快速对比增强MRI诊断良恶性软骨肿瘤的价值研究
【摘要】 目的：探讨利用快速对比增强MRI鉴别良恶性软骨肿瘤。方法：37例患者中，有8例内生软骨瘤，11例骨软骨瘤，18例软骨肉瘤。对其进行快速对比增强MRI扫描，按开始出现强化的时间不同分为：早期增强—动脉强化后10 s内开始强化；进展期增强—动脉强化后10 s~2 min之间；延迟期增强—动脉强化5 min后。结果显示与27例外科手术标本、3例刮除物标本和7例活检标本，结合长期随访结果和组织病例诊断相互关联。结果：强化的开端同良恶性肿瘤存在显著相关性(P<0.001)。早期增强可出现在软骨肉瘤病例中，亦出现在骺板未融合的骨软骨瘤病例中，但不出现在内生型软骨瘤中。诊断恶性软骨肿瘤的敏感度为89%，特异性为84%，阳性预测值为84%，阴性预测值为89%。结论：快速对比增强MRI成像有助于鉴别成人的良恶性软骨肿瘤。
【关键词】 快速对比增强；MRI；软骨肉瘤；骨软骨瘤；内生型软骨瘤；扰相GRE序列；软组织
Study on Diagnostic Value of Fast Contrast Material?enhanced MRI between Benign and Malignant Cartilaginous Tumors
Abstract: Objective To differentiate between benign and malignant cartilaginous tumors with fast contrast material?enhanced magnetic resonance(MR) imaging. Methods In 37patients, fast contrast?enhancedMR images were obtained in eight enchondromas,11 osteochondromas, and 18 chondrosarcomas. Start of enhancement—early, within 10seconds after arterial enhancement; delayed enhancement, between 10 seconds and 2 minutes;late, after 5 minuteson spin?echo images. Findings were correlated with the surgical specimen in 27 cases, curettage material in three cases, and biopsy sample in seven cases. Results Start of enhancement correlated significantly(P<0.001) with benign and malignant tumors. Early enhancement was seen in chondrosarcoma, not seen in enchondroma, and seen in osteochondroma only when growth plates were unfused. The sensitivity was 89%, specificity 84%, positive predictive value 84%,and negative predictive value 89%. Conclusion Preliminary results show that in the adult population fast contrast?enhanced MRI imaging may assist in differentiation between benign and malignant cartilaginous tumors.
Key words: Fast contrast?enhanced; MRI; Chondrosarcoma; Enchondroma; Osteochondroma; Magnetization?prepared GRE, Soft tissues
典型软骨肿瘤很容易在X线片上识别，但是良性和低度恶性软骨肿瘤的鉴别仍是一个临床难题，亦是放射学和组织学的挑战。通常，通过临床、影像学检查和组织学表现来综合诊断。尽管高度恶性的软骨肿瘤具备特征性的X线表现，但仍有很多低度恶性软骨肿瘤很难与内生型软骨瘤区别。区别良性和低度恶性软骨肿瘤的临床意义在于，良性病变一般不需要外科手术，但对于软骨肉瘤唯一有效的措施是切除术。取样误差、肿瘤的异质性又增加了组织学鉴别软骨病变的困难性，在软骨肉瘤病例中，原位复发和远处转移的风险随之增加，从而降低患者的寿命，本文旨在探讨利用快速对比增强MRI发现良恶性软骨肿瘤增强的早期和进展期特征上的不同点，从而鉴别良恶性软骨肿瘤。
1 材料和方法
1.1 临床资料 37例患者被进行前瞻性研究，进行了对比增强MRI扫描，21例男性，16例女性，年龄4岁~86岁，平均年龄41岁。18例患者被诊断为软骨肉瘤，年龄17岁~86岁，平均年龄48岁，有11例中央型软骨肉瘤和7例周围型软骨肉瘤；11例患者被诊断为骨软骨瘤，年龄4岁～41岁，平均年龄22岁；8例患者被诊断为内生性软骨瘤，年龄25岁～66岁，平均年龄46岁。 27例患者(11例骨软骨瘤和16例软骨肉瘤)手术前MRI表现与切除的标本发现相互关联，在另外3例患者中(1例内生型软骨瘤，2例软骨肉瘤)手术前MRI表现与刮除标本发现相互关联。7例患者(内生型软骨瘤)手术前MRI表现与活检表现相互关联。
1.2 方法
1.2.1 利用1.5 T超导MRI系统 根据肿瘤体积37例患者中，27例用表面线圈，10例用体线圈。常规的T1加权SE和T2加权快速FSE脉冲序列进行平扫，以获取病变部位足够多的层面，包括最大体积的肿瘤的平面，被优先选出来做快速对比增强。
1.2.2 1.5-T磁共振成像系统 在1.5?T磁共振成像系统中，具有以下参数：9.5~15/3.0~6.3，预延迟时间472 ms~744 ms，翻转角30°，层厚7 mm~10 mm，矩阵128×256，视野250 mm~400 mm，单层时间分辨率为0.9 s，包括3个平行平面的时间分辨率为2.7 s，这些参数的设置产生在时间和空间分辨率上的最佳序列。
1.2.3 以5 ml/s速率注射完20 ml生理盐水以后，以相同的速率按0.1 mmol/kg体重经人工静脉团注造影剂后利用T1加权扰相GRE序列来进行对比增强扫描。
1.2.4 扰相 GRE图像开始强化的时间分期 肿瘤增强的开端—在动脉开始增强的10 s内被定义为早期增强；10 s~2 min的开始强化定义为进展期增强；5 min后开始强化定义为延迟期的增强。
1.3 统计分析 敏感性、特异性、阳性预测值和阴性预测值被用来评估在快速对比增强GREMRI中增强的开时时间不同能否区分良恶性软骨肿瘤。这些数值按照95%CIs，假设早期增强与软骨肉瘤呈现相关性。良恶性肿瘤在增强的开始时间不同的统计学的显著性，用χ2实验来验证。
2 结果
利用扰相GRE图像上强化的开端不同来进行鉴别诊断，肿瘤强化的开端梯度自旋回波图像上增强的时间不同，来进行疾病的鉴别诊断。肿瘤增强的起始不同与良恶性肿瘤之间存在统计学上的显著的相关性(P<0.001)。
图1 在左侧桡骨远端患有Ⅰ级软骨肉瘤的33岁女患者。（略）
(A)冠状位的X线摄片表现病灶被分隔成小叶状的形态。另外，可看到骨内的扇贝征象(弯曲箭头所指)和病灶的扩展(直箭头所指)；(B)扰相梯度自旋回波序列—冠状面图像显示在成像平面动脉增强随即在病灶内出现的早期增强。
图2 1例左肩疼痛的诊断为内生型软骨瘤46岁男患者。（略）
(A)冠状X线片显示爆米花状和不规则状钙化灶；(B)经静脉注射造影剂前的冠状位T1加权像，病灶显示低信号并且被限制在骨内的分隔间。病灶刮除标本组织表现良性肿瘤结节，无纤维血管间隔。
图3 1例右腓骨骨软骨瘤的49岁男患者，（略）
(A)X线片显示胫骨骨软骨瘤的特征，头部发生骨融解；(B)横断面T1加权增强图像显示病灶有黄骨髓的高信号强度和中等信号强度。相对应的切除标本显示了骨软骨瘤特征，表现为一些软骨结节，但是无恶性转移。18例软骨肉瘤中的16例和良性肿瘤中的3例显现早期增强，3例均为骨软骨瘤，且均为骺板未融合的儿童(4岁、14岁、17岁)，诊断恶性敏感性89%、特异性84%、阴性预测值89%，阳性预测值84%。
3 讨论
内生型软骨瘤由肿瘤性软骨细胞组成，这些软骨细胞牢牢固定于无血管软骨基质内，无新生血管形成，相反软骨肉瘤引起在无血管的软骨结节中的纤维血管基质，这种组织上的不同将为灌注敏感的成像技术提供区别特征［1］。37例中，仅有早期增强被用作鉴别参数来排除恶性时，所有的软骨肉瘤显示早期增强或进展期增强，敏感性、阴性预测值可达90%，然而恶性的假阳性病例很少(特异性，阳性预测值达84%)。早期增强作为唯一的参数与恶性软骨肿瘤存在显著的相关性(P<0.001)。早期强化和进展期强化均不存在时可排出恶性，敏感性阴性预测值均为100%，但仅有45%的骨软骨瘤和63%的内生型软骨瘤不能在快速GRE MRI上显示增强。除了MRI的时间分辨率外，患者的年龄也影响强化特征，年轻骨软骨瘤患者可出现显著的早期增强。尤其在骺板未融合的病例中，由于存在丰富的血管使得显现早期增强。两个相当年轻(17岁、33岁)Ⅰ级中央型软骨肉瘤患者显现早期增强，但X线和活检均未提示软骨肉瘤的存在，当然年轻人发生软骨肉瘤的概率目前相当低。在所研究的患者中早期强化与恶性软骨肿瘤有显著相关性(P<0.001)，这种强化预示软骨肉瘤且假阳性病例较少(特异性89%，阳性预测值84%)，所有的假阳性病例均是骺板未融合的青年患者，当仅有成年患者时特异性和阳性预测值可达100%，由于假阴性病例较多这种强化不能用来排除恶性(敏感性61%，阴性预测值72%)在所研究的患者中仅有早期和延迟期强化不存在时可排除恶性(敏感性阴性预测值均为100%)仅有45%骨软骨瘤和63%内生型软骨瘤在快速GREMRI上不能被强化。在软骨肉瘤病例中观测到早期增强是肿瘤新生血管的结果，根据Folkman的假说可使扩散依赖性的肿瘤转变为灌注依赖性的，对比剂的扩散发生在早期阶段，是由于肿瘤的新生血管和较良性病灶有较高的可渗透性可使纤维血管区和周围组织强化［2］。有囊形成的骨软骨瘤病例中，组织学发现在囊的壁上可发现新生血管形成［3］。因此出现了2例骨软骨瘤患者发现延迟期的逐渐增强。软骨肿瘤的组织取样要求尽可能避免损伤性外科手术和疾病恶化［4］，另一方面活检是原位肿瘤扩散的根源，和惰性病灶转为活跃病灶的始动者。有许多情况显示MRI有助于典型病灶组织的获取，还表明软骨肿瘤的组织特征随着钆增强MRI有所增加。这也体现出快速对比增强图像的价值，同时快速对比增强MRI可指引活检针到需要的位置［5］。总之，快速对比增强MRI有助于区别内生型软骨瘤、骨软骨瘤和软骨肉瘤。在成人患者中早期强化提示恶性，同时早期和延迟期均无强化可排除恶性，这项研究成果将改变目前对软骨肿瘤的诊断窘境。
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［4］ Lodwick GS, Wilson AJ, Farrell C, Virtama P, Dittrich F. Determining growth rates of focal lesions of bone from radiographs［J］. Radiology,1980,134:577?583.
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