譚 輝，楊 震，樊秋菊，于 楠，楊創(chuàng)勃，曹麗娜*，于 勇，李 娜，王少彧

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 咸陽 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000；3.西門子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司磁共振科研部，上海 201318)

原發(fā)性骨質(zhì)疏松嚴(yán)重影響老年人生活質(zhì)量，預(yù)防和早期診治尤為重要。既往多采用雙能X線骨密度儀(dual X-ray absorptiometry, DXA)測量骨密度(bone mineral density, BMD)以診斷骨質(zhì)疏松。骨質(zhì)疏松是骨折危險因素，但也有研究[1]顯示骨密度是導(dǎo)致骨脆性增加的原因之一，卻并非預(yù)測骨折風(fēng)險的敏感指標(biāo)。隨著以骨質(zhì)量作為參數(shù)或生物標(biāo)志物的多種影像學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，獲取BMD以外的用于預(yù)測骨折風(fēng)險的信息成為可能[2-3]。本研究觀察MR磁化傳遞成像(magnetization transfer imaging, MTI)及多回波Dixon技術(shù)診斷原發(fā)性骨質(zhì)疏松的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年8月—2021年6月206例于陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院接受L2～L4 CT及MR檢查患者，男107例、女99例，年齡41～81歲、平均(57.2±10.5)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①因腰痛或其他原因接受腰椎CT及MR檢查，掃查范圍包括L2～L4椎體；②檢查前簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①罹患影響骨代謝及BMD的疾病，如血液病、腎病、糖尿病、甲狀腺疾病等；②服用激素類藥物；③惡性腫瘤，接受放射、化學(xué)等治療；④腰椎存在骨折等病變；⑤MR檢查禁忌證。本研究獲院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 儀器與方法

1.2.1 CT檢查 采用Siemens Sensation 16層螺旋CT機，5柱形標(biāo)準(zhǔn)體模(Mindways)，以管電壓120 kV、管電流200 mA掃描L2～L4椎體，之后將原始圖像傳輸至QCT PRO(Mindways Software Inc)軟件。

1.2.2 MR檢查 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR掃描儀，16通道相控陣脊柱線圈，掃描范圍同CT。常規(guī)圖像包括矢狀位T1WI(TR 550 ms，TE 10 ms)、T2WI(TR 4 000 ms，TE 110 ms)及短反轉(zhuǎn)時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short time of inversion recovery, STIR)序列(TR 3 500 ms，TE 65 ms，TI 180 ms)圖像。MTI：矢狀位快速小角度激發(fā)T1WI，加預(yù)飽和脈沖(Ms)、不加飽和脈沖(Mo)各掃描1次，參數(shù)：TR 405 ms，TE 3.69 ms，F(xiàn)A 70°，iPAT 2，空間分辨率1.1 mm×1.1 mm×3.0 mm，帶寬250 Hz，矩陣192×192，F(xiàn)OV 280 mm×280 mm。T2*校正多回波Dixon參數(shù)：TR 9.0 ms，TE為1.23、2.46、3.69、4.92、6.15、7.38 ms，F(xiàn)A 4.0°，帶寬1 080 Hz，矩陣256×256，F(xiàn)OV 280 mm×280 mm。

1.3 圖像分析 由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的影像科主治醫(yī)師以雙盲法閱片。于腰椎骨松質(zhì)前2/3處放置ROI，盡量避開密度不均勻區(qū)域并不包含骨皮質(zhì)，見圖1；測量L2～L4椎體中間層面的BMD，取平均值進行分析。根據(jù)《中國定量CT(QCT)骨質(zhì)疏松癥診斷指南(2018)》[4]標(biāo)準(zhǔn)，以BMD<80 mg/cm3為骨質(zhì)疏松，80～120 mg/cm3為骨量減低，>120 mg/cm3為正常。

圖1 QCT測量腰椎BMD示意圖 于腰椎骨松質(zhì)前2/3處放置ROI(白線區(qū)域)，盡量避開密度不均勻區(qū)域及骨皮質(zhì)

于正中矢狀位Mo圖像及相對應(yīng)的Ms圖像所示L2～L4椎體中央勾畫ROI(面積均為1.0 cm2)，選取連續(xù)3個層面，獲得對應(yīng)的信號強度(signal intensity, SI)值，計算磁化傳遞率(magnetization transfer ratio, MTR)：MTR=(SIMo-SIMs)/SIMo×100%；取平均值作為結(jié)果。

LiverLab軟件自動生成骨髓脂肪分?jǐn)?shù)圖(fat fraction mapping, FF mapping)；測量脂肪分?jǐn)?shù)(fat fraction, FF)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計分析軟件。采用Kolmogorov-Smirnov法對計量資料進行正態(tài)性檢驗，以±s表示符合正態(tài)分布者；采用單因素方差分析進行多組比較，以LSD檢驗行兩兩比較。采用χ2檢驗比較計數(shù)資料。以差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)為自變量，QCT診斷骨質(zhì)疏松結(jié)果為因變量，行二元logistic多因素回歸分析，并建立回歸方程；繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，評價其診斷效能，并以DeLong檢驗進行比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

206例患者中， QCT診斷骨質(zhì)疏松64例、骨量減低72例、骨量正常70例，3組間年齡、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)、BMD、FF及MTR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 不同BMD患者一般資料及BMD、FF、MTR比較

2.1 logistic回歸分析 將組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)納入回歸方程，分別基于多回波Dixon技術(shù)、MTI及二者聯(lián)合建立回歸方程如下：Logist(PFF)=0.15×年齡+0.58×BMI+0.04×FF-27.09，Logist(PMTR)=0.14×年齡+0.63×BMI-0.44×MTR-23.31，Logist(PFF+MTR)=0.15×年齡+0.63×BMI-0.04×FF-0.52×MTR-20.59。

2.2 診斷效能 Logist(PFF)、Logist(PMTR)及Logist(PFF+MTR)診斷原發(fā)性骨質(zhì)疏松的曲線下面積(area under the curve， AUC)分別為0.88、0.96及0.98，Logist(PFF+MTR)的AUC大于Logist(PFF)及Logist(PMTR)(Z=4.234、P<0.001，Z=1.252、P=0.041)，Logist(PMTR)的AUC大于Logist(PFF)(Z=3.394，P<0.001)。見表2及圖2～5。

圖2 患者女，48歲，骨量正常(BMD=143 mg/cm3) A、B.分別于正中矢狀位FF偽彩圖(A)及MTR偽彩圖(B)中放置L2～L4 ROI(從上至下)，F(xiàn)F=36，MTR=16.32% 圖3 患者男，66歲，骨量減少(BMD=98 mg/cm3) A、B.分別于正中矢狀位FF偽彩圖(A)及MTR偽彩圖(B)中放置L2～L4 ROI(從上至下)，F(xiàn)F=48，MTR=7.78% 圖4 患者女，60歲，骨質(zhì)疏松(BMD=43 mg/cm3) A、B.分別于正中矢狀位FF偽彩圖(A)及MTR偽彩圖(B)中放置L2～L4 ROI(從上至下)，F(xiàn)F=60，MTR=4.34%

表2 基于多回波Dixon技術(shù)、MTI及二者聯(lián)合的回歸方程診斷原發(fā)性骨質(zhì)疏松的效能

3 討論

DXA和QCT均為測量BMD的常用方法。相比DXA，QCT不受血管壁鈣化、骨質(zhì)增生及體位等影響，所測BMD的準(zhǔn)確率更高[5]。本研究以QCT測量BMD為分組標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)3組間年齡、BMI、FF及MTR差異有統(tǒng)計學(xué)意義。LEE等[6]觀察105名44～50歲圍絕經(jīng)期婦女(BMI為18.5～30.7 kg/m2)，發(fā)現(xiàn)基線BMI>23 kg/m2時，體質(zhì)量增加可促進骨形成而提高BMD；但也有觀點認為肥胖是骨質(zhì)疏松的危險因素，內(nèi)臟脂肪過多可導(dǎo)致代謝紊亂，影響骨髓內(nèi)分泌機制而致骨轉(zhuǎn)換率減低[7]。本研究骨質(zhì)疏松組BMI大于BMD正常及減低組，但影響B(tài)MI的因素較多，有待進一步觀察。

近年來，BMD與骨髓脂肪的關(guān)系成為研究熱點。張勇等[8]研究發(fā)現(xiàn)，男性和女性椎體骨髓脂肪含量均與BMD呈負相關(guān)，但未獲得以骨髓脂肪診斷骨質(zhì)疏松的閾值。骨髓中的脂肪細胞和成骨細胞源自同一祖細胞，即間充質(zhì)干細胞；骨質(zhì)疏松時FF升高提示脂肪細胞增多，但并不能完全反映成骨細胞的活性。Dixon技術(shù)操作流程簡單、掃描時間短，已廣泛用于定量分析腰椎骨髓脂肪[9-10]。本研究采用Dixon技術(shù)檢測腰椎骨髓FF，結(jié)果顯示FF在骨質(zhì)疏松、骨量減低及骨量正常組之間依次降低，提示骨質(zhì)疏松與骨髓脂肪含量升高有關(guān)。

圖5 Logist(PFF)、Logist(PMTR)及Logist(PFF+MTR)診斷原發(fā)性骨質(zhì)疏松的ROC曲線

人體中的水分子存在兩種狀態(tài)，即自由水和結(jié)合水，并處于動態(tài)平衡狀態(tài)。飽和的結(jié)合水在常規(guī)MRI中無信號，但可將自磁化脈沖獲得的能量傳遞給自由水，使自由水被飽和而致組織信號衰減。MTI可間接反映組織中大分子蛋白含量的變化[11-12]。ROMERO等[13]發(fā)現(xiàn)，MTI對檢測肌肉組織成分變化具有潛在價值；李雪華等[14]報道，克羅恩病患者腸壁MTR與腸壁纖維化評分具有較好的相關(guān)性，且MTR可用于鑒別單純炎癥性克羅恩病與炎癥-纖維化混合克羅恩病。本研究結(jié)果顯示，骨質(zhì)疏松組MTR低于骨量減低及骨量正常組，原因可能在于骨質(zhì)疏松導(dǎo)致骨髓組織內(nèi)大分子膠原蛋白減少，且當(dāng)骨小梁內(nèi)含較多脂肪細胞時，自由水質(zhì)子無法與大分子蛋白進行轉(zhuǎn)運而使MTR進一步減低。

本研究采用二元logistic多因素回歸分析，分別基于多回波Dixon技術(shù)、MTI及二者聯(lián)合建立回歸方程，并以ROC曲線分析回歸方程診斷骨質(zhì)疏松的效能，發(fā)現(xiàn)Logist(PMTR)的AUC高于Logist(PFF)，可能與MTR的可重復(fù)性更好有關(guān)；而Logist(PFF+MTR)的AUC高于Logist(PFF)和Logist(PMTR)，即二者聯(lián)合更有助于診斷骨質(zhì)疏松。

綜上所述，MTI及多回波Dxion技術(shù)均可用于原發(fā)性骨質(zhì)疏松診斷，聯(lián)合應(yīng)用二者可提高診斷效能。但本研究未針對年齡、性別等因素進行亞組分析，有待進一步完善。