彭海洲，張孜君，趙文，鄭曉風

1.北京航天總醫(yī)院骨科，北京100076；2.北京航天總醫(yī)院影像科，北京100076

前言

骨質(zhì)疏松是一種常見的代謝性疾病，以單位體積內(nèi)骨組織量減少為特點［1］。骨質(zhì)疏松好發(fā)于老年人，由于年齡的增大，機體激素水平發(fā)生變化，使破骨細胞活動增加、成骨細胞功能減退，骨脆性增加。骨骼疼痛和易于骨折是骨質(zhì)疏松的主要特征［2］。隨著我國老齡化的不斷加劇，近年來骨質(zhì)疏松發(fā)生率有逐年升高趨勢，已經(jīng)嚴重威脅著人類生命的健康［3］。因此，采取及時有效的診治，臨床意義重大。常規(guī)的骨密度檢測方法有雙能X 線吸收法（DXA）、超聲和X線法等，它們可對骨密度進行直接測量，但存在輻射強、無法校正骨骼厚度等缺陷［4］。隨著影像學的不斷發(fā)展，核磁共振成像（MRI）影像技術在骨質(zhì)疏松檢測上逐漸得到應用，信號強度比值（SIR）是反映脂肪含量的重要指標，近年來有研究顯示骨質(zhì)疏松患者骨髓內(nèi)脂肪組織往往顯著增加，提示研究脂肪組織含量變化以對骨質(zhì)疏松進行評價可能存在一定價值［5］。表觀擴散系數(shù)（ADC）能夠反映骨組織中水分子的布朗運動，檢測其水平能夠對骨質(zhì)情況做進一步評價［6］。鑒于此，本研究通過MRI測量ADC、SIR，分析二者與骨質(zhì)疏松腰椎疾病發(fā)生發(fā)展的相關性。

1 資料與方法

1.1 基本資料

選取2011年3月～2017年1月在北京航天總醫(yī)院行骨密度檢查的235例腰椎疾病患者為研究對象，經(jīng)DXA 檢查分為骨量正常組（98 例）、骨量減少組（52例）和骨質(zhì)疏松組（85例），3組性別構成、年齡比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性，如表1所示。本研究經(jīng)過本院倫理委員會批準。

表1 3組一般資料比較Tab.1 Comparison of general data in 3 groups

納入標準：①所有患者經(jīng)DXA 掃描確診；②年齡35～80歲；④所有患者或其家屬自愿簽署知情同意書。排除標準：①腰椎骨折患者；②合并甲狀腺功能亢進或骨代謝相關疾病患者；③合并血液系統(tǒng)疾病、肝腎功能不全者；④服用影響骨代謝藥物患者；⑤合并惡性腫瘤、近期手術史者。

1.2 方法

（1）腰椎DXA 測量。采用R7000 型超聲骨密度儀（以色列畢美特有限公司）對所有受試者進行腰椎L2～4骨密度（BMD）測量，所有操作均由同一名具有相應資質(zhì)的主治醫(yī)師完成，并得出反映骨密度的T值。骨密度正常：T值在-1.0 個標準差以上；骨量減少：T值在-1.0～-2.5個標準差之間；骨質(zhì)疏松：T值小于-2.5個標準差。

（2）MRI測量［7］。采用Achieva 1.5 T 磁共振成像儀（荷蘭飛利浦公司）首先進行常規(guī)腰椎掃描，以排除椎體占位病變，包括矢狀位T1WI（TR/TE 400/8 ms）和T2WI（TR/TE 2 740/100 ms）；隨后進行腰椎DWI掃描，采用自旋回波單次激發(fā)回波平面成像序列，TR、TE分別為5 500、100 ms，層厚和層間距分別為5和0 mm，視野（FOV）為16.0 cm×30.2 cm，擴散系數(shù)（b值）設置300 s/mm2。在ADC圖（自動生成）上測量腰椎L2～4的ADC值，每個椎體測量3次，取其平均值為最終結果。最后給予受試者雙回波MRI檢查，采用Dual-FFE加脂肪抑制掃描，矢狀位T1WI 設置TR 為150 ms，正相位和反相位TE分別為4.61、2.30 ms，層厚/層間距為3.2 mm/0 mm，F(xiàn)OV為48 cm×44 cm，翻轉角90°，掃描15層，掃描時間39.1 s；軸位T1WI設置TR為110 ms，TE為2.5 ms，層厚/層間距為10 mm/2 mm，F(xiàn)OV 為48 cm×44 cm，翻轉角80°，掃描時間20.2 s。

（3）圖像分析。將收集到的數(shù)據(jù)上傳至MR后處理工作站，解剖定位圖選擇軸位T1WI壓脂圖像，獲得正、反回波椎體信號強度圖像。由兩名具有相應資質(zhì)的資深醫(yī)師對圖像進行評估，以矢狀位L2椎體中心位置為正中位，截取面積為100～105 mm2的圓形感興趣區(qū)域，計算SIR：SIR=反回波信號強度/正回波信號強度。各椎體均測量3次，取平均值為最終結果。

1.3 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以均數(shù)±標準差表示，3組間比較采用方差分析，計數(shù)資料用例數(shù)（%）表示，采用χ2檢驗，采用Spearman相關分析檢測MRI 影像測量的ADC、SIR 值與DXA所測BMD的相關性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 3組ADC、SIR值和BMD比較

骨質(zhì)疏松組和骨量減少組ADC值均顯著低于骨量正常組，且骨質(zhì)疏松組顯著低于骨量減少組；骨質(zhì)疏松組SIR值顯著高于骨量減少組和骨量正常組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；骨量正常組、骨量減少組和骨質(zhì)疏松組BMD 值逐漸減小，組間差異顯著（P＜0.05），如表2所示。

2.2 ADC、SIR值和BMD相關性分析

Spearman相關性分析表明，ADC值與BMD呈正相關（r=0.325,P=0.006），ADC 值與T值呈正相關（r=0.342,P=0.002）；SIR 值與BMD 呈負相關（r=-0.601,P=0.000），SIR值與T值呈負相關（r=-0.523,P=0.000）。

表2 3組ADC、SIR和BMD比較（±s）Tab.2 Comparison of ADC,SIR and BMD in 3 groups(Mean±SD)

表2 3組ADC、SIR和BMD比較（±s）Tab.2 Comparison of ADC,SIR and BMD in 3 groups(Mean±SD)

ADC：表觀擴散系數(shù)；SIR：信號強度比值；BMD：骨密度

組別骨量正常組骨量減少組骨質(zhì)疏松組F值P值n 98 52 85- -ADC/10-3 mm?s-1 0.461±0.125 0.310±0.062 0.285±0.047 86.725 0.000 SIR 0.382±0.101 0.507±0.125 0.589±0.148 63.894 0.000 BMD/mg?cm-3 163.1±25.6 98.2±11.0 58.6±14.4 675.991 0.000

3 討論

骨質(zhì)疏松是一種以骨量下降、骨微結構發(fā)生惡化導致骨脆性增加的系統(tǒng)性疾病，原發(fā)性骨質(zhì)疏松好發(fā)于老年人和絕經(jīng)后女性［8］。目前對于骨質(zhì)疏松發(fā)生機制的研究尚無定論，早前認為是由于破骨細胞過度活化所致，現(xiàn)在更傾向于骨髓間充質(zhì)干細胞分化成骨障礙，成骨與破骨的動態(tài)失衡導致［9］。腰椎骨質(zhì)疏松以腰痛為主要臨床癥狀，嚴重者可導致骨質(zhì)疏松椎體骨折，對人類生命健康和正常生活造成嚴重威脅。因此，對骨質(zhì)疏松進行盡早診斷和及時治療具有重要意義。盡管DXA仍是臨床診斷骨質(zhì)疏松及其程度的金標準［10］，但其具有輻射強、無法評價骨微細結構等缺點。近年來，隨著核磁共振和影像學技術的發(fā)展［11］，高分辨率MRI、MRI 馳豫等相繼出現(xiàn)，但均難以用于骨質(zhì)疏松的常規(guī)檢查。因此，尋找一種簡便、直觀的定量指標評價骨微細結構以反映骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展進程，在臨床上極具應用價值。

對于腰椎骨組織而言，ADC 值是反映組織內(nèi)水分子隨機擴散程度即布朗運動的定量指標，能夠說明骨質(zhì)狀況。正反相位成像即雙回波成像，是一種基于脂水分離技術的新型成像方法，正反相位成像的基本原理為生物組織內(nèi)水分子和脂肪組織間的頻率差，該成像方法具有兼容性良好、分離迅速和可定量檢測等特點［12-13］。SIR為反相信號強度與正相信號強度比值，是目前正反相位成像反映組織脂肪含量的定量指標。骨質(zhì)疏松的主要病理特點之一是骨髓脂肪大量沉積且出現(xiàn)變性，因此，測量腰椎SIR 可能對骨質(zhì)疏松的進展具有一定評價作用［14-16］。綜合以上背景，本研究通過MRI 測量ADC、SIR 值，分析二者與骨質(zhì)疏松腰椎疾病發(fā)生發(fā)展的相關性，期望為骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展提供一種更為有效的診斷方法。

本研究結果顯示，骨質(zhì)疏松患者ADC 值顯著低于正常人，SIR 值顯著高于健康人，提示ADC 和SIR值與骨質(zhì)疏松具有一定相關性。分析認為，骨質(zhì)疏松患者骨髓脂肪發(fā)生變性，脂肪出現(xiàn)大量沉積，原來骨髓內(nèi)其他水分多的組織發(fā)生缺血壞死，造成SIR值升高；同時由于增加的脂肪填充了擴大的骨縫隙，抑制細胞外水分子的擴散，而ADC 值主要反映細胞外自由水分子的擴散運動，從而使ADC 值減小［17-18］。張靈艷等［19］先前研究指出與骨量正常者相比，骨質(zhì)疏松患者SIR值顯著升高，這與本研究結果相似。此外，本研究結果顯示，ADC、SIR 值與DXA 所測BMD、T值具有顯著相關性，提示ADC、SIR值能夠較好地反映骨髓BMD，二者水平能夠輔助判斷疾病進展情況。

綜上所述，MRI 測量的ADC、SIR 值能夠較好地反映機體BMD情況，對骨質(zhì)疏松的椎體進行定量評價，較好地反映骨質(zhì)疏松腰椎疾病的發(fā)生發(fā)展情況。MRI 檢測作為一種無創(chuàng)、快捷方法對骨質(zhì)疏松具有重要的輔助診斷作用，值得在臨床進一步應用。