磁共振水脂分離技術定量評價不同年齡健康女性腰椎椎體骨髓脂肪含量的應用價值

李寧娜，羅素云，周淑琴，易云平，張思偉（通信作者）

廣東省中醫院影像科 （廣東廣州 510145）

隨著人口老齡化的加劇，骨質疏松癥（osteoporosis，OP）發病率呈逐年上升趨勢，且在女性人群中更為顯著，女性由于自身生理的特殊性，絕經后OP 發病率較絕經前高[1]。目前，OP 的診斷金標準是通過雙能X 線吸收測量法（dual-energy X-ray absorptiometry，DEXA）測量腰椎椎體骨密度（bone mineral density，BMD），但BMD 僅可反映70%的骨強度[2]。隨著年齡的增加，腰椎骨質增生退變對BMD有一定的影響，易引起誤差。因此，積極探討女性骨質變化規律、早期診斷OP 顯得尤為重要。

近年來，隨著細胞分子生物學研究的不斷深入，骨髓脂肪的變化對骨質量的影響成為了研究的熱點。有研究表明，骨髓脂肪在骨丟失的病理生理中具有重要作用[3-6]。因此，準確定量測量骨髓脂肪含量具有重要意義。磁共振魔鏡成像技術（MRI mDIXON-Quant）一次屏氣采集6個回波，結合7峰值脂肪模型和T2*校正，得到解剖組織的高質量三維脂肪分數（fat fraction，FF）圖，進一步提高了脂肪定量的精確性[7]。本研究探討磁共振水脂分離技術定量評價不同年齡健康女性腰椎椎體骨髓脂肪含量的應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1—4月于醫院進行體檢的71名女性健康志愿者作為研究對象，按照年齡階段不同分為30～40歲組22名、40～50歲組24名、50～60歲組25名。本研究經醫院醫學倫理委員會審核批準。

納入標準：（1）行腰椎MRI 檢查和DEXA 檢查，且兩者間隔不超過10 d；（2）依從性高；（3）對本研究知情并自愿簽署知情同意書。排除標準：（1）有腰椎外傷史或放化療史；（2）患有糖尿病、腎性骨營養不良、甲狀旁腺功能亢進、庫欣綜合征等影響骨代謝的內分泌、代謝性疾病；（3）患有腰椎結核、腰椎轉移性腫瘤等疾病；（4）服用過影響骨代謝的藥物。

1.2 方法

采用雙能X 線骨密度儀（美國HOLOGIC，型號Discovery）測量L1-4椎體及左髖的BMD，測量前校準儀器，以隨機器提供的軟件內健康成年女性的T 值取值范圍進行判斷。

采用飛利浦3.0TMR 進行MRI mDIXON-Quant 檢查：患者取仰臥位，掃描序列包括矢狀位T2WI、T1WI；常規掃描后進行mDIXON-Quant 序列的掃描，掃描參數為TR 9.1 ms、TE 1.3 ms，體素為2.5 mm×2.5 mm×3 mm，掃描層厚3 mm，視野180 mm×135 mm×90 mm，反轉角3°，矩陣72×54，激勵次數為1，掃描時間42 s；掃描后系統自動生成6幅圖像（正位相、反位相、水相、脂相、FF 圖像、T2-STAR）。

采用ISP V7工作站測量L1-4椎體的FF：由1位有經驗的放射科主治醫師測量椎體骨髓脂肪含量，經L1-4椎體最正中矢狀位層面，手動勾畫感興趣區（region of interest，ROI）；勾畫時避開前后緣骨皮質及椎間盤，在FF 圖像上用后處理工作站直接測量每個椎體的FF（圖1），每名女性健康志愿者測量3次，取平均值作為最終結果。

圖1 在工作站經腰椎正中矢狀位繪制ROI 并測量FF

1.3 臨床評價

（1）比較3組腰椎椎體BMD 及FF。（2）分析腰椎椎體BMD 與FF 的相關性。（3）比較不同腰椎椎體的BMD 與FF。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 3組腰椎椎體BMD 比較

30～40歲組L1-4椎體BMD大于40～50歲組及50～60歲組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 3組腰椎椎體BMD 比較（g/cm2，±s）

表1 3組腰椎椎體BMD 比較（g/cm2，±s）

注：與30～40 歲組比較，aP＜0.05

年齡 人數 L1 L2 L3 L4 30～40 歲組 22 0.94±0.09 1.00±0.11 1.03±0.10 1.02±0.12 40～50 歲組 24 0.89±0.09a 0.93±0.09a 0.99±0.10a 0.97±0.12a 50～60 歲組 25 0.81±0.12a 0.86±0.14a 0.92±0.15a 0.91±0.16a

2.2 3組腰椎椎體FF 比較

50～60歲組L1-4椎體FF 大于40～50歲組及30～40歲組，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 3組腰椎椎體FF 比較（±s）

表2 3組腰椎椎體FF 比較（±s）

注：與50～60 歲組比較，aP＜0.05

年齡 人數 L1 L2 L3 L4 30～40 歲組 22 24.86±5.50a 25.89±5.83a 28.17±7.27a 28.92±5.96a 40～50 歲組 24 28.76±5.35a 31.17±6.50a 32.95±6.57a 33.07±5.34a 50～60 歲組 25 38.85±7.11 41.41±6.92 44.84±7.87 44.68±7.85

2.3 腰椎椎體BMD 與FF 的相關分析

L1-4椎體BMD 與FF 成中等負相關，L1椎體明顯，相關系數為r=-0.55，P＜0.001，見表3。

表3 腰椎椎體BMD 與FF 的相關分析（71名）

2.4 不同椎體的BMD 與FF 比較

不同椎體的BMD 與FF 比較，差異均有統計學意義（P＜0.05），見表4。

表4 不同椎體的BMD 與FF 比較（71名，±s）

表4 不同椎體的BMD 與FF 比較（71名，±s）

椎體 BMD（g/cm2） FF L1 0.88±0.11 30.75±8.13 L2 0.93±0.13 33.14±9.10 L3 0.98±0.13 35.6±10.08 L4 0.96±0.14 35.8±9.32 F 8.630 4.903 P 0.000 0.002

3 討論

既往多采用磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）技術測量骨髓脂肪含量，但MRS 掃描時間長、后處理分析復雜，且一次掃描只能對一個椎體進行分析。MRI mDIXON-Quant 是近年來應用于脊柱脂肪定量測量的新技術，掃描時間短，后處理簡單，通過三維重建可獲得任意厚度的圖像，且一次掃描可實現多個椎體的成像，可以更全面地評估骨髓情況。孫金磊等[7]研究發現，相對于MRS，mDIXON-Quant 測量椎體骨髓脂肪含量有較高的一致性。因此，mDIXON-Quant 為精確測量椎體脂肪含量提供了技術支持。

本研究結果顯示，50～60歲組L1-4椎體FF 大于40～50歲組及30～40歲組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；提示骨髓脂肪含量隨年齡的增加而逐漸升高。Martin 等[8]采用MRS 測量腰椎FF，結果顯示，FF 隨年齡的增加而增大；代岳等[9]采用磁共振智能定量技術（IDEAL-IQ）定量評價不同年齡組椎體骨髓含量，結果顯示，40歲以下組與40～60歲組椎體骨髓含量均小于60歲以上組，差異均有統計學意義（P＜0.001），本研究結果與其相似。其原因與人體骨髓由含水量少的紅骨髓向含脂肪量多的黃骨髓轉換有關。圍絕經期女性由于雌激素水平下降，骨形成和鈣鹽沉積減少，從而易引起OP。因此，圍絕經期女性應更為關注自身骨質量，早期診斷OP 并及時治療，可提高生存和生命質量。

本研究結果顯示，L1-4椎體BMD 與FF 成中等負相關，L1椎體明顯，相關系數為r=-0.55，P＜0.001。施丹等[10]采用MRS 測量椎體骨髓脂肪含量與BMD 的相關性，結果顯示，兩者成負相關（r=-0.510，P=0.001）；張勇等[11]采用定量CT、磁共振水脂分離技術研究腰椎椎體骨髓脂肪含量與BMD、年齡的相關關系，結果顯示，女性骨髓脂肪含量與BMD 成負相關，r=-0.809，校正年齡因素后，r=-0.473，P＜0.05；Martin 等[8]研究結果顯示，BMD 與FF 相關性低，可能與樣本量小有關；多項研究發現，BMD 的降低伴隨著骨髓脂肪含量的增加[12-14]。骨髓脂肪組織增多對骨強度的影響機制可能為：隨著骨髓脂肪細胞含量增多，飽和脂肪酸對成骨細胞毒性作用增加，進而導致成骨受損，脆性增加；在密閉的骨髓腔內，脂肪細胞增多，骨小梁微循環血管受到壓迫，導致骨營養不良；脂肪細胞分泌的生長因子和內分泌細胞因子會影響成骨細胞和破骨細胞，抑制成骨細胞分化，增強破骨細胞作用；骨髓中，成骨細胞和脂肪細胞均由間充質干細胞分化而來，兩者之間存在此消彼長的關系，因此脂肪細胞的增加必然伴隨成骨細胞的減少和脆性骨折的增加[15]。本研究結果進一步印證了骨髓脂肪細胞的增多必然伴隨著成骨細胞減少的分子機制。

本研究結果顯示，不同椎體BMD 與FF 值比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。L1椎體位于活動度小、穩定性強的胸椎與活動度大、穩定性差的腰椎之間，所產生的應力集中使其更容易發生損傷，特別是老年患者，骨質疏松性腰椎骨折具有較高的發病率，嚴重影響患者的生命質量和身心健康。

綜上所述，磁共振水脂分離技術定量評價不同年齡健康女性腰椎椎體骨髓脂肪含量是可行的，且其隨年齡增大而增多，與BMD 成負相關。