝[6]。閃爍成像運用的放射性藥物輻射量非常小，對馬匹健康無害，在孕馬、種馬和幼駒中皆可運用。放射性藥物在機(jī)體中的轉(zhuǎn)運與分布分為3個階段，分別為血管期、軟組織期和骨骼期[7]。放射性藥物的骨吸收成像被稱為骨掃描(Bone scanning)，其原理是骨骼羥磷灰石晶體結(jié)構(gòu)可對二磷酸鹽藥物進(jìn)行物理吸附，骨骼期顯像通常始于注射后的2～3 h。骨吸附量受毛細(xì)血管通透性、局部細(xì)胞外液量和骨晶體表面積等因素的影響。由于循環(huán)灌注量對成像結(jié)果具有極大影響，拍攝前的準(zhǔn)備期間需保證馬匹處于適宜的環(huán)境溫度，注射藥物后至少牽遛15 min，否則可能出現(xiàn)冷肢綜合征，從而導(dǎo)致病變被遺漏或使解讀變得更困難[8]。

2.2 骨骼肌肉疾病在閃爍成像中的表現(xiàn) 靶組織的射線含量在計算機(jī)成像中顯示為像素黑點，黑點越密集則表示該處放射性藥物攝取量越多。在某些解剖位置，如腕關(guān)節(jié)、跗關(guān)節(jié)，由于多塊腕骨及跗骨的重疊與并列，很難確定放射性藥物攝取增加(Increased radiopharmaceutical uptake,IRU)的準(zhǔn)確位點，故建議采集2個相互垂直平面的閃爍圖像，或肢體屈曲狀態(tài)下的閃爍圖像，來幫助結(jié)果的判讀。

當(dāng)閃爍成像運用在不同生理階段的馬匹上時，放射性藥物攝取特點也會有所不同，對成像的解讀需考慮馬的年齡、近期運動史以及勞役史等，故了解各階段的正常放射性藥物攝取模式對準(zhǔn)確診斷至關(guān)重要。放射性藥物的沉積主要發(fā)生在骨的礦化部位，與成骨細(xì)胞活性呈正相關(guān)，而在破骨細(xì)胞附近分布較少，故在長骨的骨骺端會出現(xiàn)IRU。判讀閃爍成像結(jié)果時需注意IRU雖然反映了骨代謝異?；蚬茄?yīng)增加，但并不代表此處存在疼痛[9]，因此不能作為跛行診斷的唯一根據(jù)。疼痛位點相鄰的關(guān)節(jié)也可能因應(yīng)力與血流改變的影響呈現(xiàn)IRU。IRU陰性也不能排除疼痛的可能性，如薦髂關(guān)節(jié)區(qū)域的疼痛也可出現(xiàn)無放射性藥物攝取(Radiopharmaceutical uptake,RU)的結(jié)果[10]，但I(xiàn)RU陽性通常是與典型臨床癥狀相關(guān)的。高度IRU可能較容易解讀，但在解讀輕度至中度IRU的結(jié)果時需要較為豐富的判讀經(jīng)驗[11]。

血管期成像出現(xiàn)IRU可能與急性炎癥、感染性骨炎或骨髓炎有關(guān)，在血管梗塞、嚴(yán)重軟組織損傷和蹄葉炎等病理狀態(tài)可能出現(xiàn)RU減少。當(dāng)急性肌腱或韌帶損傷時可能出現(xiàn)軟組織期RU的異常攝取。骨骼期IRU高峰通常發(fā)生在骨損傷后的8～12 d。一些骨骼肌肉系統(tǒng)疾病在閃爍掃描中可呈現(xiàn)特征性圖像(表1)，例如在騎乘馬中高發(fā)的脊柱棘突吻合癥、在運動馬中高發(fā)的指/趾伸屈肌腱附著問題、遺傳性纖維化肌病以及復(fù)發(fā)性運動型橫紋肌溶解癥等[9]。一些部位的病變需進(jìn)入晚期才可通過閃爍成像觀察到顯著IRU，而另一些部位，如遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)的骨關(guān)節(jié)炎，即使病變嚴(yán)重也可能呈陰性結(jié)果[18]。

表1 馬骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的閃爍成像特征

閃爍成像的判讀在運動馬中更為復(fù)雜。由于運動馬通常是骨骼尚未發(fā)育成熟的青年馬，在其生長代謝旺盛的機(jī)體中，IRU的出現(xiàn)極可能是非病理性的，雖然與疼痛無關(guān)但可能長期存在。例如在小于6月齡的馬中，第三掌骨遠(yuǎn)端、系骨和冠骨會出現(xiàn)IRU[6]，這與發(fā)育完全的成年馬呈現(xiàn)的RU模式明顯不同。與其他運動項目的馬匹相比，障礙賽馬在中央跗骨和第三跗骨處更常出現(xiàn)RU[19]，這反映了骨骼在負(fù)荷增加時做出的正常適應(yīng)性變化。在體型較大的運動馬中，其軟組織攝取放射性藥物所需時間較長，導(dǎo)致骨期成像分辨率較低，進(jìn)而圖像質(zhì)量降低，使得判讀更為困難。對于一些特定的病理狀態(tài)，閃爍成像通常呈陰性，例如近端懸韌帶挫傷等軟組織損傷。但另一方面，陰性結(jié)果可提示某些疾病存在的可能性較低，例如應(yīng)力性骨折等。在運動馬臨床診斷實踐中，閃爍成像通常用于檢查常規(guī)成像技術(shù)無法發(fā)現(xiàn)的病變以及無法應(yīng)用神經(jīng)阻滯技術(shù)進(jìn)行跛行診斷的病變，例如肱骨結(jié)節(jié)骨囊腫、肱骨頭損傷、肌腱附著問題以及股骨、股骨大轉(zhuǎn)子和坐骨結(jié)節(jié)骨折等。此外，閃爍掃描還可用于未知原因的運動性能下降[20]。

3 閃爍成像與其他影像技術(shù)的比較

閃爍成像使很多復(fù)雜或隱蔽的骨骼肌肉疾病診斷成為可能，與其他影像技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢。對于一些傳統(tǒng)的便攜式影像設(shè)備無法穿透顯影的部位，閃爍成像也能對其進(jìn)行清晰顯影[21]。X線成像僅能在骨質(zhì)病變程度達(dá)40%以上時顯示異常，而閃爍成像可檢測的最小病變程度為2%，這也是閃爍成像被作為早期病理篩查手段的原因[22]。閃爍成像展現(xiàn)的是機(jī)體的現(xiàn)狀，即機(jī)體此刻的生理代謝狀態(tài)，而X線成像、計算機(jī)斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、超聲成像等皆體現(xiàn)的是機(jī)體已發(fā)生的解剖結(jié)構(gòu)變化[18]，這使得閃爍成像成為馬運動外科中診斷應(yīng)力改變的金標(biāo)準(zhǔn)[23]。除此之外，馬匹閃爍成像的另一個優(yōu)勢是無需全身麻醉即可進(jìn)行精確成像，因此相較于MRI和CT等更為安全。

但閃爍成像存在幾個主要缺陷：其一在于其耗時較長，除了等待放射性藥物被運輸至靶組織的時長外，還包括拍攝前馬匹的準(zhǔn)備和拍攝后放射性藥物代謝這2個額外環(huán)節(jié)；另外，由于閃爍成像需要依靠放射性藥物進(jìn)入機(jī)體循環(huán)，因此有一定概率發(fā)生過敏；最后，閃爍成像的空間分辨率較差，結(jié)果判讀也更為考驗醫(yī)者的經(jīng)驗，其提供的患馬成像信息通常不能直接作為診斷依據(jù)，需要與其他臨床檢查和影像結(jié)果仔細(xì)對比關(guān)聯(lián)[9]。

4 閃爍成像的可信度

研究表明，閃爍成像IRU對骨骼肌肉系統(tǒng)疾病診斷的敏感性較低(43.8%)，特異性較高(94.0%)，因此通常將神經(jīng)阻滯作為診斷金標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合閃爍成像結(jié)果作出最終診斷。不同解剖區(qū)域IRU的可信度有所不同，其敏感性介于14.58%～81.90%，特異性介于69.7%～100.0%[5]。閃爍成像在后肢膝關(guān)節(jié)、舟狀骨、肢遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)韌帶均具有較好的特異性，但極不敏感[24-25]。在綜合考量下，閃爍成像僅對四肢遠(yuǎn)端、胸腰段脊椎、薦髂部的診斷可信度較高。較高的漏診率使得閃爍成像通常需要與其他影像技術(shù)或神經(jīng)阻滯技術(shù)聯(lián)合使用，以對跛行和運動性能下降的原因做出全面且正確的診斷。此外，個體特異性以及拍攝過程中出現(xiàn)的偽影與放射線干擾等皆可能造成假陽性的判讀結(jié)果，因此圖像的正確采集和解讀對于提升閃爍成像作為診斷工具的有效性具有重要意義。

目前，在評估閃爍成像可信度的領(lǐng)域仍缺乏專門的研究，一些固有偏差阻礙了對其有效性的準(zhǔn)確判定，因此需要更多前瞻性的、合理設(shè)計的研究來評估骨骼肌肉閃爍成像作為診斷工具的可信度。

5 展望

現(xiàn)今，國外各大型馬匹醫(yī)療機(jī)構(gòu)通常配備1臺大動物伽瑪相機(jī)進(jìn)行閃爍成像診斷，其反映生理功能而非解剖功能的獨特性使得該技術(shù)在馬匹臨床診療中具有重要價值。與1984年的點陣探頭式伽瑪相機(jī)相比[26]，21世紀(jì)與計算機(jī)配合使用的伽瑪相機(jī)具有更高的圖像質(zhì)量，在各類軟件程序的輔助下，閃爍圖像的可讀性增加，其靈敏性與特異性也相應(yīng)得到提升，更重要的是降低了操作人員受到的輻射量。代表性的新興軟件技術(shù)包括閃爍圖像與X線圖像的合并技術(shù)，成像結(jié)果的圖形化、數(shù)字化技術(shù)，偽影消除技術(shù)等。

除骨骼肌肉系統(tǒng)外，通過選擇不同的放射性藥物與成像序列，閃爍成像技術(shù)還可被應(yīng)用于各個器官系統(tǒng)，如牙科疾病、炎癥、血管病變、胃和胃腸道異常等。但其中許多應(yīng)用依賴于專業(yè)軟件對圖像進(jìn)行定量分析，對醫(yī)者的專業(yè)知識有較高的要求，這也是這些技術(shù)在馬臨床診療中未得到充分發(fā)展的原因之一[27]。新興的核成像醫(yī)學(xué)還包括放射性標(biāo)記細(xì)胞和放射性標(biāo)記特異性抗體等，為擴(kuò)大閃爍成像技術(shù)在馬匹疾病診斷中的應(yīng)用提供了更多可能。