骨質(zhì)疏松癥的MRI 研究進(jìn)展

陳菁華，盛二燕，黃 健，劉可夫

（1.江蘇省太倉市中醫(yī)醫(yī)院放射科，江蘇 蘇州 215400；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州市立醫(yī)院放射科，江蘇 蘇州 215008）

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞為特征，骨脆性增加、易發(fā)生骨折，且發(fā)病率、致殘率高的全身代謝性骨?。?］。隨著人口老齡化，骨質(zhì)疏松癥患者日益增多，其引起的脆性骨折嚴(yán)重影響了人們的健康，2050 年因骨質(zhì)疏松癥引起的脆性骨折導(dǎo)致的并發(fā)癥及致殘率將是目前的2～3 倍［2］。文獻(xiàn)［3］報(bào)道，雙能X 射線吸收儀（dual energy X-ray absorptionmetry，DXA）檢測骨密度評估骨質(zhì)疏松癥靈敏度較低，需其他檢測方法評估。近年來，越來越多的MRI 技術(shù)被應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥研究，本文主要對骨質(zhì)疏松癥的MRI 進(jìn)展綜述如下。

1 MRI 動態(tài)增強(qiáng)掃描（DCE-MRI）

DCE-MRI 是目前最常用的無創(chuàng)性評價(jià)組織微血管分布及血流灌注的技術(shù)，即在MRI 中引入對比劑（主要為釓類），通過引起組織信號變化來測量組織灌注分布及毛細(xì)血管的通透性。時間-信號強(qiáng)度曲線類型可用于病變定性診斷，也可用曲線下面積、血流量（CBV）、血容量（CBF）等指標(biāo)進(jìn)行半定量分析，同時也可用容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（Ktrans）、速率常數(shù)（kep）、血管外容積分?jǐn)?shù)（Ve）等進(jìn)行定量分析［4］。其中Ktrans代表單位時間內(nèi)每單位體積組織中從血液進(jìn)入血管細(xì)胞外間隙的對比劑量，kep 代表單位時間內(nèi)由血管外間隙返回血管的對比劑量。

有研究［5］發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥患者較正常人有明顯的灌注改變，其MRI 半定量參數(shù)（CBF、CBV 等）明顯降低。Ma 等［6-7］研究表明，骨密度降低患者（包括骨量減少和骨質(zhì)疏松癥）的藥物動力學(xué)定量參數(shù)Ktrans、kep、Ve 值顯著低于正常人，推測可能是骨質(zhì)疏松癥患者由于骨髓脂肪含量的增加、組織間隙減少，從而影響骨組織血液供應(yīng)，并通過隨訪發(fā)現(xiàn)良好的骨髓灌注能夠維持穩(wěn)定的骨密度。

但也有研究［4］發(fā)現(xiàn)MRI 灌注參數(shù)（強(qiáng)化峰值及kep）隨骨密度水平升高而呈降低趨勢，兩者呈負(fù)相關(guān)。目前，DCE-MRI 半定量和定量參數(shù)在評價(jià)骨質(zhì)疏松癥骨髓灌注中的價(jià)值仍存在爭議，且由于掃描序列、技術(shù)不統(tǒng)一，藥代動力學(xué)模型及相應(yīng)軟件不同，相應(yīng)結(jié)果存在不少差異性，其相關(guān)性有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

DCE-MRI 可用于療效評價(jià)，通過反映骨髓局部血供特點(diǎn)及血流動力學(xué)情況，觀察骨質(zhì)疏松癥骨髓血流灌注情況，從另一個角度了解骨髓微環(huán)境，有望在治療靶點(diǎn)或者療效評估中發(fā)揮作用［4］。

2 MRI 化學(xué)位移成像（chemical shift imaging，CSI）

MRI CSI 指采用雙回波技術(shù)實(shí)現(xiàn)在一次掃描中同時獲得同反相位的圖像，通過測量椎體信號下降指數(shù)反映椎體內(nèi)脂肪含量的變化，預(yù)測是否發(fā)生骨質(zhì)疏松，具有無創(chuàng)、快捷、兼容性好、SNR 高，以及定量檢測脂肪組織等優(yōu)越性，同時還可提供脂肪組織及水分等骨髓微觀結(jié)構(gòu)的信息，可作為輔助診斷骨質(zhì)疏松癥的重要方法［8］。

有研究［9］對68 例受試者L2椎體進(jìn)行MRI 雙回波成像檢查，測量并計(jì)算L2反相位與正相位信號比值（SIR）得出，骨質(zhì)疏松組與骨量正常組SIR 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；正反相位所測SIR 區(qū)分骨質(zhì)疏松ROC曲線下面積為0.784，SIR 診斷骨質(zhì)疏松的閾值為0.385 0，靈敏度78.9%，特異度66.7%。雷立存等［10］研究得出，骨量正常時椎體內(nèi)脂肪含量較少，在反相位圖上出現(xiàn)了明顯的信號下降，隨椎體內(nèi)脂肪含量增加，發(fā)生骨量減少和骨質(zhì)疏松癥時，椎體信號下降指數(shù)隨脂肪含量的增加逐漸減少。但也有學(xué)者［11］研究報(bào)道，CSI 測得的椎體脂肪信號并不是預(yù)測骨質(zhì)疏松癥的敏感指標(biāo)，CSI 對骨質(zhì)疏松癥的價(jià)值有待進(jìn)一步深入研究。

3 MRS

1H-MRS 是一種從分子水平觀察骨結(jié)構(gòu)改變的MRI 方法，可在常規(guī)腰椎MRI 基礎(chǔ)上通過檢測椎體骨髓內(nèi)脂肪和水分含量的變化狀況反映骨髓性質(zhì)，進(jìn)而評估骨量變化，被認(rèn)為是定量測定骨髓脂肪含量的金標(biāo)準(zhǔn)［12-13］。MRS 可在疾病早期發(fā)現(xiàn)病變，其中主要測量指標(biāo)有脂水比（lipid water radio，LWR）、脂肪比例（fat fraction，F(xiàn)F）、線寬（line width，LW）等。LWR=Ifat/Iwater，F(xiàn)F=LWR/（LWR+1）×100%，其中Ifat、Iwater分別代表波譜分析獲得的脂峰、水峰峰高，LW為水峰和脂峰1/2 峰高處的波峰寬度。

劉智等［13］應(yīng)用1H-MRS 對98 例不同年齡及不同骨量女性腰椎骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行研究，其LWR、FF 平均值分別為28.988、0.960，且LWR、FF 與年齡及骨質(zhì)疏松癥程度呈正相關(guān)，說明隨年齡增長，骨髓內(nèi)水分含量減少而脂肪增加。湯榕彪等［14］研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松癥組比骨質(zhì)減少組FF 值高，骨量減少組脂肪含量比正常組高，F(xiàn)F 與骨密度值呈負(fù)相關(guān)，并認(rèn)為MRS 對骨髓脂肪的檢測能作為骨密度測定的替代手段，骨髓脂肪異常表明骨密度異常。

但MRS 僅高場強(qiáng)MRI 儀能做到，并非常規(guī)應(yīng)用序列，目前國內(nèi)外尚未得出一個診斷骨質(zhì)疏松癥及預(yù)測骨折危險(xiǎn)性FF、LWR 及LW 等波譜指標(biāo)的閾值［13］，且耗時長，患者配合難度較大，在椎體檢查中難以推廣，從而限制了其在臨床的應(yīng)用。

MRS 也可用于骨質(zhì)疏松癥療效的評估。Zhang等［15］研究發(fā)現(xiàn)，1H-MRS 和CSI 均可用來檢測骨質(zhì)疏松癥的進(jìn)展情況。也有部分學(xué)者［16］研究發(fā)現(xiàn)，單劑量唑來膦酸可明顯減少絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者骨髓脂肪含量，MRS 可對唑來膦酸治療骨質(zhì)疏松后療效進(jìn)行有效評估。

4 DWI

DWI 是一種從分子微觀彌散運(yùn)動的角度反映骨髓變化狀況的MRI 功能成像技術(shù)，椎體骨髓脂肪含量的改變導(dǎo)致細(xì)胞外間隙改變，進(jìn)而改變水分子擴(kuò)散運(yùn)動情況。ADC 值可定量反映組織內(nèi)單純水分子隨機(jī)擴(kuò)散的程度，ADC 值越大，表示水分子彌散運(yùn)動越快，單位時間擴(kuò)散距離也就越大。

Hatipoglu 等［17］對51 例受檢對象的L1～4椎 體行DWI 檢查，以骨密度值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分組，結(jié)果顯示ADC 值隨骨密度值降低而減小。也有部分學(xué)者［18］研究得出ADC 值與骨密度值呈負(fù)相關(guān)。關(guān)于ADC 值與骨密度值的相關(guān)性，以往研究結(jié)果存在不少爭議。何杰等［19］認(rèn)為b 值的選擇對DWI 定性評價(jià)及ADC值均有影響，選用合適b 值進(jìn)行椎體DWI 掃描，是獲得良好圖像質(zhì)量及精確ADC 值的前提。但目前腰椎DWI 序列b 值選擇尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，骨髓擴(kuò)散與骨密度值的關(guān)系等尚需進(jìn)一步探討。

Kanis 等［20］研究發(fā)現(xiàn)腰椎骨密度隨著年齡增長逐漸降低，且骨髓脂肪含量增加，導(dǎo)致骨髓中水分子擴(kuò)散受限，ADC 值降低，故藥物治療會影響ADC 值變化，通過ADC 值的改變可早期評估骨質(zhì)疏松癥治療療效。

5 MRI 水-脂分離（Dixon）技術(shù)

Dixon 技術(shù)是一種在腰椎常規(guī)檢查基礎(chǔ)上無創(chuàng)測定組織內(nèi)脂肪含量的MRI 檢查手段，可用來定量分析臟器內(nèi)的脂肪含量，具有較高敏感性，通過測定椎體信號下降指數(shù)和FF 可反映椎體脂肪含量的變化，從而間接證明該技術(shù)對骨質(zhì)疏松癥的診斷價(jià)值［21］。

Li 等［22］分別用Dixon 技術(shù)和MRS 測定絕經(jīng)后女性腰椎椎體的FF 值，其中Dixon 技術(shù)測得平均FF值是（60.4±10.1）%，MRS 測得平均FF 值是（62.1±11.1）%，表明Dixon 技術(shù)可定量檢測脂肪含量，準(zhǔn)確性較高，與MRS 定量檢測脂肪含量呈正相關(guān)（r=0.979，P＜0.001），且重復(fù)性好，有望取代MRS 定量檢測脂肪含量。但目前許多醫(yī)院因MRI 設(shè)備限制等原因尚未開展此項(xiàng)技術(shù)。

陳瑤等［23］通過利用Dixon 技術(shù)對大鼠去勢骨質(zhì)疏松模型研究得出Dixon 技術(shù)有望從骨量以外的角度評價(jià)骨質(zhì)疏松癥及其脆性骨折。

6 高分辨力MRI（high resolution MRI，HR-MRI）

HR-MRI 近年來較多地應(yīng)用于骨小梁結(jié)構(gòu)的研究，王峻等［24］以跟骨為研究部位，得出利用HR-MRI圖像處理技術(shù)可區(qū)分骨質(zhì)疏松和正常狀態(tài)，并能顯示骨質(zhì)疏松患者的骨小梁結(jié)構(gòu)。國外學(xué)者［25］研究認(rèn)為，HR-MRI 可直接檢測骨質(zhì)疏松患者的骨小梁微結(jié)構(gòu)，其中骨紋理參數(shù)具有潛在意義，但HR-MRI 在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性，目前應(yīng)用較少。

樊立娜等［26］應(yīng)用HR-MRI 得到的骨小梁參數(shù)對絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥藥物治療效果進(jìn)行評價(jià)發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)10 年內(nèi)患者治療效果優(yōu)于絕經(jīng)10 年后患者，HR-MRI 有望成為骨質(zhì)疏松癥治療效果的評價(jià)工具。

7 其他MRI 相關(guān)技術(shù)

DTI 是擴(kuò)散成像的概念之一，可無創(chuàng)性檢測各種不均質(zhì)組織的微結(jié)構(gòu)，其主要參數(shù)有各向異性值（fraction anisotropy，F(xiàn)A）、平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）。Manenti 等［27］研究表明，MD 及FA 值可鑒別健康組和骨質(zhì)疏松癥組（均P＜0.001）。DTI 聯(lián)合1H-MRS 檢查有利于鑒別骨質(zhì)疏松癥，DTI 與DWI對監(jiān)測骨質(zhì)代謝早期改變有較大潛能。

8 問題與展望

到目前為止，各種MRI 檢查手段對骨質(zhì)疏松癥缺乏統(tǒng)一的診斷標(biāo)準(zhǔn)及療效評估標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外各種MRI 技術(shù)對于骨質(zhì)疏松癥的應(yīng)用仍處于探索和研究階段，另外多種功能MRI 檢查技術(shù)難以在普通醫(yī)院得到推廣，限制了其廣泛應(yīng)用。

總之，MRI 具有無創(chuàng)、無電離輻射、可進(jìn)行多功能成像等諸多優(yōu)越性，可通過監(jiān)測骨髓血流灌注情況、骨髓脂肪含量、骨髓代謝情況、骨組織水分子彌散運(yùn)動情況等對骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行診斷和治療評估，有著很好的應(yīng)用前景。