磁共振Dixon技術評估絕經(jīng)后女性第12胸椎骨質(zhì)疏松的定量研究

喬宏宇 肖寶臣 李新苗 吳明英 丁忠祥

骨質(zhì)疏松（osteoporosis，OP）是一種常見的全身進行性代謝性骨骼病變，以骨強度降低、骨量減少為主要特征，可導致患者的骨脆性增加、骨折風險性升高。據(jù)報道，全球每3秒就有1人新發(fā)骨質(zhì)疏松脆性骨折［1］。目前，雙能X線吸收測量法（dual-energy x-ray absorptiometry，DXA）仍是國內(nèi)應用最廣泛的骨質(zhì)疏松評估方法，然而 DXA只能檢測出掃描范圍內(nèi)60%～80%骨強度的變化。定量CT（quantitative computed tomography，QCT）是利用CT進行骨密度測量的有效影像學手段，具有分辨率較高、受骨的體積及形態(tài)影響小的優(yōu)點，但輻射劑量較DXA大［2］。MR是目前骨質(zhì)疏松性骨折診斷特異性較高的影像學檢測方法［3-4］。本研究擬利用磁共振Dixon成像技術通過計算骨髓脂肪分數(shù)（fat fraction，F(xiàn)F），進而評價第12胸椎椎體的骨質(zhì)疏松情況，旨在為早期干預骨質(zhì)疏松引發(fā)的骨折風險評估提供新思路與實驗理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2018年1月至2019年12月于本院就診的絕經(jīng)后女性胸腰段102例，年齡46～59歲。（1）納入標準：根據(jù)骨質(zhì)疏松影像學結(jié)合原發(fā)性骨質(zhì)疏松診療（2017年）指南［5］制定。無 CT、MRI檢查禁忌證；自然絕經(jīng)后1年以上；無性腺功能減退、早絕經(jīng)、甲狀腺功能亢進、慢性營養(yǎng)不良、糖尿病、嚴重慢性內(nèi)臟病變、Paget病等骨代謝與內(nèi)分泌相關的疾病；無吸煙史；無酗酒及過量飲酒病史，過量飲酒為每天飲用≥3個單位的乙醇，1個單位乙醇相當于285 mL啤酒、30 mL烈性酒、120 mL葡萄酒；無腫瘤、結(jié)核、化療或放療病史等；近半年未服用影響骨代謝的藥物（如降鈣素、雙膦酸鹽類、雌激素等藥物）；無子宮或卵巢切除術病史。（2）排除標準：近6個月內(nèi)發(fā)生過第12胸椎椎體骨折；長期臥床>6個月。

1.2 檢查方法 （1）第12胸椎椎體QCT檢查：胸腰段行Brightspeed Elite 16排CT（美國GE公司）螺旋掃描。掃描參數(shù)：120 kv、100/250 mAs，厚度為2.5 mm，矩陣512×512，F(xiàn)OV設定為330.0 mm，將數(shù)據(jù)傳輸至PRO V5.0 QCT（美國Mindways公司）后處理工作站。在椎體的前2/3區(qū)域選擇感興趣區(qū)，避開骨皮質(zhì)和椎靜脈，測量第12胸椎椎體骨密度值。QCT根據(jù)北美放射學院的診斷標準：低骨量組BMD<120 mg/cm3，骨量正常組BMD≥120 mg/cm3，根據(jù)QCT結(jié)果將所有研究對象分為骨量正常組、低骨量組。（2）第12胸椎椎體MRI掃描：使用Avanto 1.5T超導型磁共振掃描儀（德國Siemens公司）受檢者取仰臥位，頭部先進，采用body表面線圈，掃描時除常規(guī)序列之外，增加Dixon成像序列，TR設定為2,200 ms，TE 設定為78 ms，翻轉(zhuǎn)角度設定為150°，回波鏈設定為15，層厚設定為5 mm，層間距設定為1 mm，矩陣選擇256×256，F(xiàn)OV設定為220×220 mm，掃描層數(shù)為7。QCT與磁共振檢查的時間相差不超過3天。

1.3 第12胸椎脂肪分數(shù)的測算與分析 掃描結(jié)束，從4組圖像中選取正中橫斷位水像和脂肪像（見圖1），用手工法選定感興趣區(qū)，感興趣區(qū)的選取參照QCT的感興趣區(qū)（見圖2），不包括骨皮質(zhì)及靜脈區(qū)，通過信號強度分數(shù)法［6］公式運算得出脂肪分數(shù)，脂肪分數(shù)=［M脂肪/（M脂肪+M水）］×100%，M脂肪、M水分別表示水像、脂肪像感興趣區(qū)的信號強度值。由1名副主任醫(yī)師和1名主治醫(yī)師分別獨立測量，如有不一致則取測量平均值。5例受試者重復2次掃描后計算FF值，每次磁共振掃描后都重新擺放體位、計算FF值，計算FF值測量的變異系數(shù)CV，F(xiàn)F值的重復性CV為2.7%。

圖1 第12胸椎椎體Dixon成像圖像

圖2 感興趣區(qū)的選取

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件。計量資料以（±s）表示，采用t檢驗；計數(shù)資料以［n（%）］表示，采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 骨量正常組與低骨量組的基線資料比較 兩組受檢者的年齡、身高、體重比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。見表1。

表1 兩組受檢者的基線資料比較（±s）

表1 兩組受檢者的基線資料比較（±s）

項目 骨量正常組 低骨量組 t值 P值n 43 59年齡（歲） 52.6±6.8 52.8±6.1 4.28 0.92體重（kg） 53.4 ± 7.1 53.9 ± 7.7 1.56 0.57身高（cm ） 157.9 ± 6.7 157.1 ± 6.9 -2.79 0.45

2.2 骨量正常組與低骨量組受檢者第12胸椎椎體的BMD及FF值比較 骨量正常組的第12胸椎椎體BMD值明顯高于低骨量組（P<0.05），F(xiàn)F值明顯低于低骨量組（P<0.001）。見表2。

表2 兩組受檢者第12胸椎椎體的BMD及FF值比較（±s）

表2 兩組受檢者第12胸椎椎體的BMD及FF值比較（±s）

項目 骨量正常組 低骨量組 t值 P值n 43 59 BMD（mg/cm3） 142.9±33.6 73.8±31.4 -3.74 0.013 FF（%） 67.5±5.7 81.2±5.3 4.67 <0.001

3 討論

胸腰段椎體的解剖學特點是其處于相對固定的后凸胸椎與相對活動的前凸腰椎的移行區(qū)，并且也是脊髓圓錐與馬尾的連接處，所產(chǎn)生的應力較為集中，因而胸腰段椎體很容易發(fā)生骨折，其中以第12胸椎椎體壓縮性骨折最為多見，故而臨床上骨密度的測量尤為重要。類風濕性關節(jié)炎、過量糖皮質(zhì)激素的使用、肝臟疾病、甲狀旁腺功能亢進等導致骨質(zhì)疏松的因素，會首先導致椎體出現(xiàn)骨質(zhì)疏松的征象［2］。其中，雌激素是公認的骨質(zhì)疏松重要影響因素，一般認為女性在絕經(jīng)后十年以內(nèi)為骨量快速丟失階段［7］。既往部分研究的分組多依據(jù)年齡或性別，而未考慮絕經(jīng)后女性雌激素水平降低會引起骨質(zhì)疏松這方面因素，本研究納入人群均為絕經(jīng)后女性，排除了雌激素水平的影響。

DXA一般用于腰椎及髖部骨密度的測量，而胸椎骨密度的測量尚無相應標準，無法評估是否骨質(zhì)疏松。美國放射學院和中國骨質(zhì)疏松協(xié)會認為，胸椎QCT測量的骨密度值可作為骨質(zhì)疏松診治的依據(jù)。測量第12胸椎椎體骨密度時，只需常規(guī)行胸部CT或胸椎CT或上腹部CT任何一項即可，簡單易行，而且QCT的費用低于DXA，患者易于接受。近年來，有學者提出“低劑量胸部CT與QCT椎體骨密度測量一站式掃描”［8］，即胸部低劑量CT掃描時，掃描范圍包括第1腰椎椎體下緣，那么在常規(guī)胸部體檢時可同時測量骨密度，用于骨質(zhì)疏松的常規(guī)篩查，具有重要臨床意義。

磁共振檢查是一種無輻射的影像學檢查方法，未來可能成為測量骨髓內(nèi)脂肪含量的首選檢查方法［9］。研究發(fā)現(xiàn)，在年齡增長、女性絕經(jīng)、使用糖皮質(zhì)激素等情況下，骨髓脂肪組織的增多和骨質(zhì)疏松常常一起出現(xiàn)。研究證實，隨著年齡增長，造血組織出現(xiàn)萎縮，骨量降低、骨小梁微骨折，骨髓內(nèi)脂肪組織卻顯著增多，故而FF測量很快應用于骨質(zhì)疏松的檢測。FF測量有兩種方法，一種是信號強度分數(shù)法，即本研究采用的方法，也是最常用的MR成像量化技術，磁共振Dixon成像技術簡單易行，然而以前多用于腹部臟器的研究，如鑒別腎上腺腺瘤有關的領域，在其他方面應用不多；另一種為質(zhì)子密度分數(shù)法［6］。筆者應用Dixon成像技術評估髖部、腰椎骨質(zhì)疏松，研究證明FF評估OP的實用性較好。近年來，骨質(zhì)疏松的磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）成像研究較多，國外亦有學者研究二維、三維磁共振成像和高分辨率磁共振［10-11］，由于此類成像研究對MR軟硬件設備的要求較高，而且研究序列所需耗時較多，受檢者一般很難在較長時間內(nèi)保持不動，所有較難成為骨質(zhì)疏松的常規(guī)磁共振序列，也不宜推廣。

近年來，胸腰椎磁共振得到廣泛應用，尤其是腰椎磁共振，無電離輻射，且FOV較大，一般可以觀察第10胸椎至第2骶椎的椎體、終板、椎間盤、脊髓、黃韌帶等情況。某些老年外傷患者的胸腰椎薄層CT中未發(fā)現(xiàn)明顯骨折線，而臨床癥狀較重，行磁共振檢查可以發(fā)現(xiàn)椎體形態(tài)雖未發(fā)生改變，但椎體有明顯骨髓水腫，說明存在骨挫傷，有助于臨床診治，而且磁共振觀察脊髓損傷較CT具有明顯優(yōu)勢。國內(nèi)學者對骨質(zhì)疏松的腰椎磁共振研究發(fā)現(xiàn)，MRS作為唯一能夠無創(chuàng)性、定量分析受檢者組織代謝及生化變化的MR技術，其利用脂肪分數(shù)評價骨質(zhì)疏松經(jīng)過多次驗證，由于對磁共振軟硬件設備的要求高、掃描耗時久、波譜分析耗時久、分析較復雜等因素，限制了其在基層醫(yī)院的廣泛推廣。

Dixon成像技術掃描耗時少，對磁共振軟硬件設備要求不高，一般地市級基層醫(yī)院均配備有1.5 T及以上高場磁共振，具備Dixon成像技術應用及普及的硬件基礎［12］。以往通過Dixon成像技術評估椎體脂肪含量時，僅注意到避開骨皮質(zhì)，感興趣區(qū)的劃分參照QCT從正中冠狀位或矢狀位圖像上避開骨皮質(zhì)選定，雖然可以避開骨皮質(zhì)，但椎體后1/3常因椎靜脈的影響而不均質(zhì)［13］，導致測量結(jié)果可能不準。通過MRS評估腰椎脂肪分數(shù)的相關研究也有出現(xiàn)此類問題，本研究參照QCT，感興趣區(qū)避開骨皮質(zhì)，放在椎體的前2/3，避免了椎靜脈的影響，測量結(jié)果相對更為準確。

本研究存在的不足之處：（1）樣本量較小，需要進一步積累病例做大樣本研究；（2）抽樣為體檢者和醫(yī)院就診的患者，而實驗研究的最佳取樣應為社區(qū)人群；（3）手工勾畫感興趣區(qū)法存在一定局限性，且對操作者具有一定依賴性，耗時亦較長，采用AI軟件進行自動化測量可能是一個可行的方案；（4）胸椎Dixon成像掃描時需要患者平靜呼吸，必要時改變掃描相位編碼方向，避免主動脈搏動偽影影響圖像質(zhì)量及測量結(jié)果。

綜上所述，磁共振Dixon成像技術是一項無創(chuàng)、無輻射的影像學檢查方法，可用于絕經(jīng)后女性第12胸椎椎體骨質(zhì)疏松情況的評估，進一步量化評估是今后相關研究的方向。