骨髓病变的MRI表现及影响因素
【关键词】 骨髓病变 MRI表现
骨髓是人体最大的器官之一，其主要化学成分是水和脂肪组织。MRI是靠氢质子共振成像，对脂肪和水极其敏感，可以用来检查骨髓组织内脂肪和水量的相对变化。MR成像可清楚显示骨髓的信号，用来诊断骨髓病变明显优于其他影像学检查［1、2］，可以早期诊断骨髓肿瘤，指导肿瘤，评价治疗效果，监测肿瘤复发。为了正确解释MRI上骨髓信号变化，区别正常骨髓和病变，了解骨髓的正常组成及影响骨髓MRI信号的因素，以及不同部位和年龄骨髓成分的变化非常重要。本文对此进行了综述分析。
1 正常骨髓的组成
正常骨髓由骨小梁、纤维组织网、骨髓细胞及其间充填的脂肪组织组成。大体观察，根据所含成分的不同，将骨髓分为黄骨髓和红骨髓。在成人髂骨翼，大约50%～60%为红骨髓。红骨髓中60%为造血细胞，40%为脂肪细胞。其化学组成中，脂肪占40%～60%，水占30%～40%，蛋白质占10%～20%。而黄骨髓几乎全部为脂肪细胞(95%)。化学组成中，脂肪占80%，水占15%，蛋白质占5%。
2 骨髓的转化
人体在出生时，所有骨骼骨髓均为红骨髓。随着年龄的增长，红骨髓逐渐向黄骨髓转化。转化顺序是从周围骨呈对称性、向心性指向中轴骨。转化完成时间大约需20年。在出生后的前10年，骨髓的转化主要在长骨，自骨干向干骺端推进。在第2个10年，除了近侧干骺端有少量红骨髓外，长骨骨髓几乎全部为黄骨髓取代。在20岁以后，骨髓的分布已达到成年状态，红骨髓只存在于中轴骨和肱骨、股骨近侧干骺端。
在正常成人骨髓中，一旦机体有造血功能的需要，黄骨髓可以再转化为红骨髓。大量抽烟、长跑、肥胖及妇女中年期等，都可以刺激骨髓再转化。慢性贫血也可以导致弥漫性的红骨髓异常增生［3］，在MRI上和弥漫性骨髓病变不易鉴别［4］。骨髓的再转化顺序和原转化顺序正好相反，即自中轴骨向周围骨推进。在长骨则先从近侧干骺端开始，然后再自远侧干骨端向骨干推进。因扁骨终生含有红骨髓，再转化速度最快。
3 影响骨髓MRI信号的因素
Vanel等［5、6］提出有三种主要因素影响骨髓的MRI信号，即骨髓中脂肪和水的含量、骨小梁以及是否应用对比增强剂。另外骨髓的MRI信号也依赖于特定的MR技术。
骨髓是富含脂肪和水的组织，而脂肪和水是骨髓MRI信号的主要来源。脂肪和水含量的变化是影响骨髓MRI信号强度的主要因素。脂肪质子具有短T1弛豫时间，因此在SE序列T1WI上黄骨髓信号较高，类似于皮下脂肪。红骨髓含水量较黄骨髓多，在SE序列T1WI上的信号强度较皮下脂肪低，但一般比肌肉和椎间盘信号高。许多骨髓病变在T1WI上的信号类似或低于肌肉，和高信号的黄骨髓形成了鲜明的对比。脂肪抑制技术抑制了病变周围富含脂肪的正常骨髓信号，有利于清楚显示骨髓病变。
骨小梁因为缺乏运动的质子，很少产生MRI信号。但因骨小梁和骨髓的接触面局灶性多相性磁场的存在，可以降低正常骨髓的MRI信号。在SE序列中，因180°回聚脉冲消除了大部分多相性磁场，骨小梁的影响不太明显［5、6］。而在梯度回波序列中，因缺乏180°回聚脉冲，与骨小梁接触的骨髓信号会丢失，MRI信号强度会降低。当骨髓病变破坏了骨小梁，这种影响将不存在，则更容易清楚显示病变［5、6］。
4 正常和异常骨髓MRI信号的区别
骨髓脂肪细胞和造血细胞的比例发生局灶性或弥漫性的变化，导致了骨髓MRI信号不均匀，可能被误诊为骨髓病变。从信号的强度、形态及分布特点可以区别骨髓信号的正常变化和骨髓病变。
岛状黄骨髓因其信号强度在各序列均与皮下脂肪相似，很容易辨认。岛状红骨髓因其所含造血细胞和水分增加，在T1WI上信号比皮下脂肪低，但比肌肉信号高。而肿瘤性病变的信号均比肌肉信号低。局灶性红骨髓再转化边界不清楚，常呈羽毛状边缘，和黄骨髓犬牙交错，以及信号分布均匀。骨髓转移瘤边界常较清楚圆滑，信号分布不均匀。
局灶性或弥漫性红骨髓在SE序列脂肪抑制T2WI上一般信号相对较低。在成人骨骺和骨突一般没有红骨髓残留，除非受累骨的干骺端和骨干均已再转化为红骨髓。再转化较好的红骨髓，一般边界清晰，在SE序列T1WI上信号降低。对比增强扫描可区别是否为骨髓病变［4］。
5 骨髓肿瘤
骨髓的肿瘤可以起源于骨髓的造血细胞，如白细胞增多症、淋巴瘤、骨髓瘤，也可以起源于骨髓的间充质细胞，如原发性骨肉瘤，也可以是转移性肿瘤。骨临近组织的肿瘤也可以直接侵犯骨髓。因为红骨髓血供丰富，肿瘤更好发于红骨髓。
因肿瘤组织代谢活跃，富含水分，因此在MRI的T1WI上显示低信号强度，而T2WI上显示高信号强度。肿瘤边界清楚有硬化，则在MRI上表现为有连续而光滑的低信号带，为良性肿瘤的特征。肿瘤呈侵袭性生长，且伴有周围组织的水肿，在MRI上则表现为边界不清，周围无连续光滑的低信号带，常为恶性肿瘤的特征［7］。
多发性骨髓瘤MRI上的表现可以是正常的，也可以是局灶性的或弥漫性的浸润。弥漫性病变类似于红骨髓的再转化，在SE序列脂肪抑制T2WI上信号明显高于肌肉。由于缺乏成骨细胞的活动，骨扫描检查常为阴性。研究表明［8～10］，多发性骨髓瘤的MRI表现和治疗反应及存活率有关。Moulopoulos等［8］和Vande Berg等［10］的研究发现，骨髓瘤I期MRI上骨髓信号一般正常，有较长的无瘤存活期。如果MRI上骨髓有明显的浸润，则病变的进展较快。Lecouvet等［11］研究了80例骨髓瘤Ⅲ期病人，发现MRI阴性者对化疗的反应较好，有效率89%，而阳性者较差，有效率为68%(血清或尿骨髓瘤蛋白下降50%～75%认为有效)。Stabler等［8］认为，MRI对比增强检查可以区别红骨髓的再转化和骨髓瘤弥漫性浸润，如果信号增强超过40%，考虑与弥漫性肿瘤浸润有关。
转移性肿瘤多发生于红骨髓，即中轴骨和四肢骨的近端，常表现为中心性多灶性的骨髓浸润，软组织包块出现相对较晚。MRI的表现取决于肿瘤种类及宿主骨的反应。转移性肿瘤分三种，即成骨性、溶骨性、混合性。溶骨性转移MRI上通常是骨髓内的局限性的或多灶性的病变，T1WI上呈低信号T2WI上呈高信号强度。成骨性转移性肿瘤，如前列腺和乳腺癌骨转移，因反应骨中肿瘤组织较少，在T1W和T2W上都可表现为低信号。
高信号边缘包围着中心低信号，或T2WI上散发性高信号［12］常提示转移肿瘤。“月晕征”提示小的成骨性转移，常被误诊为骨岛。相比“牛眼征”为T1WI上低信号区域存在一个或多个小灶性的高信号，常提示局限性骨髓的变化，多为局灶性脂肪聚集所致，而不是转移性肿瘤［12］。
有些肿瘤，如小细胞肉瘤，在骨小梁中间生长，没有引起骨小梁和皮质骨的破坏，类似情况也见于髓腔内肿瘤的浸润。对该类病变的诊断，MRI的敏感性94.6%，明显优于X线与骨扫描［1、13］。粘液样脂肉瘤，可以产生无症状骨转移，在放射线检查和骨扫描检查均为阴性，而在MRI上则很容易被发现。
6 对骨髓MRI信号的影响
骨髓肿瘤在治疗期间和治疗后，其化学成分和细胞成分可以发生质的变化。MR对骨髓成分的变化异常敏感且为非侵袭性检查，非常适合骨髓肿瘤治疗的随访和观察。国外很多学者对此进行了研究。
6.1 放疗引起的骨髓信号变化
Blomlie等［14］研究了放疗引起的骨髓急、慢性变化在组织病和MRI上的表现。在急性期，细胞凋亡、骨髓水肿、循环瘀滞，以及随后的髓内出血，在放疗后几天或几小时就可以出现。在放疗的第8 d，MRI上即可出现明显的信号改变［14］。放疗1～2周，MRI的T2WI和STIR上信号增强代表细胞成分的减少和脂肪的增加以及骨髓的水肿［14］。大约放疗后3～7周，骨髓变化进入慢性期，被照射的骨髓在T1WI上信号和黄骨髓相当［14］。在脊柱，发现周围呈环带状分布的过渡性T1信号带，认为是红骨髓包围着中央沉积的脂肪组织所致。
MR信号的变化还与诸多因素有关。对48例经放射治疗病人的研究，Sacks等发现，病人的年龄和照射剂量是影响骨髓再生的主要因素，年轻病人具有较强的骨髓再生能力。18岁以下患者，一般骨髓都可以完全恢复，而不受照射剂量大小的影响。成年病人，如果照射剂量超过40 Gy，骨髓的再生能力会受到明显的影响。大多数骨髓的再生都发生于放疗的一年内。
靶周围骨髓的MR信号也会受到或多或少的影响，其原因尚不清楚［14、15］。不论是靶区或是周围骨髓，随着时间的延长，MR对比增强信号都会明显减低，推测可能与放疗后细胞和血管成分的减少以及脂肪骨髓的增加有关［15］。
6.2 化疗引起的骨髓信号变化
化疗开始后，骨髓的MRI信号在T1上减低，而在脂肪抑制T2上和STIR上增强，反映了骨髓微循环的瘀滞［16］。化疗后造血骨髓萎缩而脂肪骨髓增多。大约到第3～4周，脂肪骨髓才开始向造血骨髓转化，呈双侧性对称性，和正常骨髓转化的顺序相反。
粒细胞集落刺激因子(G-CSF)是一种刺激骨髓造血活动的药物，G-CSF引起的骨髓变化常能在MRI上发现，信号特征类似于红骨髓［17］，和骨髓病变相似。但结合G-CSF对骨髓的作用和病人的临床表现，不难排除肿瘤的广泛骨转移。另外，化疗过程中原发肿瘤在缩小或没有增大的情况下，发生多骨转移比较少见。
7
MRI是一种非常出色的非侵袭性检查方法，它不仅可以检查骨髓病变，提供病变大体形态信息，早期诊断骨髓肿瘤，指导肿瘤的治疗；还可以评估骨髓状态，提供骨髓的化学和细胞组成方面的信息，评价治疗效果，监测肿瘤的复发。了解骨髓的正常组成和变异，以及影响MRI信号强度的因素，对正确应用MRI的这些特点，解释骨髓信号的变化非常重要。综合分析MRI上信号强度、形态以及异常信号的部位，才能做出正确的诊断，指导治疗和评价疗效。
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