MR全身扩散加权成像与SPECT骨显像对恶性肿瘤骨转移灶检出的对比研究

蔡自强

闫培华 YAN Peihua

郝培来 HAO Peilai

尤克增 YOU Kezeng

MR全身扩散加权成像与SPECT骨显像对恶性肿瘤骨转移灶检出的对比研究

蔡自强CAI Ziqiang

闫培华YAN Peihua

郝培来HAO Peilai

尤克增YOU Kezeng

目的比较MR全身扩散加权成像（WB-DWI）与SPECT骨显像在恶性肿瘤骨转移诊断中的应用价值。资料与方法30例经病理证实的恶性肿瘤患者，均于2周内分别行WB-DWI与SPECT骨显像检查。将骨骼系统分为8个区域观察，颅骨、肩胛骨、胸锁骨、肋骨、脊椎、骨盆、肱骨、股骨。比较WBDWI及SPECT骨显像检出的阳性病例数、病灶数量及区域。结果25例患者有骨转移灶，受累区域共计84处，病灶数量共计204处。WB-DWI共检出骨转移21例，74处受累区域，193处阳性病灶；SPECT骨扫描检出骨转移18例，有72处受累区域，192处阳性病灶。两种方法在诊断恶性肿瘤骨转移灶阳性病例数及受累区域上差异无统计学意义（χ2=0.021, 0.650,P＞0.05）。WB-DWI尚能检出骨转移灶之外的病灶共计263处，其中原发肿瘤23处，实质脏器转移灶61处，淋巴结转移灶179处。结论WB-DWI和SPECT骨显像在骨转移瘤的检出方面具有较好的一致性，而且WB-DWI可以发现更多的骨外器官及淋巴结病变，可作为诊断骨转移瘤的一种新的、无辐射的有效方法。

肿瘤转移；骨肿瘤；磁共振成像，弥散；扩散加权成像；体层摄影术，发射型计算机，单光子；对比研究

磁共振扩散加权成像（DWI）早期主要应用于中枢神经系统病变的诊断[1]。近年来随着高场磁共振，特别是3.0T MR软件及硬件技术的发展，DWI的应用也从神经系统逐步推广到体部[2]。磁共振全身弥散加权成像（WB-DWI）可以一次性进行大范围扫描，并且其敏感性高，病变与正常组织结构对比明显，能有效协助临床寻找恶性肿瘤原发灶部位及淋巴和远处脏器转移，对病变的良恶性作出初步诊断。WB-DWI在体部肿瘤及非肿瘤性病变中的应用具有良好的前景[3,4]。本文旨在将WB-DWI与SPECT骨显像作对比研究，评价WB-DWI在诊断恶性肿瘤骨转移中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集临沂市沂水中心医院2010-10～2011-12经病理检查证实为恶性肿瘤并可疑合并骨转移的30例患者，男18例，女12例；年龄20～77岁，平均（52.0±6.7）岁。均无MRI及SPECT检查禁忌证。其中肺癌10例，乳腺癌6例，胃癌5例，食管癌3例，淋巴瘤3例，前列腺癌1例，肝癌1例，肾癌1例。所有患者均于2周内行WB-DWI及SPECT扫描，并签署知情同意书。

1.2 MRI检查 采用Siemens Verio 3.0T超导型MR仪，使用全景一体化相控阵线圈、扫描床同步移动技术、syngo REVEAL软件及磁共振并行采集技术（integrated parallel acquisition technique, iPAT）。扫描参数：TR 15 700ms，TE 65ms，NEX 3，TI 230ms，层厚5.5mm，层间距0，视野 400mm×400mm，iPAT 2，矩阵160×120，b值分别为0、800s/mm2。扫描完成后对背景抑制磁共振扩散原始图像行多平面重组（MPR）及最大密度投影（MIP）图像重组、黑白翻转及伪彩等处理。

1.3 SPECT检查 采用GE Millennium MPR SPECT，经肘静脉注入99Tcm-MDP（555MBq），2h后行全身骨显像。显像设备使用低能通用准直器，扫描速度为9min/m，能峰140keV，缩放比例为1.0，窗宽20%。通过从头到足或从足到头扫描一次性获得全身骨显像，常规采集前位及后位图像，必要时加做特殊体位。

1.4 图像分析 由2位影像科副主任医师及2位核医学科副主任医师采用双盲法进行图像分析。医师获知患者基本情况，包括年龄、性别、原发病、病史，在不知其他检查结果的情况下对WB-DWI及SPECT扫描图像进行分析。在WB-DWI图像中相对于周围骨组织的高信号认为是阳性病灶（除外正常脏器的高信号，如胆囊、肠道、甲状腺、生殖腺、脾脏、肾脏、椎间盘、脊髓、外周神经及神经节、口咽部淋巴结等）。SPECT扫描图像以骨骼出现局部或多发、散在、不对称的放射性浓聚或（和）缺损为阳性病灶。当病灶符合以下条件时即确诊为骨转移灶[5]：①CT或常规MRI检查表现典型；②活组织病理证实或经随访显示病灶增大或治疗后病灶缩小。

将一个椎体及附件或一个骨骼记录为1个病灶，记录每位患者WB-DWI和SPECT分别显示的病灶数目。将骨骼系统分为8个区域：颅骨、肩胛骨、胸锁骨、肋骨、脊椎、骨盆、肱骨、股骨，将每位患者骨骼系统在WB-DWI出现异常高信号或SPECT出现异常浓聚时标记为受累区域，反之则标记为不受累区域。分别记录30例患者WB-DWI和SPECT检出的受累区域数。

1.5 统计学方法 使用SPSS 16.0软件，WB-DWI和SPECT诊断结果与病理结果相符程度比较采用McNemar检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 恶性肿瘤患者的骨转移情况 30例患者中，骨转移经CT扫描确诊7例、经MR扫描确诊9例，经活检确诊9例，即25例患者有骨转移灶，受累区域共计84处，病灶数量共计204处，其分布分别为：颅骨8处，肩胛骨10处，胸锁骨9处，肋骨52处，脊椎73处，骨盆30处，肱骨15处，股骨7处。

2.2 WB-DWI与SPECT检出阳性病例数比较 30例患者均获得良好的WB-DWI及SPECT扫描图像。所有病灶WB-DWI为高信号，SPECT为核素浓聚（图1、2）。25例有骨转移灶的患者中，WB-DWI检出阳性患者21例，阳性率为84%；SPECT检出阳性患者18例，阳性率为72%，二者阳性病例检出率差异无统计学意义（P＞0.05）。

图1 患者男，56岁，左肺癌并多发转移。WB-DWI（A、B分别为全身弥散图像及黑白翻转图像）示左肩胛骨、右肋骨、胸椎、骶骨、右锁骨上及右髂血管走行区高信号（箭）；SPECT（C）示左肩胛骨、右肋骨、胸椎、骶骨核素浓聚。WB-DWI右锁骨上及右髂血管走行区肿大淋巴结所致高信号在SPECT未显示

2.3 WB-DWI与SPECT检出骨转移病灶数比较WB-DWI与SPECT扫描分别检出骨转移病灶193处和192处，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

图2 患者男，20岁，淋巴瘤。WB-DWI（A、B分别为全身弥散图像及黑白翻转图像）示双肩胛骨、脊椎、骨盆、双股骨、肋骨、肝脏、双肾、腹膜后多发高信号；SPECT（C）显示双肩胛骨、脊椎、骨盆、双股骨及肋骨核素浓聚。两者在骨转移灶的显示中无明显差异，而WB-DWI尚能显示肝肾等骨外病灶

2.4 WB-DWI与SPECT检出受累区域比较 WBDWI及SPECT在检出患者受累区域上差异无统计学意义（P＞0.05）。30例患者共240个骨骼系统区域中，共有84处受累区域。WB-DWI检出74处，SPECT检出72处，两者的区域敏感性分别为88.1%和85.7%。WB-DWI的10处假阴性区域包括颅骨2处、胸锁骨2处、肩胛骨2处、脊椎2处、股骨1处、肱骨1处，SPECT的12处假阴性区域包括胸锁骨1处、脊柱3处、肩胛骨2处、骨盆3处、肋骨2处、肱骨1处。156处不受累区域中，WB-DWI判断出124处，SPECT判断出115处，两者的区域特异性分别为79.5%和73.7%。WB-DWI假阳性率为20.5%，SPECT假阳性率为26.3%。见表1。

2.5 WB-DWI检出骨骼外病变数目 WB-DWI在27例患者的骨骼系统转移灶之外发现肿瘤病灶共263处，原发肿瘤23处，实质脏器转移灶61处，淋巴结转移灶179处。

表1 WB-DWI及SPECT检出受累区域及骨转移病灶情况比较（处）

3 讨论

3.1 WB-DWI的应用背景 恶性肿瘤是威胁人类生命的严重疾病之一，早期发现恶性肿瘤，检测其浸润范围及有无远处转移对疾病分期、选择治疗方案及预后判断尤为重要[6]。影像学检查是筛查转移灶的主要手段，SPECT骨显像作为一种核素扫描形式仅能显示骨骼情况，不能提供软组织和淋巴结情况[7]。鉴于此，DWI作为功能MRI的一项新技术，无电离辐射，具有良好的软组织对比和较高的空间分辨率，其应用于恶性肿瘤的分期已表现出独特优势。

3.2 WB-DWI的基本原理 WB-DWI的成像原理是通过测量活体水分子随机运动状况，该过程不受扩散系数和扩散梯度强度的影响[8]。恶性肿瘤细胞繁殖旺盛，细胞密度增高，细胞外容积减少，因而磁共振表观扩散系数值降低，在DWI上呈高信号。与SPECT相比，DWI无需造影剂，无辐射造成的危害，WB-DWI成像时间较短，通过改变扩散成像参数，以相同的扫描层数、层间距和层厚对全身按5～6段进行扫描，通过自动移动，避免了受检者的重复定位，完成一次扫描所需时间为40min左右。因受检者均保持自由呼吸状态，使得检查结果重复性好，而且所采集的信息量大，提高了病变组织的检出率，尤其是恶性肿瘤及转移灶。Takahara等[9]将DWI与短时反转恢复（STIR）及单次激励平面回波（EPI）等技术相结合进行三维WB-DWI，可以在自由呼吸状态下完成薄层、无间隔、大范围成像，并得到高信噪比、高分辨率和高对比度的影像。利用3D-MIP重组和黑白反转技术能够三维显示转移瘤，达到类似PET图像效果，所以这种技术又称为类“PET”[10]。

3.3 WB-DWI应用的可行性 SPECT在恶性肿瘤骨转移方面的诊断价值已得到临床高度认可，但其特异性和敏感性较差[11,12]，且不能提供软组织及淋巴结情况。PET/CT已成为恶性肿瘤诊断分期的“金标准”，但其价格昂贵，限制了其在临床上的广泛应用[13]，并且二者均存在射线辐射问题。WB-DWI检查能同时获取多个系统的影像，如骨骼系统、胸腹部以及盆腔、淋巴结等，适用于恶性肿瘤原发灶及转移病灶征象的评估[4]。Mürtz等[14]利用WB-DWI对多种恶性肿瘤进行全身成像，发现WB-DWI除能显示骨骼转移瘤外，还能检出原发病灶、远处转移灶及受累的淋巴结。DWI的出现使得快速全身淋巴结成像成为可能，从而对肿瘤分期提供更加丰富的信息。

本研究结果示，WB-DWI与SPECT扫描在骨转移灶的显示中有很好的一致性，两种方法在诊断恶性肿瘤骨转移灶阳性病例数及发生部位上差异无统计学意义（P＞0.05），与牛磊等[15]的研究结果相似。WBDWI与SPECT在不同部位各有优劣，两者的区域敏感性相仿（88.1%对85.7%），而WB-DWI区域特异性稍高于SPECT（79.5%对73.7%）。本研究中，WBDWI的假阴性区域主要位于颅骨、胸锁骨和肩胛骨；SPECT的假阴性区域主要位于脊柱、骨盆和肋骨，与国外研究结果相符[16]。其原因可能由于平面成像，脊柱和骨盆易受重叠影响导致其敏感性降低，而在WBDWI中，肩胛骨及胸锁骨的病灶由于受颈部磁场不均匀的影响显示欠佳，而颅骨病灶遗漏可能是由于脑组织在DWI上的高信号干扰导致。总之，WB-DWI除在检出恶性肿瘤骨转移病灶方面与SPECT效能相仿外，在原发肿瘤灶、淋巴结及骨外转移灶检出方面优势明显。

3.4 展望与不足 WB-DWI在肿瘤及其转移灶的诊断上仍存在问题：①容易漏诊一些正常高信号组织的重叠，如脑、脾脏、肠道等的微小病变。②DWI空间分辨率较低，需结合常规MR扫描对病灶进行准确定位。③一些良性病变如椎体血管瘤、新发压缩骨折在WBDWI呈高信号，在诊断骨转移瘤时需除外这些良性病变。④存在特异性较差、扫描时间较长、床位匹配错位等缺点。然而，WB-DWI作为一种新的快速、无创、无辐射的检查方法，在显示骨转移方面与SPECT无明显差异，在肝脏及肺部等远处转移和淋巴结转移方面优于SPECT，在恶性肿瘤原发灶及转移病灶的检出中仍有较高的价值，可与SPECT互相补充为临床医师提供更加全面的信息。由于本研究病例数相对较少，下一步需扩大病例数并结合大规模临床试验进一步研究。

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Whole Body Diffusion-weighted Imaging in Detecting Bone Metastasis of Malignant Tumor:Compared with SPECT

PurposeTo compare the value of MR whole body diffusion-weighted imaging (WB-DWI) and single-photon emission computed tomography (SPECT)in detecting bone metastasis of malignant tumor.Materials and MethodsTotally 30 patients with malignant tumors were enrolled. All patients underwent WB-DWI and SPECT within 2 weeks. The skeletal system was divided into 8 regions： skull,scapula, sternum/clavicle, ribs, spine, pelvic bone, humerus and femur. The number and the region of the lesions detected by WB-DWI and SPECT were compared.ResultsTotally 204 metastatic lesions in 84 regions of 25 patients were detected.193 lesions in 74 regions of 21 patients were detected by WB-DWI, and 192 lesions in 72 regions of 18 patients were identified by SPECT. No statistical difference was assessed between the two methods (χ2=0.021, 0.650,P＞0.05). Moreover, WBDWI revealed 263 extra skeletal lesions including 23 primary tumors, 61 solid organ metastatic lesions and 179 metastatic lymph lodes.ConclusionThere are excellent consistency between WB-DWI and SPECT in detecting bone metastasis.Furthermore, WB-DWI revealed more metastases in the lymph lodes and extra skeletal organs. It can be a new, sensitive method with no radiation in detecting bone metastasis of malignant tumor.

Neoplasm metastasis; Bone neoplasms; Diffusion magnetic resonance imaging; Diffusion-weighted imaging; Tomography, emission-computed, singlephoton; Comparative study

10.3969/j.issn.1005-5185.2012.12.015

临沂市沂水中心医院影像中心 山东临沂276400

蔡自强

Department of Imaging Center, the Yishui Central Hospital, Linyi 276400, China

Address Correspondence to：CAI ZiqiangE-mail： caizq001@163.com

山东省卫生厅基金项目（2011HW024）。

中国图书资料分类法分类号R738.1；R730.42

2012-05-03

2012-11-09

中国医学影像学杂志2012年 第20卷 第12期：932-935

Chinese Journal of Medical Imaging 2012 Volume 20(12)： 932-935

（责任编辑 张春辉）