能量多普勒显示及彩色多普勒血流显像(10MHz)在肌骨系统肿瘤的应用
作者：郭瑞军 王克诚 张英泽 肖文华 王明花 高石军 张宝珍
单位：050051 石家庄，河北医科大学第三医院
关键词：超声描记术；肌骨系统肿瘤
中华超声影像学杂志/980412
摘 要 将能量多普勒显示(PDI)及彩色多普勒血流显像(CDFI)(10 MHz)应用于肌肉骨骼系统肿瘤，结果显示： 高频灰阶超声不仅能发现恶性肌骨系统肿瘤常见的X线、 CT扫描征象， 而且许多低频探头观察不到的病变及层次一目了然， 并能发现早期病变。 PDI、CDFI能观察肿瘤内及肿瘤边缘处血供情况， 据肿瘤血管分布特征分为三型。 多普勒频谱分析显示： 恶、 良性肌骨系统肿瘤收缩期血流峰值为27.34±11.78 cm/s 和15.40±8.44 cm/s(P值<0.01)； 阻力指数分别为0.77±0.08和0.61±0.10(P值<0.001)。 结论： ①对于肌骨系统肿瘤超声检查宜选用高频探头用直接检查法。 ②PDI、CDFI显示恶性肌骨系统肿瘤为高速高阻血流且血流丰富； 良性肌骨系统肿瘤为低速低阻血流且血流稀少。 ③CDFI尤其PDI提示恶性病变范围远远大于骨破坏长度及软组织肿物范围， 故手术切除范围宜足够大。 ④本研究为今后恶性肌骨系统肿瘤放化疗疗效观察提供了客观指标。
, 百拇医药
Application of Power Doppler Imaging and Color Doppler Flow Iamagin (10MHz) in Tumors of Musculoskeletal System Guo Ruijun, Wang Kecheng, Zhang Yingze, et al.Third Hospital, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050051
Abstract The values of power Doppler imaging (PDI) and color Doppler flow imaging (CDFI) in the diagnosis of musculoskeletal tumors were studied. The result showed that high frequency gray US not only showed the signs of malignant musculoskeletal tumors found in X-ray and CT imaging, but also could detect the lesion and its different layers not discovered by low frequency transducer. It also could show the malignancy at early stage. Based on the CDFI and PDI findings, the patterns of vascular distribution and blood supply inside and at the edge of tumor were classified into three types. The analysis of pulsed waved Doppler showed that in malignant and benign tumors the systolic peak flow velocities were 27.34±11.78cm/s and 15.40±8.44cm/s (P<0.01), RI 0.77±0.08 and 0.61±0.10(P<0.001) respectively.It is concluded that: ①For musculoskeletal tumor, a direct US examination by high frequency transducer should be selected. ②By PDI and CDFI, the malignant tumor shows high velocity and high resistance and benign tumor low velocity and low resistance blood flow. ③CDFI particular PDI suggests that the extent of malignant tumor is much larger than the region of bone destruction and soft tissue tumorous mass, so the resected portion during operation should be large enough. ④The study indicates that the application of PDI and CDFI provide an objective data for the assessment of the effect of radiotherapy and chemotherapy in the treatment of malignant musculoskeletal tumor.
, 百拇医药
Key words ultrasonography tumor of musculoskeletal system
大量研究证实根据肿瘤血管显像特征可以推测肿瘤良恶性[1～4]。 近十年来， 彩色多普勒血流显像(color Doppler flow imaging,CDFI)能量多普勒显示(power Doppler imaging,PDI)广泛应用于肝脏、 肾脏、 乳腺等脏器肿瘤的诊断， 并获得巨大成功[5～7]。 对于表浅肿物， 尤其肌肉骨骼系统(以下简称肌骨系统)肿瘤以往超声检查多为低频探头[8～10]。 本研究应用高频探头使声像图层次分明， 细节清晰， 信息丰富； CDFI，PDI使肿瘤血管影像、 肿瘤与周围组织大血管之关系易于显示。 高分辨率的灰阶超声结合PDI、CDFI探讨其对肌骨系统肿瘤的诊断及鉴别诊断价值。
资 料 和 方 法
, 百拇医药
一、 临床资料
前瞻性研究肌骨系统肿瘤患者共112例。 恶性组60例， 良性组52例。 其中男性55例， 女57例。 年龄6～90岁， 平均年龄36.69岁。 所有患者均经手术病理证实。 112例患者临床资料见表1～3。
表1 60 例 恶 性 肌 骨 系 统 肿 瘤 分 类 部位
骨肉瘤
(%)
骨转移癌
(%)
软骨肉瘤
(%)
骨巨细胞瘤
, http://www.100md.com
(%)
软骨母细胞瘤
(%)
其他
(%)
软组织肉瘤
(%)
总计
(%)
股骨
9
5
4
, 百拇医药 2
3
1
4
28(46.7)
胫骨
2
3
1
6(10.0)
坐骨
4
2
6(10.0)
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髂骨
2
1
1
1
5(8.3)
肱骨
1
1
1
3(5.0)
肩胛骨
1
1
, http://www.100md.com
1
3(5.0)
骶骨
1
1
2(3.3)
锁骨
1
1
2(3.3)
胸骨
1
1
2(3.3)
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肋骨
1
1(1.7)
桡骨
1
1(1.7)
尺骨
1
1(1.7)
总计
18(30)
15(25)
6(10)
, 百拇医药
6(10)
4(6.6)
5(8.4)
6(10)
60(100.0)
表2 52 例 良 性 肌 骨 系 统 肿 瘤 分 类 部位
浆细胞性
骨髓瘤
嗜酸性
肉芽肿
骨血管瘤
软组织良性肿瘤
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(纤维瘤，神经源性肿瘤，瘤样纤维组织增生)
股骨
1
2
1
胫骨
1
1
1
桡骨
1
四肢或躯体组织
44
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表3 112 例 患 者 发 病 年 龄 分 布 分类
5～10(%)
11～20(%)
21～30(%)
31～40(%)
41～50(%)
51～60(%)
>60(%)
总计
恶性组
1(11.1)
6(30)
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10(40)
13(65)
12(66.7)
8(66.7)
10(90.3)
60
良性组
8(88.9)
14(70)
14(60)
6(35)
5(33.3)
, 百拇医药 4(33.7)
1(9.1)
52
总 计
9(100)
20(100)
24(100)
19(100)
17(100)
12(100)
11(100)
112
二、 仪器和方法
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所用仪器为美国Diasonic Synergy彩超。 探头频率10MHz(10MI/40/LA)， 3.5 MHz(3.5MI/40/CLA)。 检查方法采用直接扫查法。 灰阶超声观察内容： 分别应用10 MHz、3.5MHz显示病变部位， 观察肿瘤大小， 内部回声情况， 肿瘤边缘是否清楚， 有无肿瘤骨形成， 有无骨膜增厚及抬高， 肿瘤后方有无声衰减等。 PDI、CDFI观察肿瘤血管并获得以下血流参数：①收缩期峰值Systolic Peale(S); ②舒张末期流速End-Diastolic Velocity (D); ③阻力指数Resistolive Index 〔RI=(S-D)/S〕; ④收缩期峰值与舒张末期流速之比Systolic/Diasonic(S/D)； ⑤搏动指数Pulsatility Index(PI)等。 统计方法应用成组设计的两样本均数比较的t检验， 方差不齐者改为t'检验。结 果
一、 恶性肌骨系统肿瘤
1. 灰阶超声形态学特征： ①骨质破坏： 96.7%(58/60)恶性肌骨系统肿瘤有骨质破坏， 表现为病变骨表面粗糙不光滑， 回声增强， 连续性中断， 不同程度的骨缺损， 导致骨表面凹凸不平呈蚕蚀状， 并向髓腔内发展。 骨破坏的基础上有不同程度肿瘤骨形成， 表现为斑块状或斑点状强回声。 骨破坏与肿瘤骨一起恰似“珊瑚”状。 ②滑膜反应： 常见的有骨膜增厚， 回声增强。 在肿瘤骨与正常骨交界处可见骨膜抬高， 且向肿瘤包绕， 形成三角形结构， 与放射影像学描述的Codman三角一致。 在沿骨长轴做横切面扫查时可见与骨皮质表面垂直的放射状强回声排列成栅状， 基底部骨皮质中断， 与X线描述的日光样骨膜反应相符。 上述骨膜反应常见于成骨肉瘤。 ③骨破坏周围的软组织肿物： 肿瘤破坏骨质侵犯软组织时， 即形成包绕病变骨、 肿瘤新生骨的软组织肿物。 多表现为包绕强回声肿瘤骨及新生肿瘤骨的软组织肿物， 好象“珊瑚”在水中之感， 一般范围较大， 边界不清， 无包膜结构。 软组织肿块中常有环状、 斑片状或斑点状新生肿瘤骨。 软组织肿物范围无论肿瘤近、 远端均远远大于病变骨， 常呈浸润性生长。 软骨肉瘤、 滑膜肉瘤软组织肿物多为分叶状， 部分见包膜结构。
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2. PDI与CDFI研究： 在灰阶超声观察肿瘤微细结构特征的基础上， 再用PDI及CDFI动态观察肿瘤本身、 肿瘤周围血管分布特征并进行多普勒频谱分析。
(1)肿瘤血管： 本组恶性肿瘤肿瘤内及/或肿瘤边缘均可探及动、 静脉血流， 且以动脉血流为主。 肿瘤血管多为浅层优势， 即肿瘤浅层或肿瘤边缘处血管多见而肿瘤深层或中心部血管相对减少或消失。 在骨皮质中断处常常见到小动脉穿行垂直进入髓腔内。 据血管PDI、CDFI表现可分为： ①团片状分布型-高血供型： 表现为肿瘤内血管密集分布， 迂曲扩张， 互相交通。 动态观察肿瘤内布满红、 蓝镶嵌的彩色血流信号， 或连接成团片状， 或见5个以上斑片状彩色像素或3条以上血管走行。 PDI显示更清晰， 形似火焰状(图1，图2)。 此型以骨肉瘤、 骨转移癌多见。 ②树枝状分布型-中血供型： 肿瘤内血管分布较上型稀疏， 走行似树枝, 可见1～2条血管走行或见3～5个斑点状彩色像素。 上述两型在恶性肌骨系统肿瘤占85%(51/60)。 PDI显示为清晰的树枝状血管， 恰似“圣诞树”样(图3，图4)。 此型多见于骨巨细胞瘤和部分骨肉瘤、 骨转移癌。 ③斑点状分布型-少血供型： 肿瘤内血管走行不清， 仅有1～3个斑点状彩色像素分布于强回声斑块表面或缝隙中。 PDI显示斑点状血流信号似天空闪烁之星。 此型可见于脊索瘤、 软骨母细胞瘤等恶性肿瘤， 共占15%(9/60)。
, 百拇医药
(2) 肿瘤与周围大血管及肿瘤表面血管： 在肿瘤附近有大血管时， 如股骨近、 远端、 肱骨近端等处恶性肿瘤， PDI、CDFI可清晰观察股动脉、 腋动脉等大血管与肿瘤界限是否清晰， 有无受侵。 恶性肌骨系统肿瘤常常显示肿物与血管壁界限不清、 受压移位、 包绕等征象(图5)。 PDI、CDFI表现为患侧大血管内彩色血流亮度增加或呈多彩状血流。 频谱形态与健侧不同， 常常为舒张末期流速较健侧加大。 肿瘤部位之皮下组织常常见到絮状或蚓状低回声带， 频谱显示为静脉怒张。 此表现以骨肉瘤多见。
二、 良性肌骨系统肿瘤
1. 形态学特征： 在嗜酸性肉芽肿、 浆细胞骨髓瘤等良性骨肿瘤中也常有骨质破坏， 表现为骨皮质增厚、 回声增强、 骨表面不平整、 部分有骨缺损。 骨膜反应常为增厚。 骨破坏周围也可形成软组织肿物， 但范围小， 形似“拱桥”状。
2. PDI、CDFI表现： 除部分血管瘤血供丰富外， 良性肌骨系统肿瘤血管分布多为斑点状， 共占84.6%(44/52)。 患侧大血管多无受侵表现。 对骨软骨瘤进行了20例观察， 均未见明确血流信号。
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三、 PDI、CDFI结果与X线、 CT对比
60例恶性肌骨系统肿瘤PDI、CDFI定性诊断符合率95.9%(57/60)， 特异性92.3%， 阳性预期值93.4%。 2例肌纤维肉瘤误诊为血管瘤， 1例骨转移癌误诊为慢性骨髓炎。 52例良性肌骨系统肿瘤， PDI、CDFI定性诊断符合率92.3%(48/52)， 特异性95%， 阳性预期值94.1%。 2例滑膜囊肿、 2例瘤样纤维组织增生误诊为软组织肉瘤。 良恶性肌骨系统肿瘤定位性诊断总符合率93.8%(105/112)。 60例恶性肌骨系统肿瘤均行X线及CT检查， 定性诊断符合率分别为90%(54/60)， 93.3%(56/60)。 CDFI、 PDI结果与X线、 CT比较无显著差异(P值>0.05)。 但CDFI尤其PDI显示软组织肿物范围(90.8%)， 远远大于X线(65%)及CT(75%)， 且有显著性差异(P值<0.05)。
四、 肌骨系统恶性、 良性肿瘤CDFI频谱分析(表4)。
, 百拇医药
表4 112例患者血流参数 血流参数
病变性质
恶性病变(1)
良性病变(2)
S
27.34±11.78△
15.40±8.44
(cm/s)
D
5.76±3.28*
7.02±6.08
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(cm/s)
S/D
4.75±2.03△
2.99±1.11
RI
0.77±0.08△△
0.61±0.10
PI
1.82±0.75△
1.21±0.06
TAP
, 百拇医药 13.6±9.24△
9.01±5.03
(cm/s)
TAV
6.8±4.14△
4.21±2.99
(cm/s)
注 (1)与(2) △P值<0.01 △△P值<0.001 *P值>0.05
讨 论
一、 灰阶超声与肌骨系统肿瘤
国内外对骨恶性肿瘤的X线、 CT、 MRI及DSA研究相当深入， 积累了大量经验。 几种检查相互补充， 联合应用， 才能反应肿瘤全貌。 超声检查不仅能显示骨质破坏， 还能观察软组织肿瘤以及骨病变周围包绕的软组织肿物大小、 形态、 包膜和内部回声情况。 另外超声能在各个切面观察肿瘤本身、 肿瘤与周围脏器之关系、 肿瘤是否侵犯周围大血管， 一种检查方法就能比较客观地显示肿瘤全貌， 弥补了X线平片、 CT扫描及MRI之不足。 灰阶超声用于肌骨系统初期， 多数作者认为低频探头更适宜(2.25～3.5 MHz)[8～10]， 原因是低频探头穿透力强。 但由于分辨率较差， 不利于对病变周围软组织肿物的观察及病变的早期发现。 为此， 我们应用10 MHz高频探头， 并辅以3.5 MHz探头， 许多低频探头所观察不到的病变及层次一目了然， 如肿瘤处皮下组织炎症、 水肿、 增厚、 静脉怒张、 引流区域淋巴结反应性增生及转移。 尽管就骨病变范围来讲， 由于探头大小的限制， 其表现不如X线平片及CT扫描， 但就软组织受侵情况则远远优于X线和CT。 对软组织肿瘤肿瘤边界以往多认为良性肿瘤有包膜， 边界清晰光滑， 多数内部回声均匀。 而10 MHz探头显示良性肿瘤边界不光滑， 内部回声不均匀， 部分软组织肉瘤由于假包膜形成边界却很清楚。 由于高分辨仪器的使用， 使得早期病变的发现成为可能。 本组两例骨膜型骨肉瘤， X线平片未发现骨质破坏， CT也未明确诊断。 10 MHz探头观察， 肿瘤处骨质增厚， 回声增强， 未见明显骨破坏， 但有骨膜抬高及针状肿瘤骨形成， 考虑为骨肉瘤， 后经手术病理证实。 以下为恶性肌骨系统肿瘤声像图表现： ①骨质破坏中断并有肿瘤骨形成， 图像表现为形态不规整的实质低回声内呈典型的“珊瑚”状强回声； ②肿瘤区骨膜增厚、抬高， 典型的形成Codman三角和日光放射状影像； ③肿瘤边界不清， 常呈浸润性生长， 底部回声明显衰减， 表浅皮下组织可见静脉怒张。
, 百拇医药
二、 CDFI、PDI与肌骨系统肿瘤
近年来CDFI广泛应用于临床[13～15]。 但CDFI有内在局限性， 如当增益过高或阈值过低时噪声容易掩盖血流信号， 还有对角度的依赖性以及发生混叠等[16]。 而PDI弥补了CDFI上述缺点， 使以往很难探测的低速血流和极低速血流得以准确显示， 明显提高了多普勒血流探测的敏感性， 拓宽了CDFI的临床应用[17]。 作者认为：
1. PDI、CDFI同样可以鉴别肌骨系统良恶性肿瘤： 从血管分布来看， 恶性肌骨系统肿瘤血管血流色彩明亮丰富， 分布广泛， 可见迂曲扩张， 互相交通成片状或树枝状血流信号； 良性肌骨肿瘤以斑点状血流多见。 从频谱分析来看， 恶、 良性肌骨系统肿瘤收缩期血流峰值分别为27.34±11.78和15.40±8.44cm/s(P值<0.01)； 阻力指数分别为0.77±0.08和0.61±0.10(P值<0.001)。 说明恶性肌骨系统肿瘤显示为高速高阻血流(图6)， 良性肌骨系统肿瘤显示为低速低阻血流(图7)。
, 百拇医药
2. PDI、CDFI与手术切除范围： 由于PDI对低速血流和极低速血流敏感， 对于四肢恶性肌骨系统肿瘤， 从肿瘤近远端开始， 我们应用PDI分别与健侧同位置同层次进行血管分布对比研究。 发现患侧肿瘤边缘以外血流信号明显高于健侧， 甚至可以跨越关节， 一般距肿物边缘约10～15 cm(平均12.9 cm)， 两侧PDI显示血流信号才基本一致， 说明PDI显示血管异常范围又大于CDFI所见。 因此对恶性肌骨系统肿瘤的切除范围宜足够大， 不能仅仅根据骨破坏之大小及软组织肿物范围。
3. PDI、CDFI与肿瘤周围大血管： PDI、CDFI能明确肿瘤与附近大血管之关系， 判定其有无受压、 移位、 浸润及肿瘤包绕情况， 为手术方式提供重要参考依据。
4. 彩超引导下经皮穿刺活检： 恶性肿瘤术前病理决定着手术与否和术式。 PDI、 CDFI显示肿瘤周边血供丰富， 即肿瘤周边部生长活跃。 因而利用彩超引导穿刺取材成功率大大提高。 本组40例恶性肿瘤在彩超引导下穿刺活检， 38例明确诊断， 准确率达95%， 而且无放射线损伤， 痛苦小。
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5. 文献报道[18，19]CDFI能观察恶性骨肿瘤患者对化疗的反应。 本研究获得了肌骨恶性肿瘤滋养动脉血流频谱， 为观察放、化疗疗效提供了客观指标。
图1 CDFI显示肿瘤内血管密集分布,连接成团片状
图2 PDI显示更清晰,形似火焰状
图3 CDFI显示肿瘤内血管走行呈树枝状
图4 PDI显示为清晰的树枝状血管,恰似"圣诞树"样
图5 恶性肌骨系统肿瘤常常显示肿物与血管壁界限不清,受压移位,包绕等征象
图6 恶性肌骨系统肿瘤显示为高速高阻血流
, 百拇医药
图7 良性肌骨系统肿瘤显示为低速低阻血流
参 考 文 献
1Ney FG, Feist JN， Altemus LR, et al. Characteristic angiogphic criteria of malignancy. Radiology, 1972，104∶567-570.
2Levin DC, Watson RC, Baltaxe HA. Arteriography in the diagnosis and mangenment of acquired peripleral softtissue masses. Radiology, 1972,103∶53-58.
3Taylor KJW, Ramos I, Morse SS, et al. Focal liver masses: differential diagnosis with pulsed Doppler US. Radiology, 1987，164∶643-647.
, 百拇医药
4Kenneth JW, Taylar KJW, Ramos I. Doppler US tumor signals with neovascular morphologic features. Radiology, 1988，166∶57-62.
5Tanaka S, Kitamra T, Fujita M. Small hepatocellulor carcinoma differention from adenomatous hyperplastic nodule with color Doppler flow imaging. Radiology, 1992，182∶161.
6Ramos I. Tumor vascular signals in renal masses: detection with Doppler ultrasound. Radiology, 1988，168∶168.
, 百拇医药
7Schoenberger SG, Sutherland CM, Robinson AE, et al. Breast neoplasms: duplex sonographic imaging as an adjunct in diagnosis. Radiology, 1988，168∶665-668.
8齐秀玲， 王牧. B型超声诊断恶性骨肿瘤的研究. 中国超声医学杂志， 1986，2(2)∶66-70.
9袁珍， 徐万鹏. B型超声及彩色多普勒血流显像在骨及软组织肿物中的应用. 中华超声影像学杂志， 1995，4(1)∶25-28.
10袁珍，徐万鹏，芦仁羿，等.成骨肉瘤超声诊断及彩色多普勒血流显像特征(附60例分析). 中华放射学杂志，1995，29(4)∶234-238.
11张天泽，徐光炜. 肿瘤学. 天津： 天津科学技术出版社， 1996∶2045-2056.
, 百拇医药
12周燕， 廉家澄. 影像学在四肢骨肿瘤诊断中的应用. 国外医学临床放射学分册， 1996，4∶205-208.
13唐杰，郝凤鸣，谢峰，等. 多普勒血流显像在肝占位病变中的应用. 中国超声医学杂志， 1992，8(1)∶1-3.
14Kier R, Taylor KJW, Feyock AL, et al. Renal masses: characterization with Doppler US. Radiology, 1990，176∶703-707.
15San-kan Lee, Tain lee, Kuan-rong Lee, et al. Evaluation of breast tumors with color Doppler image-directed Doppler Ultrasound. JCU, 1995，23∶367-373.
, 百拇医药
16韩增辉， 钱蕴秋， 王全华. 能量多普勒显像： 一种新的多普勒显像技术. 中国超声医学杂志， 1996，12(4)∶58-59.
17王永栋， 田绍荣， 张惠，等. 彩色多普勒超声对诊断乳腺疾病的前瞻研究. 中华放射学杂志， 1995，24(3)∶150-153.
18H-J van der Wonde, Bloem JL, Schipper J, et al. Changes in tumor perfusion induced by chemotheraphy in bone sarcomas: color Doppler flow imaging compared with contrastenhanced MR imaging and three-phase bone scintigraphy. Radiology, 1994，191∶421-431.
19H-J van der Woude, Bloem JL, Van Oostayen JA, et al. Treatment of high-grade bone sarcomas with neoad-juvant chemotheraphy: the utility of sequential color Doppler sonograghy in predicting histopathologic response. AJR, 1995，165∶125-133.
(收稿 1997-10-10 修回 1997-12-13), 百拇医药
单位：050051 石家庄，河北医科大学第三医院
关键词：超声描记术；肌骨系统肿瘤
中华超声影像学杂志/980412
摘 要 将能量多普勒显示(PDI)及彩色多普勒血流显像(CDFI)(10 MHz)应用于肌肉骨骼系统肿瘤，结果显示： 高频灰阶超声不仅能发现恶性肌骨系统肿瘤常见的X线、 CT扫描征象， 而且许多低频探头观察不到的病变及层次一目了然， 并能发现早期病变。 PDI、CDFI能观察肿瘤内及肿瘤边缘处血供情况， 据肿瘤血管分布特征分为三型。 多普勒频谱分析显示： 恶、 良性肌骨系统肿瘤收缩期血流峰值为27.34±11.78 cm/s 和15.40±8.44 cm/s(P值<0.01)； 阻力指数分别为0.77±0.08和0.61±0.10(P值<0.001)。 结论： ①对于肌骨系统肿瘤超声检查宜选用高频探头用直接检查法。 ②PDI、CDFI显示恶性肌骨系统肿瘤为高速高阻血流且血流丰富； 良性肌骨系统肿瘤为低速低阻血流且血流稀少。 ③CDFI尤其PDI提示恶性病变范围远远大于骨破坏长度及软组织肿物范围， 故手术切除范围宜足够大。 ④本研究为今后恶性肌骨系统肿瘤放化疗疗效观察提供了客观指标。
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Application of Power Doppler Imaging and Color Doppler Flow Iamagin (10MHz) in Tumors of Musculoskeletal System Guo Ruijun, Wang Kecheng, Zhang Yingze, et al.Third Hospital, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050051
Abstract The values of power Doppler imaging (PDI) and color Doppler flow imaging (CDFI) in the diagnosis of musculoskeletal tumors were studied. The result showed that high frequency gray US not only showed the signs of malignant musculoskeletal tumors found in X-ray and CT imaging, but also could detect the lesion and its different layers not discovered by low frequency transducer. It also could show the malignancy at early stage. Based on the CDFI and PDI findings, the patterns of vascular distribution and blood supply inside and at the edge of tumor were classified into three types. The analysis of pulsed waved Doppler showed that in malignant and benign tumors the systolic peak flow velocities were 27.34±11.78cm/s and 15.40±8.44cm/s (P<0.01), RI 0.77±0.08 and 0.61±0.10(P<0.001) respectively.It is concluded that: ①For musculoskeletal tumor, a direct US examination by high frequency transducer should be selected. ②By PDI and CDFI, the malignant tumor shows high velocity and high resistance and benign tumor low velocity and low resistance blood flow. ③CDFI particular PDI suggests that the extent of malignant tumor is much larger than the region of bone destruction and soft tissue tumorous mass, so the resected portion during operation should be large enough. ④The study indicates that the application of PDI and CDFI provide an objective data for the assessment of the effect of radiotherapy and chemotherapy in the treatment of malignant musculoskeletal tumor.
, 百拇医药
Key words ultrasonography tumor of musculoskeletal system
大量研究证实根据肿瘤血管显像特征可以推测肿瘤良恶性[1～4]。 近十年来， 彩色多普勒血流显像(color Doppler flow imaging,CDFI)能量多普勒显示(power Doppler imaging,PDI)广泛应用于肝脏、 肾脏、 乳腺等脏器肿瘤的诊断， 并获得巨大成功[5～7]。 对于表浅肿物， 尤其肌肉骨骼系统(以下简称肌骨系统)肿瘤以往超声检查多为低频探头[8～10]。 本研究应用高频探头使声像图层次分明， 细节清晰， 信息丰富； CDFI，PDI使肿瘤血管影像、 肿瘤与周围组织大血管之关系易于显示。 高分辨率的灰阶超声结合PDI、CDFI探讨其对肌骨系统肿瘤的诊断及鉴别诊断价值。
资 料 和 方 法
, 百拇医药
一、 临床资料
前瞻性研究肌骨系统肿瘤患者共112例。 恶性组60例， 良性组52例。 其中男性55例， 女57例。 年龄6～90岁， 平均年龄36.69岁。 所有患者均经手术病理证实。 112例患者临床资料见表1～3。
表1 60 例 恶 性 肌 骨 系 统 肿 瘤 分 类 部位
骨肉瘤
(%)
骨转移癌
(%)
软骨肉瘤
(%)
骨巨细胞瘤
, http://www.100md.com
(%)
软骨母细胞瘤
(%)
其他
(%)
软组织肉瘤
(%)
总计
(%)
股骨
9
5
4
, 百拇医药 2
3
1
4
28(46.7)
胫骨
2
3
1
6(10.0)
坐骨
4
2
6(10.0)
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髂骨
2
1
1
1
5(8.3)
肱骨
1
1
1
3(5.0)
肩胛骨
1
1
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1
3(5.0)
骶骨
1
1
2(3.3)
锁骨
1
1
2(3.3)
胸骨
1
1
2(3.3)
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肋骨
1
1(1.7)
桡骨
1
1(1.7)
尺骨
1
1(1.7)
总计
18(30)
15(25)
6(10)
, 百拇医药
6(10)
4(6.6)
5(8.4)
6(10)
60(100.0)
表2 52 例 良 性 肌 骨 系 统 肿 瘤 分 类 部位
浆细胞性
骨髓瘤
嗜酸性
肉芽肿
骨血管瘤
软组织良性肿瘤
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(纤维瘤，神经源性肿瘤，瘤样纤维组织增生)
股骨
1
2
1
胫骨
1
1
1
桡骨
1
四肢或躯体组织
44
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表3 112 例 患 者 发 病 年 龄 分 布 分类
5～10(%)
11～20(%)
21～30(%)
31～40(%)
41～50(%)
51～60(%)
>60(%)
总计
恶性组
1(11.1)
6(30)
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10(40)
13(65)
12(66.7)
8(66.7)
10(90.3)
60
良性组
8(88.9)
14(70)
14(60)
6(35)
5(33.3)
, 百拇医药 4(33.7)
1(9.1)
52
总 计
9(100)
20(100)
24(100)
19(100)
17(100)
12(100)
11(100)
112
二、 仪器和方法
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所用仪器为美国Diasonic Synergy彩超。 探头频率10MHz(10MI/40/LA)， 3.5 MHz(3.5MI/40/CLA)。 检查方法采用直接扫查法。 灰阶超声观察内容： 分别应用10 MHz、3.5MHz显示病变部位， 观察肿瘤大小， 内部回声情况， 肿瘤边缘是否清楚， 有无肿瘤骨形成， 有无骨膜增厚及抬高， 肿瘤后方有无声衰减等。 PDI、CDFI观察肿瘤血管并获得以下血流参数：①收缩期峰值Systolic Peale(S); ②舒张末期流速End-Diastolic Velocity (D); ③阻力指数Resistolive Index 〔RI=(S-D)/S〕; ④收缩期峰值与舒张末期流速之比Systolic/Diasonic(S/D)； ⑤搏动指数Pulsatility Index(PI)等。 统计方法应用成组设计的两样本均数比较的t检验， 方差不齐者改为t'检验。结 果
一、 恶性肌骨系统肿瘤
1. 灰阶超声形态学特征： ①骨质破坏： 96.7%(58/60)恶性肌骨系统肿瘤有骨质破坏， 表现为病变骨表面粗糙不光滑， 回声增强， 连续性中断， 不同程度的骨缺损， 导致骨表面凹凸不平呈蚕蚀状， 并向髓腔内发展。 骨破坏的基础上有不同程度肿瘤骨形成， 表现为斑块状或斑点状强回声。 骨破坏与肿瘤骨一起恰似“珊瑚”状。 ②滑膜反应： 常见的有骨膜增厚， 回声增强。 在肿瘤骨与正常骨交界处可见骨膜抬高， 且向肿瘤包绕， 形成三角形结构， 与放射影像学描述的Codman三角一致。 在沿骨长轴做横切面扫查时可见与骨皮质表面垂直的放射状强回声排列成栅状， 基底部骨皮质中断， 与X线描述的日光样骨膜反应相符。 上述骨膜反应常见于成骨肉瘤。 ③骨破坏周围的软组织肿物： 肿瘤破坏骨质侵犯软组织时， 即形成包绕病变骨、 肿瘤新生骨的软组织肿物。 多表现为包绕强回声肿瘤骨及新生肿瘤骨的软组织肿物， 好象“珊瑚”在水中之感， 一般范围较大， 边界不清， 无包膜结构。 软组织肿块中常有环状、 斑片状或斑点状新生肿瘤骨。 软组织肿物范围无论肿瘤近、 远端均远远大于病变骨， 常呈浸润性生长。 软骨肉瘤、 滑膜肉瘤软组织肿物多为分叶状， 部分见包膜结构。
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2. PDI与CDFI研究： 在灰阶超声观察肿瘤微细结构特征的基础上， 再用PDI及CDFI动态观察肿瘤本身、 肿瘤周围血管分布特征并进行多普勒频谱分析。
(1)肿瘤血管： 本组恶性肿瘤肿瘤内及/或肿瘤边缘均可探及动、 静脉血流， 且以动脉血流为主。 肿瘤血管多为浅层优势， 即肿瘤浅层或肿瘤边缘处血管多见而肿瘤深层或中心部血管相对减少或消失。 在骨皮质中断处常常见到小动脉穿行垂直进入髓腔内。 据血管PDI、CDFI表现可分为： ①团片状分布型-高血供型： 表现为肿瘤内血管密集分布， 迂曲扩张， 互相交通。 动态观察肿瘤内布满红、 蓝镶嵌的彩色血流信号， 或连接成团片状， 或见5个以上斑片状彩色像素或3条以上血管走行。 PDI显示更清晰， 形似火焰状(图1，图2)。 此型以骨肉瘤、 骨转移癌多见。 ②树枝状分布型-中血供型： 肿瘤内血管分布较上型稀疏， 走行似树枝, 可见1～2条血管走行或见3～5个斑点状彩色像素。 上述两型在恶性肌骨系统肿瘤占85%(51/60)。 PDI显示为清晰的树枝状血管， 恰似“圣诞树”样(图3，图4)。 此型多见于骨巨细胞瘤和部分骨肉瘤、 骨转移癌。 ③斑点状分布型-少血供型： 肿瘤内血管走行不清， 仅有1～3个斑点状彩色像素分布于强回声斑块表面或缝隙中。 PDI显示斑点状血流信号似天空闪烁之星。 此型可见于脊索瘤、 软骨母细胞瘤等恶性肿瘤， 共占15%(9/60)。
, 百拇医药
(2) 肿瘤与周围大血管及肿瘤表面血管： 在肿瘤附近有大血管时， 如股骨近、 远端、 肱骨近端等处恶性肿瘤， PDI、CDFI可清晰观察股动脉、 腋动脉等大血管与肿瘤界限是否清晰， 有无受侵。 恶性肌骨系统肿瘤常常显示肿物与血管壁界限不清、 受压移位、 包绕等征象(图5)。 PDI、CDFI表现为患侧大血管内彩色血流亮度增加或呈多彩状血流。 频谱形态与健侧不同， 常常为舒张末期流速较健侧加大。 肿瘤部位之皮下组织常常见到絮状或蚓状低回声带， 频谱显示为静脉怒张。 此表现以骨肉瘤多见。
二、 良性肌骨系统肿瘤
1. 形态学特征： 在嗜酸性肉芽肿、 浆细胞骨髓瘤等良性骨肿瘤中也常有骨质破坏， 表现为骨皮质增厚、 回声增强、 骨表面不平整、 部分有骨缺损。 骨膜反应常为增厚。 骨破坏周围也可形成软组织肿物， 但范围小， 形似“拱桥”状。
2. PDI、CDFI表现： 除部分血管瘤血供丰富外， 良性肌骨系统肿瘤血管分布多为斑点状， 共占84.6%(44/52)。 患侧大血管多无受侵表现。 对骨软骨瘤进行了20例观察， 均未见明确血流信号。
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三、 PDI、CDFI结果与X线、 CT对比
60例恶性肌骨系统肿瘤PDI、CDFI定性诊断符合率95.9%(57/60)， 特异性92.3%， 阳性预期值93.4%。 2例肌纤维肉瘤误诊为血管瘤， 1例骨转移癌误诊为慢性骨髓炎。 52例良性肌骨系统肿瘤， PDI、CDFI定性诊断符合率92.3%(48/52)， 特异性95%， 阳性预期值94.1%。 2例滑膜囊肿、 2例瘤样纤维组织增生误诊为软组织肉瘤。 良恶性肌骨系统肿瘤定位性诊断总符合率93.8%(105/112)。 60例恶性肌骨系统肿瘤均行X线及CT检查， 定性诊断符合率分别为90%(54/60)， 93.3%(56/60)。 CDFI、 PDI结果与X线、 CT比较无显著差异(P值>0.05)。 但CDFI尤其PDI显示软组织肿物范围(90.8%)， 远远大于X线(65%)及CT(75%)， 且有显著性差异(P值<0.05)。
四、 肌骨系统恶性、 良性肿瘤CDFI频谱分析(表4)。
, 百拇医药
表4 112例患者血流参数 血流参数
病变性质
恶性病变(1)
良性病变(2)
S
27.34±11.78△
15.40±8.44
(cm/s)
D
5.76±3.28*
7.02±6.08
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(cm/s)
S/D
4.75±2.03△
2.99±1.11
RI
0.77±0.08△△
0.61±0.10
PI
1.82±0.75△
1.21±0.06
TAP
, 百拇医药 13.6±9.24△
9.01±5.03
(cm/s)
TAV
6.8±4.14△
4.21±2.99
(cm/s)
注 (1)与(2) △P值<0.01 △△P值<0.001 *P值>0.05
讨 论
一、 灰阶超声与肌骨系统肿瘤
国内外对骨恶性肿瘤的X线、 CT、 MRI及DSA研究相当深入， 积累了大量经验。 几种检查相互补充， 联合应用， 才能反应肿瘤全貌。 超声检查不仅能显示骨质破坏， 还能观察软组织肿瘤以及骨病变周围包绕的软组织肿物大小、 形态、 包膜和内部回声情况。 另外超声能在各个切面观察肿瘤本身、 肿瘤与周围脏器之关系、 肿瘤是否侵犯周围大血管， 一种检查方法就能比较客观地显示肿瘤全貌， 弥补了X线平片、 CT扫描及MRI之不足。 灰阶超声用于肌骨系统初期， 多数作者认为低频探头更适宜(2.25～3.5 MHz)[8～10]， 原因是低频探头穿透力强。 但由于分辨率较差， 不利于对病变周围软组织肿物的观察及病变的早期发现。 为此， 我们应用10 MHz高频探头， 并辅以3.5 MHz探头， 许多低频探头所观察不到的病变及层次一目了然， 如肿瘤处皮下组织炎症、 水肿、 增厚、 静脉怒张、 引流区域淋巴结反应性增生及转移。 尽管就骨病变范围来讲， 由于探头大小的限制， 其表现不如X线平片及CT扫描， 但就软组织受侵情况则远远优于X线和CT。 对软组织肿瘤肿瘤边界以往多认为良性肿瘤有包膜， 边界清晰光滑， 多数内部回声均匀。 而10 MHz探头显示良性肿瘤边界不光滑， 内部回声不均匀， 部分软组织肉瘤由于假包膜形成边界却很清楚。 由于高分辨仪器的使用， 使得早期病变的发现成为可能。 本组两例骨膜型骨肉瘤， X线平片未发现骨质破坏， CT也未明确诊断。 10 MHz探头观察， 肿瘤处骨质增厚， 回声增强， 未见明显骨破坏， 但有骨膜抬高及针状肿瘤骨形成， 考虑为骨肉瘤， 后经手术病理证实。 以下为恶性肌骨系统肿瘤声像图表现： ①骨质破坏中断并有肿瘤骨形成， 图像表现为形态不规整的实质低回声内呈典型的“珊瑚”状强回声； ②肿瘤区骨膜增厚、抬高， 典型的形成Codman三角和日光放射状影像； ③肿瘤边界不清， 常呈浸润性生长， 底部回声明显衰减， 表浅皮下组织可见静脉怒张。
, 百拇医药
二、 CDFI、PDI与肌骨系统肿瘤
近年来CDFI广泛应用于临床[13～15]。 但CDFI有内在局限性， 如当增益过高或阈值过低时噪声容易掩盖血流信号， 还有对角度的依赖性以及发生混叠等[16]。 而PDI弥补了CDFI上述缺点， 使以往很难探测的低速血流和极低速血流得以准确显示， 明显提高了多普勒血流探测的敏感性， 拓宽了CDFI的临床应用[17]。 作者认为：
1. PDI、CDFI同样可以鉴别肌骨系统良恶性肿瘤： 从血管分布来看， 恶性肌骨系统肿瘤血管血流色彩明亮丰富， 分布广泛， 可见迂曲扩张， 互相交通成片状或树枝状血流信号； 良性肌骨肿瘤以斑点状血流多见。 从频谱分析来看， 恶、 良性肌骨系统肿瘤收缩期血流峰值分别为27.34±11.78和15.40±8.44cm/s(P值<0.01)； 阻力指数分别为0.77±0.08和0.61±0.10(P值<0.001)。 说明恶性肌骨系统肿瘤显示为高速高阻血流(图6)， 良性肌骨系统肿瘤显示为低速低阻血流(图7)。
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2. PDI、CDFI与手术切除范围： 由于PDI对低速血流和极低速血流敏感， 对于四肢恶性肌骨系统肿瘤， 从肿瘤近远端开始， 我们应用PDI分别与健侧同位置同层次进行血管分布对比研究。 发现患侧肿瘤边缘以外血流信号明显高于健侧， 甚至可以跨越关节， 一般距肿物边缘约10～15 cm(平均12.9 cm)， 两侧PDI显示血流信号才基本一致， 说明PDI显示血管异常范围又大于CDFI所见。 因此对恶性肌骨系统肿瘤的切除范围宜足够大， 不能仅仅根据骨破坏之大小及软组织肿物范围。
3. PDI、CDFI与肿瘤周围大血管： PDI、CDFI能明确肿瘤与附近大血管之关系， 判定其有无受压、 移位、 浸润及肿瘤包绕情况， 为手术方式提供重要参考依据。
4. 彩超引导下经皮穿刺活检： 恶性肿瘤术前病理决定着手术与否和术式。 PDI、 CDFI显示肿瘤周边血供丰富， 即肿瘤周边部生长活跃。 因而利用彩超引导穿刺取材成功率大大提高。 本组40例恶性肿瘤在彩超引导下穿刺活检， 38例明确诊断， 准确率达95%， 而且无放射线损伤， 痛苦小。
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5. 文献报道[18，19]CDFI能观察恶性骨肿瘤患者对化疗的反应。 本研究获得了肌骨恶性肿瘤滋养动脉血流频谱， 为观察放、化疗疗效提供了客观指标。
图1 CDFI显示肿瘤内血管密集分布,连接成团片状
图2 PDI显示更清晰,形似火焰状
图3 CDFI显示肿瘤内血管走行呈树枝状
图4 PDI显示为清晰的树枝状血管,恰似"圣诞树"样
图5 恶性肌骨系统肿瘤常常显示肿物与血管壁界限不清,受压移位,包绕等征象
图6 恶性肌骨系统肿瘤显示为高速高阻血流
, 百拇医药
图7 良性肌骨系统肿瘤显示为低速低阻血流
参 考 文 献
1Ney FG, Feist JN， Altemus LR, et al. Characteristic angiogphic criteria of malignancy. Radiology, 1972，104∶567-570.
2Levin DC, Watson RC, Baltaxe HA. Arteriography in the diagnosis and mangenment of acquired peripleral softtissue masses. Radiology, 1972,103∶53-58.
3Taylor KJW, Ramos I, Morse SS, et al. Focal liver masses: differential diagnosis with pulsed Doppler US. Radiology, 1987，164∶643-647.
, 百拇医药
4Kenneth JW, Taylar KJW, Ramos I. Doppler US tumor signals with neovascular morphologic features. Radiology, 1988，166∶57-62.
5Tanaka S, Kitamra T, Fujita M. Small hepatocellulor carcinoma differention from adenomatous hyperplastic nodule with color Doppler flow imaging. Radiology, 1992，182∶161.
6Ramos I. Tumor vascular signals in renal masses: detection with Doppler ultrasound. Radiology, 1988，168∶168.
, 百拇医药
7Schoenberger SG, Sutherland CM, Robinson AE, et al. Breast neoplasms: duplex sonographic imaging as an adjunct in diagnosis. Radiology, 1988，168∶665-668.
8齐秀玲， 王牧. B型超声诊断恶性骨肿瘤的研究. 中国超声医学杂志， 1986，2(2)∶66-70.
9袁珍， 徐万鹏. B型超声及彩色多普勒血流显像在骨及软组织肿物中的应用. 中华超声影像学杂志， 1995，4(1)∶25-28.
10袁珍，徐万鹏，芦仁羿，等.成骨肉瘤超声诊断及彩色多普勒血流显像特征(附60例分析). 中华放射学杂志，1995，29(4)∶234-238.
11张天泽，徐光炜. 肿瘤学. 天津： 天津科学技术出版社， 1996∶2045-2056.
, 百拇医药
12周燕， 廉家澄. 影像学在四肢骨肿瘤诊断中的应用. 国外医学临床放射学分册， 1996，4∶205-208.
13唐杰，郝凤鸣，谢峰，等. 多普勒血流显像在肝占位病变中的应用. 中国超声医学杂志， 1992，8(1)∶1-3.
14Kier R, Taylor KJW, Feyock AL, et al. Renal masses: characterization with Doppler US. Radiology, 1990，176∶703-707.
15San-kan Lee, Tain lee, Kuan-rong Lee, et al. Evaluation of breast tumors with color Doppler image-directed Doppler Ultrasound. JCU, 1995，23∶367-373.
, 百拇医药
16韩增辉， 钱蕴秋， 王全华. 能量多普勒显像： 一种新的多普勒显像技术. 中国超声医学杂志， 1996，12(4)∶58-59.
17王永栋， 田绍荣， 张惠，等. 彩色多普勒超声对诊断乳腺疾病的前瞻研究. 中华放射学杂志， 1995，24(3)∶150-153.
18H-J van der Wonde, Bloem JL, Schipper J, et al. Changes in tumor perfusion induced by chemotheraphy in bone sarcomas: color Doppler flow imaging compared with contrastenhanced MR imaging and three-phase bone scintigraphy. Radiology, 1994，191∶421-431.
19H-J van der Woude, Bloem JL, Van Oostayen JA, et al. Treatment of high-grade bone sarcomas with neoad-juvant chemotheraphy: the utility of sequential color Doppler sonograghy in predicting histopathologic response. AJR, 1995，165∶125-133.
(收稿 1997-10-10 修回 1997-12-13), 百拇医药