T2-mapping評估成人腰椎骨髓含水量與年齡、性別的相關(guān)性

向春林， 劉琴， 黃文華， 胡軍武

隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，基于組織T2馳豫時間的量化分析技術(shù)-T2-mapping技術(shù)，其運用越來越廣泛。目前T2-mapping技術(shù)可用于關(guān)節(jié)軟骨成分的評價[1,2]、椎間盤退變過程定量測量[3,4]及心肌功能性評價[5,6]。雖然T2-mapping技術(shù)應(yīng)用廣泛，但較少有T2-mapping技術(shù)運用于腰椎骨髓的研究報道。本研究運用T2-mapping技術(shù)測量成人腰椎T2值，量化分析腰椎骨髓含水量，探討成人腰椎骨髓含水量與年齡、性別的相關(guān)性，旨在為骨髓量化評估方法及腰椎骨髓含水量變化規(guī)律的研究提供參考依據(jù)。

材料與方法

1.病例資料

搜集2016年5月-2017年10月間行T2-mapping檢查的健康志愿者78例，其中男36例，女42例，年齡22～68歲，平均年齡(39.35±12.49)歲。志愿者按性別和年齡分為8組，分別為男20～29歲組、男30～39歲組、男40～49歲組、男≥50歲組、女20～29歲組、女30～39歲組、女40～49歲組、女≥50歲組，年齡和性別分布見表1。志愿者納入標(biāo)準(zhǔn)：無明顯腰部疼痛癥狀,無血液系統(tǒng)疾病，無腰椎外傷及手術(shù)史，無代謝性骨病，無腰椎腫瘤史，女性無節(jié)育環(huán)，未接受過放化療。檢查前志愿者均簽署知情同意書。

表1 志愿者年齡和性別分布

2.檢查方法

采用GE Discovery MR750 3.0T掃描儀，CTL線圈對志愿者腰椎行8回波SE序列矢狀面T2-mapping掃描，志愿者取仰臥位、頭先進(jìn)，囑檢查時制動。掃描參數(shù)：TR 1500 ms，TE 7.1、14.1、21.2、28.2、35.3、42.3、49.4、56.4 ms，激勵次數(shù)1，視野32 cm×32 cm，層厚4.0 cm，層間距0.5 cm，矩陣256×160，掃描時間486 s，范圍包括整個L1-L5椎體，掃描時采用化學(xué)位移選擇飽和法行脂肪抑制，椎體前加預(yù)飽和帶。

3.數(shù)據(jù)處理

將掃描所得T2-mapping原始數(shù)據(jù)傳到GE 360AW后處理工作站，利用Function tool 軟件生成T2-mapping原始圖及偽彩圖。于正中矢狀面原始圖像上分別勾畫L1-L5椎體感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，ROI盡可能包括整個椎體骨部分，避開骨皮質(zhì)、終板及椎間盤，并詳細(xì)記錄每例志愿者L1-L5椎體偽彩圖上生成的T2值(圖1、2)。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

36例男性志愿者的平均腰椎T2值為(41.91±5.00) ms，42例女性志愿者的平均腰椎T2值為(55.74±9.423) ms，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-18.444,P=0.000) 。

1.相同年齡段男性與女性間的腰椎T2值比較

相同年齡段男性與女性之間的腰椎T2值比較采用獨立樣本t檢驗，結(jié)果顯示所有相同年齡段中，男性與女性的腰椎T2值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)，女性均高于男性(表2) 。

表2 男性與女性各年齡段間的腰椎T2值比較

2.相同性別、不同年齡段間的腰椎T2值比較

在男性組中，單因素方差分析結(jié)果顯示不同年齡段間腰椎T2值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.001)，方差齊性檢驗顯示方差齊(P=0.157)，采用LSD法行組間多重比較；結(jié)果顯示20～29歲與30～39歲、40～49歲、≥50歲年齡段之間的腰椎T2值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)，20～29歲的腰椎T2值均顯著高于其它年齡段；30～39歲、40～49歲、≥50歲年齡段之間的腰椎T2值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P值均>0.05，表3)。

表3 各年齡段腰椎T2值多重比較結(jié)果

在女性組中，單因素方差分析結(jié)果顯示不同年齡段間腰椎T2值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.000)，方差齊性檢驗顯示方差不齊(P=0.000)，且最大方差與最小方差之比小于3，采用Tamhane's T2法行組間多重比較；結(jié)果顯示≥50歲與20～29歲、30～39歲、40～49歲年齡段之間的腰椎T2值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P值均<0.05)，≥50歲的腰椎T2值均顯著低于其它年齡段；20～29歲、30～39歲、40～49歲年齡段之間的腰椎T2值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P值均>0.05,表3)。

圖1 后處理工作站原始圖上勾畫ROI區(qū)域(盡可能包括整個椎體骨部分，避開骨皮質(zhì)、終板及椎間盤)。圖2 44歲，男性志愿者偽彩圖上生成的L1-L5椎體ROI的T2值。

討 論

人體骨髓分為紅骨髓(造血骨髓)和黃骨髓(脂肪骨髓)，紅骨髓由水(40%)、脂肪(40%)和蛋白質(zhì)(20%)組成，黃骨髓由水(15%)、脂肪(80%)和蛋白質(zhì)(5%)組成[7]。人從出生后不久，隨著年齡增長，紅骨髓逐漸被黃骨髓替代，至成人時紅骨髓主要存在于中軸骨和四肢骨的近端[8]，即存在紅骨髓向黃骨髓的生理轉(zhuǎn)換過程。骨髓轉(zhuǎn)換過程中，骨髓內(nèi)的水、脂肪、蛋白質(zhì)等化學(xué)成分含量不斷變化。當(dāng)人體發(fā)生大量失血、血液系統(tǒng)疾病時，椎體黃骨髓還可轉(zhuǎn)化為紅骨髓，恢復(fù)其造血功能。人體椎體骨髓的生理學(xué)、病理性改變都與骨髓內(nèi)水、脂肪含量密切相關(guān)。對腰椎骨髓的水和脂肪進(jìn)行定量分析,可進(jìn)一步了解骨髓轉(zhuǎn)換規(guī)律，為腰椎椎體的生理學(xué)、病理性研究提供參考依據(jù)。

T2-mapping是一種可以用于定量測定組織弛豫時間(即T2值)的多回波脈沖序列，采用固定的TR時間和不同的TE時間，獲得多組相同TR、不同TE的圖像，測量不同回波時間信號強度，再經(jīng)后處理計算得出組織T2值。T2-mapping技術(shù)反映組織基質(zhì)結(jié)構(gòu)和含水量，能檢測組織內(nèi)水分子的微小變化，可用于組織含水量的定量測量[9,10]。以往運用T2-mapping技術(shù)對骨髓的相關(guān)研究表明，T2-mapping技術(shù)可通過對骨髓的含水量測量來監(jiān)測骨髓的早期病理性改變[11,12]，本研究結(jié)果表明運用T2-mapping技術(shù)通過T2值的測量來分析腰椎骨髓含水量是可行的。考慮到腰椎骨髓隨年齡變化主要表現(xiàn)為水分減少和脂肪沉積，有文獻(xiàn)報道腰椎骨髓脂肪含量隨年齡的增大而增高[13]，本研究為了排除脂肪對測量結(jié)果的影響，在T2-mapping序列掃描時加入脂肪抑制技術(shù)，能夠更加準(zhǔn)確地反映腰椎骨髓轉(zhuǎn)換過程中骨髓含水量的變化。

本研究結(jié)果表明男性與女性腰椎骨髓含水量隨年齡變化規(guī)律不同，且女性腰椎骨髓含水量高于男性。男性30歲以上各年齡段的腰椎T2值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，說明男性30歲以后腰椎骨髓含水量相對穩(wěn)定，腰椎骨髓轉(zhuǎn)換速度較慢；女性20～49歲間各年齡段的腰椎T2值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，≥50歲年齡段的腰椎T2值均明顯低于其它年齡段，說明女性20～49歲時骨髓含水量相對穩(wěn)定，50歲以后腰椎骨髓含水量顯著減少，腰椎骨髓轉(zhuǎn)換速度較快。這是由于人出生后不久就存在紅骨髓向黃骨髓的生理轉(zhuǎn)換，至成人時紅骨髓主要位于中軸骨、胸骨、股骨和肱骨近端，在成人型骨髓期其轉(zhuǎn)換速度會變慢。本研究結(jié)果顯示男性在30歲前后，女性在50歲前后骨髓含水量變化明顯，與Ishijima等[14]的研究結(jié)果相似，該研究結(jié)果顯示男性到25歲時，骨髓分布呈成人型，其后骨髓轉(zhuǎn)換減慢，含水量保持相對穩(wěn)定；女性在5～44歲時腰椎骨髓含水量相對穩(wěn)定，45歲以后腰椎骨髓轉(zhuǎn)換加快，含水量開始明顯減少。男性與女性的骨髓轉(zhuǎn)換在年齡、性別上的差異，可能與女性月經(jīng)現(xiàn)象和雌激素有關(guān)，在成人早期女性比男性擁有更多的造血組織[15,16]。成人早期女性骨髓轉(zhuǎn)換速度較慢，一旦女性出現(xiàn)絕經(jīng)現(xiàn)象，其骨髓的轉(zhuǎn)換速度會加快，骨髓含水量開始明顯減少。也有研究表明在股骨近端、骨盆等部位中男性與女性的骨髓轉(zhuǎn)換存在年齡、性別上的差異[15,17]。所以在有關(guān)腰椎骨髓含水量的臨床診斷及治療過程中，需要考慮年齡和性別的差異。

以往對腰椎骨髓隨年齡轉(zhuǎn)換規(guī)律的研究方法中，磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、水脂分離技術(shù)(Dixon)、水脂分離-智能定量技術(shù)(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation quantitation sequence，IDEAL-IQ)都是通過對骨髓脂肪含量進(jìn)行分析[18,19]，鮮有關(guān)于骨髓含水量的研究報道。本研究運用T2-mapping技術(shù)測量腰椎骨髓隨年齡轉(zhuǎn)換規(guī)律中含水量的變化。傳統(tǒng)MRS技術(shù)掃描時間較長，譜線分析方法復(fù)雜，受較多因素影響，不能同時進(jìn)行多個椎體的掃描。Dixon技術(shù)在磁場不均情況下容易發(fā)生相位編碼錯誤，無法進(jìn)行有效的水脂分離。T2-mapping技術(shù)序列簡單，無需進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)調(diào)整，能同時進(jìn)行多椎體的掃描，可作為腰椎骨髓成像的重要檢查方法。對腰椎骨髓含水量隨年齡變化的規(guī)律，也曾有文獻(xiàn)運用表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值間接做過評估[20]，但由于ADC值會受到脂肪細(xì)胞堆積的影響，采用ADC值間接反映骨髓含水量時仍然無法排除脂肪的影響。運用T2-mapping技術(shù)測量腰椎T2值，在排除脂肪的影響后能更準(zhǔn)確地定量評估腰椎骨髓含水量。本研究進(jìn)一步證實了T2-mapping技術(shù)在骨髓定量評估中的可行性，尤其是腰椎骨髓；對腰椎骨髓隨年齡轉(zhuǎn)換過程中含水量的變化進(jìn)行了探討，并且為腰椎骨髓含水量隨年齡變化規(guī)律以及不同性別間的差異提供了一定的參考依據(jù)。在后續(xù)研究中，我們將進(jìn)一步探討T2-mapping技術(shù)在腰椎骨髓病理改變方面的應(yīng)用價值。

本研究的局限性在于無法取得椎體骨髓含水量的組織學(xué)信息，僅與既往文獻(xiàn)作比較；其次，本研究樣本量較少，未對50歲以上年齡做進(jìn)一步細(xì)化分組，Ishijima等[14]的研究結(jié)果表明55～64歲男、女性腰椎含水量無明顯差異。

綜上所述，T2-mapping技術(shù)可定量分析腰椎骨髓T2值，是評價腰椎骨髓含水量的重要方法，男性與女性腰椎骨髓含水量隨年齡變化規(guī)律不同，女性腰椎骨髓含水量高于男性。