实用骨关节核医学
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第二节 成骨性肿瘤

一、骨肉瘤

(一)概况

骨肉瘤是最常见的原发恶性骨肿瘤之一,占所有原发恶性骨肿瘤的大约20%。骨肉瘤的特征是结缔组织中恶性细胞形成的骨样组织和骨基质。大部分骨肉瘤的病因不明,因此被认为是特异性或原发性病变。少许肿瘤和导致恶性的已知因素有关,如Paget病、纤维结构不良、外源性电离辐射、摄取放射性物质。骨肉瘤可以根据病变所在的解剖位置是附肢骨还是中轴骨进行分类,也可根据病变所在部位是骨髓质、骨皮质或骨皮质旁进行分类。另有单独的一型是起源于软组织的原发骨肉瘤,因此称为骨外或软组织骨肉瘤。目前,按照世界卫生组织(WHO)的分类,首先从肿瘤发生部位分为两大类:中心性与表面性骨肉瘤。然后在中心性骨肉瘤中,将分化较好、恶性程度较低的骨肉瘤以及临床病理具有特殊表现的圆形细胞骨肉瘤和血管扩张型骨肉瘤从普通型骨肉瘤中分出来,在表面性骨肉瘤中分为骨旁骨肉瘤、骨膜肉瘤和高恶性表面性骨肉瘤,因此共分七种类型。最常见的骨肉瘤是普通型骨肉瘤,以下均以普通型骨肉瘤为重点讲解。

(二)影像的病理基础及分子机制

骨肉瘤起源于成骨细胞,从骨髓腔开始,向骨骺端和另一端骨髓腔发展,偶尔可穿越骺板侵犯关节。同时,肿瘤向骨干周围扩展,侵犯破坏骨皮质,浸润骨外软组织并形成肿块。当肿瘤向骨外浸润时,骨外膜被掀起,骨膜细胞受刺激,在与骨干相连的夹角内形成新生骨,在X线平片中显示呈三角形,称为Codman三角。瘤体部肿瘤组织顶起骨外膜,致使骨外膜通往骨皮质的小血管受到牵拉而垂直呈放射状分布,在X线平片上表现为“日光放射征”。“Codman三角”和“日光放射征”是X线平片诊断骨肉瘤的特征性表现。

(三)临床表现

临床症状主要表现为局部疼痛与肿胀。如若侵犯关节,常伴有关节的功能障碍。侵犯骨皮质后,易发生病理性骨折。血清学检验可见碱性磷酸酶增高。骨肉瘤是高度恶性的肿瘤,早期即可经血行发生远处转移,常转移到肺、骨、脑等。无转移的患者经手术、放疗等治疗后,5年生存率为60%~70%,转移或复发者,5年生存率仅约20%。

(四)骨显像、SPECT/CT

骨显像在骨肉瘤的诊断中得到了广泛地运用。因骨肉瘤具有富血供、高侵袭性、肿瘤骨形成、骨膜反应等特征,骨肉瘤在99mTc-MDP SPECT/CT骨显像影像中常表现为明显的显像剂浓聚,在三时骨显像中,血流相与血池相也常表现为明显的显像剂摄取增高。浓聚的异常显像剂分布通常呈片状(图2-2-1)。初诊时仅2%的骨肉瘤患者出现原发病灶外的骨转移。在评估病灶的确切范围时,因病灶周围骨质反应性充血,显像剂浓聚或增高的范围可能广于真正的病灶,故骨显像在评估病灶累及范围时并非最佳选择,MR能够提供更多骨质及邻近软组织相关的大体解剖方面的准确信息。

图2-2-1 骨肉瘤的三时相骨显像

患者男,54岁,右下肢疼痛1个月。A.99mTc-MDP三时相骨显像:右侧胫骨中上段异常显像剂浓聚,血流及血池比值均增加;B.全身骨显像:右侧胫骨中上段异常显像剂浓聚。诊断:右胫骨上端骨肉瘤

过去没有将骨显像作为骨肉瘤治疗后随访的主要检查,因此普遍认为肺转移比骨转移发生得更早。但化疗改变了这种自然病程,延缓了肺转移。化疗后,20%的患者在出现骨转移时还未发生肺转移,因此,现在骨肉瘤的随访中,骨显像已成为常规检查,是不可或缺的一种影像学检查。骨显像在监测肿瘤复发,评估治疗后疗效方面有重要的作用,因骨显像是功能性的全身骨显像,比传统的影像学检查CT以及MR在这方面更有优势,可通过对病灶不同时期的血流、血池以及骨的放射性计数的比较,来判断肿瘤活性,判断治疗是否有效,肿瘤是否复发等。另有一点容易混淆的地方,即截肢后反应与复发均表现为显像剂浓聚或增多,要注意结合临床病史甄别(图2-2-2、图2-2-3)。

(五) PET/CT

18F-FDG PET/CT可用于骨肉瘤的全身评估以及治疗后疗效评估和排除复发,可在骨显像的基础上做有益补充。

(六)鉴别诊断

转移性骨肿瘤:转移性骨肿瘤多有原发肿瘤的病史,且患者年龄通常较大,病灶好发于红骨髓存在的部位(如骨盆、脊柱等),病灶多为多发,较少侵犯骨皮质及形成软组织肿块。

图2-2-2 骨肉瘤的骨显像和PET/CT显像

患者女,53岁,右大腿疼痛不适8个月。A.99mTc-MDP全身骨显像:右侧股骨下段异常显像剂浓聚,右侧胫骨显像剂分布增多;B.18F-FDG PET/CT显像:右侧股骨下段代谢活性增高,右股骨远端软组织肿块,其内棉絮状、针状瘤骨形成。诊断:右膝关节骨肉瘤

图2-2-3 骨肉瘤的PET/CT显像

患者男,54岁,右下肢疼痛1个月。18F-FDG PET/CT显像示右侧胫骨中上段代谢活性增高,呈膨胀性改变,骨皮质欠连续,见溶骨及成骨性骨质破坏。诊断:右胫骨中上段骨肉瘤

中心型软骨肉瘤:其发病年龄较年轻,多为20~30岁,病灶有大量的颗粒状、环状或团状钙化存在,边界模糊。

尤因肉瘤:尤因肉瘤的发病年龄更小,平均约15岁,临床症状类似骨髓炎,好发于长骨干,病灶为髓腔内虫蚀样不规则破坏,并有葱皮或放射状骨膜反应,对放疗较敏感。

硬化性骨髓炎:该病病程慢,好发于长骨干,骨膜增生,骨皮质增厚,髓腔变窄,由轻变重,由模糊变光滑,有时有轻微斑点状骨破坏,软组织肿胀、无瘤骨。

(七)与其他检查方法比较

传统影像学方法CT以及MR在评价肿瘤范围方面优于骨显像。MR在显示骨内肿瘤长度方面优于CT以及骨显像,在显示骨皮质和关节受侵范围方面与CT相近。另外,MR显示骨骼肌受累的能力优于CT。目前核医学显像是SPECT与CT或PET与CT结合的融合显像,因此可以与CT的优势互补。

(八)典型病例

患者男,20岁,主诉左侧大腿上段疼痛3个月余。入院前3个月,患者无明显诱因出现左侧大腿上段疼痛,疼痛呈暂时性或间歇性隐痛,有时钻痛难忍,尤以夜间明显,影响睡眠,有明显压痛。患者有食欲下降、发热等全身症状,见图2-2-4、图2-2-5。诊断:左髋关节骨肉瘤。

图2-2-4 左髋关节骨肉瘤治疗前后骨显像

A.治疗前全身骨显像:左髋关节、左股骨颈、大转子部位异常显像剂分布增多;B.治疗后全身骨显像:左侧股骨头及股骨颈异常显像剂分布增多,较治疗前无明显变化

图2-2-5 左髋关节骨肉瘤治疗前后SPECT/CT显像

A.治疗前SPECT/CT示:左侧股骨头及股骨颈异常显像剂分布增多,呈溶骨性骨质破坏,其内可见软组织密度影(箭头);B.治疗后SPECT/CT示:左股骨头及股骨颈显像剂摄取增多,较治疗前无明显变化(箭头)

二、骨样骨瘤

(一)概况

骨样骨瘤起源于成骨细胞,是一种比较常见的良性骨肿瘤。多发于10~35岁年轻人,尤其是男性。常见的好发部位有四肢长骨远端和骨盆,其次是脊柱。病灶的特点在于位于骨干的皮质内,偶尔也可以见于干骺端,病灶通常较小(直径小于2cm),且呈自限性。

(二)影像的病理基础及分子机制

骨样骨瘤特点为骨样组织瘤巢,影像学表现为完全的透光区或中心有硬化。瘤巢生长可呈自限性,直径多小于2cm,其外包绕反应性硬化骨。偶可见骨样骨瘤有多个瘤巢,称为多中心性或多发性骨样骨瘤。以其发生在骨的不同部位,分为皮质型、髓质型以及骨膜下型。还可进一步分为关节内型和关节外型。

(三)临床表现

骨样骨瘤最重要的临床症状是疼痛,尤以夜间疼痛明显,口服水杨酸制剂后20~25分钟明显缓解。75%患者有此典型病史,为重要诊断依据。

(四)骨显像、SPECT/CT

骨样骨瘤在99mTc-MDP SPECT影像上表现为显像剂摄取增多或浓聚,典型骨显像影像为“双密度”征,表现为中心瘤巢的显像剂摄取程度高于周边。推荐使用三时相骨显像,病灶血流相、血池相以及静态相均表现为显像剂分布增高。当放射学检查不能发现病灶时,骨样骨瘤仍可在骨显像中呈显像剂摄取增高,由此检出病灶,骨显像在此情况下显得更加有意义。同时,CT可以显示瘤巢的精确位置,并可测量瘤巢的大小,SPECT/CT融合为手术提供精确定位。

(五)鉴别诊断

应力性骨折:可见线状低密度,与皮质垂直或成角,而不是平行。

皮质骨脓肿:常可发现脓腔到皮肤的线状蜿蜒窦道。

皮质内骨肉瘤:皮质内骨肉瘤少见,病变只累及皮质,不累及髓腔及软组织,在X线平片上表现为局限于皮质的低密度影,被硬化带包绕,可伴或不伴骨膜反应。

骨岛:骨岛在骨显像中显像剂摄取不增加。

骨母细胞瘤:骨样骨瘤与骨母细胞瘤难以鉴别,骨母细胞瘤瘤体通常较骨样骨瘤更大,反应性硬化较少,但骨膜反应较明显。

(六)与其他检查方法比较

文献报道MR在骨样骨瘤的诊断价值上结果不统一。Goldman等报道了4例股骨颈关节囊内骨样骨瘤,分别进行了骨显像、CT及MR检查。尽管所有病例在MR上都可显示,但瘤巢难以辨认。由于MR显示明显的髓内水肿及滑膜炎,易误诊为尤因肉瘤、骨坏死、应力性骨折和青少年关节炎,这些病例最后通过X线平片及CT平扫诊断。Bell等报道通过MR可以发现其他影像学检查难以发现的皮质内瘤巢,动态增强的MR显示瘤巢更为清晰。

(七)典型病例

患者男,15岁,主诉右侧股骨上段疼痛2个月。入院前2个月患者无明显诱因出现右侧股骨上段疼痛,最初呈间歇性疼痛,夜间加重,服用水杨酸制剂后症状明显缓解,后期疼痛加重,呈持续性,药物无法缓解。显像图见图2-2-6。

图2-2-6 骨样骨瘤的骨显像和SPECT/CT显像

A.99mTc-MDP全身骨显像:右股骨上段异常显像剂浓聚;B.SPECT/CT:右股骨上段显像剂摄取增高,股骨中上段骨质密度增高,可见骨质破坏。诊断:右股骨中上段骨样骨瘤(箭头所示)

三、骨母细胞瘤

(一)概况

骨母细胞瘤大约占原发良性骨肿瘤的3%,与前述骨样骨瘤相似,病灶更大,直径通常大于1.5cm。年轻人多发,75%病例发病于10~30岁。好发于脊柱及四肢长骨,最常见于脊柱。

(二)影像的病理基础及分子机制

病理表现为肿瘤组织呈砂样,质硬、脆,外观与骨瘤相似,有丰富血供,呈紫红色,极易出血。肿瘤较大时可有囊性变。镜下有大量骨母细胞组织,丰富的血管性纤维间质,骨样组织可有不同程度钙化、骨化。骨母细胞瘤的主要组织病理学特征有以下几点:大量增殖的骨母细胞,间质有丰富的血管,梁状、片状的骨样组织和不同程度的钙盐沉着与骨质形成。

(三)临床表现

临床表现为疼痛,一部分患者可无症状,水杨酸制剂不能缓解疼痛。与骨样骨瘤不同,骨母细胞瘤病程非自限性,病灶呈进行性增大,甚至有可能出现恶变。偶可见多发性骨母细胞瘤。另有一种少见的毒性骨母细胞瘤,患者有全身症状,如弥漫多骨的骨膜反应、发热以及体重减轻。

(四)骨显像、SPECT/CT

骨显像影像表现与前述骨样骨瘤类似,表现为显像剂摄取增高。CT表现为溶骨性破坏,周围可伴或不伴硬化边,通常不会有周围广泛的硬化。肿瘤穿过皮质形成软组织肿块很少见。

(五)鉴别诊断

骨样骨瘤:两者均具有骨样基质的病灶,难以鉴别,典型的骨母细胞瘤骨小梁更宽、更长,无骨样骨瘤排列密集、一致。

骨脓肿:骨脓肿通常可见蜿蜒窦道,或穿通生长板。

动脉瘤样骨囊肿:动脉瘤样骨囊肿中心不伴高密度影。

内生软骨瘤:内生软骨瘤的基质钙化多为点状、环状或弧形,且不会出现骨膜反应。

(六)与其他检查方法比较

MR能够显示髓内以及软组织病灶,更加清楚地显示病灶所累及的范围。但MR对病灶区域骨质的改变、病灶内部钙化、骨化等情况不如CT直观、明了。虽然MR可比CT更早地发现病灶,但骨显像可以在放射学检查都没有变化时,出现显像剂摄取增高。

四、典型病例

病例一:患者男,10岁,主诉左肩疼痛伴活动受限1个月余。查体:左肩皮肤完好,皮温正常,可扪及约5cm×5cm大小包块,质地稍硬,活动度差。左肩关节活动受限,肘腕关节活动自如,肢体远端感觉及血运正常。显像图见图2-2-7。诊断:左肱骨近端成骨肉瘤。

图2-2-7 成骨肉瘤的骨显像和SPECT与CT图以及局部断层融合图

99mTc-MDP全身骨显像(A):左侧肱骨干骺端及中上段团状显像剂异常浓聚区;SPECT(B~D):左侧肱骨干骺端及中上段团状显像剂异常浓聚区;同机CT(E~G)及局部断层融合图(H~J):左侧肱骨干骺端及中上段骨质破坏,髓腔内见斑片状高密度影,并可见层状及不规则状骨膜反应,周围软组织肿块形成,其内见环形瘤骨,大小约8.5cm×10.0cm×10.9cm;K示融合3D图

病例二:患者男,22岁,1年前无明显诱因出现左侧小腿中段钝痛,呈间歇性,夜间为甚。3个月前患者疼痛程度加重,持续时间延长。查体:左小腿中下段局部稍感压痛,皮温正常。显像图见图2-2-8。诊断:左胫骨中段骨样骨瘤。

图2-2-8 骨样骨瘤的骨显像和局部断层融合显像

99mTc-MDP全身骨显像(A):左侧胫骨中段见片状显像剂摄取增高区;SPECT(B~D)、CT(E~G)及局部断层融合图(H~J):左胫骨中段局部骨皮质明显增厚、硬化,其内见一小类圆形透光区,边界较清,相应部位显像剂浓聚

病例三:患者男,36岁,颈部疼痛3个月余,夜间疼痛不加剧,服用抗炎药未见明显缓解。显像图见图2-2-9。诊断:第5颈椎骨母细胞瘤。

图2-2-9 骨母细胞瘤的18F-FDG PET/CT显像

18F-FDG PET/CT显像(A~J):第5颈椎棘突呈溶骨性改变,显像剂异常浓聚,SUVmax=7.0,余骨骼及各关节形态、密度及显像剂分布未见明显异常