劉鵬，干旻峰，王華錚，經(jīng)成男，朱默

（1.蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科，江蘇蘇州 215000；2.深圳市龍崗區(qū)人民醫(yī)院，深圳 518100）

隨著我國(guó)老齡化人口的增加，骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis,OP）患病率近年來(lái)迅速上升，根據(jù)最新的骨質(zhì)疏松癥流行病學(xué)調(diào)查顯示：我國(guó)50 歲以上人群的骨質(zhì)疏松患病率為19.2%，其中男性占6.0%，女性占32.1%；而65 歲以上人群骨質(zhì)疏松的患病率為32.0%，其中男性占10.7%，而女性占51.6%［1］。由于民眾對(duì)骨質(zhì)疏松的認(rèn)知低，且骨丟失本身沒(méi)有癥狀，往往在發(fā)生骨質(zhì)疏松性脆性骨折后才意識(shí)到骨質(zhì)疏松的危害［2］。臨床上行雙能X 線吸收測(cè)量?jī)x（dual energy X-ray absorptiometry, DXA） 檢測(cè)骨密度（bone mineral density, BMD）的檢查率較低，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的早期診斷率低。

磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）作為一種無(wú)創(chuàng)、無(wú)輻射的影像檢查手段在臨床上已被廣泛應(yīng)用于脊柱退變性疾?。?］。研究發(fā)現(xiàn)骨量的減少皆合并程度不等的骨髓內(nèi)脂肪組織（marrow adipose tissue,MAT）增加，可見(jiàn)分析椎體內(nèi)骨髓MAT 含量的變化極有助于OP 與骨折風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估［4，5］。Sechellinger 等［6］發(fā)現(xiàn)，在腰椎骨髓的脂肪含量方面，15～29 歲、70～80 歲分別是20.5%、49.4%。研究顯示椎體骨髓脂肪含量同骨密度值之間存在一定的負(fù)相關(guān)，脂肪含量與骨密度的比值可作為參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)椎體是否發(fā)生了骨質(zhì)疏松［7］。而磁共振的非對(duì)稱(chēng)回波的最小二乘估算法迭代水脂分離技術(shù)（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and leastsquares estimation quantitation sequence, IDEAL-IQ）所得椎體的脂肪分?jǐn)?shù)（fat fraction,FF%）能否預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松癥罕有報(bào)道。為此本文將FF 值與BMD、骨代謝指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，以期能采用MRI IDEAL-IQ 技術(shù)預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松癥。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）骨科住院或門(mén)診患者；（2）年齡40～90 歲，同時(shí)行腰椎MRI 常規(guī)序列及IDEAL-IQ 序列掃描、BMD 及骨代謝指標(biāo)檢查。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）對(duì)骨代謝存在影響的內(nèi)分泌疾??；存在骨折、代謝性骨病與壓縮變形者；（2）對(duì)維生素（Vit）D 與鈣吸收不利的腎臟與消化道疾?。唬?）長(zhǎng)期進(jìn)行糖皮質(zhì)激素或其他對(duì)骨代謝不利的藥物干預(yù)者；（4）多發(fā)性骨髓瘤；（5）各類(lèi)先天與后天骨代謝異常疾??；（6）免疫性疾病等。

1.2 一般資料

回顧性分析2022 年1 月—2023 年2 月在蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨科就診患者的臨床資料，其中91例符合上述標(biāo)準(zhǔn)，納入本研究。其中男25 例，女66例，年齡40～89 歲。根據(jù)DXA 檢測(cè)的腰椎中較低的T 值將患者分為骨量正常組15 例，骨量降低33 例，骨質(zhì)疏松43 例。三組間年齡、性別差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而B(niǎo)MI 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。此項(xiàng)研究得到醫(yī)院倫理委員會(huì)審批，所有患者皆知情同意。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 DXA 骨密度檢測(cè)

雙能X 線骨密度儀（美國(guó)，HOLOGIC 公司）對(duì)腰椎實(shí)施測(cè)量。腰椎前后位BMD 掃描參數(shù)：采取脊柱正位；設(shè)定的電流、電壓各是2.5～3.0 mA、100～140 kV；掃描寬度、長(zhǎng)度各是11.4 cm、20.4 cm。按該公司的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定技術(shù)對(duì)L1～L4椎體前后位的BMD（g/cm2），并按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出相應(yīng)的T 值。借鑒我國(guó)骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病學(xué)協(xié)會(huì)提出的診斷標(biāo)準(zhǔn)詳情為：T 值≥-1.0 SD，代表骨量正常；處于-1.0～-2.5 SD時(shí)，代表骨量減低；≤-2.5 SD，代表OP；≤-2.5 SD同時(shí)伴發(fā)一處或若干處脆性骨折，代表嚴(yán)重OP。

1.3.2 MRI 掃描

采用德國(guó)SIEMENS Skyra 3.0T MRI 掃描儀，Spine 32 通道線圈進(jìn)行掃描。首先開(kāi)展腰椎常規(guī)掃描，含T1WI 矢狀位及T2WI 矢狀位與軸位，從而證實(shí)非占位性、炎癥性等病變，以下為詳細(xì)序列與掃描參數(shù)：在TR/TE 值上，T1WI 矢狀位為650/9.4 ms；T2WI 矢狀位與軸位為2 800/98 ms。隨后行腰椎椎體矢狀位IDEAL-IQ 序列掃描，先以L3正中層面為掃描中心來(lái)定位，掃描參數(shù)如下：層厚3 mm，TE=（1.2～7.38）ms，TR=9 ms，反轉(zhuǎn)角15°，激勵(lì)次數(shù)1，掃描用時(shí)15 s 左右，待掃描終止，系統(tǒng)自動(dòng)生成脂肪分?jǐn)?shù)圖。

將磁共振掃描圖像傳至syngo.via 后處理工作站，應(yīng)用該工作站對(duì)L1～L4椎體骨髓脂肪的含量進(jìn)行定量測(cè)定。在脂肪分?jǐn)?shù)圖上，選取腰椎（L1～L4）椎體最正中矢狀位T2 脂相圖像的正中層面所相對(duì)應(yīng)的橫斷位層面，并在該層面椎體上手動(dòng)繪制感興趣區(qū)（region of interest,ROI）測(cè)量L1～4椎體的FF 值（%），為排除其他因素影響，ROI 區(qū)域面積保持在20 mm×20 mm，測(cè)量區(qū)域應(yīng)處于椎體的松質(zhì)骨處，同時(shí)不可接觸椎靜脈入口與皮質(zhì)骨等。各椎體皆進(jìn)行3 遍測(cè)量，取平均值后得到最終結(jié)果（圖1）。

圖1 測(cè)量脂肪分?jǐn)?shù)（FF）示意圖。1a: 腰椎椎體正中矢狀位；1b: 于腰椎橫斷面上繪制ROI，取平均值。Figure 1. Diagram of measuring fat fraction (FF). 1a: Median sagittal position of the lumbar vertebrae. 1b:The region of interest (ROI) was plotted on the cross-section of the lumbar spine,and the average value was taken.

1.3.3 骨代謝生化檢測(cè)

患者禁食8 h 后，抽取清晨空腹靜脈血5～8 ml，-20℃保存后采用全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀進(jìn)行檢測(cè)患者的β-膠原特殊序列（beta C-terminal cross-linked telopeptides of type I collagen, β-CTX）及I 型膠原氨基端延長(zhǎng)肽（type I procollagen amino-terminal peptide,P1NP）水平。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

記錄患者一般資料，包括：年齡、性別、BMI。DXA骨密度檢測(cè)L1～L4的BMD 值的平均值，MRI 檢測(cè)L1～4椎體的FF 值，以及全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光免疫分析檢測(cè)血清β-CTX 及P1NP 水平。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)以±s表示。資料呈正態(tài)分布時(shí)，組間差異對(duì)比行單因素方差分析（ANOVA），組內(nèi)兩兩對(duì)比采取LSD法；資料呈非正態(tài)分布時(shí)，采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)。計(jì)數(shù)資料采用x2檢驗(yàn)或Fisher精確檢驗(yàn)；等級(jí)資料采用秩和檢驗(yàn)。MRI IDEAL-IQ 檢測(cè)（FF 值），分別與其他檢測(cè)指標(biāo)行Pearson或Spearman相關(guān)分析。各指標(biāo)分別與是否骨質(zhì)疏松行受試對(duì)象工作特征曲線（receive operating characteristic curve, ROC） 分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 檢測(cè)結(jié)果

三組檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，三組間年齡、女性占比、BMD 值兩兩組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），骨質(zhì)疏松組的FF 值顯著高于其他兩組（P＜0.05），骨量降低組與骨量正常組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。骨量正常組的β-CTX 水平顯著低于其他兩組（P＜0.05），骨質(zhì)疏松組與骨量降低組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。三組間P1NP 的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 相關(guān)性分析

FF 值與BMD、P1NP、β-CTX、年齡、BMI 的相關(guān)性見(jiàn)表2，結(jié)果表明，F(xiàn)F 值與BMD 呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.396,P＜0.05），與β-CTX 呈顯著正相關(guān)（r=0.238,P＜0.05），與BMI 呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.283,P＜0.05），與P1NP（r=0.081,P＞0.05）及年齡（r=0.076,P＞0.05）無(wú)顯著相關(guān)性。

2.3 ROC 分析

91 例患者按是否為OP 行ROC 曲線分析FF值、P1NP、β-CTX、BMI、BMD 對(duì)OP 的診斷效能，結(jié)果見(jiàn)圖2 和表3，得出曲線下面積（area under the curve, AUC） 分別為0.786，0.622，0.652、0.351、0.033，其中，F(xiàn)F 值的AUC＞β-CTX＞P1NP＞BMI＞BMD，且FF 值的AUC 面積為0.7～0.9，說(shuō)明FF 值診斷OP 有一定的準(zhǔn)確性。因此，在各種檢測(cè)手段中，F(xiàn)F 值對(duì)OP 的診斷價(jià)值更高；當(dāng)FF 值的判定閾值為78.0%時(shí)，靈敏度和特異度相對(duì)最優(yōu)，為86.0%、67.8%。

圖2 判斷是否骨質(zhì)疏松的ROC 分析。Figure 2. ROC analysis to determine whether osteoporosis is diagnosed.

3 討 論

OP 是由諸多因素導(dǎo)致的一類(lèi)代謝性、系統(tǒng)性骨病。骨量低下，同時(shí)合并相較該年齡偏高的骨丟失率為OP 形成的主要致因。

在研究與診斷OP 方面，影像學(xué)檢查發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在影像學(xué)逐漸發(fā)展下，診斷以及治療OP 的水平隨之提升。現(xiàn)今針對(duì)OP 影像學(xué)的檢查涉及DXA、定量CT、定量超聲（quantitative ultrasound scanning,QUS）和MRI 等［8］。其中，DXA 為目前評(píng)價(jià)BMD 的金標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)勢(shì)在于便于操作、測(cè)定用時(shí)少、患者電離輻射劑量低（放射量?jī)H為胸片的1/30）［9］，曾經(jīng)被視作測(cè)量BMD 的首選方法，然而相關(guān)研究結(jié)果顯示，其準(zhǔn)確性較差，存在較高漏診率［10］。關(guān)于QCT方法，具體為基于三維圖像處理技術(shù)，能夠?qū)⒐橇魇ё蠲舾械乃少|(zhì)骨自變化緩慢且具更高密度的松質(zhì)骨內(nèi)有效分離出來(lái)。同時(shí)學(xué)者們逐漸認(rèn)識(shí)到此法在診斷OP 方面準(zhǔn)確率優(yōu)勢(shì)，但是其較高的輻射劑量與費(fèi)用，對(duì)其廣泛應(yīng)用于臨床造成限制［11］。

Naverias 等［13］發(fā)現(xiàn)，對(duì)于骨髓微環(huán)境，骨髓中脂肪細(xì)胞起著主要負(fù)性調(diào)節(jié)作用，可使骨髓脂肪的生成受抑，能夠促進(jìn)骨髓移植患者盡快恢復(fù)造血功能，防范骨量的減少。Justesen 等［14］通過(guò)研究53 名正常人、26 例OP 患者的髂骨活檢發(fā)現(xiàn)，OP 與老齡化人員骨髓內(nèi)脂肪含量提高，但骨松質(zhì)體積下降。Beresford 等［15］應(yīng)用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這點(diǎn)，骨髓中黃骨髓的主要成分就是脂肪組織（adipocyte,AT）。Meunier 等［16］經(jīng)研究84 具尸體標(biāo)本髂骨病理解剖的結(jié)果顯示，在20～65 歲年齡段內(nèi)，AT 的含量從15%上調(diào)至約60%，松質(zhì)骨的含量自26%下調(diào)到16%左右，AT 含量的提高在OP 的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，同時(shí)也是反映骨質(zhì)量變化的重要影響因素。而磁共振IDEAL-IQ 成像法能夠?qū)M織內(nèi)脂肪含量實(shí)施無(wú)創(chuàng)測(cè)定，通過(guò)檢測(cè)腰椎椎體的脂肪分?jǐn)?shù)，從而評(píng)估椎體的OP 程度，有助于臨床及時(shí)開(kāi)展防治。

本研究采用的IDEAL-IQ 技術(shù)，此項(xiàng)新研發(fā)的序列基于1984 年建立的磁共振Dixon 兩點(diǎn)法［17］，應(yīng)用6 個(gè)回波聯(lián)合FSE 序列開(kāi)展水脂分離，可得到6 組水與脂肪于不同相位差異下的圖像，經(jīng)由6 組圖像完成水像、脂像的分離，由此獲得脂肪分?jǐn)?shù)圖，避免了諸多不良因素的干擾，包括T2*效應(yīng)的干擾、脂肪多譜峰模型、渦流效應(yīng)等。相較于傳統(tǒng)的Dixon 兩點(diǎn)法（脂肪定量）分析，信噪比有所增強(qiáng)，可更有效消除磁場(chǎng)不均勻的不良影響，能夠精準(zhǔn)定量脂肪［18］，主要是掃描用時(shí)明顯減少，在頸部脂肪定量測(cè)定、脂肪肝等方面皆獲得良好應(yīng)用［19］。

近年來(lái)有研究證實(shí)，骨代謝標(biāo)志物的測(cè)定對(duì)骨轉(zhuǎn)換的分型、絕經(jīng)后婦女骨丟失率的評(píng)價(jià)、骨折風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)、病情進(jìn)展的評(píng)估、藥物療效的檢測(cè)都具有重要意義［20］。有文獻(xiàn)報(bào)道骨代謝指標(biāo)與BMD 呈一定負(fù)相關(guān)性，且P1NP、β-CTX 敏感性和特異性較高，受激素影響小，可輔助DXA 早期預(yù)測(cè)并診斷骨質(zhì)疏松癥［21，22］。

Ergen 等［23］采用IDEAL-IQ 對(duì)91 例患者腰椎（L1～L4）4 個(gè)椎體的平均脂肪分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)用DXA 檢測(cè)其骨密度，以及檢驗(yàn)了患者的骨代謝指標(biāo)，并基于DXA 檢查所得T 值劃分出3 個(gè)組，15 例被歸入骨量正常組，33 例被歸入骨量降低組，43 例被歸入骨質(zhì)疏松組。從相關(guān)性分析得知，F(xiàn)F 值與BMD 存在一定的負(fù)相關(guān)性，說(shuō)明骨密度的降低可能會(huì)一定程度上增加腰椎骨髓的脂肪組織含量，臨床上可通過(guò)磁共振測(cè)定FF 值一定程度上預(yù)測(cè)骨密度的變化情況，可進(jìn)一步預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松癥。而FF 值與β-CTX 存在一定的正相關(guān)性，當(dāng)FF 值變化時(shí)可幫助預(yù)測(cè)β-CTX 的走向，從而聯(lián)合預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松癥。

目前臨床上以DXA 作為OP 診斷的參照標(biāo)準(zhǔn)，但其特異性較低，漏診率較高，并且不能反應(yīng)短期內(nèi)骨代謝平衡的變化。而3.0T MRI DEAL-IQ 成像技術(shù)能夠基于腰椎常規(guī)檢查，對(duì)椎體骨髓的脂肪含量做出無(wú)創(chuàng)性測(cè)定，且敏感性較高，F(xiàn)F 值又與BMD、β-CTX 存在緊密聯(lián)系。因此在骨轉(zhuǎn)換異?；騉P 發(fā)生的早期，F(xiàn)F 值的升高以及P1NP、β-CTX 水平的上升可一定程度上提示早期診斷及治療骨質(zhì)疏松，IDEAL-IQ 成像技術(shù)和骨代謝指標(biāo)可以作為與DXA 聯(lián)合評(píng)價(jià)骨質(zhì)疏松癥的有效方法之一。