急性白血病骨髓MRI定性和定量诊断价值
来源：岁月联盟
时间：2010-07-12
关键词：急性白血病 磁共振成像（MRI） 诊断 治疗
The Vale of MRI in acute leukemia naturally and quantitatively
[Abstract] objective To evaluate MRI diagnosis of bone narrow in acute leukemia by observing MRI appearance and calculating T1 value,CNR(ratio of contrast/noise) in patients before and after chemothrapy, contrasting to materials in clinic and pathology. Materials and methods Thirty-eight patients, with acute leukemia were examined. Twenty-five patients served as remission group. As control group ,35 healthy volunteers were performed MR examination with identical methods. Serial MR studies include observation of MRI character and measurement of T1 value and CNR in all patients. Result Of all 38 cases of acute leukemia at the time of diagnosis compare with control group: Hypointense signal in T1WI by well-distribute were found in lumbosacral vertebral, iliac, and femur approaching. Isointense signal in T2WI was found in all cases we done. The signal intensity in T1WI tended to normal in all 25 remission cases of acute leukemia. Isointense signal also found in T2WI in remission cases. The difference of T1 value in lumber, CNR in lumber/subcutaneous fat and femur/subcutaneous fat, B% in blood and marrow were significant (P<0.05) among groups of diagnosis and control, diagnosis and remission; but they weren’t significant (p>0.05) between groups of control and remission, and cellulality among ALL, AML, ALL+AML .Positive linear correlation was found among T1 value in lumber and B% in blood, T1 value in lumber and B% in marrow, CNR in lumber/subcutaneous fat and B% in blood, CNR in lumber/subcutaneous fat and B% in marrow, T1 value in lumber and CNR in lumber/subcutaneous fat. There were statistic Significant among them (P<0.05). Conclution MRI is a none-invasive method in check marrow in acute leukemia .The MRI appearance in acute leukemia was convenient and useful especially in estimating the state of illness and monitoring therapeutic efficacy .There was great clinical valuable in acute leukemia to avoid repetition marrow puncture and observe the scope and level of infiltration.
[Key words] acute leukemia; Magnetic resonance imaging (MRI); diagnosis; chemothyrapy.
既往，急性白血病定性及定量的检查方法为骨髓穿刺涂片或活检，为有创伤性的检查。自从磁共振成像仪（MRI）问世并于1980年开始应用于临床以后，由于其能灵敏地反映骨髓组织结构和化学成分的变化，故在一定程度上能从宏观的图象改变而反映骨髓微观分子结构的改变。至今，国外已有较多的研究[1~2]，国内只有少数报道[3]。本研究旨在结合本地的病例特点，采用大病例组，探讨急性淋巴细胞性白血病（ALL）和急性髓细胞性白血病（AML）的MRI表现，并与临床、病理联系，系统而深入进行定性和定量的研究，以期使MRI成为诊断本病和观察其疗效的一种重要手段。
材料与方法
搜集本院1997~1999年间住院经骨髓穿刺涂片或活检检查确诊为急性白血病且未经化疗的患者38例，男19例，女19例，年龄4~65岁，平均18±15 岁。其中ALL27例，AML11例。缓解组25例次，其中，10例只作了缓解后MRI检查，15例有化疗前后MRI对比，9例化疗后作了2次以上MRI追踪复查。对照组35例，选择年龄匹配的，无造血系统疾病史的正常志愿者。
检查使用Elscint公司生产的GYREX-V DLX型0.5T超导磁共振成像仪，所有病例均作了腰骶椎矢状面和髂骨、股骨近段冠状面的检查。对腰椎，采用腰椎表面线圈作矢状面T1WI(TR450/TE20,TR700/TE20ms)、T2WI(TR3600/TE80ms)；对骨盆（包括双股骨上段），用体部线圈做冠状面T1WI(TR450ms、TE20,TR700、TE20ms)、T2WI(TR3600ms、TE80ms)成像。层厚5mm，层距1mm，矩阵180×256。
MRI信号的肉眼观察分析方法：以MRI信号相对固定的脊髓为参照物，腰椎、骨盆及股骨近段的MRI信号与脊髓相等、高、低相应设为等信号、高信号、低信号。
T1值的测量是对T1WI的两种序列(TR450/TE20,TR700/TE20ms)进行T1-MAPS重建，取第一至第三腰椎正中矢状面最大ROI测量三个椎体T1值，再求得三个椎体T1值的平均值代表本病例腰椎的T1值。股骨近段用与腰椎类似的方法，在两侧股骨转子间测量T1值，其平均值代表本病例股骨近段的T1值。
标准化信号强度的测量和：选择腰椎及股骨近段的最大层面，选择相同的ROI测量皮下脂肪，骨髓的信号强度S和标准差σ，按CNR=∣S1-S2∣/（σ1-σ2）1/2来计算骨髓与皮下脂肪及骨髓与脊髓的（CNR）。
外周血检查及骨髓穿刺或活检取材时间与MRI检查的间隔均在3天内，均为本院病理教研室、血液病实验室或检验科的检查结果。
急性白血病发病、部分缓解、完全缓解、复发时，骨髓原幼细胞百分比（骨髓B%）的细胞形态学诊断标准分别为≥30%、5%~20%、≤5%、≥20%[4]。
统计学方法：不同组间的外周血B%、骨髓B%、腰椎T1、腰椎/皮下脂肪CNR、股骨/皮下脂肪CNR、股骨T1值的差异比较采用两样本均数比较的t检验。评价外周血B%、骨髓B%、腰椎T1值、腰椎/皮下脂肪CNR之间的线性相关统计。均使用计算机软件 SPSS for Windows 7.52进行检验。
结果
一 MRI表现：
1.正常对照组：
腰椎T1WI表现：分为二组，年龄<20岁25例，均为椎体中间部出现条带状高信号，其余为均匀稍高信号。年龄>20岁10例，表现为椎体内不均匀斑片状高信号。髂骨35例中T1WI表现为稍高信号背景中仅在髋臼中上部见不规则斑片状高信号灶或并有髂骨不规则小斑片状高信号灶。股骨近段T1WI表现，年龄>20岁的10例均表现为较均匀高信号；年龄为10-20岁的14例表现为稍高信号背景下可见斑点、斑片状高信号相互交错分布；年龄<10岁的11例均表现为较均匀的稍低信号。腰椎、骨盆及股骨上段T2WI表现均为均匀的等信号（见图1、2）。
2.急性白血病组：
T1WI ：①前组38例：腰骶椎38例所有椎体均表现为均匀的信号降低，比相邻的椎间盘和脊髓的信号均明显降低；髂骨38例均表现为低信号，其中3例于髋臼旁见斑片状高信号残留；股骨近段信号降低38例，其中8例股骨头、股骨大转子见斑片状高信号残留，且此8例均有骨骺板存在。②化疗缓解组25例：所有椎体、髂骨、股骨头、股骨大转子及骨干均表现为不同程度的信号增高，达完全缓解者（21例）比部分缓解者（4例）更接近相应的正常骨髓信号。（见图3、4）。其中9例还作了治疗后追踪观察，第一次为化疗1疗程结束5天内并经临床及骨髓穿刺认为完全缓解时行MRI检查，第二次为2周~4周内经骨髓穿刺后行MRI检查。6例两次经骨髓穿刺检查均为完全缓解，但第二次MRI检查椎体信号比第一次略为增高。（见图5）。复发的3例中，2例再次缓解，经MRI检查，其骨髓信号重新升高。
T2WI：38例前组和25例缓解组（包括3例复发）各椎体、髂骨、股骨头、股骨大转子及骨干信号改变不大，为等信号，与正常组所见大致相同，但6例化疗缓解后第一次复查5例可见斑片状高信号，第二次复查均为等信号。
所有病例腰骶椎、髂骨、股骨近段的形态、大小均无改变。
二、急性白血病定量测定
1、 急性白血病治疗前组、化疗缓解组和正常对照组的外周血B%、骨髓B%、腰椎T1
值、腰椎/皮下脂肪CNR、股骨骨髓/皮下脂肪CNR的测定结果及比较分析见表1。
表1 治疗前组、正常组及缓解组定量测定的结果比较
诊断 例数 血B% 骨髓B% 腰T1 腰/皮脂CNR 股骨/皮脂CNR
①治疗前组 38 48.5±22.1 83.1±12.4 972.5±316.5 3.78±2.7 4.36±2.70
②正常组 35 0 1.2±1.4 366.8±44.1 6.43±3.39 1.63±0.95
③缓解组 25 0 2.1±1.9 445.8±120.5 5.71±2.57 2.09±2.29
t-test(P)
①② <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
①③ <0.01 <0.01 <0.05 <0.05
②③ >0.05 >0.05 >0.05 >0.05
表1结果显示：急性白血病前组与正常对照组、治疗前组与缓解组的血B%、骨髓B%、腰椎T1值、腰椎/皮下脂肪CNR、股骨骨髓/皮下脂肪CNR的差异均有显著性（P<0.01、0.05 ）。急性白血病缓解组与正常对照组的血B%、骨髓B%、腰椎T1值、腰椎/皮下脂肪CNR、股骨骨髓/皮下脂肪CNR的差异均无显著性（P>0.05）。
2、 急性白血病治疗前组骨髓B%与腰椎T1值、骨髓B%与腰椎/皮下脂肪CNR、血B%
与腰椎T1值、血B%与腰/皮脂CNR、腰椎T1值与腰椎/皮下脂肪CNR的相关性分析，见表2。
表2 急性白血病治疗前组B%与T1值、CNR的直线相关比较
项目 直线相关 P值 相关系数R 检验方法
骨髓B%与腰椎T1值 + <0.05 0.454 P.*
骨髓B%与腰/皮脂CNR + <0.05 0.413 P.
血B%与腰椎T1值 + <0.05 0.494 P.
血B%与腰/皮脂CNR + <0.05 0.453 P.
腰椎T1值与腰/皮脂CNR + <0.05 0.398 SP.**
* P.—Pearson’s 线性相关统计 **SP.—Spearman’s 线性相关统计
表2结果表明：急性白血病治疗前骨髓B%与腰椎T1值、骨髓B%与腰椎/皮下脂肪CNR、血B%与腰椎T1值、血B%与腰椎/皮下脂肪CNR、腰椎T1值与腰椎/皮下脂肪CNR 之间成直线相关（P<0.05）。
3、不同临床类型、性别及年龄的骨髓病理材料与MRI表现、T1值、对比度噪声比的比较和分析：
本实验对治疗前的（ALL）27例、(AML)11例及ALL+AML38例的血B%、骨髓B%、腰T1值、腰/皮脂CNR、股骨/皮脂CNR的数据分别进行两两比较，结果不同细胞类型的急性白血病它们的差异均无显著性（P>0.05）。
年龄<20岁,20例, 腰T1值1012.4±308.1； 年龄>20岁,18例, 腰T1值897.5±346.8, 两年龄组间腰椎T1值的差异无显著性（P>0.05）。
男性，19例, 腰T1值997.3±388.1；女性，19例, 腰T1值943.8±408.9,不同性别腰椎T1值的差异无显著性（P>0.05）。
讨论
一、正常和白血病骨髓的分布、转换与其MRI表现的关系
正常骨髓依据其造血功能可分为黄骨髓和造血性的红骨髓。人体不同部位、不同年龄和性别，其黄骨髓和红骨髓的含量及比例是不同的。胎儿期全部骨髓均为红骨髓，出生后即按一定由红骨髓向黄骨髓生理性转换，约25岁后，红骨髓主要集中在中轴骨及扁骨，少量在四肢长骨近端（即股骨和肱骨上1/3段），其余为黄骨髓[1~3]。正常成人腰椎红骨髓中造血细胞约55%与脂肪细胞约45%，即各占一半左右，而且其分布相互交错，极不均匀[5]。MRI主要根据组织特性（化学结构与成分）来决定其信号强度的变化。由于骨髓内富含脂肪、蛋白质和细胞水，MRI能够一定程度地从宏观上直接反映脂肪和造血细胞成分的量的变化，这就是MRI能够从宏观上无创地研究骨髓成分的基础。T1WI像上，黄骨髓呈现非常高的信号，红骨髓为等信号，比黄骨髓信号明显低。T2WI像上，红黄骨髓信号强度相差不大。
在急性白血病，正常骨髓中造血细胞与脂肪细胞的比例发生变化，骨髓中主要由异常增生的白血病细胞代替了正常的黄骨髓，尤其是混杂在造血性红骨髓中的脂肪细胞首先发生逆转，随后才沿正常骨髓转换的反方向逆转[3，6]。本组急性白血病38例前骨髓原幼细胞均在65~98%间，提示大量的病理性造血细胞浸润骨髓。 由于白血病细胞具有延长T1驰豫时间的特性，因此白血病骨髓的MRI信号发生变化，表现为T1加权像信号降低。本组急性白血病38例T1WI均表现为椎体、髂骨及股骨上段骨髓信号均降低，但降低的程度不一，其与性别、年龄、临床分型的关系不大，而与外周血或骨髓原幼细胞的百分比成正相关。T2WI信号变化不明显。这一结果与报道相一致[7-8]。
根据骨髓病，白血病骨髓改变为主要在造血组织中白血病细胞异常增生和浸润，其特点为：造血组织均有不同程度的明显增生，这可解释为什么不同白血病病例骨髓MRI信号均有不同程度的降低。白血病细胞可呈片状、团块状或弥散浸润，则可造成骨髓MRI信号不均匀或均匀降低。红髓中的脂肪细胞和黄髓中的脂肪细胞也有不同，黄髓的脂肪细胞耐饥饿，而红髓的脂肪细胞则不能；即白血病发生时，脂肪细胞被动员，造血髓的扩展的方向为腰椎-髂骨-股骨头-大转子-股骨上段，即腰椎骨髓内的脂肪已完全被动员后，髂骨和股骨近段骨髓内的脂肪可能尚未完全被动员。由于各部位骨髓转换有差异，本组急性白血病38例所有腰椎均表现为均匀的信号降低，髂骨、股骨近段除有3~8例表现为斑片状信号降低外，其余病例亦表现为均匀的信号降低。选择骨髓检查的部位时，由于椎体和髂骨一生均有造血，也是白血病首先浸润的部位，故此部位可用作MRI检查。本组急性白血病的腰椎、髂骨、股骨近段MRI观察及定量测定相一致，故MRI可指导临床穿刺部位的选择。
二、T1值的变化及其在白血病诊断中的应用价值。
1.白血病细胞的骨髓浸润，使椎体骨髓的T1弛豫时间明显延长，为972.5±316.5ms，明显高于正常组椎体的平均T1值（366.8±44.1ms）（P<0.01）。治疗后完全缓解25例，骨髓原幼细胞均小于5%，外周血找不到原幼细胞，其T1值趋于正常，平均为445.8±120.5ms，与治疗前组的T1值比较有显著性差异（P<0.05），而与正常组间的T1值的差异无显著性（P>0.05）。本文结果提示，T1值可作为白血病的诊断及治疗后病情改变的一个无创性而客观的评价指标。当T1值明显延长，结合椎体骨髓低信号改变，可协助白血病的诊断[1,9-11]。对治疗后病例的MRI扫描，如果由原来延长的T1值变为T1值缩短，尤其是缩短到接近正常椎体T1值时，而外周血找不到原幼细胞，则客观地提示病情好转，可减少不必要的骨髓穿刺进行复查[1,11-12]。
2. B%的多少与腰椎T1值的长短有一定关系[12]。本组白血病前骨髓B%均大于65%（平均83.1±12.4 %），外周血B%也大于25%（平均48.5±22.1%），经统计学相关分析示，骨髓B%与腰椎T1值成线性相关（P<0.05），与报道一致[7，9-10]。外周血B%与腰椎T1值成线性相关（P<0.05）文献未见报道。结果说明腰椎T1值可作为区别正常或异常骨髓的重要指标，而腰椎T1值与骨髓及外周血未成熟细胞百分比呈线性相关，即腰椎T1值的大小在一定程度上反映病理性原幼细胞浸润骨髓的程度和反映外周血未成熟细胞的百分比。
三、对比度噪声比的变化及其在白血病诊断中的应用价值
对比度噪声比（CNR），考虑了噪声的两种组织的对比度，假设所有被检者的脊髓、皮下脂肪的信号强度相对恒定，即其差异无显著性（P>0.05），由于考虑了噪声的干扰，故不同被检查者的CNR的大小直接反映了其骨髓信号强度的高低，并且具有可比性。对CNR的测定和比较，本实验急性白血病诊断组与缓解组、正常对照组不同组别的腰椎/皮下脂肪CNR和股骨骨髓/皮下脂肪CNR间差异有显著性（P<0.01、0.05），缓解组和正常组间差异无显著性（P>0.05），与肉眼观察所见一致。也即CNR可对骨髓肉眼观察和分析进一步客观量化，避免了不同观察者肉眼观察的偏差及由于图象对比度和灰度的不当选择而影响图象观察质量的因素。
T1值的长短与对比度噪声比的值有一定关系。腰椎T1值与腰椎/皮下脂肪CNR呈直线相关（P<0.05）。由于腰椎/皮下脂肪CNR为肉眼观察腰椎骨髓信号强度的客观量化指标，它的大小也是腰椎骨髓的结构所决定的，而腰椎 T1值为腰椎骨髓所固有的特性，故我们对腰椎所进行的定性和定量研究是一致的，都可反映腰椎骨髓的变化特征。
四、 MRI复查时间的选择
急性白血病化疗后，其中白血病细胞数量明显减少，但其中部分正常细胞亦受到伤害而引起骨髓水肿，骨髓抑制[7]，故化疗刚结束时虽病理性造血细胞已被杀死，但由于骨髓水肿、骨髓抑制、骨髓纤维化、骨髓脂肪细胞尚未恢复等原因，T1WI骨髓信号仍较低，T1值仍偏大。待骨髓逐渐恢复造血功能并转换为正常的骨髓结构后，骨髓中的脂肪组织逐渐增多，骨髓水肿消失，故T1WI骨髓信号渐增高，T1值渐变小。本研究结果符合这一MR变化。根据本组结果，笔者认为，MRI复查时间应以临床化疗疗程结束后2周为宜，因为2周后骨髓的影像表现已基本稳定，可能此时因化疗药物引起的骨髓水肿已经消失，骨髓脂肪细胞已经恢复。如果T1值再延长，说明骨髓中病理性幼稚细胞含量增多，即急性白血病复发。因此，应用MRI的变化可对急性白血病的疗效进行临床监测。
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