磁共振彌散加權(quán)成像對椎體壓縮骨折的診斷

1、磁共振彌散加權(quán)成像對椎體壓縮骨折的診斷            【關(guān)鍵詞】  磁共振彌散加權(quán)成像        磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）是活體組織中水分子的微觀彌散運動的一種成像技術(shù)，實現(xiàn)了在分子水平上無創(chuàng)性檢查組織結(jié)構(gòu)及其功能。目前，國內(nèi)外的研究者對其在良、惡性椎體壓縮骨折鑒別診斷中的應(yīng)用提出不盡相同的觀點，本文對該領(lǐng)域相關(guān)研究加以綜述：    1  磁

2、共振彌散加權(quán)成像的基本原理及常用序列    細(xì)胞外水分子的隨機位移運動對DWI信號的變化起主導(dǎo)作用。DWI是在水分子彌散現(xiàn)像具有對磁共振信號有影響的前提下，設(shè)計出脈沖梯度磁場，即在自旋回波序列中的180o再聚焦脈沖前后各加一個彌散敏感梯度場，以檢測水分子的彌散。    常采用自旋回波序列（SE-DWI）在自旋回波T2加權(quán)1800脈沖前后加上兩個長度、幅度和位置均相同對稱的彌散敏感梯度脈沖（DGSP）1。用表觀彌散系數(shù)（ADC）來描述在活體彌散成像上所觀察到的表觀彌散現(xiàn)象。但SE-DWI對于運動高度敏感，加上采集時間過長，易形成偽影，使

3、DWI圖像清晰度下降，對于有些患者如椎體骨折伴有劇痛的病人并不適用2?；夭ㄆ矫娉上裥蛄校‥PI-DWI）包括單次激發(fā)EPI-DWI和多次激發(fā)EPI-DWI，有自旋回波和梯度回波兩種形式。EPI-DWI檢查時間短，可在幾秒內(nèi)完成掃描，因此運動偽影少。此外，EPI-DWI可精確計算出ADC值，實現(xiàn)定量檢測。但EPI-DWI序列信噪比低，易產(chǎn)生磁敏感性偽影，出現(xiàn)圖像變形和信號丟失。多次激發(fā)的EPI序列效果較好，穩(wěn)態(tài)自由進動序列（SSFP-DWI）成像時間短，有較好的圖像質(zhì)量，其信噪比、對比噪聲比均較高。但由于其信號復(fù)雜，無法精確計算ADC值，對不同彌散脈沖長度b值只能從T1、T2參數(shù)模型中大致計算得

4、出。    2  磁共振彌散加權(quán)成像觀察信號改變鑒別椎體壓縮性骨折    由于老年性骨質(zhì)稀疏引起的椎體良性壓縮骨折及惡性腫瘤引起的病理性骨折并不少見。但值得注意的是，已知腫瘤病史患者中大于1/3的椎體骨折是良性壓縮骨折。鑒別椎體良惡性壓縮骨折,對確定腫瘤分期、監(jiān)測腫瘤進展和療效非常重要。    1998年，Baur等人3最先報道了將DWI用于鑒別良、惡性椎體壓縮性骨折，分析了3種掃描序列。SE序列盡管信噪比高，但由于采集時間長達20分鐘，對于壓縮性骨折患者特別是劇痛病人并不適用；EPI由于易受偽

5、影影響也不適用于脊柱掃描；SSFP序列成像時間較短，是較理想的掃描序列。因此，采用SSFP序列，為了獲得最佳信噪比，b值設(shè)為165s/m2。結(jié)果顯示，與正常椎體信號相比，良性椎體壓縮骨折呈現(xiàn)等或低信號，而轉(zhuǎn)移性椎體骨折呈現(xiàn)高信號，敏感性和特異性均達到了100%。此外，還采用不同的b值（165-600 s/m2）對另一組患者進行類似的研究，也得到了相同的結(jié)論。在后續(xù)的研究中，Baur等人3又提出良性骨質(zhì)疏松性骨折DWI出現(xiàn)的等或低信號反映了持續(xù)性自由水質(zhì)子的移動；轉(zhuǎn)移性腫瘤并發(fā)骨折DWI出現(xiàn)的高信號則是由于在腫瘤內(nèi)水質(zhì)子的自由遷移發(fā)生改變。    Spuntrup等

6、人4對DWI鑒別良性骨折的水腫和伴或不伴骨折的腫瘤浸潤進行了研究。應(yīng)用SE序列、脂肪抑制SE序列和刺激回波序列對18例急性外傷或骨質(zhì)疏松所致的椎體骨折和17例未經(jīng)治療的腫瘤浸潤灶行彌散加權(quán)成像，并采用導(dǎo)航回波運動校正技術(shù)來減少偽影。研究結(jié)果顯示，3種序列的非彌散加權(quán)圖像上，良、惡性椎體骨折信噪比無統(tǒng)計學(xué)意義；采用彌散敏感梯度，良性椎體骨折水腫的CNR較前明顯改變，腫瘤病灶的CNR變化無統(tǒng)計學(xué)意義。將良性骨折與伴或不伴骨折的腫瘤病灶做比較，顯示在良性骨折水腫病變DWI上病變信號明顯減低，而腫瘤浸潤的椎體信號無明顯衰減。由此可以鑒別椎體的良性骨折水腫和腫瘤浸潤。   

7、 Nakagawa等5對55例良性和惡性椎體壓縮骨折進行彌散加權(quán)成像研究，采用SS-EPI序列（b=01300 s/m2），結(jié)果顯示，93.7%的良性骨折DWI上呈低或等信號；93.6%的惡性壓縮骨折呈高信號。但也有3例良性骨折呈高信號，推測可能與“T2-shine through”效應(yīng)有關(guān)；6例惡性椎體壓縮骨折患者在DWI上顯示出等或低信號，而這些患者曾接受過放化療，這表明DWI可幫助監(jiān)控腫瘤的治療情況。    3  磁共振彌散加權(quán)成像量化分析鑒別椎體壓縮性骨折    DWI不僅對分子的彌散高度敏感，對其他形式的運動（如病

8、人的運動和血流）、RF脈沖和梯度的不穩(wěn)定性及彌散梯度脈沖導(dǎo)致的渦流等因素都很敏感。因此，通常用表觀彌散系數(shù)（ADC）來表明這一差別。DWI在臨床應(yīng)用中，進行ADC值計算，有利于對病變進行量化分析。    Herneth等人6采用EPI序列，對22例椎體壓縮骨折患者的研究結(jié)果顯示：良性骨折的ADC值為（1.61±0.37）×10-3mm2/s，惡性骨折為（0.71±0.27）×10-3mm2/s，脊椎轉(zhuǎn)移瘤為（0.69±0.24）×10-3mm2/s。Zhou等人7對12例良性骨折和15例惡性骨折患者采用S

9、E序列行彌散加權(quán)成像，良性骨折患者ADC值為（3.2±0.5）×10-4mm2/s，惡性骨折患者ADC值為（1.9±0.3）×10-4mm2/s。Chan等人8對32例急性壓縮骨折進行SSSEEPIDWI研究，結(jié)果顯示：正常椎體ADC值為（0.23±0.05）×10-3mm2/s，急性良性骨折為（1.94±0.20）×10-3mm2/s，惡性骨折為（0.82±0.20）×10-3mm2/s。上述研究者認(rèn)為，利用ADC值可對良、惡性椎體壓縮骨折進行可靠的鑒別診斷。   

10、; 對于利用ADC值將病變量化后鑒別良、惡性椎體壓縮骨折，同樣受到了某些研究者的質(zhì)疑。Maede等人9對良、惡性椎體壓縮骨折量化鑒別進行了評價。作者對17例良性骨折（由骨質(zhì)疏松或外傷引起）、12例惡性骨折（由惡性腫瘤引起）及35例不伴骨折的椎體轉(zhuǎn)移瘤患者進行彌散加權(quán)成像，并計算相應(yīng)的ADC值。結(jié)果顯示，良性壓縮骨折的ADC值為（1.21±0.17）×10-3mm2/s,惡性壓縮骨折的ADC值為（0.92±0.20）×10-3mm2/s，不伴骨折惡性椎體損傷者的ADC值為（0.83±0.17）×10-3mm2/s。統(tǒng)計學(xué)分析，良性骨折患

11、者ADC值明顯高于惡性骨折患者的ADC值，但兩者存在相當(dāng)大的重疊區(qū)域。作者認(rèn)為，盡管量化后的椎體DWI可提供額外的參考信息，但并不能總是十分明確地鑒別良、惡性椎體壓縮骨折。Falcone和Castillo等人10，11研究和綜合分析其他研究者的實驗結(jié)論對DWI在鑒別良、惡性椎體壓縮骨折中的作用提出了類似的觀點，即由于綜合因素的影響，如“T2 shine-through”效應(yīng)、彌散序列應(yīng)用方向性的限制性和磁敏效應(yīng)性等，DWI在該領(lǐng)域的應(yīng)用尚需進一步研究。    總之，DWI良、惡性椎體壓縮骨折鑒別提出了客觀的診斷依據(jù)。但由于目前DWI研究方法尚不統(tǒng)一，序列應(yīng)用也無一

12、致標(biāo)準(zhǔn)，在該領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于探討研究階段。    【參考文獻】  1 Baur A , Reiser MF . Diffusion-weighted MR imaging of spinal bone marrowJ. Skeletal Radiol , 2000 ,29 :555-562.    2 Baur A , St bler A , Brthing R , et al. Diffusion-weighted MR imaging of bone marrow:differentiation of

13、 benign versus pathologic compression fracturesJ. Radiology , 1998,207 :349-356.    3 Baur A , Stabler A , Huber A , et al . Diffusion-weighted magnetic resonance imaging of spinal bone marrow .Semin Musculoskelet Radiol,2001 ,5(1):35-42.    4 Spuentrup E , Bu

14、ecker A , Adam G , et al. Diagnostic value of increased diffusion weighting of a steady-state free precession sequence for differentiating acute benign osteoporotic fractures from pathologic vertebral compression fractures . AJNR Am J Neuroradio J. 2001 , 176 :351-358.    5 Nalag

15、awa K，et al. Book of abstract :Society of Magnetic Resonance in Medicine 2000 . Colorado , USA,1999:2144.    6 Ward R, Caruthers S , Yablon C, et al.Analysis of diffusion changes in posttraumatic bone marrow using navigator-corrected diffusion gradientsJ. AJR ,2000 , 174 :731-734

16、.    7 Zhou XJ, Norman E. L, Graeme C , et al. Characterization of Benign and Metastatic Vertebral Compression Fractures with Quantitative Diffusion MR ImagingJ . American Journal of Neuroradiology. 2002, 23(1) :165-170.    8 Chan JHM , Peh WCG, Tsui EYK , et

17、al. Acute vertebral body compression fractures : discrimunation between benign and malignant causes using apparent diffusion coefficientsJ. BJR , 2002 , 75 : 207-214.    9 Maeda M, Sakuma H, Maier SE , et al .Quantitative Assessment of Diffusion Abnormalities in Benign and Malignant Vertebral Compression Fractures by Line Scan Diffusion-Weighted ImagingJ. AJR 2003; 181:1203-1209.    10 Falcone S. Diffusion-weighted imaging in the distinction of benign from meta