采用MR-DWI检测不同类型椎体血管异常的弥散差别研究

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。组织内水分子扩散运动的方向具有随机性，体素信号会随着扩散运动在扩散梯度场方向上的传播而衰减，在扩散梯度场施加期间，组织信号衰减程度与水分子在敏感梯度方向上的扩散程度、扩散距离呈正相关关系。组织中水分子的扩散状态（方向和自由度）可间接反映组织微观结构特征及其变化，对于这种扩散状态，我们可以通过DWI对施加扩散敏感梯度场前后组织发生的信号强度变化的测量来进行检测评估。¶   弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）与传统的MRI技术不同，它能够无创性的在分子水平了解组织结构，并非是依靠组织的自旋质子密度、T1值或T2值，而是主要依赖于水分子的随机运动，我们可以通过DWI检测不同病理状态中，各组织内水分子的运动状况，从而识别组织的情况，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。依据最新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]，本实验资料中血管畸形 23例，血管瘤 3 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，选择最佳层面（病变面积最大）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尽可能选择典型病灶处，且包含病灶直径最大的层面。常规每个病灶需测值3次，取3次所测值的平均值并测取与病变椎体相邻的正常椎体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。依据最新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]，本组资料中血管畸形23例，血管瘤 3 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¶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：¶   超声检查与其他检查方式相比价格低廉，简捷方便、无创且适应范围广, 对于婴幼儿患者因无需使用镇静剂, 可以避免药物带来的损伤，其除了可以评估病变形态，还可以利用血流频谱分析，对动静脉血流及流速等进行测量和分析。因此可以高效率的鉴别血管异常的两种类型（血管畸形和血管瘤），并有效的区分血管畸形流速的高低。根据目前的各种检查手段及水平，临床上已把超声做为不典型脉管性疾病的的首选检查之一[2,3]。Dubois 等[4]的研究认为区分血管异常两种类型的两个可靠指标,分别是血管密度和峰值动脉收缩期多普勒改变。其判断血管瘤的标准为血管密度>5 条/cm2和峰值动脉收缩期多普勒改变≥2kHz 。大多数动静脉畸形也有类似的特点, 但是在动静脉畸形的灰阶图像上常可见较粗的滋养血管, 其频谱分析表明为滋养动脉和异常静脉回流, 多普勒影像学表现为高舒张期改变, 这些特点可与血管瘤区别。Burrows 等[3]通过研究血管异常的超声图像得出结论，在超声灰阶声像图上血管瘤显示为实质性肿块且回声不均匀，血管畸形则相反，基于此影像表现可把血管畸形和血管瘤进行鉴别。对于各类型血管畸形的鉴别课依据是否具有异常的动脉、静脉或者多囊腔来区分。另外, Burrows 等[3]的研究还证明, 低流速血管病变的血管密度(vessel density)低于高流速血管病变(动静脉畸形和含有动脉血流的血管瘤) ; 血管瘤和多数类型的血管畸形的静脉峰值血流速度 (venous peakvessel velocity)普遍不高于动静脉畸形;血管瘤和多数学管畸形的平均阻力指数(resistance index)明显低于淋巴管畸形。这些可以作为血管异常的区分以及血管畸形之间辅助鉴别诊断的指标。超声检查除去其在对血流量的评估方面具有优势, 在某些方面也受到限制: 例如观察视野较局限,不能宏观地显示完整病变; 超声因其穿透能力有限，不能显示胸腔内、骨性结构周围以及气道和胃肠道附近的深部病变;对于微小的低流速血管、皮肤浅层病变的显示效果不佳 ; 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) 通常并不作为血管疾病的首选诊断方法，主由要是由其需使用大量造影剂，给患者带来的创伤较大，且费用较高，在血管造影的环境中患者及医师均要长时间暴露于放射野等一系列原因造成的。血管造影不能良好的显示病变范围的大小，对于血流速度也不能进行定量测定，但是相较于其他影像学诊断方法，其对于病变内病态的微血管和动静脉全貌的显示，拥有巨大的优势，特别是在动静脉畸形（尤其是四肢深部静脉畸形）的诊断及术前评估，以及动脉畸形栓塞治疗的术前评估，有着重要的临床价值[6]。¶　　目前数字减影血管造影术(DSA)已成为临床上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 在空间分辨率上有着其它影像学检查方法无法比拟的优势，在对病变累及骨质的细节的显示方面,效果均好于其它检查方法[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 的二维影像上表现为一实质性瘤样病变, 与之相关的血管影表现也较为清楚, 3- D CTA 能清晰地显示肿块形状以及营养肿块的滋养血管的走形,较二维影像效果更佳。动静脉畸形的 CTA 二维图像特点和血管瘤相似, 表现为高CT值和扩张的血管,3- D CTA图像上，动脉畸形表现为杂乱无序、扩张、蜿蜒的致密血管团，相反血管瘤的滋养血管表现的离散、有序，二者可由此相鉴别。静脉畸形的3- D CTA图像表现较动脉畸形疏松扁平，临床上较难区分。¶　　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包含了BOLD脑功能成像、血管成像、MR波谱成像、弥散加权成像、肌肉骨骼成像以及腹部成像等多个领域，使得磁共振检查水平从形态学发展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磁共振机的分辨率极高，对于各组织的解剖细节显示的异常清晰，如中枢神经系统、骨骼、肌肉、关节、腹部脏器、盆腔内器官等，亦能发现更微小（数微米的肿瘤）、更早期的病变。因此对于肿瘤的早期发现和治疗具有重要参考和辅助诊断价值。另外，在成像速度方面该设备仅需短短数分钟，远远快于普通的磁共振扫描时间。¶　　2、全身血管疾病的筛查和检出：其短T1优势可使全身血管成像更清楚，扫描时间更短，且无需使用造影剂。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，病变信号强度明显增高，分辨力高低、定位准确性、精确性均大幅提高。可为急性脑缺血提供早期清晰准确的影像信息、协助诊断；通过其脑纤维束追踪成像功能可以清楚的显示脑内神经束，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。该设备对小病灶如乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胆管癌、肾癌、神经系统肿瘤等的检出明显优于其它检查方法，尤其是在乳腺和前列腺中的细微肿瘤检测方面更加突出。¶   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；在进行全身健康体检和肿瘤筛查工作时，更加快捷方便，无需患者移动位置，仅需要30分钟左右即可完成全身一系列检查；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具有软组织对比分辨率高、多参数成像、多方位、多层面扫描的特点，因而MRI在病变的定位、评价肿块与周边组织关系如软组织肌肉间隙的变化、是否侵及神经血管束和关节等方面有着极高的价值。正常肌肉组织TlWI、T2WI为等或等低信号，脂肪及骨髓为高信号。TlWI能够把病变区的解剖结构清晰的显示出来，肿瘤区域与脂肪组织或骨骼的对比度高，可以初步判定是否有病变内出血或脂肪组织的存在；T2WI能够把肿瘤的范围、边界、病变信号是否均匀及病变周围水肿和浸润的情况确切显示在图像上。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。与其他影像学检查手段相比，MRI在对病变范围的显示及病变和周围组织的结构关系的显示方面有着巨大的优势，同时MRI可以较好的鉴别高流速和低流速血管畸形。血管瘤在T1 加权像上表现为等信号的实质性团块影，T2 加权像上表现为高信号的团块影, 注射增强剂后信号明显增强。血管畸形的表现与血管瘤相似；另有研究认为,增殖期血管瘤经常可见流空的血管影和扩张的滋养血管, 而静脉畸形在 T2 加权像上可呈现出高信号的“静脉池”影像,大面积静脉畸形还可以见到低信号的静脉石, 这些特征可帮助区分病变类型。消退期血管瘤由于内皮细胞更新减慢，细胞实质逐渐被脂肪组织替代并进一步在瘤内沉积, T1 加权像呈高信号表现[11～14]。高流速血管畸形在 T1、T2 加权像呈低信号表现，并可见规则、屈曲的血管流空影, 无实质性团块影表现。混合型血管畸形的MRI表现同时具有高流速和低流速血管畸形的影像特点[11～14]。微静脉畸形的在MRI上显示不明显。磁共振血管造影(MR angiography,MRA) 对血管的分辨率和准确率均很高，并且可以对病变区域的血流速度进行测量，良好的显示病灶的供血及引流动脉，其这种影像优势是运用MRI 技术中流动血液与周围静止组织的MR 信号差异而建立的图像对比度得以实现的。目前已有三维对比增强 MRA 和磁共振数字减影血管造影(MR digital subtraction angiography) 用于脉管性疾病临床诊断的相关报道, 这些新技术的应用, 使得 MRI 能够更好地对脉管性疾病进行诊断和鉴别诊断[11,13]。¶　　总之, MRI 是一种无创、无辐射的影像学技术,其成像分辨率高、可以进行多层面扫描, 对相关血流动力学的显示尤其是高流速畸形的血流敏感度高,在脉管畸形的鉴别诊断中具有重要作用。其缺点是空间立体形态不如 3- D CTA, 并且操作时间较长,婴幼儿患者通常需要使用镇静剂。¶3.6 弥散加权成像的基本原理及技术要点¶　　　弥散是物质的转运方式之一,是分子等微观颗粒由高浓度向低浓度区随机的¶　　微观移动,即布朗运动(Borwina运动,单位为mm2/s或cm2/s)。目前，水分子的弥散运动特性是DWI进行成像的基础.而人体内水分子弥散运动速率与状态成微米数量级的运动变化,与人体组织细胞的大小处于同一数量级。随着技术的发展磁共振成像已能反映着人体组织的微观几何结构以及细胞内外水分子的转运等变化，这与弥散成像的发展是分不开的，因此,弥散成像使磁共振它对人体的研究已深入到细胞水平的微观世界，¶特点：1、DWI上组织信号强度的衰减主要因素：（1）扩散敏感梯度场的强度和持续时间及两个扩散敏感梯度场的间隔时间与组织信号衰减程度均成正相关关系，即强度越大、敏感梯度场持续时间越长、间隔时间越长，组织信号衰减越明显；（2）组织中水分子的扩散自由度，在扩散敏感梯度场施加方向上水分子扩散越自由，组织信号衰减越明显。¶       2、b值对DWI的影响：DWI技术中把施加的扩散敏感梯度场参数称为b值或称扩散敏感系数。3、DWI的方向性：DWI反映的是扩散敏感梯度场方向上的扩散运动，我们在行DWI成像时需要在多个方向上施加扩散敏感梯度场，这会使组织在各方向上的水分子扩散情况反映的更加全面。如在多个方向（6个以上方向）分别施加扩散敏感梯度场，则可对每个体素水分子扩散的各向异性作出比较准确的检测，这种MRI技术称为扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）。利用DTI技术能够清楚的反映白质纤维束走向，这对脑科学的研究发展有很大的意义。¶　　　MR-DWI是唯一一种无创的研究活体组织中水分子扩散运动的成像方法。MR DWI使用两个方向相反、幅度相等的扩散敏感梯度。第1个梯度使组织内的质子失相位,第2个梯度使失相位的质子重新聚相位。如果质子因为扩散运动而在两个梯度之间的位置发生了变化，那么质子在第2个聚相位梯度的作用下就不能达到完全聚相位,进而导致质子的相位变化。扩散速度与出现的相位变化呈正相关关系,质子失相位,MR信号强度降低。通过检测组织信号的改变就可以反映水分子的扩散程度。活体中的水分子在不停的随机运动,由扩散敏感性梯度造成的信号损失随着水分子的运动的快慢而变化,水分子运动快,在第1个梯度后相位变化越大,信号衰减明显,运动慢的分子信号变化较小。细胞内、细胞外和组织间约含有人体70%的水,其中MR DWI信号受细胞外的水分子的运动影响最大。水分子在的运动过程中会遇到的各种分子“阻碍”如组织内各种生物膜和细胞器及大分子,都会对其扩散的距离和方向产生影响。扩散的快慢一般用表观扩散系数(ADC)图和MR DWI表示,分子扩散的速度还可通过测定ADC值确定。ADC图是直接反映组织分子扩散快慢的指标,组织中水分子扩散的慢,ADC图值低,反之亦然;而扩散信号的强弱则用MR DWI反映,水分子扩散速度快,即平均随机移动的距离越长,则信号衰减越多,信号越低,图像呈黑色,反之亦然。活体组织水分子的弥散受组织间隙的游离水量及其阻力、细胞膜的通透性、组织的均匀程度、温度等多种因素影响〔15〕。弥散加权图像的信号强度正比于组织的T2值。当受检组织的T2值明显增高,在DWI上有明显的T2图像对比存在时,称之为T2穿透效应〔16〕。有两种常用的消除T2穿透效应的方法,即指数图像(exponentialioage)和ADC图。指数图像又称假弥散图像(pseudo DWI),是通过DWI除以SE EPI T2WI而获得。这两种方法均消除了T2穿透效应,反映组织弥散情况。而ADC值和ADC图在临床上更常用。活体组织中,影响ADC值的因素以组织灌注和细胞外水分子运动为重要，其余的影响因素还包括组织微循环(组织灌注)状态、细胞外水分子运动、细胞内水分子运动和细胞内外(跨细胞膜)水分子运动等〔17,18〕。可减少这些影响的方法有导航回波(navigatorecho)技术、放射状K空间轨道技术、固定带限制身体活动等方法〔17、19、20、21〕。高b值(即弥散加权系数)、多个b值和外周脉冲激发(peripheralpulse一wavetriggering)等方法的应用,可减少灌注的影响〔15〕。另外,被检查者的任何轻微运动,如肢体移动、心脏搏动、组织颤动、呼吸等均会影响ADC值。扩散系数(b)越大,对水分子的扩散运动越敏感,T2对扩散图像的影响越小。随着b值的增加,图像的弥散权重增大,病变组织和正常组织之间的对比度增加,提高了DWI的敏感性;但是, 图像信噪比也会因高b值会降低。有学者〔17〕应用b值为1000和3000mm2/s分别进行脑组织成像,发现后者信噪比明显降低,脑表面标志变模糊。不同脏器组织b值的选择,主要由组织的TE时间决定。通常,脑组织经常采用b值1000 mm2/s，肝脏DWI的b值选常择根据肝脏正常组织与病变组织(如肝癌、血管瘤、囊肿)的TE长短决定,有作者使用b=30、300、800 mm2/s;椎体DWI检查往往采用低b值,有报道采用b=165 mm2/s。总之,弥散是一种分子从高浓度向低浓度区产生的随机运动,其速度多种因素影响如粒子的能量、环境、温度等。水分子在没有浓度梯度时的随机运动表现为各向同性弥散。而体内水分子,表现为各向异性弥散, 这是因其受到其他大分子化学作用的影响产生的结果。其体内水分子弥散叫表观弥散。生物体内非相干性运动的大小用弥散系数来描述。将DWI测得的弥散系数称为表观弥散系数(ADC),ADC值在小b值的情况下,灌注对其的影响更大,所测得的值稳定性差,且易受其他生理运动的影响,致使水分子的弥散运动不能有效反应出来,若DWI采用大b值，则血流灌注对ADC值的测取影响就会减小 ,能较好反映组织水分子的弥散运动。目前国内利用1.5T MR进行的相关研究多利用b值大于1000 mm2/s测得的ADC值来反映病变水分子的弥散情况。DWI图像信噪比，随着b值的增加,会明显下降,但ADC图上病灶的对比会更明显。¶3.7 EPI一DWI的优点及其局限性¶EPI一DWI的优点: DWI序列对组织像素内水分子微观运动的感知是通过施加额外的扩散敏感性梯度场来实现的，任何一种极其微小的运动如：血管的搏动、躯体的轻微移动、心脏的搏动都会导致伪影的产生，影响图像的质量。过去DWI成像常采取常规SE序列，因其成像时间长，受检者的任何轻微运动都会产生运动伪影，导致DWI图像不清晰，故不能用于常规临床检查。本研究应用3.0T超高场强磁共振,DWI成像采用了EPI序列,EPI在几秒中内即可完成信号采集,最大程度的减少了因人体运动而产生伪影的可能性,使得分子扩散运动的敏感性得到大幅提高,并且EPI序列提供快速切换的高强度梯度场,可以多b值同时扫描,从而快速获得ADC值和ADC图。¶   EPI一DWI的局限性:SE一EPI技术是目前最常用的DWI方式，但因其本身的特性可导致DWI图像产生各种伪影，随着高强度梯度场的高频切换，容易产生涡流以及对磁场不均匀性的高度敏感都导致图像上产生空间几何伪影和信号的丢失，尤其在骨一组织、组织一空气界面处明显，并且这种伪影的严重程度随着b值的增高而加重。另外，出于减少化学位移伪影的考虑，使用脂肪抑制脉冲，进一步损失了图像细节。此外，EPI图像空间分辨率也比较低,我们使用的EPI一DWI序列的DWI图和ADC图的图像质量普遍不如常规序列。图像质量问题导致了DWI无法在各个系统广泛应用,相信随着MR技术不断发展,EPI图像质量的进一步提高,会使DWI在肌骨系统肿瘤诊断中的优势进一步展现出来。¶3.8 EPI一DWI在肌骨病变诊断和鉴别诊断中的价值¶　　　DWI是一种在分子水平无创性检查组织结构及其功能的磁共振影像学方法，它能够反映人体病理生理状态下各组织成分水分子的功能变化及组织的空间组成信息。能够在早期检测出与组织含水量改变有关的生理学和形态学改变。恶性肿瘤细胞因其繁殖旺盛,导致细胞密度增高,同时受到细胞生物膜的限制和大分子物质如蛋白质对水分子的吸附作用也增强,最终导致了恶性肿瘤内水分子的运动受限,因而ADC值降低。Sughaara等〔22〕对脑肿瘤DWI的研究表明ADC值随着恶性肿瘤细胞密度逐渐增高,细胞外容积成分减少而降低，成正相关关系。Ducatmna等〔23〕报道,ADC和乳腺肿瘤细胞密度之间也存在相关性,细胞密度越高,ADC值越低。国内王霄英等〔24〕研究表明前列腺癌灶区域的ADC值明显低于正常前列腺外周带，这是因为大量恶性上皮细胞替代了前列腺癌灶区域正常含水的腺泡结构，细胞密度增高，外间隙减小，肿瘤细胞的核质比增大，导致组织弥散受限所致。活体组织中,影响ADC值的因素包括组织微循环(组织灌注)状态、细胞外水分子运动、细胞内水分子运动和细胞内外(跨细胞膜)水分子运动,因此,恶性肿瘤区域水分子的运动能力明显下降,ADC值降低。近年来有关肌骨系统的MR一DWI报道逐渐增多,目前在国内MR-DWI已应用到软组织肿瘤及脊椎病变诊断与鉴别诊断中，并取得了一定的进展，Herneth〔25〕等用ADC值来鉴别椎体良、恶性压缩骨折,病理性压缩骨折的ADC值明显低于良性压缩骨折的ADC值,经统计学检验两者间差异有统计学意义(P<0.03)。¶3.9 不同b值选用探讨：¶　　　MR-DWI在临床上最初用于颅脑疾病的诊断和研究，随着MR软硬件技术的进步，目前DWI已经在全身得到较为广泛的应用，DWI是一种在分子水平无创性检查组织结构及其功能的磁共振影像学方法，它将功能学信息与形态学信息相结合，进一步揭示了病变的特点。国外已有椎体病变MR-DWI的报道近年逐渐被应用于骨肿瘤的诊断[26-28]，主要用于鉴别脊柱的良恶性肿瘤，判断肿瘤的坏死区，鉴别肿瘤术后软组织改变和复发等[29]。但对于椎体血管异常的报道仍较少。表观弥散系数(Apparent Diffusion Coefficient，ADC)值常被用作描述在不同弥散敏感系数(b值)下，水分子弥散能力大小的定量指标，在相同检查条件下，活体组织的ADC值主要受到组织灌注状态和细胞外水分子运动的影响[30]，血管瘤和血管畸形存在着这两方面的差别。b值为扩散梯度因子(diffusion gradient factor)，b值越高，图像的弥散权重越大，对细胞外水分子运动越敏感；b值越低，对局部组织的微循环血流灌注越敏感[31] 。为了能更好的检测这种差别和兼顾DWI图像的质量，本研究分别选取b值为500mm2/s、1000mm2/s。一般认为，组织或病变的血流灌注对小b 值DWI测得的ADC值影响较大。因此，应该利用大的b值来反映病变水分子真实的弥散情况，但随着b值的增加，DWI图像信噪比会明显下降。 当b值为1000 mm2/s时，椎体信号衰减较为明显，图像信-噪比过低，当 b值为500mm2/s时，其图像能满足诊断需要。同时考虑骨小梁走形多为垂直于椎间盘方向，我们选择在头-足方向施加弥散梯度场，以便减小各项异性，使测得的ADC值更加准确。¶3.10 影响 ADC 值的因素： ¶     活体组织水分子的扩散除了受梯度场本身的影响之外,还会受到多种因素影响, 测量出的扩散系数不仅包括真正的扩散系数, 还包括由于运动、血液流动等引起的假相, 因此不是真正的扩散系数, 称其为表观扩散系数（ADC）值[8) ¶活体组织中, 影响ADC 值的因素包括组织微循环( 组织灌注) 状态、细胞外水分子运动、细胞内水分子运动和细胞内外( 跨细胞膜) 水分子运动, 其中以组织灌注和细胞外水分子运动为重要[9-10].肿瘤⽣长活跃,肿瘤细胞异常增值细胞数量增多排列紧密,导致细胞外间隙减⼩,细胞外⽔分⼦扩散运动受限,ADC值降低。肿瘤细胞具有的完整细胞膜和细胞器也限制了水分子内外扩散[11- 15]，因⽽，ADC值降低，于DWI图上相应位置表现为⾼信号。在我们的血管异常研究中，当b=500时，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）。¶本研究显示，椎体血管瘤ADC值小于血管畸形，这与其病理基础相符。¶血管瘤以血管内皮细胞增殖和细胞密度增高为特征[1]。增生期表现为内皮细胞分裂旺盛，核深染，体积增大，增生期组织内可见大量由毛细血管、微静脉和小静脉构成的血管丛，内皮细胞增生活跃处可见片块状内皮细胞团，其间有不规则的细胞间隙和完整的血管腔，其虽有独立的血供，但因细胞外空间的减小使ADC值降低；退化期表现为内皮细胞增殖能力逐渐减低直至消失，血管腔变窄或消失，使血流流灌注下降，ADC值减小[32] 。血管畸形是血管的发育异常，细胞分化完全成熟，表现为血管的异常扩张，细胞无异常增殖，本研究认为血管瘤ADC值小于血管畸形，并不是因为血流灌注的原因，而是是源于细胞外间隙的不同。血管瘤无论增生期或消退期血管密度均增高，供血动脉、引流静脉增粗增多，且管腔连续性较好，而血管畸形虽然病变区内血管多，但血管管腔粗细不均，存在狭窄、闭塞，以及血池存在，且有较多非血管成分，如血栓、钙化、纤维组织、脂肪，致病变区内血流灌注增加不明[33] 。血管瘤和血管畸形的成分比较混杂，有血管、血栓、钙化、平滑肌等，所以测得的ADC值会受到一定的影响。对于椎体血管异常，为确诊仍应结合常规MRI，但DWI为非侵入性检测，且能反应活体组织水分子的弥散运动，并可进行定量比较，所以仍不失为一种有意义的检测方法。不足之处： 1. 本实验的病例数偏少，椎体血管异常病变组织的ADC值的测定对疾病的定性诊断有待于更进一步的研究。 2. 由于在后处理过程中测量位点的不同，有可能包括两种及两种以上病变组织在内，造成测量的误差。3. DWI图像在临床应用中缺乏特异性¶结论：综上所述，MR-DWI b=500 mm2/s时，能安全无创地反映椎体血管瘤和血管畸形的水分子弥散信息，且可定性、定量比较，为其鉴别诊断提供有价值的信息。¶