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全身弥散加权成像在多发骨髓瘤中的应用进展

| 作者: | 阅读 1028 次 | 2017年06月19日 05:20 | 字体 [大] [小]

多发骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是一种以骨髓浆细胞单克隆性增生为特征的恶性肿瘤,是第二大血液系统恶性肿瘤,约占血液系统恶性肿瘤的10%~15%,占所有恶性肿瘤的1%。MM的治疗方案包括化疗、放疗、造血干细胞移植、药物(沙利度胺、蛋白酶体抑制剂等)以及手术治疗等。随着有效的治疗方法相继出现,MM的中位生存期从3年提高至5年。
正常浆细胞演变至恶性浆细胞终末阶段是_个多级转换的过程,单克隆免疫球蛋白血症(monoclonal gammopathy of undetermined significance,MGUS)和冒烟型骨髓瘤(smoldering multiple myeloma,SMM)具有骨髓瘤的遗传学特征,是MM的前期病变阶段。当MGUS和SMM出现终末器官损害时即发展为MM。MGUS每年进展为MM的发生率约为1%,而SMM进展为MM的概率逐年降低,诊断初期的5年内为10%,第2个5年内降至3%,之后的10年内仅以1%的速度进展。
虽然血清学、骨髓穿刺及骨髓活检是诊断MM必不可少的检查方法,但影像学依然在MM的早期诊断、分期、鉴别诊断、疾病监测及疗效评估方面有至关重要的作用。目前常见应用于MM的影像学方法有传统X线平片、CT(低剂量CT)、MRI、骨扫描、PET/CT以及近几年发展迅速的全身扩散加权成像(whole body diffusion weighted imaging,WB-DWI)。本文对WB-DWI在MM中的应用进展进行综述。
1.影像学方法比较
X线平片一直被用于骨髓疾病的筛查,但其敏感度和特异度均较低,超过30%~50%的骨小梁消失才表现为X线异常,CT和MRI已用来早期检测骨髓瘤骨质破坏。近年来,低剂量CT的广泛应用可能会取代全身X线检查。骨髓瘤细胞分泌破骨细胞激活因子引起溶骨性骨质破坏,而骨扫描成像原理通常与成骨细胞活性及血流量相关,对溶骨性病变的敏感性并不高。
常规MRI对于骨髓病变的检出敏感度高于CT,FDGPET/CT灵敏度及特异度均低于常规MRI,但对颅骨及肋骨病变检出的灵敏度均较低。另外,PET/CT成像费用昂贵且有辐射,而MM患者需反复定期复查,因此PET/CT并不能广泛应用于MM患者。目前,WB-DWI以其高对比度、高敏感度、可重复性好等优点已成为骨髓病变的主要影像学检查方法,在骨髓病变的诊断和疗效评估方面有—定优势。
2.WB-DWI概述
DWI可直观显示并测量水分子的随机运动(布朗运动),通过检测生物组织体内细胞间隙水分子的扩散运动,可间接反映特定组织细胞水平构成的状况。病理过程通常会改变细胞内/外间隙容积比,或改变水分子在细胞内外运动的物理特性和细胞膜结构,从而影响水分子的扩散,如肿瘤组织细胞密集程度高,细胞内/外间隙容积比升高,水分子扩散受限,在DWI图表现为高信号,ADC图表现为低信号。
2004年,Takahara等首次提出背景信号抑制全身扩散成像技术(diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression,DWIBS),该技术采用短时反转恢复(short T Iinversion recovery,STIR)序列及EPI序列,抑制组织背景信号(如肝脏、肌肉、脂肪等),在自由呼吸状态下连续扫描,经后处理后获得三维图像。自由呼吸状态下的WB-DWI使全身大范围成像成为可能,STIR序列可更充分地将背景组织的信号抑制,从而便于观察病灶并避免假阳性的出现。WB-DWI具有快速、高对比度、高敏感度、可量化等优点,使其在病灶检出、疾病定性、疗效评估等方面均有用广泛的临床应用。
3.正常骨髓及不同时期MM的WB-DWI表现及ADC值变化
由于骨髓独特的结构组成,骨髓信号强度与相应ADC值的变化应单独考虑。Nonomura等研究提出,骨髓组织ADC值与细胞密集程度不呈负相关,正常骨髓和骨髓病变的DWI信号及ADC值的改变受多种因素影响,包括骨髓内脂肪含量、细胞密集程度、间质含水量的改变等。
3.1红骨髓与黄骨髓
正常骨髓分为红骨髓和黄骨髓,正常红骨髓WB-DWI信号强度及ADC值均较黄骨髓高,黄骨髓内含大量的脂肪细胞,质子密度较低,可能是导致黄骨髓DWI呈较低信号的原因,而黄骨髓的ADC值较低可能与其细胞外基质少、脂肪本身疏水的特性及其血流灌注较低(与红骨髓相比)有关。而红骨髓主要由造血组织及血窦构成,其中水占40%~60%,其内细胞密集程度及含水量均较高,故红骨髓在高b值图像上信号较高,其内脂肪含量较低及高的含水量可能是红骨髓ADC值高于黄骨髓的原因。
3.2MGUS、SMM与MM
MGUS与SMM患者病灶在常规MRI及WB-DWI上表现为正常骨髓信号,在高b值图像上表现为低信号,ADC值也较低,可能与此阶段骨髓内脂肪含量仍较高及含水量较低有关,间质水分子扩散明显受限,而当骨髓浸润加重导致骨髓内脂肪细胞减少时,常规MRI及WB-DWI上均可以检测到信号变化。
与其他软组织肿瘤相对于周围正常组织通常表现为弥散受限不同,骨髓瘤与正常黄骨髓对比,表现为弥散增加。骨髓瘤浸润在高b值图像上表现为高信号,而ADC值与正常黄骨髓相比也较高,可能与此阶段骨髓瘤细胞逐渐密集、骨髓内脂肪细胞逐渐减少和骨小梁破坏后组织含水量增加有关。当所有脂肪细胞被骨髓瘤细胞取代而消失时,骨髓瘤细胞密集度的增加将造成ADC值下降(与骨髓外软组织肿瘤表现相同)。
3.3MM治疗后
MM治疗(化疗或放疗)后的早期,由于骨髓细胞死亡及血管充血导致骨髓内出现水肿、出血、坏死,导致高b值图像呈高信号(T2穿透效应的影响)和ADC值升高;治疗几周后,由于发生黄骨髓转换,信号强度及ADC值均降低。MM复发指治疗后已恢复正常的骨髓中又出现一个或多个病灶,或治疗后已缩小的病灶或已经稳定的病灶出现进展;MM复发与新发病变相似,在高b值图像上信号强度及ADC值均增高。
4.WB-DWI在MM的临床应用
4.1病灶检出
正常与病变骨髓在WB-DWI图像上有良好的对比度,与常规脂肪抑制STIR序列和MRI增强图像相比病变显示率更高。有研究报道MM患者骨髓浸润的ADC值与正常对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),敏感度及特异度分别为90%和93%。而Bredella等研究发现FDGPET检出骨髓瘤浸润的敏感度和特异度仅85%和92%。虽然WB-DWI是最敏感的骨髓成像技术之一,但其特异度还存在争议,Lecouvet等研究发现WB-DWI在骨转移疾病中有较高的特异度(98%~100%)但由于在临床对所有病灶进行活检不可行,无统一参考标准,故针对诊断骨髓瘤特异度的前瞻性研究较少。常规MRI检出颅骨与肋骨的病灶较为困难,Giles等研究发现WB-DWI与X线平片相比,肋骨病灶检出的敏感度高,但颅骨病灶检出敏感度低,可能由于颅骨骨髓较少,且受到邻近脑组织DWI高信号的遮蔽所致。
4.2疾病监测和疗效评估
WB-DWI可直观显示全身骨骼局灶性和弥漫性骨髓浸润,使其在监测疾病进展及疗效评估方面具有优势。对于局灶性病变,易评估病灶大小及数目的改变,对于弥漫性骨髓浸润病变,治疗有效时,DWI信号可有明显变化。此外,ADC值可定量评估全身骨髓病变程度。近年来,半自动骨骼分割技术已应用于WB-DWI,可应用直方图对患者骨髓病变进行定量评估。Giles等应用这项技术对患者骨髓病变的治疗反应进行量化评估,结果显示其重复性好,变异系数为2.8%;5%治疗有效患者的平均ADC值增加,在所有治疗无效的患者中ADC值降低(P均<0.02);以ADC值增加3.3%判断治疗疗效的敏感度为90%,特异度为100%;视觉评估的敏感度为86%,特异度为95%;2名观察者评估治疗后改变有较好的一致性。
相反,Hillengass等研究治疗后随访患者发现病灶的ADC值降低,分析原因可能为不同研究在治疗后测量ADC值的时间不同所致。Mes-siou等研究提示早期治疗随访病灶ADC值增加,可能由于浆细胞溶解破裂,导致的细胞外间隙增宽所致,但后期随访测量中ADC值会降低,则可能由于黄骨髓的再生。骨髓DWI信号受生长因子如粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)的影响,目前是评估疗效时的难题。G-CSF用于治疗化疗后并发症(如中性粒细胞减少),可导致WB-DWI图像信号强度增加,出现疾病恶化的假象,可能与G-CSF引起良性红骨髓转换使骨髓细胞结构改变及水分增加有关。骨髓信号强度的改变会在第一次使用G-CSF后的2周内出现,但给予额外剂量是否会进一步改变信号强度,或停止治疗该改变是否会消失,还有待进一步研究。因此,目前难以鉴别新发骨髓浸润和由G-CSF引起的良性红骨髓转换。因此WB-DWI在分析疗效时应注意避免GCSF的影响。
综上所述,WB-DWI具有高敏感度、可重复性好、可定性和定量分析等优点,已成为骨髓病变的主要影像学检查方法,在MM病灶检出、疾病监测、疗效评估等方面具有广阔的应用前景。
来源:中国医学影像技术2016年第32卷第10期
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