DWI及ADC值在脊柱转移瘤诊断中的应用

岳　滔，赵树芬（山西省中医院放射科，山西太原030032）



DWI及ADC值在脊柱转移瘤诊断中的应用

岳滔，赵树芬
（山西省中医院放射科，山西太原030032）

［摘要］目的：探讨DWI及ADC值在脊柱转移瘤诊断中价值。方法：收集我院临床确诊的脊柱转移瘤30例脊柱转移组，脊柱良性病变25例（良性病变组）。55例均行常规矢状位、横轴位及DWI扫描，b值取0、800 s/mm2，分别测量得2组病变ADC值。主观评价并比较2组的DWI病灶信号强度。采用ROC曲线，获得最佳DWI及ADC值界值，以及诊断敏感度、特异度，两者联合指标的敏感度、特异度。结果：椎体病变T1WI呈低信号或以低信号为主的混杂信号，T2WI脂肪抑制后为高信号、混杂高信号。良性病变组DWI以稍高信号为主（17/25），脊柱转移瘤组DWI以高信号为主（24/30），2组差异有统计学意义（Z=4.477，P＜0.001）。测得平均ADC值：脊柱转移瘤组为（0.843±0.189）×10-3mm2/s；良性病变组为（1.204±0.184）×10-3mm2/s，2组差异有统计学意义（t=7.131，P＜0.001）。当病变DWI为稍高信号，鉴别脊柱良恶性病变ROC曲线下面积为0.812，敏感度80%，特异度80%；2组ADC值鉴别脊柱良恶性病变ROC曲线下面积为0.920，最佳临界值为0.947×10-3mm2/ s，敏感度76.67%，特异度96%。DWI病变信号为稍高及高信号，ADC值≤0.947 4×10-3mm2/s，满足其中之一诊断为恶性病变的诊断敏感度90%，特异度80%。结论：常规MRI结合DWI及ADC值对诊断脊柱转移瘤具有重要价值。

［关键词］脊柱；肿瘤转移；磁共振成像，弥散；表观弥散系数

临床上恶性肿瘤骨转移最常见部位是脊柱，早期诊断对临床制订治疗方案非常重要。MRI作为脊柱病变的主要检查方法，具有高敏感性，已经广泛应用。良恶性病变常规T1WI、T2WI、脂肪抑制影像表现相似，给鉴别诊断带来困难。现回顾性分析临床确诊脊柱转移瘤30例、脊柱良性病变25例的MRI资料，分析病变椎体常规MRI、DWI信号特点，测量病变平均ADC值，以探讨DWI信号特点与ADC值在脊柱转移瘤诊断中的价值。

1　资料与方法

1.1一般资料收集我院2014年1—10月临床确诊脊柱转移瘤30例，男16例，女14例，平均（69.24± 12.62）岁；原发肿瘤为肺癌20例，乳腺癌5例，前列腺癌、肾癌、食管癌、结肠癌、肝癌各1例。脊柱良性病变25例，男9例，女16例，平均（67.00±12.55）岁；良性急性压缩骨折21例，椎体终板炎3例，结核1例。55例均经病理确诊或临床诊断、治疗、随访复查证实。

1.2仪器与方法采用Philips 1.5 T超导MRI仪脊柱线圈。行矢状位T1WI（TR 585 ms、TE 10 ms）、T2WI （TR 2 250 ms、TE 85 ms）、T2脂肪抑制（TR 2 250 ms、TE 60 ms），DWI（SS-SE-EPI-DWI），层厚4.0 mm，层距0.4 mm，横轴位T2WI（TR 2 250 ms，TE 100 ms），层厚5.0mm，层距1.0 mm，FOV 350 mm×350 mm，DWI 取b值为0、800 s/mm2。

1.3图像分析在后处理平台分析病变DWI信号，参照正常椎体信号、脊髓信号、脑脊液信号将病变信号分为等信号、稍高信号、高信号。工作站自动生成ADC图，ROI选择病变最明显处，测3次ADC值，取平均值。

1.4统计学分析采用SPSS 17.0软件进行统计分析，定量数据以x±s表示；定性资料用率或构成比表示。2组间年龄、性别、ADC值比较采用t检验、X2检验；DWI信号比较采用秩和检验；应用ROC曲线评价各指标对疾病诊断的临床价值。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

脊柱转移瘤组病变累及单个、多个甚至所示全部椎体，部分椎体变扁，椎弓根受累，轻度膨胀改变，部分椎体后缘不规则向椎管内膨出。病变呈斑点状、斑片状或全部椎体及附件均匀长T1信号，T2脂肪抑制为高信号，部分病灶T2WI可见边缘镶边状高信号。24例DWI为均匀明显高信号，6例为不均匀稍高信号；ADC图均呈高信号（图1）。

良性脊柱病变病变以累及单个椎体为主；椎体压缩骨折表现为椎体高度减低或不减低，椎体前后上下角可见突出，椎体后缘光整，椎体内条片状长T1信号；其他病灶表现为斑片状长T1信号，T2脂肪抑制为高信号。17例DWI为不均匀稍高信号，5例为高信号，3例为等信号；ADC图呈高信号。

脊柱转移瘤DWI以均匀高信号为主（24/30），良性病变DWI以稍高信号为主（17/25），2组差异有统计学意义（Z=4.477，P＜0.001）。

脊椎转移瘤组平均ADC值为（0.843±0.189）× 10-3mm2/s，良性病变组为（1.204±0.184）×10-3mm2/s，2组差异有统计学意义（t=7.131，P＜0.001）。

诊断脊柱转移瘤DWI信号最佳临界点为稍高信号，曲线下面积为0.812，敏感度80%特异度80%，ADC值最佳临界值为0.947×10-3mm2/s，曲线下面积为0.920，敏感度76.67%特异度96%。DWI呈稍高及高信号，ADC≤0.947×10-3mm2/s，满足其中一条诊断为脊柱转移瘤的敏感度为90%，特异度为80%。

3　讨论

脊柱转移瘤占骨转移的70%，学者对MRI诊断椎体骨折的有效性认识一致［1］。脊柱异常信号的诊断与鉴别一直困扰临床医师。目前骨髓DWI的研究方法不统一，无统一的检查及诊断的影像学标准。对活体组织扩散机制的基础还不十分明确。DWI在神经系统以外组织的应用受到重视，是目前唯一能在分子水平反映活体组织结构和功能的无创的功能成像技术，它应用宏观流动相位位移的显像原理，反映组织、器官的功能状态。有研究认为［2-3］DWI信号强度不是衡量组织弥散特性的手段。通过ADC值来准确反映组织的分化程度及空间构成，使组织功能和状态的表达达到量化程度，藉此可区分活体正常组织和病变组织。ADC值主要反映水分子扩散运动的速度和范围，能排除T2闪入效应，是由组织的结构决定的，能够更准确地反映病变组织的扩散特征，因此人体内的各种扩散各向异性介质如发生了病理损伤，都有可能影响扩散的特征（如平均扩散率、扩散各向异性程度）等。转移瘤物质代谢旺盛，液化坏死，使得水分子增多、扩散运动加强［4］，从而反映在ADC值及DWI图像上的异常。

DWI图像受TE、b值两方面因素影响，大多数报道［5］认为b值越高，弥散权重越大，所获得ADC值越能反映组织内水分子的弥散特征，可以提高椎体良恶性病变诊断的可靠性，但提高b值就会造成噪声增加，导致DWI的SNR下降。大量研究［6］表明，良性骨折椎体ADC值最大，其次是恶性骨折，正常椎体ADC值最小。本研究取b值为800 s/mm2，是为了增加脊柱良恶性病变诊断鉴别的可靠性，病灶定位借鉴T2WI脂肪抑制及b值为0 s/mm2的图像，以弥补噪声增加、SNR下降的缺点。

正常腰椎椎体骨髓在DWI图上呈均匀低信号，ADC图为低信号改变。急性良性压缩性骨折造成组织的水肿、出血导致间质腔扩大，使水的流动性增加，常规T1WI为低信号，T2WI脂肪抑制为高信号，DWI可呈等或稍高信号，测得ADC值较大。脊柱转移瘤的DWI为高信号，ADC值高于正常椎体，原因为转移瘤椎体组织间隙中自由水成分的含量高于椎体，由于肿瘤细胞的浸润、堆积，使细胞外空间减少，水分子的运动受限，ADC值较良性病变的ADC值降低。有文献［7-8］认为良恶性脊柱病变的DWI信号强度差异无统计学意义。本研究通过对病灶DWI信号强度分级，良恶性病变DWI信号强度差异有统计学意义，根据病变DWI信号强度的判断以及测量ADC值，结合与ADC值的阈值，可增加判断病灶良恶性的信心，有较高的敏感度及特异度。在高b值时脊柱转移瘤DWI信号强度与脊柱良性病变的差异有统计学意义，与文献不符，需收集更多的病例进一步分析。

本研究显示，当b值取800 s/mm2时，脊柱转移瘤ADC值平均为（0.843±0.189）×10-3mm2/s，明显低于良性病变组，ADC值最佳临界值为0.947×10-3mm2/s。与有些研究［9］在不同机器、相同场强、相同b值及得出的ADC值不同。不同b值的研究ADC值不同［10］。DWI及T2WI脂肪抑制呈高信号，T1WI为低信号，对显示脊柱病变非常敏感。脊柱转移瘤可单发，可多发，椎体内的异常信号表现为小结节状、大片状，甚至整个椎体，也可表现为全脊柱弥漫信号异常。

脊柱转移瘤应与良性脊柱压缩骨折、椎体结核等鉴别：良性脊柱压缩骨折有明显外伤史，多单发，椎体内低信号带呈盘状或带状，椎旁软组织改变随时间可吸收减小。脊柱结核临床表现为受累椎体区疼痛、骨质破坏、多发病灶、椎旁肿物，时间信号曲线有助于与转移瘤的鉴别。本研究收集了3例脊柱结核，DWI呈明显高信号，ADC值高出阈值，有待进一步研究。文献［11］指出，MRI表现对良恶性椎体压缩骨折鉴别准确率为81.2%～93.8%。

总之，常规MRI结合DWI及ADC值对脊柱转移瘤的诊断具有重要价值。

图1男，70岁，肺癌，T11、L1～2椎体多发转移瘤　图1a T1WI示受累椎体呈大小不等低信号　图1b DWI示病变呈高信号　图1c ADC图呈高信号，平均ADC值为0.91×10-3mm2/s图1d T2WI脂肪抑制序列病变呈混杂高信号及稍高信号

［参考文献］

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［4］杨宏志，郑玄中．MR弥散加权成像对脊柱转移瘤的诊断价值［D］．太原：山西医科大学，2010．

［5］韩博，杨广夫，杨小军，等.腰椎椎体骨髓MRI弥散加权成像研究［J］.中国临床医学影像杂志，2009，20（12）：947-949.

［6］Spuent E，Buecker A，Adam C，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［J］. ATNR，2001，176：351-358.

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［8］周宙，刘志兰，苏丹.磁共振表观扩散系数定量测量对脊柱良恶性压缩骨折的鉴别诊断［J］.中国临床医学影像杂志，2008，19 （5）：346-349.

［9］刘佩佩，王嵩.磁共振弥散加权成像在椎体良恶性病变鉴别诊断中的应用［J］.上海医学影像，2011，20（1）：12-14.

［10］杨宏志，刘国军，杜笑松.磁共振弥散加权成像在脊柱转移瘤中的应用价值［J］.肿瘤研究与临床，2015，27（8）：557-559.

［11］徐春林，陈立光，张雪梅，等. MRI、CT对良恶性脊柱压缩骨折病因的诊断价值［J］.实用放射学杂志，2012，28（1）：96-99.

短篇论著

Diffusion-weighted imaging（DWI）and apparent diffusion coefficient（ADC value）diagnosis of metastases in the spine

YUE Tao，ZHAO Shufen.

Department of Radiology，Taiyuan Chinese Medical Hospital，Taiyuan，030032，China.

［Abstract］Objective：Discussion on diffusion-weighted imaging（DWI）and apparent diffusion coefficient（ADC value）value in the diagnosis of metastatic spine. Method：Divided into two groups of cases，30 cases of metastatic spinal tumor group，25 cases of benign lesions of the spine，All patients underwent routine sagittal，axial and DWI scanning，taking b of 0 and 0.800 s/mm2to obtain two sets of lesion ADC value. Subjective evaluation of spinal metastases group，benign acute vertebral compression fracture group DWI lesion signal intensity in both groups，Into other signals，slightly higher signal，high signal 3 group，Line statistical analysis，Is there a significant difference between the two groups，using ROC curves，get the best DWI and ADC value cutoff and diagnostic sensitivity and specificity，sensitivity，specificity，combination of the two indexes. Result：All vertebral lesions T1WI low signal or low signal-based，after fat suppression T2WI high signal，mixed high signal. DWI benign lesions to slightly higher signal-based（17/25），spinal metastases DWI high signal-based group（24/30）. The mean ADC value measured：spinal metastases group（0.843±0.189）×10-3mm2/s；benign group（1.204±0.184）×10-3mm2/s. ADC values of benign lesions metastasis ADC value is high compared with the spine，T-test（t=7.131，P＜0.001），spinal metastases group and spinal benign lesions was statistically significant difference between ADC values. Subjective evaluation of two DWI signal intensity lesions，benign lesions mainly DWI signal intensity and so on，higher signal-based，spinal metastases DWI signal lesions were mainly higher，significantly higher signal-based，Rank test（Z=4.477，P＜0.001），two sets of DWI signal intensity difference was statistically significant；When DWI lesion is slightly hyperintense area under the curve of the spine discriminating benign and malignant lesions ROC 0.812，sensitivity= 80%specificity=80%；Under two differential ADC value of benign and malignant lesions of the spine ROC curve area of 0.920，the best critical value of 0.947×10-3mm2/s，sensitivity=76.67%，specificity=96.0%. When DWI lesion signal is slightly high signal，ADC≤0.9474×10-3mm2/s，as long as there is an index satisfying the condition can be diagnosed as malignant lesions，the sensitivity of the two joint indices specificity=90%=80%. Conclusion：Conventional MRI combined with DWI and ADC values has great value in the evaluation of spinal metastases.

［Key words］Spine；Neoplasms metastases；Diffusion magnetic resonance imaging；Apparent diffuse coefficents

收稿日期（2015-09-21）

［通信作者］岳滔，E-mail：shxzhyymri@163.com。

［基金项目］山西省中医院院级课题（201417）。

DOI：10.3969/j.issn.1672-0512.2016.03.017