王珊珊，陳祖欽，賀思健，張 泉，周 欣，畢 珣，袁 飛

骨質(zhì)疏松是由多種原因?qū)е碌墓敲芏群凸琴|(zhì)量下降，骨微結(jié)構(gòu)破壞，造成骨脆性增加，從而容易發(fā)生骨折的一種全身性骨病[1, 2]。過去認(rèn)為，骨量減少所導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松是一種隨年齡增長不可避免的退行性改變，近年來研究表明，隨著飲食結(jié)構(gòu)、生活習(xí)慣的改變，骨量減少在青年中并非個(gè)例[3]。雙源X線吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry, DXA)是目前檢測骨密度的常規(guī)方法，但其具有電離輻射，并不推薦作為青年人的常規(guī)體檢項(xiàng)目之一。磁共振化學(xué)位移成像通過測定組織信號(hào)計(jì)算脂肪分?jǐn)?shù)來反映組織脂肪含量的變化。此方法既往用于軟組織結(jié)構(gòu)及病變的報(bào)道很多。骨髓內(nèi)脂肪含量增多被認(rèn)為與骨質(zhì)疏松相關(guān)[4]，此方法評價(jià)骨質(zhì)疏松時(shí)較多應(yīng)用于腰椎[5, 6]，而評估膝關(guān)節(jié)骨髓脂肪含量的研究鮮見。本研究在此基礎(chǔ)上，探討應(yīng)用磁共振化學(xué)位移成像評價(jià)青年人骨量減少的可行性，并結(jié)合BMI進(jìn)行綜合分析比較。

1 對象與方法

1.1 對象 招募某大學(xué)2018年一年級(jí)新生共624名，均為男性，所有被試者均接受了指端骨骨密度初篩，其中58例Z值<-2者納入進(jìn)一步研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)曾經(jīng)或現(xiàn)在患有影響骨代謝疾病(例如惡性腫瘤、下丘腦或垂體疾病、糖尿病、維生素D缺乏、甲狀旁腺疾病等)；(2)曾經(jīng)或正在應(yīng)用影響骨代謝藥物(例如雙膦酸鹽、激素替代藥物、 糖皮質(zhì)激素等)；(3)膝關(guān)節(jié)或者腰椎等大關(guān)節(jié)骨折、各種原因致臥床超過1個(gè)月；(4)曾有過金屬植入物等可能影響測量結(jié)果因素的病史。本研究方案獲本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有被試均簽署知情同意書。

58例接受腰椎骨密度(bonemineraldensity,BMD)檢查，其中41例Z值<-1，達(dá)到骨質(zhì)減少標(biāo)準(zhǔn)，其中3例因存在既往藥物治療及骨折病史被排除，共38例納入骨量偏少組。另行招募30名志愿者中，除1例既往有過腓骨近端骨折病史被排除外，其余29例Z值均大-1，納入骨量正常組。

1.2 檢查方法

1.2.1 BMD檢查 使用Hologic QDR2000型骨密度儀，對指端骨Z值<-2者進(jìn)行復(fù)查，DXA檢測受檢人員腰椎，通過自帶軟件生成Z值。

1.2.2 MRI檢查 使用SiemensVerio 3.0T MRI掃描儀，DXA檢查當(dāng)天進(jìn)行膝關(guān)節(jié)磁共振檢查。采用仰臥位，足先進(jìn)，八通道膝關(guān)節(jié)線圈。檢查序列包括：(1)常規(guī)序列，橫斷位T2WI/TSE/FS，冠狀位T2WI/TSE/FS，矢狀位PDW/TSE。(2)DIXON法，采用3D容積內(nèi)插屏氣檢查(3D volume interpolation breath-hold examination,3D VIBE)序列，掃描參數(shù)為重復(fù)時(shí)間5.65 ms，第一回波時(shí)間2.46 ms，第二回波時(shí)間3.69 ms，層厚2 mm，F(xiàn)OV=160×160 mm2,翻轉(zhuǎn)角9°，矩陣384x384，NEX=2。掃描結(jié)束后得到同相位圖、反相位圖，水像圖、脂像圖。

1.3 其他資料 利用電子測量儀對身高、體重進(jìn)行測量，計(jì)算受試者的體質(zhì)指數(shù)(body mass index,BMI)值。

1.4 圖像處理 利用工作站后處理軟件得到膝關(guān)節(jié)脂肪分?jǐn)?shù)(fatfraction,FF)圖，計(jì)算公式：FF(%)=[SIfat/(SIfat+SIwater)]×100%，SIfat、SIwater分別代表脂像及水像中的信號(hào)強(qiáng)度。測量方法：選擇髕骨最大層面及其相鄰的兩個(gè)層面，避開骨皮質(zhì)，對髕骨輪廓進(jìn)行手動(dòng)勾畫，每個(gè)層面分別測量兩次，取其平均值作為該層面的髕骨FF值，以三個(gè)層面髕骨FF值的平均值作為最終結(jié)果(圖1)。

圖1 一名受試者應(yīng)用磁共振化學(xué)位移成像

A.同相位;B.反相位;C.脂像;D.水像;E.FF值mapping圖;F.L1-L4椎體平均骨密度Z值

2 結(jié) 果

2.1 髕骨FF值及BMI值分析 骨量偏少組與骨量正常組之間髕骨FF值、BMI值比較，兩組所有數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.618)。BMI值比較，骨量偏少組低于骨量正常組，F(xiàn)F值比較，骨量偏少組顯著高于骨量正常組(P<0.01，表1)。

項(xiàng)目骨量正常組(n=29)骨量偏少組(n=38)P年齡(歲)19.3±1.319.4±1.30.618BMI(kg/m2)23.1±2.020.2±1.9<0.001FF(%)78.6±1.280.5±1.4<0.001

2.2 FF、BMI及兩指標(biāo)聯(lián)合判定骨量減少分析 應(yīng)用ROC對FF、BMI及兩指標(biāo)聯(lián)合方法進(jìn)行分析(圖2)：FF判定骨量減少的敏感度、特異度、AUC、臨界點(diǎn)分別為68.4%，75.9%，0.808(95%CI：0.693～0.894)，79.6%；BMI判定骨量減少的敏感度、特異度、AUC、臨界點(diǎn)分別為73.4%，89.7%，0.858(95%CI：0.751～0.931)，21.1 kg/m2；兩指標(biāo)聯(lián)合診斷骨量減少敏感度、特異度、AUC分別為86.8%、86.2%、0.920(95%CI:0.858～0.982)。聯(lián)合檢測與FF及BMI單獨(dú)檢測相比，準(zhǔn)確率提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.0136，P=0.0187，圖2)。

圖2 BMI+FF兩指標(biāo)單獨(dú)與聯(lián)合診斷骨量減少的ROC曲線比較

3 討 論

既往認(rèn)為，青年人并不是骨質(zhì)疏松的好發(fā)人群，65歲以下無骨質(zhì)疏松癥狀的女性是否需要進(jìn)行DXA檢測目前仍存在爭議[7]。但在此次對青年人群的骨質(zhì)情況調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，骨量減少在青年人群中并不少見。骨量減少將增加患者骨折的風(fēng)險(xiǎn)，老年時(shí)期骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)生與青年時(shí)期骨峰值的累計(jì)息息相關(guān)。骨峰值是指人一生中獲得的最大的骨密度值，一般在骨骺愈合后幾年內(nèi)達(dá)到。骨峰值每增加10%，未來骨質(zhì)疏松性骨折的發(fā)病將減少50%[8]。而峰值骨量在個(gè)體達(dá)到18歲時(shí)，已基本達(dá)到90%[3]，所以青少年時(shí)期是骨峰值形成的關(guān)鍵時(shí)期。

骨骼成分包括有機(jī)物(骨皮質(zhì)、骨小梁)及無機(jī)物(骨髓組織)。既往研究中對于有機(jī)物研究較多，無機(jī)物對骨質(zhì)量的影響在近年才逐漸被重視起來。骨髓內(nèi)脂肪細(xì)胞與成骨細(xì)胞均起源于間充質(zhì)干細(xì)胞[9, 10]，骨髓內(nèi)脂肪細(xì)胞增多將抑制成骨細(xì)胞的活動(dòng)，進(jìn)而抑制骨生成[11]。越來越多的證據(jù)表明，骨質(zhì)疏松與骨內(nèi)脂肪沉積直接相關(guān)[12]。

目前用磁共振方法評估骨質(zhì)疏松的常用方法主要包括磁共振氫質(zhì)子波譜成像(1H-Magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)、動(dòng)態(tài)對比增強(qiáng)MRI(dynamiccontrast-enhancedMRI,DCE-MRI)及化學(xué)位移成像三種。作為一種可以無創(chuàng)測定活體組織代謝及生化指標(biāo)的功能性磁共振檢查方法，MRS被認(rèn)為是骨髓脂肪定量的金標(biāo)準(zhǔn)[9, 12]，但由于檢查時(shí)間過長及感興趣區(qū)的選擇限制[10]使其無法廣泛使用；DCE-MRI通過注射對比劑后獲取Ktrans、Ve等參數(shù)來評定骨質(zhì)的情況，Zhu等[13]發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI的測量參數(shù)之一Ktrans可以早期反映骨髓灌注情況，數(shù)值降低代表血管收縮增強(qiáng)和血管內(nèi)皮細(xì)胞間隙縮小，這可能是骨質(zhì)疏松癥早期的原因。但由于對比劑的使用及掃描時(shí)間過長的原因，限制了其在實(shí)際臨床中的應(yīng)用。

磁共振化學(xué)位移成像技術(shù)通過脂肪質(zhì)子和水質(zhì)子共振的頻率不同，在一個(gè)重復(fù)時(shí)間內(nèi)設(shè)定兩個(gè)或多個(gè)特定回波時(shí)間，在很短的掃描時(shí)間內(nèi)就可以得到同相位及反相位圖，再通過簡單計(jì)算即可得出脂肪分?jǐn)?shù)圖。其操作簡便、耗時(shí)短等優(yōu)勢被認(rèn)為是1H-MRS的最佳替代檢查[12]。臨床上，磁共振化學(xué)位移成像技術(shù)多用于肝臟及腎上腺的病變的檢查[14]，朱進(jìn)等[15]也將其應(yīng)用于脊旁肌脂肪浸潤的評估，但在膝關(guān)節(jié)進(jìn)行骨髓脂肪定量測量的報(bào)道不多。

目前，膝關(guān)節(jié)骨密度的測定在感興趣區(qū)的選擇，測量的長度、體位，甚至測量軟件等問題上尚未達(dá)成一致標(biāo)準(zhǔn)[16-18]。Murohy等[19]發(fā)現(xiàn)，髕骨骨量可以反映整體膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)的情況，敏感度較高。

BMI作為目前常用的衡量人體肥胖程度的指標(biāo)，綜合體現(xiàn)飲食、運(yùn)動(dòng)及遺傳因素對身體的影響。BMI容易獲得，應(yīng)用廣泛[20]，且在既往研究中發(fā)現(xiàn)BMI與骨密度值存在正相關(guān)性[21]。但不能反映全身及局部脂肪量的多少，而脂肪組織對骨量的影響是多方面且不容忽視的[22, 23]。利用BMI及FF聯(lián)合的方法進(jìn)一步提高了青年骨量減少的檢出率，聯(lián)合應(yīng)用兩種方法AUC達(dá)到0.920(95%CI：0.858～0.982)，說明兩指標(biāo)聯(lián)合診斷具有較高的診斷效能。并且聯(lián)合方法量化了骨髓內(nèi)脂肪的含量，相對于單純的骨密度檢測，其對骨質(zhì)疏松性骨折的預(yù)測性更強(qiáng)[24]。

綜上所述，骨髓脂肪組織與體質(zhì)指數(shù)聯(lián)合檢測，對骨量減少的檢出具有較高的效能，并且可以提供骨內(nèi)脂肪組織的定量信息，有助于對尚未形成統(tǒng)一規(guī)范的測量部位骨量及骨髓脂肪進(jìn)行檢查，具有較好的應(yīng)用前景及臨床價(jià)值。