磁共振弥散张量成像技术在骨肌系统良恶性病变和浸润评价中的应用

胡华，连杰，宋震宇，黄冰锋，张燕燕，江澜，刘勇

（1.西南医科大学附属中医院 放射影像科，四川 泸州 646000；2.四川省泸州市中医医院 骨伤一科，四川 泸州 646000）

四肢骨及肌肉病变种类繁多、发病率较低，因此临床确诊率也低[1]。MRI在对缺乏明确信号特征的疾病进行诊断时无法在同一序列中有效呈现病变的信号特征及解剖结构[2-3]。磁共振弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是功能性MRI的一种，在传统MRI基础上，取6～55个线性方向作为扩散敏感梯度，有利于更有效评估组织内细微结构[4]。因此笔者分析磁共振DTI技术在评价良恶性病变及病变范围评价中的应用价值。

1　资料与方法

1.1　一般资料

选取2014年1月-2016年1月于西南医科大学附属中医院收治的56例四肢肌骨病变患者作为研究对象，根据患者良性病变和恶性病变分为良性病变组和恶性病变组，两组患者均为28例。其中，良性病变患者中男性15例，女性13例；年龄38～63岁，平均（47.49±7.29）岁；2例肌间脓肿、2例动脉瘤样骨囊肿、2例肌肉内黏液瘤、4例神经鞘瘤、4例脂肪瘤、4例神经纤维瘤及10例肌间血管瘤。恶性病变患者中男性16例，女性12例；年龄40～68岁，平均（49.58±8.01）岁；2例骨巨细胞瘤术后复发、2例骨转移瘤、4例骨肉瘤、4例神经源性肿瘤及16例恶性间叶组织细胞瘤。纳入标准：①均经MRI诊断确诊为四肢多发病变或常见病变[5]；②均经病理穿刺或术后病理检查证实；③并发软组织病变；④对研究知情并签署同意书。排除标准：①合并糖尿病、高血压等疾病史；②患者心、肝及肾等功能异常；③临床或随访资料缺失，或主动申请退出本研究。两组患者性别、年龄比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2　方法

所有受试者使用3.0核磁共振扫描仪（美国GE公司）对患者进行检查，选取不同线圈对病变位置进行检查。一次依照快速自旋回波序列T1加权像（T1weighted imaging，T1WI）、快速自旋回波序列T2加权像（T2weighted imaging，T2WI）及TI反转恢复脉冲序列（short TI inversion recovrey,STIR）顺序进行扫描检查，并依照病变不同选取轴状位、冠状位及矢状位进行扫描，包括全部病灶范围、层间距及层间厚度等依照病灶大小进行调整。扫描参数如下，T1WI：激励次数（number ofexcitation,NEX）2、回波时间（echo time,TE）10～16 ms、重复时间（repetition time,TR）300～ 500 ms；T2WI：NEX 2、TE 90～120 ms、TR 3 000～4 000 ms；STIR：TI 140、TE 60～100 ms、TR 4 000～6 000 ms，扫描矩阵192×256～256×320。

使用单次回波平面呈现技术对轴向位进行检查，扫描参数：TE 82 ms、TR 5 000 ms。扫描整个病灶，扫描层间距、平面及层厚与常规轴向位T2加权成像相同。扫描矩阵：128×128、视野126 mm×126 mm、NEX 2，向21个方向施加弥散敏感梯度，扩散加权因子b值为0 s/mm2和600 s/mm2，扫描时间240 s。

1.3　图像处理

使用ADW 4.4图像处理工作站（美国GE公司）处理DTI图像，依次获取兴趣区的同一图层的不同参数影像，主要包括：各向异性分数（fractional anisotropy,FA）编码图、个性同性（the ratio of the isotropic,Iso）编码图、表观弥散系数（apparent diffusion coefficient,ADC）图、体积比（volume ratio anisotropy,VrA）图，与同一水平标准正常的图像对比，并使用高低等病变信号进行描述，在轴位图形兴趣区内检测FA、VrA、ADC及Iso值。

1.4　统计学方法

数据分析采用SPSS 19.0统计学软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，比较用t检验或方差分析，两两比较用LSD-t检验，特异性和敏感性的确定使用受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC），P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　两组患者病变中心各参数比较

两组患者中心Iso、ADC比较，差异有统计学意义（P＜0.05），良性病变组高于恶性病变组。见表1。

2.2　两组患者病变边缘各参数比较

两组患者病变边缘FA、Iso、ADC及VrA比较，差异有统计学意义（P＜0.05），良性病变组病变边缘Iso、ADC高于恶性病变组，而FA、VrA低于恶性病变组。见表2。

2.3　良性病变组患者各区域参数比较

良性病变组患者病变中心、病变边缘及正常组织的FA、Iso及ADC比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。患者病变中心、病变边缘FA低于正常组织（P＜0.05），病变中心、病变边缘Iso、ADC高于正常组织（P＜0.05）。见表3。

表1　两组患者病变中心各参数比较（n=28，±s）

表1　两组患者病变中心各参数比较（n=28，±s）

组别　FA　Iso　ADC/（10-3mm2/s）　VrA良性病变组　0.15±0.02　138.81±21.98　1.88±0.21　0.03±0.01恶性病变组　0.14±0.01　118.93±26.21　1.54±0.31　0.02±0.01t值　0.812　5.055　3.493　1.573P值　0.432　0.000　0.002　0.143

表2　两组患者病变边缘各参数比较（n=28，±s）

表2　两组患者病变边缘各参数比较（n=28，±s）

组别　FA　Iso　ADC/（10-3mm2/s）　VrA良性病变组　0.12±0.02　124.72±20.88　1.85±0.18　0.02±0.001恶性病变组　0.20±0.02　88.47±3.02　1.13±0.19　0.03±0.004t值　6.850　9.092　10.506　5.602P值　0.000　0.000　0.000　0.000

2.4　恶性病变组患者各区域参数值比较

恶性病变组患者病变中心、病变边缘及正常组织FA、Iso及ADC比较，差异有统计学意义（P＜0.05），患者病变中心、病变边缘FA、ADC低于正常组织；病变中心、病变边缘Iso值高于正常组织（P＜0.05）。见表4。

2.5　磁共振DTI技术诊断价值

采用磁共振DTI技术对骨肌系统良恶性病变及病变浸润范围进行评价时，其AUC值为0.89，诊断特异度为71%，灵敏度为93%，95%CI值下限为79%，上限为97%。见附图。

表3　良性病变患者各区域参数比较（n=28，±s）

表3　良性病变患者各区域参数比较（n=28，±s）

区域　FA　Iso　ADC/（10-3mm2/s）　VrA病变中心　0.15±0.02　138.94±21.98　1.88±0.21　0.02±0.004病变边缘　0.12±0.02　125.02±19.98　1.85±0.28　0.02±0.002正常组织　0.26±0.01　35.19±8.02　1.44±0.20　0.02±0.004F值　57.302　96.496　17.139　3.102P值　0.000　0.000　0.000　0.063

表4　恶性病变患者各区域参数比较（n=28，±s）

表4　恶性病变患者各区域参数比较（n=28，±s）

区域　FA　Iso　ADC/（10-3mm2/s）　VrA病变中心　0.15±0.02　119.03±25.48　1.36±0.29　0.02±0.004病变边缘　0.20±0.03　88.50±3.29　1.13±0.19　0.03±0.006正常组织　0.25±0.02　35.02±8.02　1.44±0.20　0.01±0.004F值　46.581　30.962　4.483　2.893P值　0.000　0.000　0.021　0.071

附图　磁共振DTI技术诊断价值的ROC曲线

3　讨论

一般情况下，神经外胚层及中胚层来源的组织称为软组织，包括脂肪、纤维、关节滑骨、肌肉、血管、间皮及淋巴管等，而影像学检查以骨组织外组织统称为软组织[6]。有研究指出，间叶源性组织是恶性病变的主要来源，主要包括脂肪、原纤维、血管、细胞、肌肉、滑膜间皮细胞、组织及间质细胞等[7-8]。肿瘤样病变和骨肿瘤发病率较低，且病理、临床表现及影像学表现较为复杂，虽然临床发病率逐年升高，但仍缺乏典型影像学表现，而多数影像学图像仍缺乏特异性图像，常需与病理检查结果结合才可做出有效诊断结论[9]。早期恶性肿瘤病变的临床症状缺乏特征性，临床检查受限无法及时发现病变，丧失治疗机会，虽然传统病理检查可有效发现病理改变，但由于四肢病变困难，当数量不够、取材不当时会影响病理诊断结果，而影像学诊断可提供四肢内部组织学成分，可有效辅助病理学诊断[10-11]。

MRI时临床中可多方位呈现待检病变质子的流速、密度及分子环境，有效区别病变与正常组织[12]。MRI可有效区分恶性及良性病变，发现病变部位、数目及分型，可依据病变边界、形态及信号强度进行判断[13-14]。采用磁共振DTI对四肢骨良恶性病变及浸润范围进行评价时，可有效获取不同参数图，呈现图像信号差异，联合ADC、FA、Iso及VrA图进行诊断，拟合相对应参数图，反应水分子扩散情况，发现损伤病理改变[15]。

本研究显示，采用DTI技术对骨肌系统的良恶性病变进行鉴别，发现良性病变组病变中心ADC高于恶性病变组（P＜0.05），恶性病变组病变边缘Iso、ADC小于良性病变组，而VrA、FA值大于良性病变（P＜0.05）。分析认为，良性病变患者病变区边缘推挤骨骼肌纤维，骨骼肌排列顺序及完整性并未受到影响，造成各向同性值较大，异性变化小。恶性病变边缘骨骼肌浸润病变，破坏组织内肌纤维排列顺序及方向，损伤细胞，改变水分子扩散方向，导致各向异性较大，同性值较小。本研究显示，四肢内病变中心ADC值及病变边缘FA、ADC、VrA及Iso值可有效鉴别骨肌系统良恶性病变。

本研究结果显示，采用磁共振DTI技术可有效鉴别正常组织、骨肌系统病变中心及边缘。良性病变组病变中心、病变边缘FA值低于正常组织，Iso及ADC值高于正常组织。恶性病变组病变中心、病变边缘Iso值高于正常组织，FA值及ADC值低于正常组织，此外恶性病变组病变中心Iso、ADC值高于边缘区，且ROC曲线结果显示，采用磁共振DTI技术诊断价值较高。分析认为，病变肌肉组织可能缩小细胞外空间，造成水分子在肌纤维扩散，导致各参数值出现差异。本研究显示，与正常组织相比，良性病变ADC值较高，恶性病变ADC值较低，分析认为恶性病变内分隔较多、血液黏滞度高，减低水分子弥散度。恶性病变成分复杂，病变中心可见出血、囊变坏死等信号。

综上所述，良性及恶性病变均可能出现病变组织及正常组织差异，因而使用磁共振DTI技术对肌骨系统良恶性病变及病变浸润进行评价时，具有较高的临床价值。但本研究受图像操作者因素的影响，可能导致位置区域、兴趣区选择、肌纤维运行及算法的选择均可能影响成像精度及治疗。此外，由于四肢肿瘤临床发病率低，病变病理分型零散，因而仅收集四肢软组织常见病变进行分析，且临床样本数较少，有待于后续扩大临床样本数及入组标准深入研究。