如何评估影像学检查偶然发现的骨病变?
作者:Stephanie Bernard1, Eric Walker1 and Meera Raghavan2
1、宾夕法尼亚州赫尔希医学中心放射科
2、佛罗里达州坦帕市莫菲特癌症中心放射科
在平时的诊疗过程中,经常意外的发现骨病变。在一项回顾性研究中,意外发现肌肉骨骼异常频率为2-10%[ 1 - 4]。当面对意外的发现时,目标是准确地区分哪些病变可以安全地忽略,那些需要另外检查或活组织检查。作为此过程的一部分,了解各种成像测试的优势和局限性,对于选择最具成本效益和快速的检查至关重要。对于意外的骨病变,将针对四种常见情况审查,区别解剖学特征和广义成像方法:软骨病变,硬化性骨病变,溶骨性病变和局灶性骨髓异常区域。
1、一般考虑因素
如果在MRI首次遇到骨病变,应获得常规X光片以进行比较。X光片将允许评估骨病变的关键特征,包括其边缘,骨膜反应和骨质结构。一个关键的概念是骨病变边缘的放射照相外观是病变生物侵袭性的直接反映,放射线照相的硬化边缘反映了允许邻近骨修复的惰性生长。因此,一个明确边界的硬化边缘病变,在放射学上具有小于6%的恶性机会,而具有部分不明确边缘的性溶骨性病变,具有接近50%的恶性肿瘤的可能性,并且浸润性病变具有更大的可能性,恶性肿瘤的可能性超过80%[ 9 ]。
骨结构损伤可以帮助识别原发性软骨、骨质或纤维性骨肿瘤[ 8 ],这种矿化基质可能很难在MRI上识别。骨病变需要考虑患者的年龄,性别,生长位置,纵向生长还是轴向生长,是否存在侵袭性[ 8,10 ]。应该记住,原发性骨肉瘤相对罕见,占骨恶性肿瘤的比例不到0.2%[ 11]。转移性疾病,多发性骨髓瘤,淋巴瘤和白血病占恶性骨病变的99%以上。在转移性病变中,85%来自五个主要部位:乳腺癌,肺癌,前列腺癌,肾癌和甲状腺癌[ 12 ]。考虑到所有类别的疾病(肿瘤,感染,炎症,创伤,先天性或发育,内分泌或代谢,血管,药物作用,自身免疫或胶原血管),面对局部骨病变形成初步鉴别诊断非常重要。防止忽视有时不寻常但正确的诊断。
2、软骨样病变 Chondroid Lesions
骨软骨瘤与外生软骨肉瘤
Osteochondroma Versus Exostotic Chondrosarcoma
骨软骨瘤是最常见的良性骨肿瘤,占所有原发性骨肿瘤的10-15%,占良性骨病变的50%[ 13 ]。骨软骨瘤是一种来自骨骼的外生性生长,具有显示皮质和髓质与下层骨连续性的诊断成像特征[ 13 ]。骨软骨瘤可能表现为肿块或由于继发性并发症,如外膜囊裂形成,邻近结构受压或骨折[ 13,14 ]。软骨帽恶变转化为继发性软骨肉瘤,孤立性骨软骨瘤的不到1%,遗传性多发性外生骨疣为2-5%[ 13]]。即使是在与患者遗传性多发性骨软骨瘤,恶变前20岁是罕见的[13,15,16 ]。几位作者已经注意到从中轴骨骼产生的骨软骨瘤的恶性转化率增加[14,17 - 19 ]。当继发性软骨肉瘤从骨软骨瘤发展时,85%或更多的几率将成为具有极低转移潜能的1级肿瘤[ 20 - 22 ]。
软骨含水量很高。软骨帽在超声波上显示低回声,在CT上略微高于水的密度,在T1加权图像上显示中到低信号的MRI外观,在T2加权图像上显示中到高信号,均反映流体含量[13]。 IV对比度增强成像将显示软骨外周和间隔增强[13]。通过测量,2 cm或更大的软骨帽厚度可以最好地确定软骨肉瘤转化[20](图1)。青春期后疼痛和病变大小的快速增加,表明患有先前无症状的骨软骨瘤的患者发生恶变[13]。在骨软骨瘤与邻近结构摩擦的位置处,充满液体的外膜囊可以产生增厚的外观,最常见的是腹侧肩胛骨或髋骨软骨瘤[23]。因为滑囊也会在对比增强成像中显示具有外周增强的流体信号,所以MRI序列提供软骨帽和滑囊中自由液体之间的对比区分[13,20]。
图1 -32岁男性患有颈部骨软骨瘤,在过去6个月内显示出生长和疼痛增加。轴向T2加权(TR / TE,6566/117)MR图像显示左侧颈椎骨软骨瘤。 注意薄软骨帽向后(箭头)和前面增厚的软骨帽(> 2 cm)代表继发性软骨肉瘤(箭头)。
已经发现FDG PET / CT显示2级(标准摄取值[SUV],2.4-4.6)或3级软骨肉瘤(SUV,6-20)或去分化病灶(SUV,11.4)的病变中葡萄糖代谢增加[16]。 然而,PET显示类似的SUV用于良性骨软骨瘤(SUV,0.9-1.3)和1级软骨肉瘤(SUV,1.4-3.4)。 因为1级肿瘤包括由骨软骨瘤引起的大部分软骨肉瘤,所以FDG PET在大多数情况下不提供可靠地鉴别。
软骨瘤与常规软骨肉瘤
Enchondromas Versus Conventional Chondrosarcoma
软骨瘤很常见,占所有良性骨肿瘤的10-25%[24]。 软骨瘤被认为是从生长板中移出的残留良性软骨的持续生长的结果[10,25]。 小于1厘米的病变被称为“残余的软骨(cartilage Rests)”。
软骨瘤在脊柱和骨盆中并不常见,作为潜在的软骨肉瘤值得进行另外的检查[25]。 在手脚近端,许多软骨瘤将在放射线照片或CT上显示弧形和环形或斑点状软骨样基质。 软骨瘤通常表现出特征性的小叶生长模式,并且由于软骨的高流体含量,T1加权图像上的中低信号,和未钙化区域的T2加权图像中的中高信号[23]]。 当面对T1和T2加权图像上接近流体信号的不确定的骨髓替代病变时,IV钆造影剂给药后T1加权脂肪抑制成像有助于识别特征性的小叶,以及外周和软骨样病变的间隔增强。[10,25]。
有助于区分髓内软骨肉瘤和软骨瘤的影像学特征包括大于三分之二皮质深度的骨内膜扇形,皮质重塑,皮质破坏,骨膜反应,大于5厘米,以及软组织肿块[25-27](图2和3), 所有这些特征都强烈暗示了软骨肉瘤的诊断[25,28]。需要注意的是,单纯皮质重塑和骨扩张在狭窄的管状骨骼(例如手和脚的腓骨或骨骼)中不是可靠的鉴别特征。
图2 - 软骨样病变中侵袭性特征的示例。 左图显示皮层的深部(大于三分之二)骨内膜扇形。 中图显示可扩张的皮质重塑。 右图显示了皮质破坏和病变的软组织扩展。
图3A -52岁女性,中央髓质2级软骨肉瘤。A,胫骨的侧位X线片显示病变上方(箭头)的软骨样基质。 下部成分导致胫骨皮质的可扩展重塑和细微的骨膜反应。
图3B -52岁女性,中央髓质2级软骨肉瘤。B,在活组织检查期间向近端(B)和远端(C)获得的轴向CT图像显示皮质内侧(大于三分之二)骨内膜扇形(箭头,B)并且显示皮质隧道和骨膜反应(C)。
图3C -52岁女性,中央髓质2级软骨肉瘤。B,在活组织检查期间向近端(B)和远端(C)获得的轴向CT图像显示皮质内侧(大于三分之二)骨内膜扇形(箭头,B)并且显示皮质隧道(cortical tunneling)和骨膜反应(C)。
图3D -52岁女性中央髓质2级软骨肉瘤。d,矢状T1加权MRI序列显示病变上方的小叶生长,可能代表先前存在的软骨瘤。下部组件表现得更具侵袭性,导致胫骨皮质的可扩展重塑。
图3E -52岁女性中央髓质2级软骨肉瘤。E,增强的T1加权脂肪饱和MR图像显示典型的软骨样病变的外周和中隔增强模式。
图3F -52岁女性中央髓质2级软骨肉瘤。F,轴向T2加权脂肪饱和的MRI序列显示皮质破坏和软组织肿块(箭头)。
疼痛是软骨肉瘤的最常见的症状,在95%的患者观察到的,并且能是在低档软骨肉瘤唯一区别特征[ 25,26,29 ]。对于缺少放射学特征的病变,可以关节内注射利多卡因来鉴别疼痛来源于关节内还是病灶[ 25,28 ],对于没有缓解疼痛的患者,临床关注的问题仍然是潜在的低度软骨肉瘤,可以安全地跟踪病变的稳定性,因为低级软骨肉瘤生长缓慢且转移潜能很低[ 30]。如果要进行活组织检查,应该通过手术进行切除活检,因为经皮活检标本不足以排除低度软骨肉瘤[ 29 ]。对于更具侵袭性的高级病变,应进行经皮穿刺活检以确定诊断并进行明确的手术治疗[ 25 ]。
在82%的软骨肉瘤中,在骨显像中摄取的放射性核素大于髂前嵴的放射性[ 25 ]。大多数软骨瘤的摄取量小于或等于髂前嵴的摄取量,但有重叠[ 31 ]。FDG PET / CT可以使用推荐治疗前SUV大于2.0为可疑恶性肿瘤和SUV大于2.2,以提高特异性,在从内生软骨瘤区分低档软骨肉瘤很有帮助[ 32,33 ]。然而,在解剖学上,外观仍然是软骨瘤和软骨肉瘤区分的主要手段。
3:硬化病变
内生骨疣与硬化转移
Enostosis Versus Sclerotic Metastasis
当面对骨骼中任何孤立的硬化病灶时,首要考虑因素之一是病变是否是内生骨疣或骨岛。 内生骨疣代表了一种良性的皮质骨错构瘤,最常见于脊柱,骨盆,长骨的骨骺或干骺端。 内生骨疣是常见的,在尸检系列中高达14%的患者存在[34]。通过内生骨疣的横截面成像特征存在某些特征。因为它们由致密的骨组成,所以预期骨赘在射线照相和CT时均匀地像皮质骨一样致密。内生骨疣通常表现出与邻近的小梁或皮质融合的毛刺或棘手边缘[35,36]。 在连续成像时重新检查时,多达31%的内生骨疣会改变大小[37]。 然而,预计它们的生长直径在6个月内增加不到25%,或在1年内增加50%。 对于任何超过这种增长率的病变,应考虑进行活检[36]。
所有MRI脉冲序列上应该是均匀的低信号,类似于皮质骨,骨髓在所有脉冲序列的信号基本上正常[35,36,38]。 在99mTc-亚甲基二膦酸盐骨扫描中,大多数内生骨疣将显示类似于背景骨的放射性示踪剂积累[35,36]; 然而,在骨扫描中,可能是温暖的甚至是热的[36,39-41]。
有一些原发性癌可以产生纯粹的硬化性骨转移,可以模拟骨疣(表1)。 最常见的硬化转移来源是乳腺癌和前列腺癌。 在CT,如果没有多病灶可识别,硬化转移在体积小的情况下,与内生骨疣的鉴别可能相当困难(图4)。 随着病变扩大,转移可能表现出比皮质骨更不均匀的内部密度。 如果MRI发现灶体周围骨髓中T2信号异常增加,这一发现被称为“晕征”(图5),应该引起对硬化性骨转移的关注。 虽然它并不存在于所有硬化转移灶中,但遇到“晕征”时应立即进行活组织检查,因为据报道这种转移的特异性为99%[42]。
表1:成人的转移性骨病变的常见的影像学表现
A
B
图4-83岁男子体重减轻和疲劳。A,1.5年后的右髋关节轴CT图像显示硬化灶(箭头)。 与1.5年前获得的初始图像(B)相比,焦点扩大了400%以上。
图4C-83岁男子体重减轻和疲劳。C,虽然在平面骨成像(箭头)上无法检测到髋臼病变,但在左肩胛骨中发现了单独的可疑(箭头)。
图4D -83岁男子体重减轻和疲劳。D,左肩CT显示喙突(箭头)中轻度不均匀的硬化病变,因为该部位更容活检,病理确诊转移性前列腺癌。
图5 -57岁男性偶然发现硬化病变。A,在轴向CT(箭头,A)和轴向T2加权脂肪抑制MR图像(B)上看到病变。 T2信号增加的异常晕圈(箭头,B)围绕病变,在活组织检查中显示为前列腺癌。
过去建议用于评估硬化性骨病变是进行骨闪烁扫描[ 43 ]。具有适当的射线照相或横截面外观,并且具有与背景骨类似的示踪剂积累的那些损伤被认为与内生骨疣一致。上的荟萃分析的基础上,面状骨显像具有大约59%的个体硬化转移,其可以与SPECT成像加以改进,具有90%的灵敏度[44 ](表2)。由于潜在的热或热的骨性重叠和平面骨显像的轴硬化骨转移的假阴性率高达40%,不应使用平面骨闪烁扫描来排除或强制要求任何个体硬化的活组织检查病变。骨闪烁扫描的强度是它提供的相对便宜的广泛可用的全骨架筛查。这种筛查可以显示其他病变的存在和分布,这有助于将病理性异常识别为静息(图4C))。尽管目前还没有广泛使用,但与骨显像相比,18 F-NaF-PET / CT显示出更好的检测硬化性骨转移的能力,敏感性高于90%[ 45 ]。对于未作为SPECT / CT进行的骨闪烁扫描,病变将需要在示踪剂累积位点处的放射照相,以分离创伤性,关节病相关性或其他良性骨病变原因。
表2: 检测骨转移性疾病中的核医学成像灵敏度
a,肾细胞转移的敏感性可低至10%,但混合SPECT / CT可提高。
b,低代谢肿瘤(包括多发性骨髓瘤和分化型甲状腺癌)的敏感性低于85%。
c,纯粹的成骨细胞病变表现更差。
前列腺癌 Prostate Cancer
前列腺癌是男性中第二常见的恶性肿瘤[ 12 ]。在诊断时,局部与静脉前列腺癌的鉴别,对于确定那些符合局部治疗条件的患者与需要全身治疗的患者至关重要。泌尿外科文献目前正在讨论最适合前列腺癌分期的骨显像研究,该研究基于18 F-NaF-PET / CT和全身MRI与早期骨转移识别中骨显像的准确性提高[ 46-49 ](图6)。
图6-72岁患有转移性前列腺癌的男性。 从左到右,图像显示了在平面骨闪烁扫描(后视图和前视图),SPECT闪烁扫描和18F-NaF-PET上检测转移性骨病变的比较。从平面成像到SPECT到18F-NaF-PET,可见的显着性和可见的病变数量增加。 MDP =亚甲基二膦酸盐。 (由Osborne JR,纽约,纽约Memorial Sloan Kettering癌症中心提供)
骨转移可以根据前列腺特异性抗原(PSA)水平,Gleason评分和临床分期来预测[50]。 分化差的肿瘤可能不会产生PSA,因此,都需要骨闪烁扫描或18F-NaF-PET / CT。 对于中度到高分化肿瘤的其余部分,基于该算法,已发表可用于骨转移风险的比值比[51]。 在没有特异性骨症状的情况下,具有良好或中度分化的肿瘤的患者的PSA水平低于10ng / mL,对骨转移具有99%的阴性预测值,而PSA水平大于100ng / mL具有 几乎100%的阳性预测值。目前的建议是用于PSA水平超过20 ng / mL的患者进行骨闪烁扫描的初步筛查[52]。
乳腺癌 Breast Cancer
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤[12]。虽然大多数确定的骨病变将遵循本评价中已经讨论过的评估方法,但值得一提的是一个特殊的警告 - 孤立的胸骨病变。所有原因的骨骼转移性疾病在90%的患者中是多灶性的,高达21%的乳腺癌表现为孤立性骨转移。所有患有任何原因的恶性肿瘤患者的孤立性肋骨病变,都有代表转移性疾病的风险,约为10%[53]。尽管在大多数恶性肿瘤中,孤立的胸骨转移并不常见,但在确诊为乳腺癌的患者中,孤立的胸骨病变有76%的可能性代表转移,并需要进行活组织检查[54]。因为孤立的胸骨转移可以通过手术治疗,如果在骨闪烁扫描中没有发现其他病变,应考虑使用18F-NaF-PET / CT来改善检测可能改变治疗计划的其他转移[55]。
4:局灶性溶骨性病变 - 良性与恶性Focal Osteolytic Lesion—Benign Versus Malignant
除多发性骨髓瘤和淋巴瘤外,成人溶骨性病变最常见的转移灶包括肺癌,肾癌和甲状腺癌(表1),但有多种非恶性骨病变,包括软骨瘤,可能表现为局灶性病变。非瘢痕性或不确定的溶骨性病变。
当面对溶骨性病变时,X光片将有助于确定病变的初始侵袭性和需要另外的检查。在没有治疗恶性肿瘤史的情况下,具有非侵袭性硬化边缘的无症状病变不需要额外的成像。对于不确定的病变,MRI是局部表征中最有用的下一步。可以帮助排除骨病变恶性肿瘤的MRI特征是鉴定肉眼可见的脂肪,这一发现带有99.5%的病变良性[42]。
于那些缺乏可识别的良性MRI特征的病变,FDG PET / CT可以帮助分层病变,保证活检可以遵循的病例。 FDG PET / CT对转移性骨病变和淋巴瘤的敏感性约为95%[56-59]。 多发性骨髓瘤的敏感性较低,文献报道为59%至85%[60,61]。 同样,分化型甲状腺癌可能具有低代谢率和类似的较低的FDG PET总检出率约85%,强调了伴随的解剖学成像评估的重要性[62]。
在FDG PET / CT上缺乏代谢活动的病变中,用γ-球蛋白的阴性血清电泳进行随访,比活组织检查更合理(图7)。 当存在SUV大于2的代谢活动时,鉴别诊断继续包括良性肿瘤,创伤和可能表现为恶性阳性的感染性或炎性疾病[63]。 联合CT检查提高了特异性,允许解剖学识别活动的良性病灶,同时还允许评估骨外软组织病变和原发性恶性肿瘤的来源。
图7A -70岁男性,刚发现结肠癌时,在右后髂骨翼中发现缺乏硬化边缘的溶骨性病变。A,病变(箭头)在初始分期FDG PET / CT上缺乏代谢活动。
图7B --70岁男性,刚发现结肠癌时, 在右后髂骨翼中发现缺乏硬化边缘的溶骨性病变。B,在未增强的轴位CT图像上,病变(箭头)在2年时保持稳定,没有全身治疗,并且推测其代表良性纤维组织病变。
骨显像对溶骨性病变的敏感性较低,报道的敏感性低至50%,因为某些肿瘤缺乏成骨细胞活性的激活[64]。 与骨显像相比,氟-18-NaF-PET / CT还可以定位骨修复,改善了药代动力学和成像系统分辨率,导致检测到两倍的溶骨性病变, 但是,对于多发性骨髓瘤,与FDG PET / CT相对比,明显更不敏感[65,66]。
4、局灶性骨髓异常--MRI红骨髓与恶性肿瘤的对比
Focal Marrow Abnormality on MRI—Red Marrow Versus Malignancy
从婴儿期到成年期,从红色(造血)骨髓到黄色(脂肪)骨髓的转换具有正常的可预测性。骨骺和骨骺等效物在出生后第一年发生黄骨髓骨化[67,68]。然后长骨开始从骨干开始,从红色到黄色骨髓转变,并延伸到干骺端,远端红色骨髓的清除比近端更快。到大约25岁时,可以看到主要局限于轴骨骼和近端长骨干骺端岛状的红骨髓成人模式[67-70]。当面对增加的生产需求时,红骨髓再转化发生在相反的序列中,首先是近端,然后是远端干骺端,后来进入骨干[71]。骨骺和骨骺等效物是最后进行再转化的物质。对于T1加权MR图像,使用STIR图像进行支持,最好对1岁以上患者进行评估。由于造血骨髓中含有混合的微观骨髓脂肪,T1加权图像中正常骨髓的信号高于肌肉,或者在评估脊柱时,T1加权图像的信号高于椎间盘[68,72]。
在MRI上偶然遇到的骨髓异常可能是一个难题。与放射性溶骨性病变一样,应该检查病灶内是否存在肉眼可见的脂肪,因为含有肉眼可见的脂肪的病变总是良性的[42]。局部红骨髓偶尔会出现大块状,可能没有肉眼可见的脂肪。当面对MRI接近中间信号(相当于骨骼肌)的局部区域时,同相和异相T1加权梯度图像可能有助于区分红骨髓岛与骨髓瘤或转移灶[73] 。正如这些序列用于识别肾上腺腺瘤中的微观脂肪一样,与骨骼肌中的信号变化相比,混合在红色骨髓内的微观脂肪将导致异相图像上的信号减少(图 8),相反,肿瘤细胞繁殖并取代正常的骨髓脂肪。这些转移瘤缺乏中心病变信号减少。
图8A-63岁患有转移性胃癌的女性。A,通过骨盆获得梯度T1加权同相(A)和异相(B)轴向MR图像。 由于体内骨髓脂肪,在左后髋臼(白色箭头)中的圆形红色骨髓的焦点区域,在异相图像上看起来比肌肉失去更多信号。 右后髋臼的胃转移(黑色箭头)显示与正常骨髓的界面处于前方,但由于肿瘤取代了正常的骨髓脂肪,因此信号没有减少。
如果局灶性骨髓异常不能显示含有肉眼或微观脂肪,大约6%将最终被诊断为恶性[2,74]。谨慎的做法是首先搜索患者的病史,体格检查和实验室检查结果,以及对最有可能导致局灶性骨髓病变的恶性肿瘤进行筛查的成像,这些病变包括乳腺癌,肺癌,淋巴瘤和多发性骨髓瘤[74]。如果尚未进行系统检查,实验室检查和放射胸片或乳房X光检查将是合理的第一步。该研究通常最有帮助的是FDG PET / CT。它不仅在解剖学和代谢方面提供全身筛查,对于鉴别转移性病变和淋巴瘤具有约95%的敏感性,如其他地方所述[56-59]。因此,它有助于将病变分层为需要进行活组织检查的病例定位最佳位置。偶尔,FDG PET / CT首次出现局灶性骨髓异常。在CT上没有解剖病变的情况下,FDG代谢活动带有61%的转移性疾病的潜在原因,需要进一步的临床筛查和潜在的活检[75]。
6、病理性骨折的风险 Risk of Pathologic Fracture
确定骨病变时,常见的临床问题是病理性骨折的风险。 预测病理性骨折风险的最广泛应用标准是Mirels分类[76,77]。 有四个标准被认为是预测性的,每个标准分配1-3个(图9)。 这些标准首先包括病变是成骨细胞,混合性溶骨性成骨细胞,还是溶骨性; 第二,病变的位置是在上肢,下肢还是转子周围区域; 第三,皮质受累是否小于直径的三分之一,直径的三分之二,或直径的三分之二以上; 第四,相关疼痛是轻度,中度还是功能性。 骨折风险呈指数增长,分数超过7分,9分或以上的分数通常被认为是预防性固定的指征。
图9 -Mirels评估骨折风险。 从最初发表的数据[77]重建了骨折风险图。
7、骨活检 Bone Biopsies
如果在检查后需要进行活组织检查,则必须将任何孤立的骨病变作为原发性肉瘤,直到证实为止,因为如果污染组织平面,会妨碍外科医生为患者提供保肢手术。 已发布的一般原则和活组织检查方法可防止必须避免的肌肉和神经血管平面的不适当通路。 这些已经在之前的文章中得到了很好的说明,应该在进行骨活检前进行评估[78]。 然而,最重要的是,活组织检查规划必须包括与将要移除肿瘤的外科医生直接协商,因为偶尔重建计划将涉及通常描述的活检轨迹会违反的旋转肌瓣,因此需要偏离预期 活检方法。
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Read More: https://www.ajronline.org/doi/full/10.2214/AJR.16.17434