同位素骨扫描技术在骨肿瘤诊断中的应用

同位素骨扫描技术在骨肿瘤诊断中的应用

中华骨科杂志 2000年第0期第20卷 骨肿瘤

作者：胡永成　毕文志　王继芳　卢世璧

单位：胡永成（现调入天津 医院骨肿瘤科）；毕文志　王继芳　卢世璧（解放军总医院骨科　北京　100853）

　　同位素骨扫描技术是利用某些核素可与骨结合的特性，采 用核医学显像仪器探测体内被骨骼吸收的核素所发出的电磁射 线，检测骨的形态、血供、代谢等异常的方法。与核医学的 大多数方法一样，骨扫描是一个非常灵敏但无特异性的方法。 任何影响骨代谢（生长、吸收）平衡的因素均可导致骨显像 不正常。随着高速、全身显像仪器的应用，以及短半衰期亲骨 性放射性核素的发现，同位素骨扫描在检测骨异常中已得到 广泛应用。

　　一、同位素骨扫描的方法和原理

　　1.放射性核素及骨吸收机理:核医学中可使用的放射性核素 种类较多，适用于骨扫描的放射性核素主要有：

　　85Sr:是第一个成功显示骨异常的放射性核素，曾广泛应用 。85Sr的化学结构与Ca相似，可以生物性地代替钙并与羟基磷灰 石晶体掺和，变为85Sr羟基磷灰石结构。残留的85Sr通过肾脏和 胃肠道排除。85Sr通过血流到达骨后，可以自由进入骨膜，和骨快速结合。大约30％～50％的剂量在药物注射后1h进入骨组 织。85Sr的γ射线能量高达514KeV，放射性暴露明显，半衰期长 达65d，故目前已较少用于骨显像。

　　87mSr:因为87mSr的γ射线能量是388KeV，且只有2.8h的物理半衰期，87mSr比85Sr更有效。主要缺点是价格较昂贵，且必须在注 射后2～3h内完成显像，而此时的骨/血流比不佳，因此其在骨 扫描的应用受到限制。

　　18F:主要在99mTc引进之前的70年代早期使用。18F以与羟基交 换的方式和钙羟基磷灰石晶体结合，通过正电子衰变产生的51 1KeV的湮没X射线在闪烁扫描相机上显像。18F物理半衰期为1.8h ，给药后2～3h进行骨扫描，骨/血浆、骨/软组织比值也十分合 适。18F价格昂贵，γ射线能量不适合γ照像，故目前使用的 不多。但由于18F可用于正电子发射断层（PET）骨扫描显像，使 骨扫描显像更清晰，示踪剂本身能够定量，而又开始受到重视。

　　99mTc:1971年Subramanian等[1]介绍的99mTc多磷酸盐标记物使骨影 像学示踪剂的研究有了很大发展。99mTc的γ射线能量为140KeV， 半衰期为6h。99mTc多磷酸盐是带P－O－P键的无机物，而99mTc二 磷酸盐带有机的P－C－P键，在活体内不易被酶水解而更稳定。 大约50％的99mTc－MDP或99mTc－HMDP被骨吸收，在骨代谢活跃或反 应性骨病变区浓度较高。99mTc能量适中，半衰期较短，与骨结 合快，显像时间较长，是目前最理想、有效的骨显像剂。

　　2.骨扫描的方法:核医学显像仪器主要有放射性核素闪烁扫 描机、γ照相机、发射型计算机断层显像。以99mTc－MDP或99mTc －HMDP骨显像为例，静脉注射99mTc－MDP或99mTc－HMDP15～20mCi后2 ～3h进行骨显像。临床上，也可以按“三相骨显像”过程对示 踪剂动态显像：放射性核素血流相（第一相），示踪剂主要 在血管内，此时以每秒1帧连续摄像，收集60s的信息贮存于电 脑内；放射性核素血池相（第二相），注射后1～2min的静态像 ，示踪剂主要分布于血管内，每分钟拍摄1帧，反映局部血供 情况；放射性核素延迟相或代谢相（第三相），即在注射后2 ～3h的静态显像，此时放射性核素主要与骨结合。99mTc－MDP的 骨吸收高峰大约在第65min，尽管最佳靶/本底比(target－to－back ground ratio)出现在注射后6h，但考虑到同位素衰变和方便患者 ，一般在注射后2～3h进行骨显像。

　　主要有两个因素决定放射性核素骨吸收的数量和分布:骨转 换率和局部血供。如果一个区域骨转换率较低或骨骼血流量 减少，通常产生“冷区”；而在高骨转换或充血区域，则骨吸 收增加，出现放射性核素浓聚。

　　二、同位素骨扫描的应用范围

　　同位素骨扫描是通过放射性核素检测骨组织的代谢异常， 所以能在X线和CT扫描出现异常之前显示某些骨组织病变。此外 ，骨扫描可辅助其它影像学检查明确临床诊断。骨扫描的假 阴性通常在3％以下，假阳性也在5％以下[2]，但骨扫描的缺点 是特异性不高。同位素骨扫描可用于下列情况:(1)原发性骨肿 瘤及骨肿瘤的软组织和肺转移的早期诊断；(2)检查原因不明的 骨痛；(3)选择骨骼病理组织学检查部位；(4)制定放疗计划；( 5)淋巴瘤、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等其他系统肿瘤的术前分 期及治疗后的随访；(6)对可疑肿瘤患者进行筛选；(7)骨骼炎性 病变的诊断及随访；(8)应力性骨折、缺血性骨坏死等骨关节 创伤的鉴别诊断；(9)Paget病的定位诊断及治疗后的随访。

　　三、同位素骨扫描在常见骨肿瘤诊断中的应用

　　1.良性骨肿瘤:骨扫描是良性骨肿瘤的一种辅助诊断检查， 早期骨血流显像有助于区别骨良、恶性肿瘤。当病变在X线片 上表现为硬化和透光性影像时，如果是良性骨肿瘤，血流骨扫 描显像可见病变部位不出现放射性浓聚或只有轻度放射性核 素浓聚；而恶性骨肿瘤的血流显像表现为病变部位放射性核素 明显浓聚。良性骨肿瘤的骨扫描影像发生变化，同时伴有持 续性核素增强，预示肿瘤恶变的可能。

　　骨样骨瘤:骨样骨瘤是较常见的良性骨肿瘤，X线检查可见 规则的透明区域，周围有硬化边缘，这是骨样骨瘤典型的X线 征象，但出现较晚。当患者的主要症状为骨性疼痛而X线片上 未见异常时，骨扫描可能有阳性表现。有时在X线片上观察不 到，但在骨扫描片上可见局灶性破坏。同位素骨扫描可以发现 X线平片不能观察到的骨样骨瘤，尤其是脊柱、骨盆和股骨颈部 的骨样骨瘤。也可以用骨扫描评价骨样骨瘤病变范围，保证 手术切除彻底。骨扫描也可用于骨样骨瘤的术后随访。疼痛复 发且有局部放射性核素活动增强提示肿瘤切除不完全，需要 再次手术。

　　骨软骨瘤:骨软骨瘤是骨生长方向的异常，多见于年轻人。 X线的特点是在骨的干骺端表面的骨性突起，由皮质骨和松质 骨构成。骨扫描可以显示生长活跃的骨软骨瘤，多发性骨软骨 瘤在骨扫描显像上显示为多个局灶性放射性核素浓聚区。骨 扫描不能显示骨软骨瘤是否恶变，但可显示其生长是否活跃， 可用于对多发性骨软骨瘤进行随访观察。但有时不易与软骨 肉瘤相鉴别。

　　2.原发恶性骨肿瘤:同位素骨扫描对原发恶性骨肿瘤的诊断 有很高的临床价值。主要作用是:在原发恶性骨肿瘤初诊时， 确定病变为单发性病变或多发性病变，发现肿瘤的跳跃性病灶 ；了解病变的范围，明确肿瘤是否已发生骨骼转移；在治疗 过程中，评价恶性骨肿瘤的疗效；对恶性骨肿瘤治疗后的复发 和转移情况进行随诊观察。

　　骨肉瘤:骨肉瘤是最常见的恶性骨肿瘤，约占恶性骨肿瘤的 20％。初诊时有跳跃性病灶者约占2％，25％的患者在尸检时发 现肿瘤已有骨转移，不过，肺转移更常见[3]。典型的骨肉瘤 原发和转移病灶骨扫描显示核素吸收均增加，三相扫描显示肿 瘤部位的血运增加。骨肉瘤的一些软组织转移灶也显示放射 性核素浓聚。在开展辅助性化疗前，骨肉瘤的肺转移总是早于 骨转移。Goldstein等[4]发现，在行辅助性化疗的患者中，肺转 移之前有骨转移者达16％。根据这个发现，建议对所有骨肉瘤 患者定期进行骨扫描，尤其在最初2年内，以便早期探测到转 移病灶。虽然早期骨扫描可能只探测到少数的转移瘤，但其对 治疗的潜在影响很大。一般认为，在骨肉瘤对化疗的反 应情况方面，99mTc磷酸盐不敏感；病灶的核素吸收变化显示较 迟缓。201Tl和67Ga枸酸盐更敏感，以201Tl为著[5]。

　　Imbriaco等[6]研究表明，201Tl是评价骨肉瘤患者术前化疗后肿 瘤坏死程度的简单、有效且可靠的方法，201Tl显像对制定骨肉 瘤患者的手术方案有重要的指导作用。

　　Ewing肉瘤:来源于骨髓，主要临床特点是疼痛、发烧、肿胀 和白细胞增高，有时易与化脓性骨髓炎混淆。典型的X线表现 是骨的溶骨性破坏和骨膜增厚，呈现典型的“葱皮样”外观。 需做组织学检查才能确诊。骨扫描显示病变放射性核素浓聚 ，Ewing肉瘤的周围反应性充血不如骨肉瘤明显，所以骨扫描能 比较准确地确定病变范围，可帮助制定放疗和手术治疗方案。 部分患者在就诊时已有骨转移，所以对Ewing肉瘤患者行骨扫描 很必要。在评价治疗反应时，采用同位素核素67Ga可提高敏感 性[7]。

　　多发性骨髓瘤:由于大部分多发性骨髓瘤成骨较少，主要以 溶骨性破坏为主，同位素骨扫描并不比X线检查更敏感，同位 素骨扫描可能低估每个病灶的范围，但在显示多发性病灶方面 具有优越性。骨扫描的结果与疾病的变化过程有关，在病变 早期X线检查结果阳性之前，病变代谢活动非常强，骨扫描结 果通常呈阳性；随后，由于钙质的丢失，X线检查可以观察到 病变；晚期的骨代谢活动减弱，通常遇到的骨扫描阴性而X线 检查阳性的病变都是晚期，是X线片上完全可见的骨溶解病变 。虽然同位素骨扫描有时可以显示在X线片上无法发现的早期 异常，不过，X线是检查多发性骨髓瘤的基本方法，骨扫描不 适用于对本病进行分期和确定病变范围。

　　3.骨转移性肿瘤:大多数情况下，同位素骨扫描主要用于寻 找转移性病灶。骨扫描是探查骨转移高度敏感的方法，也是对 全身骨骼进行检查的最简单方法。如X线片上明显可见的病变 骨扫描检查假阴性低于5％，而10％～40％的骨转移病灶骨扫描 已有异常，但X线检查却正常[8]。已知恶性肿瘤的患者中，有 疼痛但X线检查正常者经全身骨扫描证明有骨转移者约占30％。 但骨扫描无特异性，有时应结合其它影像学方法对骨扫描阳 性者进行评价。

　　恶性肿瘤骨转移骨扫描的特点是多发的、无规则的核素浓 聚影像。一般认为，当肿瘤转移至骨组织后，肿瘤细胞刺激破 骨细胞分泌的因子引起骨溶解，这反过来刺激成骨活动增强 ，可以解释骨扫描片上的核素浓聚现象。有大约5％的转移病 灶骨扫描为阴性或核素显像为“冷区”，X线显示为骨溶解性 破坏。

　　只有当骨转移灶达1～1.5cm以上且脱钙达50％～75％时，X线 检查才能观察到。因此，同位素骨扫描可以早于X线检查6个月 发现转移病灶[9]。当同位素骨扫描显示有骨异常，尤其是无X 线证据的孤立性病变，以及病变是否是转移瘤还不能确诊时， 需要行经皮穿刺骨组织活检来明确诊断。

　　乳腺癌、肺癌和前列腺癌骨转移较早，而且骨转移率也较 高，及时进行同位素骨扫描对于确定肿瘤的分期、选择治疗方 案很有意义。另外，对肾癌、膀胱癌、头颈部癌、卵巢癌、 消化系统癌症患者，原发疾病确诊后，怀疑有远处转移时，应 该首先选择同位素骨扫描检查。

　　4.术中骨扫描:由Rinsky等[10]首先提出并用于切除骨样骨瘤。 方法是使用便携式γ照相机，装上针孔准直器，存在骨样骨 瘤病变的部位能清楚地显示边缘清晰的放射性示踪剂浓聚区， 其周围可以出现或不出现弥漫放射性浓聚区。这种扫描对脊 柱、骨盆和股骨颈部的骨样骨瘤非常有效。这种方法也可用于 骨转移瘤活检术、内生软骨瘤刮除术、脓肿引流术以及切除 骨母细胞瘤。Klonecke等[11]提出一种术前和术后即刻进行的骨扫 描显像的方法，帮助对病变定位和确定病变是否已切除。方 法是术前3h给患者注射示踪剂，将闪烁扫描照相机带到手术室 ，用无菌塑料隔离器包好探测器。患者摆好，消毒后铺 无菌巾，对病变部位照相，对异常病灶定位，用无菌笔或针在 病变部的皮肤上做标记，引导手术医生选择入路。术后即刻 行第二次闪烁扫描，以明确病变是否完全切除。

　　参考文献

　　1，Subramanian G, McAfee JG. A new complex of 99mTc for skeletal imaging. Radiology, 1971, 99:192－ 196.

　　2，谭天秩.临床核医学.第1版.北京:人民卫生出版社，1993.8 59－903.

　　3，Harbert JC, Eckelman WC, Neumann DR.Nuclear Medicine: diagnosis and therapy. 1st ed. New York:Thieme Medical Publishers, 1996. 801－ 864.

　　4，Goldstein H, McNeil BJ, Zufall E, et al. Changing indications for bone scintigraphy in patients with osteosarcoma. Radiology,1980, 135:177－ 180.

　　5，Ramanna L, Waxman A, Binney G, et al. Thallium－ 201 scintigraphy in bone sarcoma: comparison with gallium－ 67 andtechnetium－ MDP in the evaluation of chemotherapeutic response. J Nucl Med, 1990, 31:567－ 572.

　　6，Imbriaco M, Yeh SD, Yeung H, et al. Thallium－ 201 scintigraphy for the evaluation of tumor response to preoperativechemotherapy in patients with osteosarcoma. Cancer, 1997, 80: 1507－ 1512.

　　7，Estes DN, Magill HL, Thompson EI, et al. Primary Ewing sarcoma: follow up with Ga－ 67 scintigraphy. Radiology, 1990,177:449－ 453.

　　8，Denardo GL, Jacobson SJ, Raventos A. 85Sr bone scan in neoplastic disease. Semin Nucl Med, 1972, 2:18－ 30.

　　9，Citrin DL, Fogelman I. A review of bone scanning in the evaluation of the cancer patient. Appl Radiol Nucl Med, 1980, 9:102－ 110.

　　10，Rinsky LA, Goris M, Bleck EE, et al. Intraoperative skeletal scintigraphy for localization of osteoid osteoma in the spine.Case report. J Bone Joint Surg(Am), 1980, 62:143－ 144.

　　11，Klonecke AS, Licho R, McDougall IR. A technique for intraoperative bone scintigraphy. A report of 17 cases. Clin NuclMed, 1991, 16:482－ 486.