磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在骨質(zhì)疏松診斷中的應(yīng)用

羅海陽，段 彬，羅成靜，唐 輝

(成都市第七人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610044)

骨質(zhì)疏松(osteoporosis，OP)是多種原因引起的一組骨病，常發(fā)生于老年人，易引起骨骼疼痛、無力等臨床癥狀，同時(shí)也是引起老年患者骨脆性骨折最常見原因，提前預(yù)判有無骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松的程度成為治療骨質(zhì)疏松的關(guān)鍵[1]，目前臨床上多采用骨礦物質(zhì)密度(bonem ineral density，BMD)的測定來判定。但BMD改變并不能代表OP病理變化的全部[2]，骨量以外的影響骨強(qiáng)度的因素(骨質(zhì)量)越來越受到重視，它反映了骨骼除骨量以外的生物力學(xué)特征[3]。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)是可從分子水平檢測病變的一種理想的無創(chuàng)性檢查技術(shù)[4]，能夠較為準(zhǔn)確地反映骨質(zhì)量的變化特點(diǎn)，并通過表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值的定量測量，對骨質(zhì)疏松進(jìn)行量化，對骨微結(jié)構(gòu)和微化學(xué)成分的分析更為客觀，是骨質(zhì)疏松評價(jià)的有力標(biāo)準(zhǔn)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入健康志愿者150例，所有志愿者進(jìn)行雙能X線吸收儀(dual X-ray absorptiometry，DXA)檢查，前后位照射測得L1～4椎體BMD的T值，單位為g/cm3，按照WHO標(biāo)準(zhǔn)，T值均≤-1.0，骨量低于正常。150例志愿者中，男80例，女70例；年齡40～70歲，平均(58.22±5.47)歲，均前瞻性行MRI掃描。在MRI檢查前均了解檢查內(nèi)容并簽署《磁共振掃描知情同意書》。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)無明確器質(zhì)性病變，無明確手術(shù)史，無長期服用激素類藥物史；(2)無肝炎、結(jié)核等傳染病史，無放化療史。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)患有甲亢、Paget病、腎性骨營養(yǎng)不良等骨代謝相關(guān)疾病；(2)有MRI檢查禁忌證者，如裝有心臟起搏器、金屬異物或幽閉恐懼癥等。

1.2 檢查方法 采用 GEsidna1.5T MR掃描儀，頭、頸、體部線圈，以頭先進(jìn)的方式，掃描范圍為顱底至恥骨聯(lián)合水平。本研究病例均進(jìn)行冠狀位、橫軸位DWI檢查，掃描參數(shù)：序列選用SE-EPI，參數(shù)為TR 8100 ms，TE 85 ms，TI 220 ms，b=0、800 s/mm2，層厚 5 mm，層間距 1 mm，F(xiàn)OV 40 cm×40 cm，矩陣：128×128，NEX 4次。每段層數(shù) 30層，全身設(shè)8段完成。

1.3 圖像后處理 在GE AW4.4工作站對DWI圖像進(jìn)行三維最大強(qiáng)度投影重建并獲得DWI圖。使用軟件包中的ADC軟件，分別測量150例健康志愿者C7、T8、L4、骶骨及雙側(cè)髂骨、股骨頸的ADC值，取其平均值作為骨骼系統(tǒng)平均ADC值。ROI區(qū)60 mm2，置于椎體中央?yún)^(qū)域及髂骨、骶骨及雙側(cè)股骨頸，避開骨質(zhì)增生的椎體邊緣或有病變骨，所有數(shù)據(jù)均測量3次取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 18.0軟件，男、女骨骼系統(tǒng)ADC值比較采用t檢驗(yàn)；40～50歲組、51～60歲組、61～70歲組骨骼系統(tǒng)ADC值比較采用單因素方差分析，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 不同年齡組、不同性別DWI圖信號分析 40～50歲組DWI圖表現(xiàn)為高信號；51～60歲組DWI圖信號有所降低，仍表現(xiàn)為較高信號；61～70歲組DWI圖表現(xiàn)為低信號，明顯低于40～50歲組、51～60歲組年齡組。不同年齡組女性DWI圖信號均高于男性。

2.2 不同年齡組ADC值的比較 40～50歲組的ADC值為(0.45±0.13)×10-3mm2/s，51～60歲組的ADC值為(0.36±0.07)×10-3mm2/s，61～70歲組的ADC值為(0.23±0.61)×10-3mm2/s。40～50歲組、51～60歲組的ADC值高于61～70歲組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.612、8.217，P<0.05)；40～50歲組的ADC值高于51～60歲組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.092，P<0.05)。

2.3 不同年齡組、不同性別ADC值的比較 不同年齡組的ADC值女性均高于男性，40～50歲組男女比較t=14.287，P<0.01；51～60歲組男女比較t=7.356，P<0.01；61～70歲組男女比較t=5.682，P<0.01。結(jié)果詳見表1。

表1 不同年齡組、不同性別ADC值的比較

注：1)與男性比較P<0.01

3 討 論

3.1 不同年齡對骨骼系統(tǒng)ADC值的影響 正常人體骨骼中按其組織學(xué)成分不同分為紅骨髓與黃骨髓[5-6]。人出生時(shí)，全身骨髓腔內(nèi)充滿紅骨髓，隨著年齡增長，骨髓中脂肪細(xì)胞增多，相當(dāng)部分紅骨髓被黃骨髓取代，這種組織學(xué)上的差異成為不同年齡、性別骨髓MRI信號強(qiáng)度對比形成的生化基礎(chǔ)[7-8]，也是造成DWI成像中ADC值不同的重要原因之一。在本研究中，隨年齡增加ADC值呈逐漸下降趨勢。筆者分析其原因主要為健康成年人骨骼中脂肪細(xì)胞含量較少，紅骨髓、蛋白質(zhì)、水與其他化學(xué)成分含量較多[9]，隨著年齡不斷增加，脂肪細(xì)胞不斷增多，取代骨髓中非脂肪成分[10]，骨髓脂肪含量的增多導(dǎo)致脂肪細(xì)胞占據(jù)相應(yīng)的紅骨髓空間，使得骨髓中相應(yīng)細(xì)胞外間隙減少，細(xì)胞外間隙的減少使得水分子的自由擴(kuò)散受限，因而導(dǎo)致骨骼中的ADC值與年齡呈負(fù)相關(guān)。

3.2 不同年齡、不同性別對骨骼系統(tǒng)ADC值的影響 在本研究中，40～50歲組、51～60歲組的女性ADC值均比男性高。筆者分析原因主要為骨代謝與性激素水平有相關(guān)性，性激素參與骨骼的生長發(fā)育，有利于保持體內(nèi)礦物質(zhì)的平衡。女性主要為雌激素、孕激素，男性主要為雄激素，有文獻(xiàn)報(bào)道女性雌激素、孕激素較男性雄激素而言對于骨骼系統(tǒng)的紅黃骨髓調(diào)節(jié)更加明顯，雌激素、孕激素與骨骼系統(tǒng)ADC 值呈正相關(guān)[11]，這也是不同年齡組女性ADC值均高于男性的原因。然而，對于絕經(jīng)期女性，當(dāng)體內(nèi)雌激素、孕激素減少或缺乏時(shí)，破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)，骨丟失加速[12]；同時(shí)雌激素、孕激素減少導(dǎo)致骨髓腔內(nèi)骨質(zhì)量減少，脂肪成分增加，從而導(dǎo)致DWI檢查中ADC值下降，在本研究中60～70歲組ADC值仍高于男性，筆者分析61～70歲組女性中仍維持有一定的性激素水平，延緩了骨質(zhì)疏松的程度。有文獻(xiàn)報(bào)道，聯(lián)合使用低劑量的雌激素、孕激素具有良好的延緩絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的作用。

3.3 不同年齡組、不同性別對骨骼系統(tǒng)DWI圖的影響 在本研究中，隨著年齡的增加，DWI圖信號逐漸降低、呈負(fù)相關(guān)。不同年齡組女性DWI圖信號均高于男性。筆者分析原因主要為隨著年齡增加，骨骼中黃骨髓逐漸取代紅骨髓，而DWI技術(shù)是應(yīng)用脂肪抑制序列，骨骼中黃骨髓越多、DWI圖信號越低。

綜上所述，隨年齡增加椎體細(xì)胞外水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減弱，其ADC值逐漸變小。有文獻(xiàn)報(bào)道，ADC值對于單純性慢性骨質(zhì)疏松椎體骨折的評估也具有一定價(jià)值。本研究分析了性別、年齡等因素對骨骼系統(tǒng)的ADC值的影響，發(fā)現(xiàn)性別、年齡均對骨骼系統(tǒng)DWI有著較顯著的影響。ADC值能夠盡早、及時(shí)且較為敏感地反映骨骼骨質(zhì)量的減少，為提早預(yù)防骨質(zhì)疏松提供較為可行的診斷、監(jiān)測手段。

[1]胡翼江，徐正道，張同華，等.對比分析磁共振化學(xué)位移成像與擴(kuò)散加權(quán)成像對良惡性椎體骨折的鑒別診斷價(jià)值[J].臨床放射學(xué)雜志，2015，34(6)：955-959.

[2]朱虹，牛金亮.骨質(zhì)疏松磁共振成像研究進(jìn)展[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志，2017，4(19)：3755-3756.

[3]TAKASHIMA H， TAKEBAYASHI T， YOSHIMOTO M， et al. Correlation between T2 relaxation time and intervertebral disk degeneration[J]. Skeletal Radiol， 2012， 41(2)： 163-167.

[4]SIEMIONOW K， AN H， MASUDA K， et al. The effects of age， sex， ethnicity， and spinal level on the rate of intervertebral disc degeneration： a review of 1712 intervertebral discs[J]. Spine (Phila Pa 1976)， 2011， 36(17)： 1333-1339.

[5]FAZELI P K， HOROWITZ M C， MACDOUGALD O A， et al. Marrow fat and bone-new perspectives[J]. J Clin Endocrinol Metab， 2013， 98(3)： 935-945.

[6]石曉瑩，任翠萍，程敬亮，等.擴(kuò)散加權(quán)成像單指數(shù)模型和雙指數(shù)模型對原發(fā)性良惡性骨腫瘤鑒別診斷的價(jià)值[J].腫瘤，2014，2(2)：163-168.

[7]LIU Zhenghua， XIAO Xinlan. The use of multi b values diffusion-weighted imaging in patients with acute stroke[J]. Neuroradiology， 2013， 55(3)： 371-376.

[8]PADHANI A R， VAN REE K， COLLINS D J， et al. Assessing the relation between bone marrow signal intensity and apparent diffusion coefficient in diffusion-weighted MRI[J]. AJR Am J Roentgenol， 2013， 200(1)： 163-170.

[9]FEDERAU C， MAEDER P， O’BRIEN K， et al. Quantitative measurement of brain perfusion with intravoxel incoherent motion MR imaging[J]. Radiology， 2012， 265(3)： 874-881.

[10]劉苑紅.全身彌散加權(quán)成像與核素骨掃描對骨轉(zhuǎn)移瘤診斷價(jià)值的對比研究[J].吉林醫(yī)學(xué)，2014，35(6)：1169.

[11]鄒子儀.擴(kuò)散加權(quán)成像對椎體骨折性質(zhì)的鑒別[J].臨床醫(yī)學(xué)工程，2016，23(3)：282-283.

[12]張薇，梁偉，過哲，等.MR彌散加權(quán)成像和化學(xué)位移成像對骨質(zhì)疏松與轉(zhuǎn)移瘤所致椎體壓縮骨折的診斷價(jià)值[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2017，26(3)：325-327.