【骨骼肌肉影像学】袁慧书：寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的影像学鉴别诊断

文章来源
邢晓颖,张家慧,陈永晔,等. 寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的影像学鉴别诊断.中国医学影像学杂志,2021,29(02)：158-162+167 邢晓颖，张家慧，陈永晔，郎宁，赵强，袁慧书* 北京大学第三医院放射科； *通讯作者袁慧书[e-mail]

摘要

目的 分析寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的影像学特征，为两者的鉴别诊断提供参考。 资料与方法  回顾性分析经穿刺或手术病理证实的寰枢椎转移瘤40例和骨髓瘤11例患者的临床及CT、MRI图像，比较两组患者年龄及影像学征象的差异。以寰枢椎转移瘤和骨髓瘤作为因变量，年龄及影像学评估指标为自变量，进行决策树分析。 结果  转移瘤和骨髓瘤组患者年龄差异无统计学意义（P<0.05）。转移瘤和骨髓瘤在MR信号均匀、软组织肿块包绕椎管生长以及强化均匀等特征组间差异均有统计学意义（P<0.05）。被选入树形图的自变量为MR信号均匀（χ2=8.571，P=0.010）、软组织肿块包绕椎管生长（χ2=25.548，P=0.000）、骨质破坏呈膨胀性改变（χ2=11.314，P=0.002）。模型预测寰枢椎转移瘤的正确率为97.5%，预测骨髓瘤的正确率为72.7%，模型整体预测正确率为92.2%。 结论 寰枢椎转移瘤和骨髓瘤发病年龄相似，骨髓瘤在MRI图像上信号更均匀，软组织肿块易包绕椎管生长，增强扫描后强化均匀。决策树模型有助于两者的鉴别诊断。

寰枢椎肿瘤位于脊柱的上端，与颅底交界，解剖位置深在且复杂，周围神经血管丰富，是临床治疗的难题。同时，由于寰枢椎特殊的解剖学位置及其独特的大体形态，发生于该部位的肿瘤与其他部位的脊柱肿瘤存在一定的差异。转移瘤和骨髓瘤是脊柱常见的两种恶性肿瘤，好发于老年人，可单发或多发，两者骨质破坏形态、MR信号及邻近血管、神经受侵等常规影像学表现相似，诊断时有一定的难度^[1-2]。本研究拟探讨寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的影像学征象，为提高两者的鉴别诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1  研究对象  

   回顾性分析2006年1月—2019年12月北京大学第三医院经穿刺或手术病理证实为寰枢椎转移瘤和骨髓瘤患者的临床资料。纳入51例患者初诊检查时均为单发病变，其中40例转移瘤患者，男27例，女13例，平均年龄（55±12）岁；11例骨髓瘤患者，男5例，女6例，平均年龄（58±11）岁。

1.2  影像学检查  

        51例患者均行CT检查；44例行MRI检查，其中21例仅行MRI平扫，23例行平扫+增强扫描。

1.2.1  CT检查  

   采用GE Lightspeed VCT、GE Discovery 750HD、Siemens Somatom Definition Flash；管电压120 kV，管电流163~300 mAs，层厚3 mm，层间距3.00 mm，螺距分别为0.98、0.98、0.60，准直器宽度0.63~0.75 mm。寰枢椎CT扫描范围为颅底到C₄；颈椎CT扫描范围为颅底到T₂。增强扫描采用高压注射器经肘前静脉以3.0 ml/s注射碘帕醇（含碘370 mg/ml）60~80 ml，分别延迟22~24 s和40~50 s行动脉期和静脉期扫描。以3.00 mm层厚行斜轴位（沿枢椎椎弓根长轴方向）、矢状位及冠状位重建。

1.2.2  MRI检查  

    采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T、GE Discovery MR 750及GE Signa HDxT，选择头颈联合线圈，扫描范围同CT。①矢状位快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）T1WI：TR 480.0~722.0 ms，TE 7.6~11.0 ms，层厚3.00 mm，层距3.50 mm，视野（FOV）28 cm×28 cm；②矢状位快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）T2WI：TR 2300.0~4000.0 ms，TE 109.0~122.0 ms，层厚3.00 mm，层距3.50 mm，FOV 28 cm×28 cm；③轴位快速自旋回波T2WI：TR 448.0~639.0 ms，TE 10.0~14.0 ms，层厚4.00 mm，层距4.40 mm，FOV 19 cm×14 cm；④矢状位T2WI 抑脂序列：TR 2600.0~3400.0 ms，TE 84.0~110.0 ms，层厚3.00 mm，层距3.50 mm，FOV 28 cm×28 cm；⑤经肘正中静脉手动推入钆喷酸葡甲胺12~20 ml，流速1 ml/s，即刻采用T1WI脂肪抑制序列（TR 571.0~652.0 ms，TE 9.8~11.2 ms）进行MRI增强扫描。

1.3  图像分析 

   由具有骨肌系统疾病诊断经验的1名放射科副主任医师和1名主治医师共同阅片，观察内容包括：肿瘤发生部位（以椎体为中心、以附件为中心）；椎体的压缩程度（无压缩、压缩程度<1/2、压缩程度>1/2）；骨皮质是否完整；骨质破坏边界是否清晰；骨质破坏区是否呈膨胀性改变；骨基质（无骨基质、清晰骨嵴、不规则骨化或钙化）；测量病变最大层面直径（cm）；有无椎旁软组织肿块；软组织CT值（Hu）；病变在MRI上信号是否均匀；实性成分在T1WI、T2WI、脂肪抑制序列上信号强度（以脊髓和脑脊液为参考，在T2WI序列将低于脊髓信号定义为低信号，接近脊髓信号定义为等信号，信号强化介于脊髓信号及脑脊液信号之间定义为稍高信号；脑脊液信号定义为高信号）^[1]；病变是否累及椎管；病变是否累及神经根；软组织肿块是否包绕椎管生长（1软组织肿块以骨质破坏为中心向周围生长；2软组织肿块围绕椎管生长）；病变强化是否均匀。

1.4  统计学方法  

   应用SPSS 23.0软件，计量资料进行正态性检验和方差齐性检验。符合正态分布者以表示，组间比较采用独立样本t检验；非正态分布者以M（Qn）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。分类变量采用χ²检验或Fisher确切概率法。P<0.05表示差异有统计学意义。

以肿瘤分类（定义转移瘤为1，脊索瘤为2）为因变量，以患者年龄及图像分析中的评估各项指标为自变量，进行决策树分析，树的生长方式选择χ²自动交互检验（CHAID）。拆分节点显著水平为0.05，合并类别显著水平为0.05。使用χ²检验及Bonferroni方法调整重要值。设置10个父节点，2个子节点。

2 结果

2.1  临床及病理结果  

        40例转移瘤中，肺腺癌转移15例，肾透明细胞癌转移6例，肝细胞癌转移3例，甲状腺滤泡癌转移3例，乳腺癌转移3例，肺鳞状细胞癌转移2例，肺小细胞癌转移1例，前列腺癌转移1例，胆管细胞癌转移1例，食管癌转移1例，腺癌转移及来源尚不明确4例。22例（55%）检查前已知原发肿瘤病史，18例（45%）以颈部疼痛、活动受限初诊。转移瘤和骨髓瘤患者年龄差异无统计学意义（t=-0.718，P=0.476）。

2.2  影像学表现

2.2.1  CT表现  寰枢椎转移瘤（图1）和骨髓瘤（图2、3）CT评估指标结果见表1。

两组CT评估中各项指标差异无统计学意义（P>0.05）。寰枢椎转移瘤和骨髓瘤均好发于椎体，多数病例椎体无明显压缩，骨皮质不连续，骨质破坏区呈轻度膨胀性改变，破坏区内无明显骨基质，多伴椎旁软组织肿块。

图1  男，38岁，肺腺癌转移。CT矢状位骨窗示枢椎溶骨性骨质破坏，边界不清，局部骨皮质塌陷（A）；T1WI示病变呈等信号（B）；T2WI示病变呈高信号（C）；脂肪抑制序列示病变呈高信号（D）；轴位T2WI示椎旁软组织肿块（箭，E）；T1WI C+示增强扫描不均匀强化（箭，F）

图2  男，61岁，骨髓瘤。轴位骨窗示枢椎膨胀性骨质破坏，边界欠清晰（A）；T1WI示病变呈等信号（B）；T2WI示病变呈稍高信号（C）；脂肪抑制序列示病变呈高信号，信号均匀（D）

图3 男，44岁，骨髓瘤。矢状位及轴位T2WI示病变呈稍高信号，软组织肿块包绕椎管生长（箭，A、B）

2.2.2 MRI表现  

        MR信号均匀（P=0.000）、软组织肿块包绕椎管（P=0.003）及强化均匀（P=0.000）在转移瘤和骨髓瘤患者间差异有统计学意义（P<0.05，表2）。

2.2.3  决策树  

       MR信号是否均匀（χ²=8.571，P=0.010）、软组织肿块是否包绕椎管生长（χ²=25.548，P=0.000）、骨质破坏区的形态（χ²=11.314，P=0.002）被选入树形图自变量（图4）。最大树深度为3，节点数为7，终端节点数为4。以最终穿刺或手术获取的病理结果为“金标准”，模型预测寰枢椎转移瘤的正确率为97.5%，预测骨髓瘤的正确率为72.7%，模型整体预测正确率为92.2%。

图4 寰枢椎转移瘤及骨髓瘤鉴别诊断决策树模型

3 讨论

3.1  寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的临床特点  

   脊柱转移瘤和骨髓瘤均好发于老年人，脊柱转移瘤好发于胸腰椎，其次为颈椎；而发生于寰枢椎的转移瘤相对罕见。常见的原发灶依次为乳腺、肺、前列腺、肾^[2-3]。转移病例中12.5%的患者未能找到原发病灶，这为转移瘤的诊治增加了一定的困难^[4]。本研究纳入的寰枢椎转移瘤原发灶以肺腺癌和肾透明细胞癌为著。部分患者仅以颈部疼痛、活动受限初诊。骨髓瘤是浆细胞恶性增殖性疾病，70%的患者发病年龄大于50岁，发病部位以胸腰椎多见，其次是颈椎，发生于寰枢椎的骨髓瘤罕见^[5-7]。

骨髓瘤的治疗以化疗为主，必要时手术以维持脊柱稳定性或缓解局部压迫症状。转移瘤在明确原发肿瘤后，一般采取多种方式综合治疗，包括手术、放疗和化疗等^[5-6]。

3.2  寰枢椎转移瘤和骨髓瘤的影像学特点  

   脊柱作为中轴骨承受人体的重量，当发生骨质破坏时易产生压缩改变，使得脊柱肿瘤的影像学征象不典型。骨髓瘤多伴有不同程度的骨质疏松，在纵向压力负荷下，椎体易产生病理性压缩骨折。寰枢椎位于脊柱的上端，负重较轻，肿瘤无或轻度压缩，影像学征象较脊柱其他部位更典型。溶骨性转移瘤多呈虫噬样或地图样骨质破坏，其在T1WI多呈等信号或低信号，T2WI呈等信号、稍高信号，脂肪抑制T2WI多呈稍高信号，周围软组织肿块多见^[8-9]。寰枢椎骨髓瘤与转移瘤表现相似，以溶骨性骨质破坏为主，几乎无成骨，椎旁可见软组织肿块，可发生硬膜外侵犯，信号强度与转移瘤相似^[10]。两者在影像学上鉴别存在一定的难度，既往研究多需要MR功能成像进一步鉴别^[10]。与骨髓瘤相比，转移瘤更易出现出血、坏死及囊   变^[11]。因此转移瘤的信号往往不均匀，与本研究一致。骨髓瘤细胞密度较大，信号均匀，增强扫描强化均匀。因此，信号均匀与否可为两者的鉴别提供一定参考。此外，骨髓瘤所形成的椎旁软组织肿块多围绕椎管生长，可累及硬膜外间隙；转移瘤的椎旁软组织多以骨质破坏为中心向四周生长，亦可为两者的鉴别提供参考。与转移瘤相比，寰枢椎骨髓瘤的骨质破坏呈膨胀性改变的比例更高，也可为两者的鉴别提供帮助。

3.3  决策树模型在寰枢椎转移瘤和骨髓瘤鉴别诊断中的价值  

    决策树是数据挖掘技术的一种算法，其目标是在特定的学习任务指导下从一组无次序、无规则的事例中构建简洁、直观的树型结构。这种方法实现了数据规则的可视化，其结果直观性好、便于理解^[12]。本研究所选择CHAID算法基本分析思路为χ²自动交互检验。该方法是一种快速、多分枝的统计算法，能够有效、迅速地探索数据，并根据所希望的结果进行分类。决策树的第1层通过信号是否均匀区分寰枢椎骨髓瘤及转移瘤。对于两者MR信号相同的病例，通过软组织肿块是否包绕椎管进一步区分。第三层通过骨质破坏是否呈膨胀性改变进一步对重叠的转移瘤进行筛选。本研究模型诊断的正确率较高，转移瘤诊断的正确率为97.5%，骨髓瘤为72.7%，整体为92.2%。尽管纳入样本量有限，但结果显示模型的稳定性较好。寰枢椎肿瘤发病率较低，本中心纳入的病例有限，今后的研究中继续增加样本量进一步验证模型的稳定性。

总之，寰枢椎转移瘤和骨髓瘤患者发病年龄及临床表现相似。与转移瘤相比，寰枢椎骨髓瘤在MRI图像上信号更均匀，软组织肿块易包绕椎管生长，增强扫描后强化均匀。决策树模型对两者的鉴别诊断有一定的帮助。综合运用多种检测方法，同时结合患者的临床资料做出诊断，是脊柱肿瘤的正确诊断路径。

 参考文献略

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