核磁共振脂肪量化預(yù)測骨質(zhì)疏松椎體骨折的意義△

孫文路，劉姣姣，郭興滿，陳華芳，秦 健

（山東第一醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東泰安271000）

隨著人口老齡化日趨加劇，骨質(zhì)疏松癥（osteo?porosis,OP）的發(fā)病率在逐年攀升，由此引發(fā)的OP性骨折的風(fēng)險也逐漸增大。雖然，低骨量是脆性骨折的一個主要指標(biāo)，但超過50%的骨折病例發(fā)生在骨密度 （bone mineral density,BMD） 正常的人群中［1］，因此BMD不能完全反映骨強(qiáng)度的實際變化。研究證明骨強(qiáng)度不僅取決于BMD，還取決于骨髓質(zhì)量，OP患者的骨強(qiáng)度降低往往伴隨著骨髓脂肪組織數(shù)量的增加［2］。近年來，IDEAL-IQ作為脂肪量化技術(shù)的使用，越來越多地應(yīng)用于腹部臟器如肝臟、胰腺等［3，4］，在骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）中的應(yīng)用罕見報道，本文擬探討IDEAL-IQ技術(shù)在OVCF中的意義。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）住院或門診患者；（2）年齡40～90歲，行腰椎MRI常規(guī)序列及IDEAL-1Q序列掃描，以及BMD檢查；（3）伴有或無OVCF。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）內(nèi)分泌、代謝性疾病，如嚴(yán)重肝腎疾病、甲狀旁腺疾病、糖尿病、先天性骨代謝異常等；（2）未服用影響骨代謝的藥物，如激素；（3）椎體腫瘤、結(jié)核等疾病，以及有放化療史。

1.2 一般資料

本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會討論批準(zhǔn)，受檢者均選自山東第一醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院門診或住院患者，2020年1月～2020年12月行腰椎MRI常規(guī)序列及IDEAL-1Q序列掃描，共147例患者。其中，女108例，男39例，年齡40～89歲，平均（66.72±8.78）歲。依據(jù)臨床及影像是否發(fā)現(xiàn)脊柱OVCF，將患者分為兩組。骨折組82例，女59例，男23例；非骨折組65例患者，女49例，男16例。從每個受試者的醫(yī)療記錄中收集一般數(shù)據(jù)，包括患者年齡、性別、身高、體重、體質(zhì)指數(shù)（bodymassindex,BMI）等。

1.3 檢查方法

1.3.1 核磁共振成像檢查

采用GE公司Discovery MR 750 3.0T及CTL線圈，患者取仰臥位，掃描序列包括腰椎常規(guī)序列及矢狀位IDEAL-IQ序列。IDEAL-IQ序列掃描參數(shù)：TR=7.7 ms，TE=Min full，NEX=0.5，F(xiàn)OV=25.0 cm×25.0 cm，層厚=10 mm，Phase=160，間距=0.5 mm，反轉(zhuǎn)角=40，掃描時間38 s，掃描后系統(tǒng)自動生成脂肪分?jǐn)?shù)圖。

1.3.2 雙能X線吸收骨密度測量

采用雙能X線吸收計量（dual-energy X-ray ab?sorptiometry,DXA）檢測BMD。DXA測量儀為HO?LOGIC,Horizon W（S/N303039M），前后位掃描測得的L1～4椎體BMD，結(jié)果以g/cm2表示。對于骨折的椎體予以去除。按照世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)，測量椎體骨密度值（T），評定標(biāo)準(zhǔn)T值≥-1.0SD為骨量正常，-2.5 SD

1.3.3 MRI影像測量

由兩名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師分別應(yīng)用GE AW4.6工作站對L1～4椎體的骨髓脂肪含量進(jìn)行定量測定。測量時選擇椎體松質(zhì)骨最大區(qū)域，盡量避開骨皮質(zhì)、終板、椎間盤及解剖異常區(qū)域，在圖上手動勾畫長方形感興趣區(qū)（region of interest,ROI）（圖1），測量脂肪分?jǐn)?shù)值（fat fraction,FF），兩名醫(yī)師測量結(jié)果取平均值作為最終結(jié)果。

圖1 腰椎MRI示意圖 IDEAL-1Q序列掃描，在工作站上手動勾畫椎體病變部位的最大矢狀面ROI，測量椎體FF值 1a:患者，女，60歲，無椎體骨折 1b:患者女，57歲，L1椎體骨折 1c:患者，男，58歲，L5椎體骨折

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 是否骨折的單項因素比較

骨折組與非骨折組單項因素比較見表1。骨折組年齡顯著大于非骨折組（P<0.05），兩組間性別構(gòu)成的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），骨折組BMI顯著低于非骨折組（P<0.05），骨折組的BMD顯著低于非骨折組（P<0.05）。骨折組與非骨折組的FF量從L1～4逐漸升高，骨折組的L1～4椎體FF以及平均FF均顯著高于非骨折組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。單因素分析提示，高齡、低BMI、低BMD和高FF均是發(fā)生骨折的危險因素。

表1 發(fā)生與未發(fā)生骨折兩組患者的單因素比較

FF與BMD的Pearson相關(guān)分析表明，F(xiàn)F與BMD呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.717，P<0.05）（圖2a）。

2.2 是否發(fā)生椎體骨折的邏輯回歸分析

以是否發(fā)生椎體骨折的二分變量為因變量，其他因素為自變量，行二元多因素邏輯回歸分析，結(jié)果見表2。模型分類能力為76.00%，經(jīng)卡方檢驗?zāi)Ｐ陀行?（x2=53.000，P<0.05）。結(jié)果顯示年齡 （OR=2.932，P<0.05）、FF（OR=1.095，P<0.05）是骨折發(fā)生的獨立危險因素；而BMD（OR=0.022，P<0.05）是骨折的保護(hù)因素；BMI的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

表2 是否發(fā)生骨折的多因素邏輯回歸分析結(jié)果

2.3 ROC曲線分析

FF判斷OVCF的ROC曲線下面積為0.776，95%CI（69.9%～84.0%） ，診斷骨折的臨界值為54.03，其敏感度90.24%，特異度為53.85%（圖2b）。

圖2 統(tǒng)計圖 2a:Pearson檢驗顯示FF與BMD呈顯著負(fù)相關(guān) 2b:FF診斷OVCF的ROC曲線，Auc的值為0.776

3 討論

骨質(zhì)疏松癥影響了大約40%的50歲以上女性和20%的男性［6］，引起骨質(zhì)丟失，增大骨折的發(fā)生率。全世界范圍內(nèi)，據(jù)估計每年報告的骨質(zhì)疏松癥相關(guān)骨折病例為900萬例［7］。骨由礦化成分（即皮質(zhì)和骨小梁）和非礦化成分（即骨髓）組成［8］。骨髓作為骨的非礦化成分，對骨骼和全身代謝有重要作用［9］。病理證明，F(xiàn)F隨著骨礦化的減少而增加［6］。這是由于在骨質(zhì)疏松癥期間，骨髓內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞產(chǎn)生成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的分化程序有利于脂肪生成和成骨細(xì)胞的形成，導(dǎo)致骨髓脂肪增加，骨形成減少［10］。因此，脊椎骨髓脂肪已成為診斷骨質(zhì)疏松癥的指標(biāo)［11］。

在本研究中，骨折組的脂肪含量高于非骨折組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這與既往研究結(jié)果基本相符，李［12］等認(rèn)為OP椎體骨折組FF值比非OP椎體骨折組高。Schwartz等［13］也認(rèn)為，在老年人中，較高的脊椎骨髓脂肪與普遍的脊椎骨折相關(guān)，這可能解釋為骨髓中脂肪組織水平的增加削弱了骨質(zhì)強(qiáng)度，增加了OP患者脆性骨折的風(fēng)險［2］。值得注意的是，本研究骨折組與非骨折組的脂肪含量從L1至L4顯示出一個逐漸增加的趨勢，這一結(jié)果與之前的一份報告［14］一致，該報告評估了從L1至L4的四個椎體，顯示出相同的趨勢。

骨密度在臨床常規(guī)中被用來確定骨質(zhì)疏松相關(guān)的骨折風(fēng)險［15］，先前的多項研究已經(jīng)證明BMD與FF存在負(fù)相關(guān)［10，11］，隨著椎體骨密度的增加，椎體脂肪含量是降低的，Ergen［6］及 Maciel等［16］分別發(fā)現(xiàn)它們之間相關(guān)性為r=-0.42，r=-0.310。本研究發(fā)現(xiàn)兩者呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.717）。脂肪含量與BMD之間的負(fù)相關(guān)可歸因于以下觀察結(jié)果：椎間隙中丟失的骨組織和功能性骨髓會被脂肪組織替代［17］，造成腰椎的骨小梁枯竭和脂肪沉積，因此，F(xiàn)F可被認(rèn)為是BMD的重要預(yù)測因子。二元Logistic回歸模型發(fā)現(xiàn)，年齡也是骨折的高危因素，這和Poiana等［18］的研究一致，均認(rèn)為年齡是OVCF的獨立危險因素，即骨髓FF的生理學(xué)含量隨著年齡的增長逐漸增加，OVCF的危險也逐漸增加。骨活檢顯示，骨骼和功能性骨髓隨著年齡增長被脂肪組織取代［19］。

本研究有一定的局限性，雖然發(fā)現(xiàn)骨折和非骨折患者之間有顯著差異，但入選的患者總數(shù)相對較少；兩名高年資醫(yī)生僅根據(jù)常規(guī)MRI圖像來評估椎體骨折，均未采用最經(jīng)典的Genant半定量法，這對于椎體骨折的判斷可能存在一定影響；因骨質(zhì)疏松更常見于女性，納入的也以女性居多，研究結(jié)論并不能描述整體人群的情況。

總之，使用IDEAL-IQ技術(shù)預(yù)測OVCF的能力將極大地受益于患者，因為此序列可以很容易地包括在標(biāo)準(zhǔn)的腰椎MRI方案中。從臨床角度看，IDEAL-IQ技術(shù)有望成為無創(chuàng)性評估骨折風(fēng)險的實用工具。