崔鳳珍，王世雷，趙月芹，張 哲，曹江欣

(1.河北省石家莊市第二醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，河北 石家莊 050051；2.河北省石家莊市第三醫(yī)院導(dǎo)管室，河北 石家莊 050051)

糖尿病和骨代謝疾病是影響人類生活健康的兩大常見疾病，在發(fā)病趨勢(shì)上都有隨年齡增長(zhǎng)而升高的特點(diǎn)，尤其是老年人，骨質(zhì)疏松癥和骨折很常見，糖尿病和骨代謝疾病之間的關(guān)系也成為近年來研究的熱點(diǎn)[1]。流行病學(xué)調(diào)查表明，與非糖尿病患者相比，2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者骨質(zhì)疏松、骨折發(fā)生率風(fēng)險(xiǎn)較高[2]，這說明糖尿病作為一種代謝性疾病，可以影響骨骼的健康狀況。骨密度(bone mineral density，BMD)與骨折存在一定的關(guān)系，研究報(bào)道1型糖尿病患者BMD一般較低，骨折發(fā)生率較高，但是BMD高的T2DM患者骨折發(fā)病率仍較高[3]。這說明雖然BMD能反映骨質(zhì)疏松程度，是預(yù)測(cè)骨折危險(xiǎn)性的重要依據(jù)，但是可能不能真實(shí)反映糖尿病患者骨骼代謝狀況。T2DM是一種代謝性疾病，可通過不同環(huán)節(jié)影響骨代謝過程，從而影響骨髓成分，胰島素絕對(duì)或相對(duì)缺乏，會(huì)導(dǎo)致破骨細(xì)胞增多，引起骨髓脂肪含量增加，可能會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，甚至引起骨折[4]。近年來，骨髓脂肪已被認(rèn)為是評(píng)價(jià)糖尿病患者骨骼狀況的潛在標(biāo)志物。過去，對(duì)骨髓脂肪的定量檢查都是有創(chuàng)的，是通過組織學(xué)骨活組織檢查進(jìn)行的。目前隨著MR功能成像技術(shù)的發(fā)展，可以通過無創(chuàng)的方式測(cè)量骨髓脂肪含量。常用的MR脂肪定量技術(shù)有磁共振波譜(magnetic resonance spectrum,MRS)、T1-weight MR 成像。MRS是目前唯一能無創(chuàng)觀察活體組織代謝及生化改變的技術(shù)，通過計(jì)算譜線中水峰和脂質(zhì)峰下面積獲得椎體骨髓的脂肪分?jǐn)?shù)，被認(rèn)為是定量體內(nèi)脂肪的金標(biāo)準(zhǔn)。但是MRS技術(shù)難度較大，掃描時(shí)間較長(zhǎng)，后來被DIXON技術(shù)取代。而非對(duì)稱回波最小二乘估算法迭代水脂分離(water and fat with echo asymmetry and least squares estimation,IDEAL)序列是由DIXON序列改進(jìn)而來的，是采用三點(diǎn)法水脂分離技術(shù)進(jìn)行脂肪定量。最新改良DIXON技術(shù)主要包括GE公司的非對(duì)稱回波最小二乘估算法迭代水脂分離智能定量(IDEAL intelligent quantification,IDEAL-IQ)技術(shù)、飛利浦的魔鏡成像(mDixon Quant)，和西門子的梯度回波容積內(nèi)插體部檢查(volumetric interpolated body examination，VIBE)。國(guó)內(nèi)外很多研究采用IDEAL-IQ序列分析骨髓脂肪成分[5-6]，而T2快速自旋回波(T2 fast spin echo,T2 FSE)IDEAL成像也可以通過非侵入性的方法測(cè)量骨髓脂肪分?jǐn)?shù)值(bone marrow fat fraction，BMFF)，定量分析腰椎骨髓脂肪成分的變化[7]，目前采用T2 FSE IDEAL對(duì)糖尿病與非糖尿病患者骨髓成分的分析相對(duì)較少。本研究采用T2 FSE IDEAL序列比較T2DM與非糖尿病患者腰椎BMFF的差異，早期評(píng)價(jià)T2DM患者骨骼健康狀況，以減少T2DM患者腰椎骨折發(fā)生率。

1 資 料 與 方 法

1.1一般資料 選擇2021年7—10月在我院進(jìn)行腰椎MRI檢查的患者100例，詳細(xì)記錄患者的性別、年齡、身高、體重。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無腰椎外傷史、手術(shù)史，放療病史；②無腰椎腫瘤、結(jié)核、感染病史；③無代謝和自動(dòng)免疫性疾??；④無血液系統(tǒng)疾病及貧血病史；⑤無服用影響骨代謝的藥物(如糖皮質(zhì)激素、避孕藥等)史；⑥無磁共振檢查禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腰椎常規(guī)MRI檢查發(fā)現(xiàn)腰椎腫瘤、結(jié)核、感染、血液疾病；②圖像質(zhì)量不合格。最后4例患者被排除，包括血管瘤2例，終板炎1例，骨髓瘤1例。最終96例患者納入本研究，男性46例，女性50例，年齡25～81歲，中位年齡59.5歲。

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)討論通過。所有患者在檢查前均簽署了磁共振掃描知情同意書。

1.2影像檢查方法 采用美國(guó)GE1.5超導(dǎo)型MR機(jī)。信號(hào)采集選用體線圈，掃描序列包括矢狀位T2WI(TR 2 005 ms，TE 120 ms，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，矩陣320×256，采集次數(shù)4)；矢狀位T1WI(TR 556 ms，TE 12.9 ms， FOV 32 cm×32 cm，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，矩陣320×192，采集次數(shù)2)；矢狀位STIR(TR 3 085 ms，TE 42 ms，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，矩陣288×192，采集次數(shù)4)；軸位T2WI(TR 2 220 ms，TE 120 ms，F(xiàn)OV 22 cm×22 cm，層厚4.0 mm，層間距1.0 mm，矩陣288×224，采集次數(shù)4)。矢狀位T2-FSE-IDEAL：TR 3 597 ms，TE 68 ms，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，層厚 4.0 mm，層間距 1.0 mm，矩陣 256×192，帶寬41.67，采集次數(shù) 2，掃描時(shí)間 5 min 24 s。

圖1 腰椎椎體骨髓信號(hào)值ROI測(cè)量

1.3數(shù)據(jù)測(cè)量 由1名有10年工作經(jīng)驗(yàn)不了解患者臨床一般情況的放射科醫(yī)師采用盲法進(jìn)行，具體測(cè)量方法如下：測(cè)量包括L1～L5共5個(gè)椎體，測(cè)量均選取正中矢狀面原始圖像，感興趣區(qū)(regions of interest，ROI)的測(cè)量面積范圍為150～200 mm2。同時(shí)打開T2WI、IDEAL-fat、IDEAL-water圖像，測(cè)量者在T2WI上腰椎矢狀位中心層面，手動(dòng)繪制橢圓形ROI，ROI手動(dòng)復(fù)制到IDEAL-fat、IDEAL-water圖像相同位置上。ROI盡可能包括整個(gè)椎體骨部分，避開骨皮質(zhì)、終板及椎間盤及血管，并詳細(xì)記錄每例患者L1～L5椎體上生成的IDEAL-fat、IDEAL-water信號(hào)值(圖1)。采用腰椎骨髓IDEAL-fat平均信號(hào)值、IDEAL-water平均信號(hào)信號(hào)值計(jì)算出 IDEAL圖像上腰椎BMFF值(BMFFIDEAL)，腰椎BMFFIDEAL值為腰椎骨髓IDEAL-fat平均信號(hào)值除以腰椎骨髓IDEAL-fat平均信號(hào)值和IDEAL-water平均信號(hào)信號(hào)值的和[8]。

1.4人體體重指數(shù)(body mass index,BMI)狀況 BMI=體重(kg)÷身高(m2)。依據(jù)中國(guó)參考標(biāo)準(zhǔn)(因?yàn)閷＜艺J(rèn)為WHO的標(biāo)準(zhǔn)不是非常適合中國(guó)人的情況)，分為過輕：BMI<18.5；正常：BMI 18.5～23.9；偏胖：BMI 24.0～27.9；肥胖：BMI≥28；重度肥胖：BMI≥30；極重度肥胖：BMI≥40。本研究因?yàn)槠?、肥胖、重度肥胖和極重度肥胖例數(shù)較少，都?xì)w為超重組，過輕組例數(shù)為0，所以將患者分為2組，正常組：BMI 18.5～23.9；超重組：BMI≥24。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理數(shù)據(jù)。正態(tài)分布的計(jì)量資料比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、單因素方差分析和SNK-q檢驗(yàn)，非正態(tài)分布的計(jì)量資料比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)、Kruskal-Wallis檢驗(yàn)和Bonferroni法。相關(guān)性分析采用Spearman′s rho 檢驗(yàn)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1一般資料 最終納入患者96例，其中T2DM患者48例，病程1～30年；合并并發(fā)癥患者30例，其中糖尿病神經(jīng)病變30例，糖尿病血管病變18例，糖尿病視網(wǎng)膜病變13例，糖尿病腎病12例，糖尿病酮癥3例。非糖尿病患者48例，其中男性24例，女性24例。T2DM組與非糖尿病組女性年齡差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),T2DM組與非糖尿病組男性身高差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，T2DM組與非糖尿病組其余指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 96例患者一般資料Table 1 General data of 96 patients

2.2T2DM組與非糖尿病組腰椎骨髓IDEAL-fat和IDEAL-water平均信號(hào)值及BMFFIDEAL值比較 T2DM組、非糖尿病組腰椎骨髓IDEAL-fat和IDEAL-water平均信號(hào)值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，T2DM組腰椎骨髓BMFFIDEAL值高于非糖尿病組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 比較T2DM組和非糖尿病組腰椎骨髓IDEAL-fat、IDEAL-water平均信號(hào)值以及BMFFIDEAL值比較Table 2 Comparison of the mean signal value of IDEAL-fat and IDEAL-water of lumbar bone marrow and the BMFFIDEALvalue between T2DM group and non-diabetic group (n=48)

2.3不同性別，不同BMI組腰椎骨髓BMFFIDEAL值比較 T2DM組男性與女性、體重正常組與超重組腰椎骨髓BMFFIDEAL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，非糖尿病組男性與女性、體重正常組與超重組腰椎骨髓BMFFIDEAL值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

2.4T2DM組、非糖尿病組L1～L5各椎體間骨髓IDEAL-fat、IDEAL-water信號(hào)值及BMFFIDEAL值比較 T2DM組、非糖尿病組L1～L5各椎體間骨髓IDEAL-fat值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。T2DM組、非糖尿病組L1～L5各椎體間骨髓IDEAL-water信號(hào)以及BMFFIDEAL值差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；進(jìn)一步兩兩比較發(fā)現(xiàn)，T2DM組L1骨髓BMFFIDEAL值低于L3椎體，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，非糖尿病組L1骨髓IDEAL-water信號(hào)值高于L3椎體(調(diào)整后P=0.040)，L1骨髓BMFFIDEAL值低于L3(調(diào)整后P=0.034)及L4椎體(調(diào)整后P=0.038)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其余腰椎椎體骨髓IDEAL-water信號(hào)值以及BMFFIDEAL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

表3 T2DM組、非糖尿病組男性與女性、體重正常組與超重組腰椎骨髓BMFFIDEAL值比較Table 3 Comparison of the lumbar marrow BMFFIDEAL value between male and female groups, as well as between normal weight group and overweight group in T2DM group and non-diabetic group

2.5相關(guān)性分析 T2DM組腰椎骨髓BMFFIDEAL值與年齡呈正相關(guān)(r=0.311，P=0.031，圖3)；非糖尿病組腰椎骨髓BMFFIDEAL值與年齡呈正相關(guān)(r=0.464，P=0.001，圖4)。T2DM患者腰椎骨髓BMFFIDEAL與糖化血紅蛋白(glycated hemoglobin A1c,HbA1c)呈正相關(guān)(r=0.347，P=0.016，圖5)。

表4 T2DM組、非糖尿病組L1～L5椎體骨髓IDEAL-fat、IDEAL-water信號(hào)值以及BMFFIDEAL值比較Table 4 Comparison of IDEAL-fat signal value, IDEAL-water signal value and BMFFIDEAL value in L1-L5 between T2DM group and non-diabetic group (n=48)

3 討 論

本研究采用T2 FSE IDEAL序列分析了T2DM患者與非糖尿病患者腰椎骨髓脂肪含量的差異，及其相關(guān)影響因素。

骨髓是人體最大的器官之一，主要由脂肪細(xì)胞和造血細(xì)胞組成，這些細(xì)胞被血管竇包圍并填充骨髓腔。在骨髓中，成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞都來源于間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC)，許多骨質(zhì)疏松狀態(tài)，包括老年人、一些藥物的影響、經(jīng)常靜止不動(dòng)和神經(jīng)性厭食等都與骨髓脂肪細(xì)胞增多有關(guān)[9]。MSC分化為脂肪細(xì)胞或成骨細(xì)胞以及其他細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞)的傾向相同，MSC向成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的分化過程由多種因素決定，包括氧化應(yīng)激、脂聯(lián)素、糖皮質(zhì)激素等，其中相當(dāng)重要的一個(gè)因素是過氧化物酶體增殖物激活受體γ2(peroxisome proliferator-activator receptor-γ2，PPARγ2)[10]。目前對(duì)T2DM患者骨髓脂肪細(xì)胞增多的原因并不十分清楚。研究指出，在糖尿病患者中，游離脂肪酸和三酰甘油增加，會(huì)激活PPARγ2，從而促進(jìn)骨髓中的脂肪細(xì)胞分化，導(dǎo)致骨髓中脂肪細(xì)胞增多[11]。

本研究結(jié)果顯示，T2DM患者腰椎骨髓BMFFIDEAL值高于非糖尿病組。Lin等[12]對(duì)25例絕經(jīng)后T2DM患者和26例年齡相近的健康對(duì)照組骨髓脂肪含量進(jìn)行MRS分析，結(jié)果顯示，T2DM患者骨髓脂肪含量高于非糖尿病患者[(66.3±7.2)%vs.(58.9±7.5)%,P<0.001]。Sheu等[13]對(duì)156例男性(74～96歲)骨質(zhì)疏松性骨折患者進(jìn)行MRS成像，分析L1～L3椎體骨髓脂肪含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，38例糖尿病患者的椎體骨髓脂肪含量高于118例無糖尿病患者(58.9%vs.54.6%，P=0.003 5)。de Araujo等[14]采用MRS序列對(duì)28例T2DM患者，24例健康對(duì)照組及26例肥胖患者進(jìn)行了骨髓脂肪含量比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn),T2DM(36.5%)、健康對(duì)照組(35.9%)及肥胖組(31.8)腰椎骨髓含量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能與選取的樣本含量較少有關(guān)。骨髓脂肪含量與T2DM狀態(tài)之間的關(guān)系仍需要進(jìn)一步研究。

T2DM與非糖尿病患者腰椎骨髓BMFFIDEAL值與年齡均呈正相關(guān)。與紅黃骨髓的轉(zhuǎn)化有關(guān)，隨著年齡的增長(zhǎng)，紅骨髓逐漸向黃骨髓轉(zhuǎn)化，骨髓脂肪的比例發(fā)生顯著變化，首先發(fā)生在外周骨發(fā)生相關(guān)的脂肪含量增加，然后在中軸骨[15]。Burian等[16]對(duì)103例健康志愿者(女性72例，男性31例)腰5椎體、骶骨外側(cè)塊的骨髓質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)與年齡進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，腰5椎體、骶骨外側(cè)塊的骨髓質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)與年齡呈正相關(guān)(骶骨：男性：r=0.58，P<0.01；女性：r=0.54，P<0.01；L5：男性：r=0.58，P<0.01；女性：r=0.54，P<0.01)。Ning等[17]對(duì)60例健康志愿者的骶髂關(guān)節(jié)進(jìn)行了IDEAL-IQ成像，結(jié)果顯示，骶骨側(cè)骨髓脂肪含量與年齡(≥51歲組)呈正相關(guān)(r=0.453，P=0.008)，而與<50歲人群的年齡無相關(guān)性。Aoki等[18]采用IDEAL-IQ序列分析了31例患者的骨髓脂肪含量，結(jié)果顯示，腰椎(r=50.77，P=0.001)、髂骨(r=50.80，P=0.001)、股骨粗隆間骨髓脂肪含量(r=50.63，P=0.001)與年齡均呈正相關(guān)性。

本研究結(jié)果顯示，男性和女性腰椎骨髓BMFFIDEAL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Dieckmeyer等[19]報(bào)道，矯正年齡后腰1～腰4椎體骨髓脂肪含量女性(37.13±11.63)%與男性(37.17±8.67)%差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.199)。Baum等[20]研究顯示，20～29歲及30～39歲年齡段腰1～腰4椎體骨髓脂肪含量女性與男性差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[(27.2±6.0)%vs.(32.0±8.0)%，P=0.041；(27.3±6.2)%vs.(35.3±6.7)%，P=0.008)]，而40歲及以上年齡段差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這可能是因?yàn)?0～39年齡段女性月經(jīng)失血刺激造血，女性比男性有更多的造血組織。本研究大部分患者年齡大于50歲，絕經(jīng)后女性骨質(zhì)疏松，骨髓脂肪含量增多，因此男性和女性腰椎骨髓BMFFIDEAL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

T2DM與非糖尿病患者不同BMI的腰椎骨髓BMFFIDEAL值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。BMI與腰椎骨髓脂肪分?jǐn)?shù)無相關(guān)性[21]。目前對(duì)于肥胖對(duì)人體骨骼產(chǎn)生的是積極影響還是消極影響仍存在爭(zhēng)議，越來越多的數(shù)據(jù)表明，肥胖對(duì)骨骼健康有害，盡管體重增加會(huì)對(duì)骨骼產(chǎn)生潛在的積極影響。肥胖導(dǎo)致的骨量減少可能是由于骨髓脂肪生成增加而導(dǎo)致成骨細(xì)胞減少，和(或)由于促炎細(xì)胞因子的上調(diào)產(chǎn)生破骨細(xì)胞生成增加，和(或)瘦素分泌過多，或脂聯(lián)素生成減少，和(或)與高脂肪攝入相關(guān)的鈣吸收減少[22]。本研究結(jié)果顯示，T2DM組L1骨髓BMFFIDEAL值低于L3椎體，非糖尿病組L1骨髓IDEAL-water信號(hào)值高于L3椎體，L1骨髓BMFFIDEAL值低于L3及L4椎體，這可能與腰椎生理曲度及力學(xué)承重有關(guān)。而目前對(duì)于不同椎體骨髓脂肪含量的研究相對(duì)較少，還有待于后期進(jìn)一步進(jìn)行研究。

T2DM患者腰椎骨髓BMFFIDEAL值與HbA1c呈正相關(guān)。對(duì)于骨髓BMFFIDEAL值與HbA1c的相關(guān)性研究并不多，機(jī)制目前還不是十分清楚。Baum等[23]報(bào)道，L1～L3椎體的骨髓脂肪含量與HbA1c呈正相關(guān)(r=0.825；P<0.001)，這也說明了T2DM與骨髓脂肪含量之間存在這一定的聯(lián)系。T2DM患者HbA1c水平和椎體骨髓脂肪含量的相關(guān)性可能進(jìn)一步加深對(duì)這種代謝性疾病的理解。

綜上所述，本研究定量分析了T2DM與非糖尿病患者腰椎骨髓脂肪含量及其影響因素，發(fā)現(xiàn)T2DM患者腰椎骨髓脂肪含量較非糖尿病患者高。T2DM與非糖尿病患者男性和女性、體重正常組和超重組腰椎骨髓脂肪含量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T2DM與非糖尿病患者腰椎骨髓脂肪含量與年齡均呈正相關(guān)。T2DM患者腰椎骨髓BMFFIDEAL與HbA1c呈正相關(guān)。了解腰椎骨髓脂肪含量及其相關(guān)影響因素，有助于臨床醫(yī)生降低T2DM患者腰椎骨折風(fēng)險(xiǎn)。