【医药学论文】3.0T磁共振弥散加强成像在椎体血管异常诊断中的应用

 DWI是目前惟一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创方法。组织内水分子都存在一定程度的扩散运动，其方向是随机的，而在扩散梯度场方向上的扩散运动将造成体素信号的衰减，如果水分子在敏感梯度场方向上扩散越自由，则在扩散梯度场施加期间扩散距离越大，经历的磁场变化也越大，组织信号衰减越明显。DWI通过测量施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化，来检测组织中水分子扩散状态（自由度及方向），后者可间接反映组织微观结构特点及其变化。
弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）与传统的MRI技术不同，它主要依赖于水分子的运动而非组织的自旋质子密度、T1值或T2值，能够无创性的在分子水平了解组织结构，为组织成像对比提供了一种崭新的技术。在不同的病理状态下，各组织内水分子运动发生不同的改变，我们可以通过DWl了解识别组织的情况，来提高MRI对椎体血管异常的认知。不同类型的椎体血管异常（血管瘤和血管畸形）的生物学特性、治疗方法及预后有很大差别。本研究采用MR-DWI检测不同类型椎体血管异常的弥散差别，为其鉴别诊断提供新依据。
1 研究内容与方法
1. 1 研究对象
　　选取本院2004，02-2013，12期间，经MRI诊断并经手术病理证实的椎体血管异常病例 26例，男10例，女16例。颈椎4例，胸椎 14例，腰椎5例，骶椎3例。26例患者局部症状明显，部分病例伴有神经及脊髓压迫症状。依据国际脉管性疾病研究协会血管瘤和血管畸形的分类标准[1]，本组资料中血管瘤3例，血管畸形 23 例。
1. 2 内容与方法 1.2.1 实验方法
　　　GE3.0T 超导型MR 仪，8 通道体线圈先行矢、冠状位T2WI,再与主要病变处行横断位T 1WI、T2 WI以及MR-DWI扫描。矢状位(冠状位)T2WI，横断位T 1W1(TR/TE 380.0 ms/14.9 ms)、T2WI(TR/TE 3 020 ms/85.0 ms)均采用FSE序列，激励次数2，矩阵320×224，层数6，层厚 5 mm，层间距1.5 mm，其中T 2WI为压脂像。MR-DWI成像：扩散系数b值设为500 s/mm2和1000 s/mm2。采用平面回波弥散加权成像(equal planar diffusion weighted imaging，EPI-DWI)，TR=4200 ms，TE=70.9 ms，激励次数1，矩阵128×128，层数6，层厚5 mm，层间距1.5 mm。
1.2.2 实验数据处理： MR-DWI图像处理和ADC值的测量：GE公司 AW4.4工作站对MR-DWI图像行原始图像输入、调节阈值、去除背景噪声、输入b值处理。于生成的ADC图像上，选择病变最大面积层面手绘感兴趣区 (region of interest，ROI），获取表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)均值。ROI尽量选择典型病灶处，且包含病灶最大面积。常规每个病灶测3次，取其平均值并测取与病变椎体相邻正常椎体ADC值作为对照。
1.3 质量控制 ：①样本的选择：选取本院2004，02-2013，12期间，经MRI诊断并经手术病理证实的椎体血管异常病例 26例，男10例，女16例。颈椎4例，胸椎 14例，腰椎5例，骶椎3例。26例患者局部症状明显，部分病例伴有神经及脊髓压迫症状。
　　　②病理标本的处理：对取材的标本行常规包埋切片，在行充分脱钙然后进行石蜡包埋切片，对组织先行HE染色，对切片除行常规的HE染色外，根据常规病理的初步诊断行相关的免疫组织化学染色。送交我院病理常规对病理切片行病理诊断，并有高年资病理医师复核切片及诊断。依据国际脉管性疾病研究协会血管瘤和血管畸形的分类标准[1]，本组资料中血管瘤3例，血管畸形 23 例。
③DWI检查：全部患者均行系统MR检查，设备均为GE3.0T 超导型MR 仪，检查序列包括常规序列和扩散加权序列，DWI扫描(b值分别取0，500，1000s/mm2)其他参数与常规扫描相同。后期因b值为1000s/mm2 图像质量差，本实验选取b值500 s/mm2。ADC值的侧量由两位经验丰富的影像诊断医师共同阅片。通过选取感兴趣区域(regionofinterest，ROI)进行信号强度及ADC值的测定。
1．4统计学处理
　　　采用SPSS17．0统计软件，3组间ADC比较采用独立样本t检验，设α=0.05为显著性检验水平。
1.5 技术路线图：
2 结果 :
2．1 血管瘤和血管畸形常规MRI表现
　　 3例血管瘤TIWI/ T2WI 显示呈混杂高信号,其内可见散在多发低信号影, 轴位均呈小点状/蜂窝状低信号改变,矢状位呈竖条状/ 栅栏样改变， T2WI/STIR脂肪抑制比正常压脂后的椎体信号有明显增高,病灶边界清楚（图1A1B）；23例血管畸形表现为T1WI 12例表现为高、等混杂信号，9例为不均匀等信号，2例为均匀等信号；T2WI 21例表现为混杂高信号，2例为均匀高信号 (图2A2B) 。所有病例椎体高度无压缩改变, 椎间隙未见狭窄。
2.2 血管瘤和血管畸形MRI-DWI表现及ADC值测量 b值为500s/mm2， 3例血管瘤2例表现为不均匀高信号，1例表现为较均匀高信号；23例血管畸形12例表现为混杂高信号，11例表现为混杂等信号。
ADC值测量结果（表1）正常椎体、血管瘤、血管畸形三者ADC值依次增加，(0.42±0.16）×10-3 mm2/s， (0.94±0.17）×10-3 mm2/s (1.44±0.41）×10-3 mm2/s ,95%可信区间分别为 （0.36~0.48）×10-3 mm2/s 、（0.86~1.02）×10-3 mm2/s、（1.29~1.59）×10-3 mm2/s，三者之间差异有统计学意义（P< 0.05） 3. 讨论:3.1 超声检查在鉴别血管瘤与血管畸形中的作用： 　　　超声检查快速、方便、无创、适应范围广、价格低廉, 婴幼儿患者无需镇静剂, 可以对病变形态和动静脉血流成分进行评估, 结合血流频谱分析, 还可以对动、静脉血流以及血流速度等进行分析和测量, 因此能够有效地区分血管瘤和脉管畸形以及流速地高低。目前临床上经常将其作为不典型脉管性疾病的首选辅助检查之一[2,3]。Dubois 等[4]认为, 血管密度和峰值动脉收缩期多普勒改变可作为鉴别血管瘤和脉管畸形的 2 个可靠指标。以血管密度>5 条/cm2和峰值动脉收缩期多普勒改变≥2kHz 作为判断血管瘤的标准。大多数动静脉畸形也有相似的特征, 但是动静脉畸形的灰阶图像上通常可见较大的滋养血管, 其频谱分析显示为滋养动脉和异常静脉回流, 多普勒成像表现为高舒张期改变, 这些特征可与血管瘤鉴别。Burrows 等[3]的研究也对血管瘤和脉管畸形的超声图像做了详细分析, 认为血管瘤在超声灰阶声像图上表现为回声不均的实质性肿块, 脉管畸形则相反, 由此可将血管瘤和各类型的脉管畸形相鉴别。而是否具有异常的动脉、静脉或者多囊腔, 则可将各类型脉管畸形予以区分。另外, Burrows 等[3]的研究还证明, 高流速血管病变(含有动脉血流的血管瘤和动静脉畸形) 的血管密度(vessel density) 高于低流速病变; 动静脉畸形的静脉峰值血流速度 (venous peak
vessel velocity) 高于血管瘤和其他类型的脉管畸形;淋巴管畸形的平均阻力指数(resistance index)明显高于血管瘤和其他脉管畸形。这些可以作为血管瘤和脉管畸形以及脉管畸形之间辅助鉴别诊断的指标。尽管超声检查在对血流量的评估方面具有优势, 但在某些方面也受到限制: 例如观察视野较小,不能宏观地显示整个病变; 超声不能穿透骨和气体,因此对于骨性结构周围、胸腔内以及气道和胃肠道
附近的深部病变不能显示; 不能很好地显示皮肤浅层扁平的病变以及微小的低流速血管; 不能评估病变的范围等[3]。
3.2 血管造影在鉴别血管瘤血管畸形中的作用：
　　　血管造影(angiography) 创伤大、费用高、患者比较痛苦、需使用大量造影剂以及患者和医师长时间暴露于放射野等, 因此一般不作为血管病变的首选诊断方法。血管造影对于病变范围的确定以及低流速畸形显示不佳, 并且不能定量测定血流速度, 但是对于病变内部异常的微血管和动静脉全貌的显示,有着其他影像诊断方法无法比拟的优势, 尤其对于动静脉畸形或动脉畸形栓塞治疗的术前评估和准备以及四肢深部静脉畸形的诊断, 仍有着重要的临床价值[6]。目前临床常用的数字减影血管造影术(DSA)是动静脉畸形和动脉畸形治疗前的必须检查[5]。血管瘤的动脉造影表现为一个或多个局限的、致密的组织着色, 形成叶状结构, 小动脉和毛细血管不规则屈曲, 血管增多呈网状或斑片状, 形成"血管池"或"血湖", 形似"雪花片状"或"天女散花状", 可见粗大的供血动脉和引流静脉。其界限清楚、组织着色致密[7,8]。动静脉畸形(AVM) 的造影特征是畸形血管的显示, 动脉期迂曲扩张的动脉分支进入畸形血管团,供血动脉增粗; 静脉早期显影且回流静脉明显增粗。大型动静脉畸形还可见散在的动静脉瘘。选择性和超选择性动脉造影对于治疗前准确定位 AVM 的病变范围和滋养血管的走向非常重要[6,8]。静脉畸形造影显示正常的动脉和血流缓慢淤滞的静脉, 经皮直接静脉造影与荧光透视法结合, 能够更好地显示其解剖形态和引流静脉。
3.3 CTA在鉴别血管瘤血管畸形中的作用：
　　　CTA 的主要优势在于其空间分辨率以及对于病变累及骨质的细节的显示[9], 目前 CTA 与三维重建技术的结合应用, 使其在血管病变的诊断与鉴别诊断方面更显出一定的优势。血管瘤在 CTA 的二维图像上显示为一实质性瘤样病变, 可见主要的相关血管影, 3- D CTA 清楚地显示菜花状肿块表面以及有序地进入肿块的几条滋养血管。动静脉畸形的 CTA 二维图像和血管瘤相似, 显示高 CT 值的肿块以及扩张的血管, 但 3- D CTA 显示为杂乱无序、扩张、蜿蜒的致密血管团, 此可与血管瘤离散、有序的滋养血管相鉴别。静脉畸形的 CTA 二维图像特征与动静脉畸形以及血管瘤相似, 3- D CTA 图像显示其肿块比动静脉畸形较为扁平和疏松, 临床较难区分。另外，CTA常常对高流量血管病变显示较清楚，对于低流量或微血管病变，显示较差。 Villablanca等[10]报道使用2D和3D-CTA对41例颅内极小动脉瘤（最大直径＜5㎜）的研究，包括15例（37%）最大直径＞ 3㎜的动脉瘤，特异性100%、敏感性98%～100%、准确度98%～100%。这是由于CTA采用2D和3D模式，没有投射限制，能反映动脉瘤的所有特征，包括动脉瘤颈、动脉瘤囊、瘤壁钙化和血栓形成等。
3.4 GE3.0T MR 的优势：
　　　GE3.0T 超导型核磁共振系统的检查领域涵盖了BOLD脑功能成像、MR波谱成像、弥散加权成像、血管成像、肌肉骨骼成像以及腹部成像等邻域，使得磁共振检查水平从形态学上升到分子和功能学的水平。
　　　GE3.0T 超导型MR 仪超高场磁共振与1.5T及其以下机型相比具有如下优势:
　　　1、全身各部位，各系统高信噪比，高分辨率成像，图像更清晰：3.0T磁共振机在成像质量方面比普通的磁共振清晰数倍，分辨率极高，可充分显示中枢神经系统、骨骼、肌肉、关节、腹部脏器、盆腔内器官的解剖细节，能发现更微小、更早期的病变。扫描时可发现小到数毫米的肿瘤，对肿瘤的早期发现和治疗具有重要参考和辅助诊断价值。成像速度方面，普通的磁共振扫描一个部位需要数十分钟，而该设备仅仅需要数分钟。
　　　2、全身血管疾病的筛查和检出：其短T1优势可无需造影剂使全身血管成像更清晰，扫描时间更短。对需要增强的血管，造影所需造影剂用量减半。
　　3、高信噪比、高分辨率磁敏感成像：在用于早期脑梗塞诊断的特殊序列中，病变信号更强，定位更精细，分辨力更高。可为急性脑缺血提供早期清晰的影像诊断；它的脑纤维束追踪成像功能能够清晰显示脑内神经束，从而帮助临床提前判断患者的预后。
4、高分辨率化学位移成像：除常规成像外，还可进行组织器官的活体生化代谢分析。它能够检测到乳腺和前列腺中的细微肿瘤，对乳腺、前列腺的疾病该设备检查明显优于其它检查手段。对于小病灶如肝癌、胆管癌、肾癌、神经系统肿瘤等的检出也有明显优势。
此外，该设备除常规磁共振检查外，对心血管系统（无创伤显示冠状动脉和心脏功能评价诊断心肌梗塞）的检查也达到相当高水准；还可以进行全身健康体检和肿瘤筛查工作，不需要移动患者仅需要30分钟左右即可完成从头到脚的全身检查；3.0T 磁共振1.57米的超短磁体（旧的磁体往往2米以上）减少了患者的幽闭恐惧感，给患者以舒适的感觉，使得患者可以在安静的环境中快捷、愉悦地完成整个检查，从而将核磁共振成像的理念提升到一个新的高度，对那些不耐受长时间扫描的儿童和老年病人尤其适用。
3.5 3.0T MRI 区分血管瘤与血管畸形的作用
　　　MRI的主要优点是具有多参数成像、多方位、多层面扫描、软组织对比分辨
率高，因而MRI在病变的定位、评价肿块对软组织肌肉间隙的及神经血管束和关节的侵犯等方面价值极高。正常肌肉组织TlWI、T2WI为等或等低信号，脂肪及骨髓为高信号。TIWI可清晰显示病变区解剖结构，提供肿瘤与脂肪组织或骨骼的良好对比，提示病变内出血或脂肪的存在；T2WI可明确显示肿物范围、边界、病变内信号均匀性及病变周围水肿和浸润。脂肪抑制成像可鉴别病变内脂肪成分并提高正常组织与病变组织的对比，更好地显示病变。