非创伤性骨髓水肿:双能量CT的价值

2021
10/18

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骨髓水肿(BME)是由骨髓毛细血管壁损伤引起,导致骨内压力增加,刺激感觉神经。BME的诊断通常是通过脂肪抑制的磁共振成像(MRI)序列可以检测到的水含量增加。BME是几种非创伤性疼痛疾病的标志,包括维生素D缺乏、骨质疏松症、微创伤、慢性肝衰竭、糖尿病、周围动脉疾病和骨髓水肿综合征。此外,BME可能表现为其他几种非创伤性病理情况,包括骨软骨病变(OCL)、血管性坏死(AVN)、软骨下骨折和应力性骨折。

MRI是诊断BME最经常使用的影像学工具。然而,由于禁忌症和费用增加,它并不总是适合或可用。DECT可以通过使用虚拟去钙(VNCa)算法来抑制正常骨,从而可以在创伤性和非创伤性情况下识别BME。具体来说,DECT可用于诊断痛风等非创伤性病理状况。特别是在非典型表现中,DECT非常有用,这给诊断带来了挑战,并能将其与其他关节病和肿块(如化脓性关节炎、类风湿关节炎、骨关节炎、假性痛风或肿瘤)区分开来,尤其是在不能直接抽吸液体的部位。
之前我们也分享过一些骨髓水肿有关的文章,参见: 双能量CT骨髓分析:急诊室的Game Changer(上); 双能量CT骨髓分析:急诊室的Game Changer(下); 双能量CT检测头颈部骨髓水肿; 双能量CT骨髓分析在骨肌创伤中的价值。
今天我们聊聊非创伤性骨髓水肿的双能量诊断。 
成像方案
使用双源CT扫描仪(SOMATOM Definition Flash、SOMATOM Drive或SOMATOM Force,西门子医疗,福希海姆,德国),电压组合设置为80/Sn 140kV,或80/Sn 150 kV。对于四肢骨的成像,扫描区域位于DE FOV的中心,预设的参考管电流-时间乘积为1.6:1(A管,220mAs;B管,138mAs),螺距为0.6。根据需要,在解剖组织厚度增加的情况下,如中轴骨,将管电流-时间乘积增加到300和228 mAs,以减少光子饥饿伪影。(关于CT伪影,参见:CT伪影:根本原因与规避方法)。
图像解释
DECT彩色编码图像是由软组织卷积核图像重建,以提供更好的骨窗图像的信噪比。DECT三维和二维图像与标准CT图像一起评估,使用骨和软组织窗口,在专用的工作站上进行,以便进行充分的窗口调整和后处理。DECT三维图像将BME编码为绿色,将正常骨髓编码为蓝色,在描述BME方面通常比二维图像更敏感。此外,三维图像还能提供整个解剖区域的概况。二维图像的特定DE信息被叠加到传统的灰阶形态学图像上。无论采用哪种颜色查找表,BME通常使用与-30HU和30HU之间密度相对应的颜色进行编码。然而,评估非创伤性BME时,只有当密度值高于-50HU的分界线时,DECT图像才用叠加的彩色编码图进行可视化。这种方法可能被证明有助于区分轻度和重度BME。可以通过增加或减少彩色编码图像的叠加程度来进行专门的开窗处理。通过提高叠加水平,有可能检测到不太明显的BME区域,而通过降低叠加的BME图的可视化程度,有可能评估底层骨骼的解剖细节。
在骨质硬化的情况下,如患有退行性骨关节炎的老年人,无骨髓水肿的骨通常被编码为紫色,而BME被编码为绿色(图1)。由于骨质硬化可产生假阳性结果,因此了解典型的骨质硬化部位以减少误诊的风险很重要。与正常对侧比较,寻找任何不对称性也有用。此外,还建议逐步提高BME的阈值和/或骨窗图像的BME叠加水平,以获得更清晰的描述。在某些情况下,通过对有疑问的区域使用ROI,对DECT进行定量评估,可以帮助实现鉴别诊断。然而,阈值可能因解剖学区域、病人年龄和DECT图像的定性评估而有很大差异。

图1 82岁女性,无法接受MRI检查,患有非外伤性椎体压缩性骨折。在矢状面标准X光片(A)上,可以看到脊柱中段的骨折(白色箭头)。在高分辨率的矢状位1毫米重建CT图像(B)上,怀疑T9椎体有额外的骨折(蓝色箭头)。在相应的矢状位(C)和冠状位DECT叠加图(D)上,T5和T9新鲜椎体骨折被证实为BME的存在,以绿色阴影编码(箭头),而正常骨骼以紫色编码。


辐射负担和目标疾病
通过使用管电流调制软件(CARE Dose 4D; 西门子),辐射负担对四肢骨骼来说可以忽略不计,对中轴骨来说可以接受。值得注意的是,由于骨关节炎和随后的软骨流失的可能性增加,以及由于骨质疏松症和骨矿化程度降低,BME的发病率和流行率往往随年龄增长而增加。此外,复杂的疼痛综合征和慢性疾病更经常在老年患者中发生,而老年患者往往不适合做MRI。重要的是,在这一人群中,由于黄骨髓相对于红骨髓的增加而导致骨密度的逐渐下降,因此可以更好地识别BME。
BME的存在和分布,以及标准的高分辨率CT图像所描述的解剖学变化,是确定正确诊断和选择最合适的治疗方法的基础。此外,对于老年患者来说,对辐射的担心并不迫切。

椎体压缩性骨折
DECT可以通过显示BME的存在来区分新旧椎体压缩性骨折。在最近的一项荟萃分析中,评估了13项以MRI作为诊断参考的研究,包括515名患者和926个急性骨折,DECT总体敏感性为86.2%,特异性为91.2%,准确性为89.3%。此外,通过减少金属伪影,DECT可以准确判断脊柱手术中植入物的位置。DECT图像的高内在对比度也有助于确定鉴别诊断,如椎间盘突出症的情况(图2)。

图2 46岁男性,患有非外伤性的急性右侧坐骨神经痛。在轴位T2加权MR图像(A)和相应的带软组织窗的轴位1mm重建CT图像(B)上,都可以看到L5-S1水平的巨大的右后外侧椎间盘突出(箭头)。

非创伤性骨软骨病
DECT已经成功地用于诊断膝关节和踝关节的OCL,无论是在创伤性还是非创伤性的情况下。疼痛的OCL通常与BME有关(图3),在DECT图像中常表现为明显的软骨下水肿区,周围有较轻的和周边退化的BME。然而,有些OCL可以被DECT漏掉,特别是在有软骨下硬化的情况下。分析额外的相关发现,如骨关节炎或半月板或韧带损伤患者典型的关节间隙狭窄,可能有助于识别较小的、不太明显的BME病灶(图4)。在这种情况下,用紫色标示无BME的骨,用绿色标示BME,并正确调整叠加的BME信息水平,是准确诊断的关键。

图3 48岁男性,患有距骨穹窿和胫骨远端的OCL。在矢状位STIR MRI图像(A)上,距骨穹窿和胫骨远端有软骨下骨髓病变,与关节软骨变薄有关(箭头)。在相应的矢状位1毫米DECT图上(B),BME被描述为红色(箭头),而正常的骨被显示为绿色-黄色的阴影。在带有软组织窗口的矢状位1毫米重建CT图像上(C),可以确定距骨喙、软骨下硬化和关节间隙狭窄(箭头)可能是导致非创伤性BME的原因。

图4 65岁女性,患有非外伤性内侧膝关节疼痛。在冠状面STIR MRI图像上(A),内侧半月板体破裂并向内侧脱位(粗箭头)。由于晚期软骨病,在股骨髁上可以看到微小的BME区域(细箭头)。在相应的冠状位1毫米重建DECT图像上也可以看到微小的BME区域(细箭头)(B)。通过使用其他颜色编码(C),DECT可以描述破裂的半月板(粗箭头),与MRI结果有良好的相关性。

血管性坏死
骨坏死被定义为骨的缺血性死亡,其诊断依据是MRI上是否存在双线征、BME和软骨下骨折。有了标准的高分辨率CT图像(图5),DECT可用于识别BME和相关的影像学发现,以及可靠地诊断股骨头的AVN。重要的是,DECT图像可以可靠地识别软骨下骨折和 皮质 受累,这是股骨头AVN的预后和管理的关键(图5)。 得益于高分辨率的图像,DECT可用于对AVN进行分期,例如描述早期的囊性和硬化性影像学改变,或软骨下塌陷区周围的BME。 CT也是评估关节狭窄和钙化疏松体的高度可靠的成像工具。

图5 58岁女性,右股骨头AVN。在冠状位STIR MRI图像(A)上,软骨下低密度的绢状线,明显的双线征(箭头),与涉及股骨颈和股骨粗隆区的弥漫性BME有关。在相应的T1加权图像(B)上,低密度的BME似乎放过了股骨头的内侧面。在DECT冠状三维图像(C)上,描述了一个扁平的软骨下水肿区,硬化相关的伪影阻碍了股骨头BME的清晰成像(粗箭头),BME在股骨颈上显示明显。在相应的带有软组织窗的1毫米冠状CT图像上(D),可以描绘出与BME分布相对应的密度增加(粗箭头),以及一条细微的软骨下低密度线,这与软骨下骨折的诊断一致(细箭头)。

一过性骨髓水肿综合征
一过性骨髓水肿综合征是一种自限性疾病,以疼痛和局部的BME为特征,常影响下肢关节。除了证实BME倾向于保留软骨下区域(图6),DECT成像还可以排除任何相关的发现,以缩小鉴别诊断的范围。DECT确实能够诊断应力性骨折、早期AVN阶段和炎症性关节病。

图6 46岁女性,患有非外伤性右髋关节疼痛。在冠状位STIR MRI图像(A)上,显示股骨颈的高强化BME(粗箭头)。注意到与之相关的股骨粗隆滑囊炎(细箭头)。BME的分布模式(箭头)在相应的DECT冠状三维图像(B)和1毫米冠状DECT图像(C)上得到证实(箭头)。

应力性或不全性骨折
应力性骨折是由长期重复性的微创伤引起的。不全性骨折是一种常见于骨质疏松症妇女的应力性骨折,由异常骨质的正常应力造成。至于创伤性非移位性骨折,DECT可以通过描绘骨折线周围的BME来识别应力性骨折。高分辨率的形态学CT图像也可用于精细描绘骨折线的走向,并根据有无反应性成骨细胞的反应来区分新鲜骨折和陈旧骨折(图7)。

图7 42岁男性,长跑运动员,双侧胫骨应力性骨折。在冠状STIR MRI图像(A,E)上,描述了一条低密度的绢状软骨下线(箭头),周围是涉及内侧胫骨近端的细微BME。在DECT三维图上(B,F),一些BME在骨折周围很明显(箭头)。在相应的DECT冠状二维图像上(C,G),证实了BME的存在(箭头),有一个从周边到中心的梯度。标准的冠状面重建CT图像(D,H)证实了骨折线(箭头)。注意左膝没有反应性硬化(D),右膝有硬化(H)。


炎症性疾病
BME是一种常见的影像学变化,在骨骼系统的一些炎症性疾病中可以检测到,如自身免疫性或化脓性关节炎。虽然BME在短期内可用于评估对治疗的反应,但从长期来看,骨侵蚀和形态学变化可用于评估疾病的进程(图8和图9)。在晚期炎症性关节炎病例中,骨质疏松的存在使DECT更容易识别BME,而高分辨率的CT图像可以精细地识别骨侵蚀、关节间隙变窄和骨重建(图8)。在疼痛性痛风中,除了识别痛风石外,DECT还可以评估骨重建并检测相关的BME(图9)。此外,DECT可以准确评估与轴性脊柱关节炎相关的骶髂关节炎患者的BME。

图8 59岁女性,患有晚期类风湿性关节炎。在冠状STIR MRI图像(A)上,手腕和腕骨的弥漫性BME明显地表现为高信号。在相应的T1加权图像(B)上,晚期侵蚀性改变明显。在三维冠状面DECT图像(C)上,BME被证实。带软组织窗的冠状1毫米标准CT图像(D)可以描绘出腕骨的侵蚀性和形态学变化。

图9 48岁女性,患有痛风。经超声检查,可发现一个低回声的痛风石(A)。在带软组织窗的轴向CT图像中(B),痛风石显示软组织密度(箭头)。在用于痛风分析的三维DECT图像中(C),痛风石被编码为绿色(粗箭头)。注意存在微小的额外的痛风石(细箭头)。在DECT三维图上(D),在中间楔骨和第一跖骨的底部可以发现BME;这可能是导致疼痛的一个额外因素。

感染性疾病
涉及骨骼系统的感染性疾病引起的骨质炎症,在影像学上常以BME的存在为特征。如果是脊柱炎,DECT可以描绘出椎体和椎间盘水肿的存在(图10),这可以排除椎板侵蚀或椎体塌陷。此外,CT可用于指导脊柱旁液体收集时的取样。在骨髓炎的情况下,DECT可以用来描述BME,但也可以清楚地描述侵蚀性改变、细胞性病变以及软组织受累。

图10 57岁男性,脊柱炎伴有恶化的腰痛。在矢状位STIR MRI图像(A)上,L1和L2椎体的BME很明显(粗箭头)。椎间盘出现高强化,前、后纵韧带增厚(细箭头)。静脉注射钆后,相应的矢状位T1加权图像(B)显示对比度增强,涉及椎体(粗箭头)和增厚的前、后纵韧带(细箭头)。在DECT矢状位1毫米重建图像(C)上,有涉及椎体(粗箭头)和椎间盘(细箭头)的BME。在CT引导下(D),对脊柱旁的液体采集进行取样,以确诊为脊柱椎间盘炎,并分离出相关的病原体。

骨髓瘤和骨转移
通过使用VNCa数值,DECT与MRI相比,可以可靠地描绘浆细胞紊乱的成像模式。因此,DECT是评估和分期淋巴增生性疾病的一个有前途的工具。最后,DECT可以帮助诊断CT隐藏的骨质病变及其后续的活检(图11)。

图1149岁女性,患有乳腺癌的单发隐匿性股骨转移。在三维DECT图像(A)上,可以清楚地认识到左股骨上有一个水肿的病灶区域(粗箭头)。在矢状位二维图像上,病变(粗箭头)在叠加的BME图上得到确认(B)。在矢状位二维骨窗图像(C)上,病变(粗大的箭头)没有被确认,只显示了非特异性的轻度高密模式,也存在于股骨远端(细小的箭头),在DECT图像上与BME无关。
结论
DECT是一种现成的、无伪影的成像工具,能够在一些非创伤性环境中识别BME和相关的骨和软组织成像结果。
编译整理自:Foti G, Serra G, Iacono V, et al. Identification of Non-Traumatic Bone Marrow Oedema: The Pearls and Pitfalls of Dual-Energy CT (DECT). Tomography. 2021 Aug 26;7(3):387-396. doi: 10.3390/tomography7030034. 仅供专业人士交流目的,不用于商业用途。
2021年10月15日 
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关键词:
箭头,软骨,图像,诊断,可以

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