MR T2W与T1W灌注对良恶性肌骨病变鉴别诊断的价值
【摘要】 目的 对比MR T2W与T1W灌注对良恶性肌骨病变鉴别诊断的效果, 评价MR T2W灌注的临床应用价值。 方法 94例良恶性肌骨病变先后行MR T1、T2W灌注，记录灌注曲线的形态、造影剂首过（FP）期信号最大增/降幅、信号强度-时间（SI-T）曲线最大斜率和造影剂首过时间。将2种灌注的曲线各分4型，并分别对良恶性病灶SI-T曲线的形态、FP期信号增/降幅、SI-T曲线最大斜率和首过时间进行统计学比较；采用ROC曲线法确定恶性诊断的阈值，敏感性、特异性和准确率。观察2种灌注方法显示的最高灌注区一致性程度。 结果 （1）T2W。Ⅰ型和Ⅳ型SI-T曲线在良恶性病变的鉴别中有一定价值，良恶性病变FP期信号最大降幅与SI-T曲线最大斜率及首过时间比较差别无统计学意义。（2）T1W。Ⅰ型SI-T曲线多见于恶性病灶，Ⅲ型、Ⅳ型SI-T曲线多见于良性病灶；良性病变的FP期信号增幅均值为29.20%，恶性病变均值为73.92%（P＜0.001）；良性病变的SI-T曲线最大斜率均值为3.49，恶性病变均值为9.57（P＜0.001）。（3）以首过增幅44.50%作为诊断恶性的界值，其敏感性为98.50%，特异性为86.70%，准确率为88.30%；以SI-T曲线最大斜率5.09作为恶性的界值，敏感性为96.20%，特异性为85.60%, 准确率为86.17%。2种研究方法显示最高灌注区位于同一区域14例（14.90%），不同区域80例（85.10%）。 结论 T2W灌注扫描鉴别良恶性肌骨病变的价值不如T1W灌注。MR T1W和T2W灌注扫描FP期信号变化可能是Gd-DTPA在血管内和血管外间隙共同作用的结果。
【关键词】 骨肿瘤； 软组织肿瘤； 磁共振成像； 灌注，局部； 诊断，鉴别
ABSTRACT: Objective Contrast-study the effects of MR T2W and T1W perfusion in differential diagnosis and of benign from malignant musculoskeletal lesions and to evaluate the clinical significance of T2W perfusion. Methods 94 patients with musculoskeletal lesions were performed MR T2W perfusion after T1W perfusion, shapes of time versus signal intensity(SI-T) curves，maximum variance as well as maximum slope of the curves and first pass(FP) time were recorded. SI-T curves were divided into four types both in T1 and T2W perfusion. Receive operrating characteristic curse(ROC) was used to determine the threshold of malignant, its sensitivity, specificity as well as accuracy were calculated respectively. The consistency of maximum perfusion areas of two methods was observed. Results Type Ⅰ and type Ⅳ curves of T2W perfusion can differentiate benign and malignant lesions on some extent. Maximum signal decrease, maximum slop of SI-T curves and FP time in T2W perfusion had no significant differences between benign and malignant lesions(P＞0.05). For T1W perfusion，on the other hand, most lesions with type Ⅰ SI-T curves were malignant, and most lesions of type Ⅲ or Ⅳ curves were benign. The average value of signal increase of benign lesions in FP period of T1W perfusion was 29.20%, malignant lesions 73.92%(P<0.001). The average value of maximum slope of SI-T curves of benign lesions was 3.49, malignant 9.57(P<0.001). ROC analysis indicated that if signal increasing 44.50% as the threshold of malignant, diagnostic sensitivity, specificity and accuracy was 98.50%, 86.70%, and 88.30%. With maximum slope of SI-T curve 5.09 as threshold of malignant, its sensitivity, specificity and accuracy was 96.20%, 85.60% and 86.17％. 14(14.90%) cases maximum perfusion areas observed with the two perfusion methods were identical, and 80(85.10%) were separated. Conclusion MR T2W perfusion was not so valuable as T1W perfusion in differential diagnosis of benign or malignant musculoskeletal lesions. The variance of signal in FP period of T1W and T2W perfusion may be more depend on both intravascular and extravascular Gd-DTPA other than Gd-DTPA of intravascular alone.
KEY WORDS: bone neoplasms; soft-tissue neoplasms;magnetic resonance imaging; perfusion,regional; diagnosis,differential
研究表明，动态MR T2W灌注成像在中枢神经系统和乳腺病变良恶性鉴别方面比MR T1W灌注成像的价值大，在肌骨病变良恶性的鉴别价值方面已有报道［1］。2003年9月-2005年5月，笔者通过与T1W灌注研究的对比，探讨MR T2W灌注对良恶性肌骨病变的鉴别价值。
1 对象和方法
1.1 对象
本组94例，男性47例，女性45例，年龄（39.37±20.86）岁（5～77岁）。病灶最大径（5.12±3.13）cm（2.2～15 cm）。94例中，良性病变32例（包括骨巨细胞瘤5例，神经纤维瘤4例，脂肪瘤3例，骨囊肿、血管脂肪瘤、骨血管瘤、腘窝囊肿、疲劳骨折各2例，骨纤维异常增殖症、软骨母细胞瘤、骨错构瘤、神经鞘瘤、椎体结核、骨样骨瘤、韧带样纤维瘤、肿瘤样骨质增生、骨髓炎及软组织炎性包块各1例）；恶性病变62例（包括转移瘤18例，骨肉瘤17例，软骨肉瘤4例，淋巴瘤、骨髓瘤及外周性原始神经外胚层肿瘤各3例，恶性纤维组织细胞瘤、脂肪肉瘤、恶性骨巨细胞瘤、平滑肌肉瘤各2例，滑膜肉瘤、恶性神经鞘瘤、尤文肉瘤、淋巴母细胞瘤、纤维肉瘤及腺泡状肉瘤各1例）。
纳入标准：临床怀疑为骨或软组织肿瘤，未经穿刺活检及正规的病例。排除标准：已做穿刺活检、抗肿瘤治疗及幽闭恐怖症患者或不愿接受MR检查者。所有病例均签署知情同意书。
1.2 MR检查
使用MR扫描仪（Signa /CVi 1.5T超导型，美国GE公司）行常规平扫，扫描方位包括肿瘤长轴方向FSE T1WI、T2WI、脂肪抑制T2WI和短轴方向的脂肪抑制FSE T2WI。
T1W灌注扫描序列为FMPGR，TR 7.1 ms，TE 3.2 ms，翻转角90 °，40～50个时相，时间分辨率1.56～3.75 s。按照0.2 mmol/kg经肘静脉注入Gd-DTPA，速度3 mL/s，注射完毕立刻用生理盐水20 mL冲管。根据扫描部位和病灶大小不同，分别采用TOSOPA相控阵线圈、EXTREM表面线圈或GPFLEX表面线圈。注药前采集3组图像，注药后采集37～47组图像。
动态T1W灌注扫描后30 min进行T2W灌注扫描，扫描序列为SSFSE T2WI，成像参数TR 2 000 ms，TE 100 ms，40个时相；时间分辨率为3.0 s或4.0 s；线圈选择、扫描层面和注药方式与T1W灌注完全一致。
1.3 统计学处理
在Sun Spark ADW4.0工作站，应用Functool-2功能分析软件，选取血供最丰富区做兴趣区。记录2种灌注曲线的形态、FP期信号升高/降低幅度；SI-T曲线最大正性/负性斜率和首过时间等。
1.3.1 T2W和T1W灌注FP期SI-T曲线信号增/降幅和最大斜率计算
根据公式（1）和（2）计算FP期信号升/降百分率和SI-T曲线最大斜率：
SIadd ＝∣SIprior－SIend∣（1）
SSmax＝∣SI1－SI2∣/T（2）
公式（1）中SIadd代表FP期信号升/降幅度；SIend代表FP期末信号强度，SIprior代表注药前信号强度，均以百分数表示。
公式（2）中SSmax代表最大线性斜率，SI1和SI2代表SI-T曲线上信号升/降幅最大的两点的信号强度（%），T为时间分辨率。
1.3.2 对比观察病灶灌注伪彩图像中最高灌注区的位置，统计2种灌注方法最高灌注区的一致性。
1.3.3 利用SPSS 13.0分析软件对T1W和T2W灌注SI-T曲线类型、FP期信号最大增/降幅、SI-T曲线最大斜率和首过时间进行统计学分析。
2 结 果
2.1 T2W灌注FP期SI-T曲线分型
将T2WI灌注FP期SI-T曲线分成4型：Ⅰ型，FP期<30s内信号强度下降＞20%，随后曲线逐渐回升；Ⅱ型，FP期<30s内信号强度下降＞20%，随后曲线保持稳定或逐渐下降；Ⅲ型，FP期信号<30内强度下降＞5%而≤20%，随后曲线逐渐回升、稳定或逐渐下降；Ⅳ型，FP期30 s内信号强度变化≤5%（图1）。
2.2 T1W灌注FP期SI-T曲线分型
将病变T1W灌注FP期SI-T曲线分为4型：Ⅰ型，FP期前<30s内信号增幅＞30%，然后灌注曲线逐渐下降；Ⅱ型，FP期前<30s内信号增幅＞30%，然后灌注曲线保持稳定或逐步升高；Ⅲ型，FP期前<30 s内信号增幅＞10%而≤30%，然后灌注曲线缓慢下降、保持稳定或逐步升高；Ⅳ型，FP期前<30 s内信号增幅≤10%或没有明显的FP期信号增强效果（图2）。
2.3 T2W和T1W灌注曲线类型和数据分析
2.3.1 94例良恶性病变T2W和T1W灌注曲线类型比较见表1。表1 94例良恶性病变的T2W／T1W曲线类型比较（略）
2.3.2 T2W和T1W灌注数据分析显示，T2W灌注FP期信号最大降幅、SI-T曲线最大斜率和首过时间比较差别无统计学意义（P＞0.05）。
T1W灌注FP期信号增幅，良性病变均值为29.20%，恶性病变均值为73.92%（P＜0.001）。SI-T曲线最大斜率分析表明，良性病变的均值为3.49，恶性病变的均值为9.57（P＜0.001）。ROC分析发现，以44.50%作为病变首过增幅界值，其诊断恶性的敏感性为98.50%，特异性为86.70%，准确率为88.30%；以5.09作为SI-T曲线最大斜率界值，诊断恶性的敏感性为96.20%，特异性为85.60%，准确率为86.17%。良恶性病变灌注首过时间比较差别无统计学意义（P＞0.05）。
2.3.3 对比94例T1W和T2W灌注伪彩图中最高灌注区的位置发现，两者位于同一区域的有14例（14.90%），不同区域的80例（85.10%），即大多数病人2种灌注方法发现的肿瘤最高灌注区不一致。
3 讨 论
3.1 关于肌骨病变MR T2WI灌注成像的MR序列
在颅脑和乳腺肿瘤的研究中，普遍采用的是EPI成像序列。对于肌骨病变，因成像区内成分复杂，极易产生磁敏感伪影，采用EPI序列成像会产生严重的变形，因此不适合采用EPI序列进行T2WI灌注成像。FGRE序列时间分辨率差，对单层面T2WI灌注尚可，对多层面灌注而言时间分辨率＞8 s，容易丢失信息。本研究发现，SSFSE序列T2WI可进行多层面成像，时间分辨率＜4 s，既能保证图像质量，获得全面灌注信息又能保证足够的时间分辨率，是在骨与软组织肿瘤T2W灌注研究中最合适的序列。
3.2 MR T2W和T1WI灌注成像对良、恶性肌骨病变鉴别诊断的价值
本研究显示，T1W灌注的曲线类型对鉴别良恶性病变具有重要价值，Ⅰ型SI-T曲线多见于良性病变、Ⅲ型和Ⅳ型SI-T曲线多见于恶性病变。以首过增幅44.5%或以SI-T曲线最大斜率5.09作为诊断恶性病变的界值，其敏感性、特异性和准确率较高。因此，当常规影像学检查鉴别良恶性肌骨病变困难时可酌情采用T1W灌注研究。虽然T2W灌注曲线Ⅰ型多见于恶性病变，Ⅳ型曲线多见于良性病变，但T2W灌注在鉴别骨与软组织病变良恶性方面的价值有限，临床应用价值不高。
3.3 MR造影剂FP期信号变化机制推测
对94例良、恶性肌骨病变MR灌注研究显示，T2W灌注对良、恶性肌骨病变的鉴别价值却远不如T1W灌注，推测其原因可能是肌骨病变的血管通透性与颅脑肿瘤或乳腺肿瘤存在不同所致。一般认为，FP期病灶信号的变化取决于以下3个因素：肿瘤血管的多少、血管的通透性和肿瘤细胞外间隙。FP期造影剂主要存在于血管内［2］；若FP期造影剂主要局限于血管内，那么MR T2W灌注成像应更利于良恶性肌骨病变的鉴别，因为同一病灶在T1W和T2W灌注时其肿瘤血管的多少和细胞外间隙是固定不变的，造成FP期T1W和T2W灌注结果不一致的原因很可能是血管通透性较大。由于血管通透性大，肌骨病变FP期灌注和弥散同时进行，由于存在弥散（即首过弥散），有约50％的造影剂会在FP期进入血管外间隙［3］，缩小了血管内外造影剂浓度的差异，从而影响了T2W的灌注效果。有研究发现，这种弥散减小了血管与周围组织之间的磁场梯度，同时由于Gd－DTPA在细胞外间隙的短T1效应，降低了期望的信号强度丢失，有时甚至呈反方向升高［4-5］。Kuperman等认为T2W灌注研究在颅脑外肿瘤研究中会因血管通透性而引起假性低血容量的结果［6］。本研究的结果与上述理论相符。
为了避免抽样误差，笔者对研究病例先行动态TIW灌注检查，接着进行动态T2WI灌注。对比最高灌注区发现，两者一致的比例仅为14.90%。同一病灶在细胞外间隙相同、造影剂很少透过血管进入组织间隙的条件下，T1W和T2W灌注发现的最高灌注区应是一致的，只有造影剂在FP期大量漏出到血管外时才可能引起这种差别。T1W灌注时血管通透性大和血管增多因素都引起信号升高，而T2W灌注时，血管通透性大却降低了血管内外造影剂的浓度差，降低了负性增强的效果。由于本研究采用的是SSFSE重T2W加权，所以可大部分消除造影剂T1效应的影响。由此认为，肌骨病变灌注FP期可能是Gd－DTPA大量漏出到血管外间隙的结果。
本研究表明，动态T2W灌注扫描在鉴别良恶性肌骨病变方面价值很有限，与颅脑和乳腺肿瘤的研究结果不同，动态T1W灌注扫描在鉴别良恶性骨与软组织肿瘤中的价值远远超过T2W灌注扫描。动态T1W和T2W灌注扫描FP期信号变化可能是造影剂在血管内和弥散到血管外间隙共同作用的结果，而不是主要位于血管内的结果。
【参考】
［1］张景峰,王仁法,邹明丽,等. MR灌注加权成像在兔VX2软组织肿瘤中应用的实验研究［J］. 医学影像学杂志, 2004,14(11):932-935.
［2］Nagele T,Ptersen D,Klose U,et al. Dynamic contrast enhancement of intracranial tumors with snapshot-FLASH MR imaging［J］. AJNR, 1993,14(1):89-98.
［3］Tong C Y,Prato F S,Wisenberg G,et al. Measurement of the extraction efficiency and distribution volume for Gd-DTPA in normal and diseased canine myocardium［J］. Magn Reson Med, 1993,30(3):337-346.
［4］Kvisted K A,Rydland J,Vainio J,et al. Breast lesions: evaluation with dynamic contrast-enhanced T1-weighted MR imaging and with T2*-weighted first-pass perfusion MR imaging［J］. Radiology, 2000,216(2):545.
［5］Sorensen A G,Tievsky A L,Ostergaard L,et al. Contrast agents in functional MR imaging［J］. J MRI, 1997,7(1):47-55.
［6］Kuperman V T,Alley M T. Differentiation between the effects of T1 and T2* shortening in contrast-enhanced MRI of breast［J］. J MRI, 1999,9(2):172-176.
