宋 宇，宋清偉，張 楠，劉愛連，苗延巍

（大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116011）

骨髓是人體內的造血組織，成年人的骨髓一般分為黃骨髓和紅骨髓，是重要的造血組織和免疫組織[1]，而脂肪組織是髓腔的重要組成。隨著研究的不斷深入，有研究證實骨髓脂肪細胞與成骨細胞源自共同前體——骨髓間充質干細胞[2]。由此可見，脂肪組織是影響骨髓微環(huán)境的重要因素之一。因此，骨髓內的脂肪組織的變化將直接影響骨髓組成成分的變化，而磁共振骨髓脂肪定量技術可以監(jiān)測骨髓脂肪變化，對骨髓病變進行診斷或對其功能狀態(tài)進行評估。目前，非對稱回波最小二乘估算法迭代水脂分離序列 （Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation quan-titation sequence，IDEAL-IQ）技術在不同場強間脂肪定量的相關性研究方面的文獻報道較少，本文擬探討IDEAL-IQ技術評估腰椎椎體脂肪含量（Fat fraction，FF）在不同場強下的相關性，這對于臨床工作中在不同場強下進行FF值測量是否有誤差這一問題提供幫助。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2018年4月來我院進行常規(guī)體檢的志愿者 21 名，年齡 21～50 歲（均為女性），平均（27.95±9.92）歲，所有健康志愿者均簽署知情同意書，且無MRI檢查禁忌癥，如體內有起搏器、支架、金屬植入物等，常規(guī)MR檢查椎體無形態(tài)及信號異常者。在控制體質指數（Body mass index，BMI）無統計學差異后，上述21例健康志愿者在4～6 h內分別接受1.5T MR和3.0T MR掃描，掃描序列包括矢狀位T2WI、T1WI、軸位T1WI和IDEAL-IQ序列。

1.2 MR檢查方法及數據測量

分別采用GE Signa HDxt 1.5T和GE Signa HDxt 3.0T MR掃描儀及8通道頸胸腰線圈，所有檢查者取仰臥位，頭先進，掃描序列包括矢狀位T2WI和IDEAL-IQ序列。IDEAL-IQ序列參數如下：1.5T MR 上 ，TR=17.6 ms，TE=6 ms，NEX=4，FOV=32 cm×32 cm，層厚=5 mm，Phase=192，翻轉角=5°，帶寬=125 kHz， 掃描時間為 122 s；3.0T MR 上，TR=5.7 ms，TE=2.8 ms，NEX=4，FOV=32 cm×32 cm，層厚=6 mm，Phase=192，翻轉角=3°，帶寬=125，掃描時間為78 s。通過一次掃描，系統可自動生成6幅圖像，包括R2*弛豫率像、水像、脂像、同相位及反相位圖像。在GE AW4.6后處理工作站上根據脂像分別測量L1～L5椎體FF值：選取L1～L5椎體矢狀面最大層面（即經過腰椎正中的圖像），手動放置長方形感興趣區(qū)（ROI）到椎體中心位置，ROI大小約為232mm2，且每個椎體ROI均相同，每個ROI要最大限度包括椎體松質骨，但要避開骨皮質、終板和椎間盤。每個椎體測量2次，求平均值[3-4]。

1.3 統計學處理

采用SPSS 17.0軟件統計包，單因素方差分析（Analysis of variance ANOVA）對各椎體FF值的差異進行方差齊性檢驗，使用配對樣本t檢驗對比分析兩種場強的FF值，P＜0.05表示有統計學差異。

2 結果

如表1所示，不同場強下各椎體間FF值比較結果顯示，1.5T和3.0T MRI兩次掃描所獲得的腰椎椎體（L1～L5）FF 值無統計學差異：1.5T&3.0T L1（t=1.58，P=0.13），1.5T&3.0T L2（t=-1.11，P=0.28），1.5T&3.0T L3（t=0.77，P=.45），1.5T&3.0T L4（t=0.67，P=0.51），1.5T&3.0T L5（t=0.18，P=0.86），P 值均大于0.05。

表1 不同場強下各椎體間FF值對比

圖1 ～4 女，21歲，BMI為19.49 kg/m2。 圖1，2：1.5T MR腰椎IDEAL-IQ脂肪分量圖和對應偽彩圖；圖3，4：3.0T MR腰椎IDEAL-IQ脂肪分量圖和對應偽彩圖。Figure 1～4. Female,21 years old,BMI was 19.49 kg/m2.Figure 1～2:1.5T MR lumbar vertebra IDEAL-IQ fat fraction map and corresponding pseudo color map;Figure 3～4:3.0T MR lumbar vertebra IDEAL-IQ fat fraction map and corresponding pseudo color map.

3 討論

近年來，各種影像成像方法在骨髓脂肪評估方面，取得了一定的進展。目前，定量測量骨髓FF值的方法有很多，如彌散加權成像（DWI）、磁共振波譜成像（MRS）和化學位移水脂反相位飽和成像（Dixon技術），但均存在一定的局限性。如在DWI檢測中，骨髓脂肪含量的改變會導致相應細胞外間隙的改變，從而影響水分子的擴散，其定量指標ADC值能對組織內水分子隨機擴散的程度做定量測量，但其結果易受b值的影響。應用小b值時，DWI除了受擴散影響，還受局部組織微循環(huán)血流灌注的影響；高b值時則受血流灌注影響較小，但空間分辨率和信噪比較差[5]。MRS技術掃描條件較嚴格，過程較復雜，時間較長，技術穩(wěn)定性較差，不便于臨床工作中的使用[6]。常飛霞等[7]利用Dixon技術對椎體FF值進行測量，然而，水和脂肪的進動頻率易受主磁場和射頻場不均勻的影響，會產生相位誤差，從而導致解得的水像、脂肪像不純，即存在水、脂錯換。而IDEALIQ技術通常利用3D FSPGR在一個TR中采集6個梯度回波，采用多回波的水脂分離技術，根據多回波信號變化曲線在進行脂肪定量時能夠去除組織T2*的干擾，從而精確量化脂肪的百分比，從技術角度而言具有很大的優(yōu)勢。近年來，脂肪定量技術在骨骼及肌肉系統疾病中的應用研究越來越多，很多研究證實骨髓脂肪浸潤與骨質疏松、強直性脊柱炎、貧血和惡性腫瘤造成骨髓變化，肌肉脂肪侵潤和退變等疾病有關。Hu等[8]通過定量動態(tài)對比增強MR（DCE）和IDEAL-IQ序列來確定四氧嘧啶誘導的兔糖尿病模型中腰椎骨髓滲透性與骨髓脂肪組織之間的關系，結果表明其腰椎微血管通透性和椎體脂肪沉積增高高度相關，說明糖尿病和腰椎椎體骨髓含量之間也有一定的關系。Aoki等[9]利用IDEAL-IQ來評估骨髓脂肪在不同骨部位的變化，并調查其與年齡和更年期的關系，結果表明骨髓脂肪含量在腰椎有明顯的差異，且絕經后女性FF值明顯高于絕經前女性（P＜0.05），而在股骨大轉子中則無明顯差異。這也是本研究為什么選擇腰椎作為FF值的定量評估是否受不同場強影響的原因。代岳等[10]利用IDEAL-IQ技術對不同年齡椎體骨髓FF值進行定量評估，其結果表明隨著年齡的增加，椎管內FF值逐漸增加。骨髓脂肪定量技術通過對量化結果的分析，有助于臨床醫(yī)生對疾病的發(fā)生和發(fā)展過程有更詳盡的了解，同時也對預防疾病的發(fā)生、評估藥物的療效等具有重要意義。但很少有研究表明骨髓脂肪定量技術是否受不同場強或不同MR設備的影響，骨髓脂肪組織的定量測量是否有顯著差異，這對于精確評估骨髓FF值具有重大的臨床意義，本研究的創(chuàng)新點即在此。Roldan-Valadez等[11]用MRS技術對44名健康志愿者進行3T磁共振檢查，在控制BMI之后，評估每個腰椎椎體FF值是否因性別和年齡的差異而有所不同。研究結果表明，使用MRS對骨髓脂肪進行定量可能被用作臨床環(huán)境中骨髓活性的替代生物標志物，說明了腰椎椎體骨髓FF值與性別和年齡密切相關。與Martin等[12]的研究相似，本研究也發(fā)現隨著年齡的增長，腰椎椎體FF值也逐漸增加，這是因為人體骨髓是由紅骨髓和黃骨髓組成的，隨著年齡的增長，紅骨髓逐漸向黃骨髓轉變所致。

場強越高，磁共振圖像信噪比越高，具有更高的時間分辨率和空間分辨率，還可以提高波譜和fMRI分辨率，識別更多的代謝物峰或腦激活區(qū)，但需要注意的是，運動偽影也因此較1.5T加重，呼吸運動、腸道運動及血管搏動偽影表現更明顯。場強越高，也會帶來組織縱向弛豫時間T1的延長。磁共振成像信號產生的過程中，90度射頻脈沖關閉后，Mz開始以特定的弛豫速率從零恢復到初始最大值，在此過程中仍受到主磁場B0的牽制和反作用力，所以磁場越大，反作用力越大，恢復速度越慢，其T1值越大，因此，T1對比度下降。此外，在氣體與組織交界面，由于T2*相移，容易出現圖像變形或局部低信號甚至無信號區(qū)，磁場越高，T2*相移更加明顯，磁敏感現象加重。本實驗顯示健康成年女性在1.5T和3.0T IDEAL-IQ序列上測得的FF值具有高度一致性，無明顯統計學差異，表明IDEAL-IQ序列測量的腰椎椎體FF值在不同場強間是可替代的。

在無創(chuàng)磁共振脂肪相關成像技術中利用化學位移的雙回波成像也是臨床實踐工作中廣泛應用的一種方法。在嚴格排除其他干擾因素如鐵過載、纖維化時，這種方法也能比較準確的反映FF值。其基本原理是：同相位信號等同于水脂相加，反相位信號等同于水脂相減，這樣我們可以通過運算求得脂肪在整個信號中的百分比。但這種方法的一個內在的問題是忽略了同反相位回波時間不同所導致的信號衰減。實際上在很多病理情況下這種衰減不能忽略不計。同反相位方法的另一個問題是：在同反相位中所關注的脂肪是甘油三酯，甘油三酯和水的共振頻率差異是3.5 PPM（在人體體溫時略有變化，為不使問題復雜化此處不做進一步討論）。但由于脂類分子結構的復雜性使得總體脂類的化學位移隨著分子結構不同化學位移也有所不同。在所有的脂類物質中甘油三酯所占的比例為75%，其它脂類物質與甘油三酯間比例相對恒定。在同反相位成像所能探測到的脂類信號只與甘油三酯相關，而其它脂類物質未予考慮。同時在同反相位成像我們所看到的信號還受許多掃描參數影響如回波時間、翻轉角等?；谝陨弦蛩剡@種利用同反相位化學位移成像所測量出的脂肪分數屬于信號水平域的脂肪分數。與同反相位化學位移成像相比，IDEAL-IQ采用多回波成像技術并依此計算出信號弛豫率，在進行脂肪定量計算時校正由于弛豫率不同所導致的信號衰減；而在計算模型中也充分考慮到甘油三酯以外的其他脂類物質的含量，當計算出甘油三酯的含量后根據相對比例計算其它脂類物質。在參數設計方面也充分考慮到T1弛豫等因素的影響并加以克服。正因為如此，IDEAL-IQ技術才實現了從傳統基于信號的脂肪分數到基于質子密度的脂肪分數的飛躍。同時因為IDEDL-IQ是三維容積掃描，也克服了MRS等的采樣誤差等缺陷，且兼具掃描時間點無須繁瑣后處理等優(yōu)點，在臨床上具有更強的可操作性。IDEAL-IQ技術采用區(qū)域增長技術，從而克服了傳統水脂分離技術對主磁場均勻度的高度依賴性，確保精確量化FF值。IDEAL-IQ可結合多種數學算法能對T2*衰減、脂肪的多譜峰分布等進行校正，因此，IDEAL-IQ技術可作為定量評估FF值的一種較可靠的方法。

本研究也存在一定的局限性：研究對象中受試者均為女性。但Heba等[13]和Ruschke等[14]的研究中均表明性別差異對FF值的測量的準確率無明顯差異。此外，本研究僅在GE公司的設備上進行，且數值均在GE ADW4.6工作站上測得，不同廠家的設備和不同的后處理工作站對于FF值的測量是否有差異還有待進一步研究。

綜上所述，磁共振IDEAL-IQ技術可作為定量評估腰椎椎體FF值的一種可靠的方法，且在1.5T和3.0T場強下具有很好的一致性。基于該技術對人體無電離輻射，無需活檢穿刺，操作簡單易行等優(yōu)點，可被臨床廣泛使用，并且為疾病的發(fā)生、發(fā)展提供一定的理論依據。