多b值DWI序列ADC值在脊柱骨質疏松性壓縮骨折與椎體轉移瘤病理性壓縮骨折鑒別診斷中的價值研究

王振興,薛偉,魏萌,康少英,張英民

(邯鄲市中心醫院西區骨三科,河北邯鄲 056001)

MRI具有多參數、多系列成像及獨特的軟組織分辨率,且MRI的彌散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)是目前唯一無創檢測體內水分子擴散運動的方法,根據組織中水分子擴散速度不同而成像,通過測量表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)實現,反映機體組織結構的生理和病理狀態[1]。DWI信號的衰減值主要由ADC值和彌散敏感系數值(b值)決定, b值增加時,ADC圖像敏感度增加、穩定性增加,同時其信噪比下降;當b值較小時,ADC值則容易受生理運動影響,導致測量值穩定性不佳,不能真實反映組織中水分子彌散運動情況[2-3]。因此,如何選擇合適的b值在DWI成像方面顯得尤為重要。本研究旨在探討多b值(0、100、200、400、600、800 s/mm2)DWI序列ADC值對于鑒別診斷脊柱骨質疏松性壓縮骨折與椎體轉移瘤病理性壓縮骨折的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2009年1月～2019年12月經骨密度(T值≤-2.5)、X線、CT等影像學證實為脊柱骨質疏松性壓縮骨折的68例患者(A組),以及經PET-CT、病理診斷為椎體轉移瘤病理性壓縮骨折的74例患者(B組)作為研究對象。A組中,男36例,女32例;年齡52～87歲,平均(62.4±7.5)歲。B組中,男39例,女35例;年齡31～85歲,平均(54.1±6.8)歲。所有患者均具有完整的臨床資料和完整的多b值(0、100、200、400、600、800 s/mm2)DWI的MRI影像資料,且均未行椎體壓縮性骨折的相關治療。

1.2 MRI檢查方法

采用飛利浦公司的Achieva 3.0T掃描儀,先行常規MRI掃描,主要掃描序列包括T1加權像(T1 weighted image, T1WI)、T2加權像(T2 weighted image,T2WI)和脂肪抑制T2WI(short tauinversion recovery T2,STIR T2)。再行多b值(0、100、200、400、600、800 s/mm2)下DWI掃描,TR:2800 ms,TE:57 ms,層厚3 mm,層間距1 mm,NEX 2次,FOV:320 mm。

1.3 影像分析

首先分析各患者常規MRI影像學表現特點,包括患者椎體形態改變、椎體內有無正常骨髓信號殘存、有無附件受累或軟組織腫塊形成、病變區域T1WI、T2WI、DWI信號。將圖像傳輸至后處理工作站,工作站自動生成ADC圖,觀察椎體病變顯示的最大層面區域并測量3次ADC值,取平均值,測量時盡量避開血管、腦脊液、囊變、壞死區域;分別測量其多b值DWI下的ADC值并記錄。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 常規MRI及DWI信號表現

A組骨質疏松性壓縮骨折的椎體形態多表現為楔形或凹陷形,T1WI以低信號常見,T2WI以高信號常見,DWI以等或低信號為主、部分為稍高信號,椎體后緣成角及椎體內可見正常骨髓信號殘留。B組轉移瘤病理性壓縮骨折的椎體形態多表現為倒楔形或扁平形,T1WI以低信號為主,T2WI以高信號為主,DWI以高信號為主,可見附件受累及椎旁軟組織腫塊形成。A、B兩組的常規MRI及DWI信號表現比較,差異有統計學意義(P<0.05),見表1、圖1。

圖1 A-C圖所示為b值=100、400、800 s/mm2時,骨質疏松性壓縮骨折DWI為等或低信號。D-F圖示b值=100、200、400 s/mm2時,轉移瘤病理性骨折DWI為高信號。

表1 常規MRI及DWI信號表現情況(%)

2.2 兩組ADC值比較

當b值分別為0、100、200、400、600、800 s/mm2時,A組的ADC值均顯著高于B組,差異均具統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 骨質疏松性壓縮骨折與轉移瘤病理性骨折ADC值比較

2.3 不同b值的診斷效能

當b值分別取0、100、200、400、600、800 s/mm2時,對應曲線下面積AUC值分別為0.671、0.706、0.897、0.918、0.743、0.712,b值為400 s/mm2時的診斷效能最佳,見表3。

表3 不同b值在骨質疏松性壓縮骨折與轉移瘤病理性壓縮骨折中的診斷效能(%)

3 討論

MRI對于診斷和鑒別診斷椎體壓縮性骨折原因具有一定的臨床價值,較X線平片及CT敏感,且利用脊柱DWI成像技術可反映組織體內結構和功能,具有無創、無輻射、無需對比劑等優勢[4]。但DWI信號受b值影響,b值越大,對擴散的敏感性越高,測得ADC值越準確,但b值過大易導致圖像變形而影響ADC值測量。

骨質疏松的特點是骨小梁稀疏、減少,骨量丟失、降低,有機成分減少,骨脆性增加,但骨髓信號正常,椎體骨折主要由骨髓水腫、出血等使自由活動的水分子增加,因此,骨質疏松患者的椎體信號改變多為線樣、條片狀改變,出血成分導致T1WI、T2WI信號多變,但T1WI以低信號常見,T2WI以高信號常見,椎體后緣成角及椎體內可見正常骨髓信號殘留[5]。轉移瘤的椎體壓縮性骨折主要為腫瘤細胞浸潤正常骨髓,并可伴有鄰近軟組織腫脹,往往表現為單發或跳躍性發作,因此,其椎體信號多為結節、圓形或團塊狀改變,呈彌漫分布,與正常骨髓信號分界不清,T1WI以低信號為主,T2WI以高信號為主[6]。骨質疏松性壓縮骨折的椎體形態多表現為楔形或凹陷形,轉移瘤病理性壓縮骨折椎體形態多表現為倒楔形或扁平形,這可能與椎體內供血動脈有關。

DWI通過ADC值進行量化分析,骨質疏松患者因骨髓充血水腫,細胞外間歇水分子增加,擴散速率加快,其ADC值升高,DWI多表現為等或低信號;轉移瘤患者腫瘤細胞浸潤骨髓及間質,細胞外間隙減小,水分子運動受限,擴散速率降低,ADC值下降,因此DWI以高信號為主[7-9]。本研究中,兩組患者的常規MRI及DWI信號表現相比,差異均有統計學意義(P<0.05),提示常規MRI及DWI信號表現對兩者壓縮性骨折的鑒別診斷具有一定幫助。但部分患者診斷效能不佳,可能與DWI信號高低存在一定的視覺評估誤差有關;此外,DWI對骨性轉移、骨質增生硬化等不敏感。

為進一步提高其診斷效能,本研究結合ADC值進行研究,結果顯示,在不同b值情況下,骨質疏松性壓縮骨折的ADC值均顯著高于轉移瘤病理性骨折,提示ADC值可以區分兩種壓縮性骨折。新鮮壓縮性骨折因水腫、出血使間質腔擴大,水分子運動增加,DWI呈稍高信號,而其他情況下則以等或稍低信號為主,測得ADC值較大。轉移瘤由于腫瘤細胞浸潤、堆積使水分子運動受限,DWI呈高信號,測得ADC值則較小。大量研究結果[10-11]與本研究結果一致。本研究顯示,b值取400 s/mm2時,對應曲線下面積AUC值最高,準確度、特異度、敏感度、陽性預測值、陰性預測值及約登指數也最高,診斷效能最佳。但也有部分研究顯示,b值取300 s/mm2或600 s/mm2時診斷效能最佳[12-13]。