成人正常腰椎表观弥散系数与年龄、性别的相关性

孙海燕，张华伍，刘利琼，向辉华，李丽亚，杨 成

湖北民族学院附属民大医院放射科（湖北恩施445000）

成人正常腰椎表观弥散系数与年龄、性别的相关性

孙海燕，张华伍，刘利琼，向辉华∗，李丽亚，杨 成

湖北民族学院附属民大医院放射科（湖北恩施445000）

目的探讨正常腰椎表观弥散系数（ADC）值与年龄、性别的关系。方法120例正常志愿者按年龄分为5个组：20～29岁，30～39岁，40～49岁，50～59岁，大于60岁。所有志愿者进行腰椎MR弥散成像，测量腰1－腰3椎体的ADC值，并计算每个志愿者腰椎的平均ADC值。采用Spearman相关分析腰椎ADC值与年龄的相关性；5组之间ADC值的差异采用单因素方差分析（ANOVA）及LSD检验进行两两比较；同时采用独立样本t检验比较不同性别之间腰椎弥散值的差异。结果男、女性的腰椎ADC值与年龄均呈负相关（男性：r＝－0．48，P＝0．000；女性：r＝－0．405，P＝0．002）；不同年龄段的腰椎ADC值之间比较有显著差别（F＝11．609，P＝0．000）；女性腰椎的ADC值高于男性，且差异有统计学意义（t＝－2．294，P＝0．024）。结论腰椎ADC值受年龄影响，年龄越大ADC值越低；ADC值受性别影响，女性高于男性。

弥散加权成像；腰椎；年龄；性别

MRI对于骨髓疾病的诊断具有很高的敏感性。有关磁共振弥散加权成像（Diffusion Weighted Ima⁃ging，DWI）及在其基础上获得的表观弥散系数（ADC）值应用于脊椎病变的报道逐渐增多［1－3］，ADC值能在一定程度上反映组织水分子的弥散状况，逐渐成为脊椎疾病诊断及鉴别诊断的重要依据。人体骨髓分为红骨髓（造血骨髓）和黄骨髓（脂肪骨髓），红骨髓由近40%的脂肪，40%的水以及20%的蛋白质组成，而黄骨髓由近80%的脂肪、15%的水及5%的蛋白质组成。在不同的年龄阶段，人体骨髓的水、脂肪、蛋白质和矿物质等化学成分的含量会发生变化，这种变化势必影响细胞外水分子的扩散，从而影响ADC值的大小。因此，研究不同年龄及性别的骨髓ADC值及变化规律，对骨髓疾病的诊断有重要参考价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料研究对象由2014年6月至12月来我院进行健康体检的正常志愿者组成，签署知情同意书。纳入标准：均非运动员、均未进行定期的体育锻炼，临床无明显腰部疼痛症状；CT平扫、MRI常规T1WI、T2WI、压脂检查及DWI检查椎体信号无异常；无血液系统疾病；无脊柱外伤史；未接受过放疗或化疗。排除标准：DWI图像存在明显伪影，难以在DWI图像上描绘感兴趣区；腰椎常规MRI及DWI检查存在椎体内异常信号。最终120位志愿者纳入研究，年龄20～76岁，平均年龄（44.69± 12.60）岁，其中女性58例，男性62例。

1.2 方法采用GE Signa 1.5T超导MR扫描仪，所有研究对象均行MR常规矢状位平扫及扩散加权成像。扫描参数：矢状位 FSE－T1WI：重复时间（TR）＝450ms，回波时间（TE）＝16.0ms，矩阵352× 256。矢状位FSE－T2WI：TR＝3500ms，TE＝120ms，矩阵416×256。激励次数（NEX）＝4，带宽62.5 kHz，FOV＝34 cm×34 cm，层厚4 cm，层间距1.0 cm。矢状位DWI采用单次激发平面回波成像（EPI）序列。弥散敏感系数b＝0，600 s／mm2。椎体前方加预饱和带。

1.3 图像ADC值测量所有数据均传输入ADW4.5工作站，利用Function tool软件包对原始数据进行后处理。由2名有经验的MRI诊断医师分别对120例研究对象的DWI图像进行测量分析。感兴趣区（Region of Interest，ROI）大小约100mm2。取正中矢状位层面进行测量，分别测量腰1－腰3椎体的ADC值，并计算均值，具体如（图1）所示。1.4 统计分析利用SPSS PASW 18.0统计学软件，计量资料采用均值±标准差（±s）表示。男、女性的腰椎ADC值与年龄之间的关系采用Spearman相关系数进行分析。不同年龄组之间ADC值的差异采用单因素方差分析（ANOVA）及LSD检验进行两两比较。同时采用独立样本t检验比较不同性别之间腰椎弥散值的差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

图1

2 结果

2.1 120例研究对象年龄和性别的分布情况120例正常志愿者按年龄分为5个组：20～29岁，30～39岁，40～49岁，50～59岁，大于60岁。120例研究对象年龄和性别的分布情况见表1。各年龄组之间比较，组成性别无统计学差异。经卡方检验P值均大于0.05。

表1 研究对象年龄和性别分布情况

2.2 不同性别和年龄段之间ADC的分析情况男、女性腰椎的ADC值与年龄均呈显著负相关，其中男性组r＝－0.487，P＝0.000；女性组r＝－0.405，P＝0.002。不同年龄组腰椎ADC值进行比较有显著差异（F＝11.609，P＝0.000），各年龄段之间两两比较有显著差别（表2）（除50～59岁与大于60岁年龄组比较 P＞0.05，其余各组比较 P值均小于0.05）。

表2 各年龄段之间两两比较的统计结果

2.3 各年龄组腰椎ADC值比较各年龄段的ADC值以20～29岁年龄段最高。男性腰椎的平均ADC值为（0.45±0.07）×10－3mm2／s，女性为（0.48± 0.08）×10－3mm2／s，男性较女性ADC值低，两者比较有显著差异（t＝－2.294，P＝0.024）。见表3。

表3 各年龄组腰椎的ADC值

2 讨论

DWI是显示组织内水分子的微观扩散运动的一种影像学成像方法。可以检测与组织内水含量改变有关的形态学和病理生理学的早期改变。水分子的弥散自由度采用弥散系数（Diffusion Coefficient，DC）来量化。在活体组织中，测量的弥散系数受多种因素影响，如细胞膜通透性、细胞外间隙大小、组织液黏滞度、微循环灌注等［4］。因此，测量得到的弥散系数与真正的弥散系数存在着差异，在实际工作中采用ADC来替代DC，对组织弥散情况进行定量。弥散运动越快，ADC值越高，弥散受限时ADC值降低。ADC能反映骨组织内水分子的弥散运动，ADC值最初在脊椎的应用，主要用于椎体良、恶性骨折的鉴别［5］，关于绝经后女性骨质疏松患者ADC值变化的研究发现，绝经后骨质疏松女性患者骨髓ADC值明显低于绝经前的正常女性患者，推测骨质疏松、骨小梁变细时，骨小梁内填充的脂肪细胞阻碍细胞外水分子的扩散运动，从而导致ADC值的降低［6］。

本研究探讨了正常腰椎ADC值与年龄、性别的关系，发现无论男性或女性的腰椎ADC值均与年龄呈负相关，说明骨髓内脂肪细胞的堆积是ADC值变化的可能原因。骨髓转化是一种随着年龄增长的自然老化过程，表现为骨髓内脂质沉积，造血细胞减少，骨髓腔内总的水含量减低。由于脂肪细胞的堆积，与脂肪结合的水分子的弥散降低，因此出现骨髓ADC值随着年龄增加而降低的变化［7］。先前的研究发现，在腰椎以外的其他部位的骨髓，如股骨头、骨盆、顶、枕骨等部位的骨髓ADC值也随着年龄增加而降低［8－9］。这一现象可能与正常骨髓随着年龄增长发生红骨髓向黄骨髓的生理性转换有关。

本研究中5个年龄组腰椎的平均ADC值范围为（0.47±0.08）×10－3mm／s2，这个值与Biffar等［10］报道的成人正常腰椎的ADC值范围（0.2～0.5）× 10－3mm／s2相符。一般来讲，中轴骨的骨髓转换速度较四肢骨慢。据估计，中轴骨骨髓脂肪含量以每10年7%的速度增加，并于50岁左右达到平衡状态［11－13］。因此，我们在5个年龄组之间ADC值进行比较时得出了差异性的结果，且发现20～29岁ADC值最大，50～59岁和＞60岁组之间比较差异无显著性（P＝0.725）。

此外，我们也发现，不同性别之间骨髓ADC值存在明显差异，女性腰椎的ADC值高于男性。可能与成人早期女性较男性造血组织更丰富有关［14－15］。Ishijima等［16］采用磁共振化学位移的方法对211例无血液系统疾病的受试者进行研究，探讨年龄、性别与椎体骨髓水含量的相关性，结果发现，25～54岁年龄段的女性水含量超过同一年龄段的男性。另一项针对骨盆和股骨骨髓内脂肪和非脂肪组织分布性别的差异研究也发现，在磁共振选择性水成像中，女性骶骨的非脂肪骨髓信号强度较男性更高［17］，该研究提示女性骨髓内非脂肪的组织成分较同龄男性高。更多的水含量和更高的非脂肪骨髓信号可能解释男、女骨髓ADC值之间的差异，女性骨髓ADC值更高。

本研究的局限性：在文章中并未对老年组中不同骨矿含量进行细化讨论。在汤榕彪等［18］的研究中，对60例绝经后女性患者骨质疏松组、骨量减少组、骨质正常组，三组间椎体ADC值进行比较差异无统计学意义（F＝0.08，P＞0.05）。也有文献［19］报道，骨量减低及骨质疏松与骨质正常组的弥散无明显差异。本研究中老年组14例，进行CT检查时，并未见明显骨质疏松表现，因此笔者认为骨矿含量不会对研究结论产生实质性影响。

综上所述，腰椎骨髓的ADC值受年龄影响，以20～29岁年龄段骨髓ADC值最高，骨髓ADC值与年龄呈负相关，即年龄越大，ADC值越低。骨髓的ADC值和性别也有关，女性腰椎的ADC值高于男性。在对骨髓进行ADC值定量分析时，需要考虑年龄和性别的因素。

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The Correlation of Apparent Diffusion Coefficient Values w ith Gender and Age in Normal Adult Lumbar Vertebral Bone Marrow

SUN Haiyan，ZHANG Huawu，LIU Liqiong，XIANG Huihua，LILiya，YANG Cheng
（Department ofRadiology，Affiliated Hospital ofHubei University for Nationalities，Enshi445000，China）

ObjectiveTTo investigate w hether the apparent diffusion coefficient（ADC）values of the lum bar bone m arrow is affected by age，and discuss the rule of ADC changed w ith gen⁃der．MethodsA total of 120 norm al volunteers w ere enrolled，m ale 62，fem ale 58，age 20～76 years old，m ean age 44．69 years old．The subjects w ere divided into five groups based on differ⁃ent ages（20～29years，30～39years，40～49years，50～59years and＞60 years）．DW I（b value＝0，600 s／mm2）w as perform ed to determ ine ADCs on all subjects．The average ADC－values w ere calculated by three ADCs m easured from the L1 to L3 in each case．The correlation betw een age and ADC－values w as analyzed w ith Spearm an′s correlation test，and one－w ay ANOVA w as used to com pare the ADC－values am ong the five age groups．The ADC－values w ere also com pared betw een fem ale and m ale subjects by using an independent sam ple t test．ResultsThe ADC values of the vertebral bone m arrow show ed a significant negative correlation w ith age in both m ale and fem ale（r＝－0．487，P＝0．000 and r＝－0．405，P＝0．002）．A significant differ⁃ence w as observed am ong the five groups（F＝11．609，P＝0．000）．Com pared w ith m ale，the ADC values of bone m arrow w ere significantly higher in the fem ale subjects（t＝－2.294，P＝0.024）．ConclusionThe ADC value of the lum bar spine decreases w ith grow ing age，and the ADC value is also affected by sex．The ADC value of bone m arrow for fem ale is higher than that form ale．

diffusion w eighed im aging；bone m arrow；age；gender

R681.5

A

1008－8164（2015）04－0018－04

2015－07－08责任编辑：牟冬生

孙海燕（1978－），女，湖北恩施人，医学硕士，主治医师，研究方向：医学影像诊断；∗

向辉华（1974－），男，医学硕士，副主任医师，研究方向：DSA影像诊断。