椎體骨髓脂肪含量比在新診斷多發(fā)性骨髓瘤中的診斷價(jià)值

裴曉姣，潘振宇，煉宇飛，申曼，蔣濤*，黃仲夏*

本研究價(jià)值：

骨痛和骨質(zhì)破壞是多數(shù)多發(fā)性骨髓瘤（MM）患者就診的主要原因，也是MM終末器官損害的主要臨床表現(xiàn)，故其研究進(jìn)展備受關(guān)注，國際骨髓瘤工作組已把磁共振納入新診斷多發(fā)性骨髓瘤（NDMM）的診斷和療效評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中。MM是一種高度依賴骨髓微環(huán)境的惡性漿細(xì)胞病，從MM前期的意義未明單克隆免疫球蛋白血癥（MGUS）進(jìn)展到MM，隨著骨髓中克隆性漿細(xì)胞的惡性增殖，骨髓的脂肪含量減少，使骨髓微環(huán)境向著有利于腫瘤細(xì)胞生長的方向進(jìn)展。本文探究磁共振兩點(diǎn)T1加權(quán)Dixon技術(shù)所測椎體骨髓脂肪含量比（FF）用于新診斷多發(fā)性骨髓瘤（NDMM）患者的診斷價(jià)值，對臨床有一定指導(dǎo)價(jià)值。

本研究局限性：

（1）本研究病例的樣本量較小，得出的結(jié)論存在一定局限性；（2）本研究沒有治療前后骨髓椎體FF的對比變化趨勢研究。

多發(fā)性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）是一種易發(fā)生于中老年人的單克隆漿細(xì)胞異常聚集的惡性血液?。?］。MM的發(fā)病分為三個階段：意義未明單克隆免疫球蛋白血 癥（monoclonal gammopathy of undermined significance，MGUS）、無癥狀冒煙型骨髓瘤（smoldering MM，SMM）和癥狀性多發(fā)性骨髓瘤（也稱活動性骨髓瘤），其常見的臨床表現(xiàn)是CRAB癥狀，高鈣血癥（Ca2+＞2.75 mmol/L，C）、腎功能不全〔肌酐（Cr）＞177μmol/L，R〕、貧血〔血紅蛋白（Hb）＜10 g//L，A〕和骨質(zhì)損害（B）［1-3］。骨質(zhì)損害是MM主要的臨床表現(xiàn)，其特征為由骨基質(zhì)及骨小梁破壞所致的溶骨性穿鑿樣骨質(zhì)破壞［4］。由于MM患者多以非血液系統(tǒng)癥狀就診，故其誤診率高達(dá)40%～60%，很難早期診斷。從MGUS到MM，隨著骨髓內(nèi)漿細(xì)胞浸潤和增殖，黃骨髓成分減少，骨髓內(nèi)脂肪含量發(fā)生變化，因此測量椎體骨髓脂肪含量百分比（fat fraction，F(xiàn)F）對于MM病情演變、早期診斷可能有重要意義［5］。

目前對于骨髓脂肪含量定量評價(jià)常用Dixon技術(shù)，也稱水-脂分離技術(shù)，由DIXON在1984年首次提出，其基本原理是依賴于水、脂肪頻率的差別，通過控制回波時間（time echo，TE）和采集時間，同時采集水和脂肪的質(zhì)子相位一致和相位完全相反時的信號，得到同相位（in-Phase，IP）、反相位（out-Phase，OP）、脂相（fat-only phase，F(xiàn)O）和水相（water-only phase，WO）四組圖像［6-7］。有研究表明，F(xiàn)F可作為治療MM預(yù)后評價(jià)的一種生物學(xué)標(biāo)志物［5］。因此探究不同椎體中FF在新診斷多發(fā)性骨髓瘤（newly diagnosis multiple myeloma，NDMM）、MGUS患者以及與健康對照者中的變化規(guī)律，顯得極其重要。本研究旨在探究椎體骨髓FF在MM患者病情演變中的變化規(guī)律以及椎體骨髓FF對NDMM的診斷價(jià)值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2016年7月—2019年12月在北京朝陽醫(yī)院西院住院確診的MM患者30例為研究對象，其中男20例，女10例；年齡42～80歲，平均年齡為（63.7±9.6）歲。將MM患者分成NDMM組和MGUS組，其中NDMM組中包括25例NDMM患者，MGUS組中包括MGUS 4例和SMM 1例?；颊叽_診前均完善骨髓細(xì)胞學(xué)、血尿M蛋白鑒定、免疫固定電泳、血常規(guī)、肝腎功能及影像學(xué)檢查，符合2016年國際骨髓瘤工作組的MM診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］，患者的基線臨床數(shù)據(jù)如表1所示。選取同期于本院體檢的健康志愿者20例為健康對照組（healthy control，HC組），其中男10例，女10例；年齡55～67歲，平均年齡為（61.0±3.6）歲。

表1 患者基線臨床資料Table 1 Baseline clinical characteristics of patients with newly diagnosed multiple myeloma and monoclonal gammopathy of undetermined significance

納入標(biāo)準(zhǔn)：符合MM診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］，存在10%以上的克隆性漿細(xì)胞或病理組織活檢證實(shí)的克隆性漿細(xì)胞瘤的證據(jù)，伴血或尿中M蛋白升高，并具備CRAB癥狀之一。排除標(biāo)準(zhǔn)：淀粉樣變性、漿細(xì)胞白血病、惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移、其他代謝性疾病以及椎體內(nèi)有鋼釘植入的患者。本研究中所有患者或家屬簽署知情同意書，并獲取本院醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 MRI檢查方法

1.2.1 常規(guī)MRI平掃 應(yīng)用美國西門子3.0T MR核磁掃描儀，受試者均常規(guī)行腰椎矢狀位掃描，取仰臥位，平靜呼吸。矢狀位T2加權(quán)成像掃描參數(shù)如下：重復(fù)時間（time repetition，TR）=3 000 ms，TE=88 ms， 視 野（field of view，F(xiàn)OV）100×200，矩陣320×80，層厚4 mm，間隔0.2 mm，平均次數(shù)2，層數(shù)12，翻轉(zhuǎn)角150°，掃描時間2′19″，自由呼吸。

1.2.2 Two-point Dixon技術(shù) 應(yīng)用美國西門子3.0T MR核磁掃描儀，行矢狀位T1-weighted two-point Dixon成像，掃描中心位置與矢狀T2WI序列一致。掃描參數(shù)：TR=600 ms，TE=8.8 ms / 10 ms（分別為OP和IP），F(xiàn)OV 280×100，層厚4 mm，間隔0.2 mm，平均次數(shù)2，層數(shù)24，翻轉(zhuǎn)角150°，掃描時間2′25″，自由呼吸。

1.2.3 圖像后處理分析 采用由Two-point T1-Dixon序列獲得圖像，將原始數(shù)據(jù)傳至西門子MR后處理工作站MRWP得到脂肪比圖像（fat fraction map，F(xiàn)FM），F(xiàn)FM =Lip/In，Dixon序列可生成四種圖像：IP、OP、FO和WO。由兩位高年資影像科大夫進(jìn)行測量，在正中矢狀層面的左右連續(xù)三個層面分別測量3次，最后求平均值作為FF。使感興趣區(qū)域?yàn)檎麄€椎體的松質(zhì)骨，同時避開骨島及椎體靜脈叢。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件包和GraphPad prism 7.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)量資料以（±s）表示，多組間、組內(nèi)比較采用單因素方差分析；采用受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC曲線）評估椎體FF對NDMM的診斷效能。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 NDMM組、MGUS組及HC組影像學(xué)表現(xiàn) NDMM組的IP、FO圖像和FFM均顯示信號強(qiáng)度明顯減低（見圖1A～C）。MGUS組的IP、FO圖像和FFM信號未見明顯異常，但部分椎體內(nèi)有脂肪沉積（見圖1D～E）。HC組的IP、FO圖像和FFM信號未見明顯異常（見圖1G～I(xiàn)）。

圖1 3組T1-weighted Dixon IP、FO和 FFM像Figure 1 T1-weighted Dixon IP images，F(xiàn)O images and FFM images of three groups measured by T1-weighted two-point Dixon technique at 3.0T MRI

2.2 NDMM組、MGUS組及HC組L1～5各椎體FF及平均椎體FF比較 NDMM組、MGUS組及HC組L1～5各椎體FF組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；NDMM組L1～5各椎體FF均低于MGUS組和HC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；MGUS組與HC組L1～5各椎體FF比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。三組L1～5各椎體FF組內(nèi)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，見表2）。

表2 NDMM組、MGUS組及HC組L1～5各椎體FF比較（±s，%）Table 2 Comparison of the average fat fraction of each vertebral body of L1-5 among three groups

表2 NDMM組、MGUS組及HC組L1～5各椎體FF比較（±s，%）Table 2 Comparison of the average fat fraction of each vertebral body of L1-5 among three groups

注：與MDMM組比較，aP＜0.05；HC組=健康對照組

組別 例數(shù) L1 L2 L3 L4 L5 F值 P值NDMM 25 36.46±17.32 35.82±19.08 37.97±18.13 40.70±17.69 39.65±18.41 0.351 0.843 MGUS 5 58.34±10.55a 61.42±10.17a 65.04±7.17a 63.82±4.54a 66.78±4.73a 0.875 0.496 HC 20 65.09±4.93a 66.66±5.43a 67.16±4.94a 67.65±6.10a 67.99±4.41a 0.956 0.436 F值 29.945 27.097 28.436 24.432 27.003 P 值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

由于各組內(nèi)L1～5各椎體FF比較無差異，因此使用L1～5椎體FF均值表示各組平均椎體FF，進(jìn)行組間單因素方差分析比較。NDMM組、MGUS組及HC組平均椎體FF分別為：（37.92±17.74）%、（63.08±7.16）%和（66.91±4.79）%，三組平均椎體FF比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=28.714，P＜0.001）。其中，NDMM組平均椎體FF低于HC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-7.821，P＜0.001）；NDMM組平均椎體FF低于MGUS組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-5.264，P＜0.001）；MGUS組平均椎體FF與HC組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-1.135，P=0.623）。

2.3 FF對NDMM的預(yù)測效能 FF診斷NDMM的ROC曲線下面積（AUC）95%CI為0.946（0.917，0976），最佳截?cái)嘀禐?9.35%，靈敏度和特異度分別為87.20%、96.00%（見圖2）。

圖2 FF診斷NDMM的ROC曲線Figure 2 ROC curve of fat fraction of vertebral bone marrow for the diagnosis of newly diagnosed multiple myeloma

3 討論

MM是一種漿細(xì)胞異常增殖于骨髓的惡性血液?。?］。美國梅奧醫(yī)院Kyle教授長期跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，絕大部分MM患者來自無癥狀骨髓瘤前期階段，MGUS和SMM分別以每年1%和2%的速度向癥狀性MM進(jìn)展［8-11］。骨髓瘤異常增殖引起的溶骨性骨質(zhì)破壞是MM造成終末器官損害的重要病理基礎(chǔ)［1］。80%以上的NDMM患者會伴有溶骨性病灶，70%的患者因首發(fā)癥狀為骨痛就診［12］，溶骨性骨破壞通常發(fā)生于中軸骨富含紅骨髓部位，如脊柱、骨盆、肋骨、顱骨等。

正常骨髓是由紅骨髓和黃骨髓組成。紅骨髓是由30%～40%水、40%～60%脂肪和10%～20%蛋白質(zhì)組成，而黃骨髓是由15%水、80%脂肪和5%蛋白質(zhì)組成［13-14］。隨著年齡增大，老年人骨髓內(nèi)紅骨髓向黃骨髓轉(zhuǎn)化，黃骨髓含量增多，因此脂肪含量增高。然而MM患者骨髓中，由于漿瘤細(xì)胞異常增殖，造成骨質(zhì)破壞、骨小梁丟失及黃骨髓含量降低。本研究結(jié)果顯示，NDMM組L1～5各椎體FF及平均椎體FF均明顯低于MGUS組和HC組，表明NDMM組由于漿細(xì)胞瘤浸潤，脂肪含量明顯減低，脂肪組織被漿細(xì)胞瘤替代，與GEITH等［14］研究結(jié)果類似。

MGUS和SMM患者無CRAB癥狀，偶爾經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢查M蛋白確診［3］。本研究中MGUS組與HC組相比，椎體FF未見明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；MGUS組在影像圖上與HC組MRI表現(xiàn)未見明顯異常。L1～5椎體FF在NDMM組、MGUS組及HC組中組內(nèi)縱向比較均未見明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明L1～5椎體內(nèi)的FF隨著椎體位置不同，其內(nèi)脂肪分布未見明顯差異。此結(jié)果與BAUM等［15］的研究不同，其認(rèn)為椎體內(nèi)脂肪含量的分布因年齡、性別和位置不同有明顯差異，40、50歲椎體脂肪含量在女性和男性中相比差異不顯著；但60歲和70歲時椎體脂肪含量女性高于男性；此外，在兩性解剖位置中，最顯著的差異變化位于下腰椎水平。此外，NDMM組和HC組平均椎體FF均未受性別的顯著影響，未見明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

傳統(tǒng)上MM的骨病檢測是通過全身X線（whole body X ray，WBXR）檢查觀察溶骨性破壞［1］，但是WBXR檢查溶骨性破壞，骨小梁丟失30%以上才能觀察到肉眼所見的骨質(zhì)破壞［16］。隨著檢查技術(shù)地不斷發(fā)展，IMWG建議檢測骨病的檢查方法包括CT（全身低劑量CT）、MRI以及PET-CT等［17-18］。MRI是一種無創(chuàng)無輻射檢查且對于骨髓受浸潤較敏感，但常規(guī)的T1、T2圖像僅用于描述性診斷，不能應(yīng)用于NDMM的定量分析。

MRI技術(shù)用于評估椎體骨髓FF的方法，主要包括波譜技術(shù)（MRS）、Dixon技術(shù)及IDEAL技術(shù)［7，19-21］。但有研究表明，In-phase和Out-of-phase MRI技術(shù)（即水脂肪分離早期技術(shù)）比波譜技術(shù)更適用于臨床掃描，因?yàn)榍罢邟呙璨僮鞲菀?、更快速、后處理更簡單；而波譜技術(shù)對技術(shù)需求更高，耗時更長以及后處理更復(fù)雜［22］。Dixon技術(shù)主要用于肝臟、乳腺及肌肉等脂肪含量較多的地方［23-25］，但近年來也有研究用于測量椎體骨髓FF，但鮮有研究用于MM患者中軸骨的骨髓FF的檢測。TAKASU等［21］研究認(rèn)為，F(xiàn)F可作為MM的生物學(xué)標(biāo)記，用于區(qū)分癥狀性骨髓瘤和無癥狀性骨髓瘤，F(xiàn)F與骨髓漿細(xì)胞瘤百分比相比具有較高的靈敏度和特異度。LATIFOLTOJAR等［5］已經(jīng)證明局灶性病灶信號的脂肪分?jǐn)?shù)（signal fat fraction，sFF）可作為NDMM治療反應(yīng)的影像學(xué)生物標(biāo)志物。BRAY等［26］認(rèn)為whole-body Dixon序列的四個圖像中，僅FO比IP對MM提供更高的病變檢測率。FF診斷NDMM的AUC95%CI為0.946（0.917，0976），最佳截?cái)嘀禐?9.35%，靈敏度和特異度分別為87.20%、96.00%，表明FF對于診斷NDMM具有一定的診斷效能。

如前所述，脂肪組織是老年人骨髓的主要組成成分。MM是高度依賴骨髓微環(huán)境的疾病，從MGUS進(jìn)展到MM，骨髓脂肪含量減少，造成骨髓微環(huán)境改變，微環(huán)境趨于異常，使其更有利于腫瘤生長。骨髓微環(huán)境改變，宏觀主要表現(xiàn)在兩方面：（1）從MGUS進(jìn)展到MM，膽固醇含量減低［27］；（2）MRI測量椎體內(nèi)骨髓含量，NDMM組的FF明顯低于MGUS組。

骨髓微環(huán)境改變，微觀主要表現(xiàn)血清中脂類代謝產(chǎn)物的異常改變。前期研究結(jié)果顯示，在癥狀性與治療后達(dá)到部分緩解以上的MM患者比較，兩組間存在明顯變化的血清特征代謝物，其水平升高的脂類物質(zhì)主要為磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺類；下降的脂類主要為肉毒堿類，可以區(qū)分MM患者與HC，且可預(yù)測早期MM的病情進(jìn)展或復(fù)發(fā)，可作為NDMM活動性生物學(xué)標(biāo)志物［27］。美國梅奧醫(yī)院等知名MM研究中心的研究提示，通過快捷、靈敏和準(zhǔn)確的質(zhì)譜分析，獲得MM患者特征的代謝分子組學(xué)的變化可用于MGUS、SMM（無癥狀MM）和NDMM的鑒別診斷［28-29］。從常規(guī)生化檢測的膽固醇改變到MRI的脂肪改變，再到質(zhì)譜檢測重大發(fā)現(xiàn)的微觀脂肪酸等分子的代謝改變，預(yù)示MM患者這些腫瘤微環(huán)境改變，不僅有助于MM診斷，更重要的是，上述因素可能參與MM發(fā)病，有可能作為未來MM治療的新靶點(diǎn)。

本研究局限性：（1）本研究NDMM組以及MGUS組病例數(shù)較少。整體病例的樣本量也較少，為小樣本數(shù)據(jù)。未來的研究中，增大病例樣本量采集，對于研究初診患者脂肪含量的變化以及FF是否可作為MM疾病的生物學(xué)診斷指標(biāo)，評估疾病的預(yù)后更有意義。（2）本研究沒有治療前后骨髓椎體FF的對比變化趨勢研究。（3）由于MM免疫分型較多，分組依據(jù)較多，較小的樣本量無法分析不同免疫分型MM中椎體FF的變化，這是接下來重點(diǎn)研究工作。（4）骨髓內(nèi)脂肪含量與脂類代謝物質(zhì)是否有關(guān)聯(lián)，是否可以作為診斷MM新定量診斷參數(shù)值，影像學(xué)標(biāo)志物與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)志物的相關(guān)性，有待更深一步研究。

總之，NDMM組FF明顯低于MGUS組和HC組，Dixon所測FF改變，預(yù)示NDMM患者這些腫瘤微環(huán)境的改變，不僅有助于NDMM診斷，更有可能作為未來MM治療的新靶點(diǎn)。

作者貢獻(xiàn)：裴曉姣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)分析和論文撰寫；潘振宇主導(dǎo)本項(xiàng)目的研究設(shè)計(jì)；黃仲夏負(fù)責(zé)論文的質(zhì)控和論文修改；蔣濤提供建設(shè)性討論建議；煉宇飛、申曼參與臨床和影像數(shù)據(jù)收集和分析；蔣濤、黃仲夏對文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。