磁共振扩散加权成像在骨质疏松诊断中的应用

罗海阳，段 彬，罗成静，唐 辉

(成都市第七人民医院放射科，四川 成都 610044)

骨质疏松(osteoporosis，OP)是多种原因引起的一组骨病，常发生于老年人，易引起骨骼疼痛、无力等临床症状，同时也是引起老年患者骨脆性骨折最常见原因，提前预判有无骨质疏松及骨质疏松的程度成为治疗骨质疏松的关键[1]，目前临床上多采用骨矿物质密度(bonem ineral density，BMD)的测定来判定。但BMD改变并不能代表OP病理变化的全部[2]，骨量以外的影响骨强度的因素(骨质量)越来越受到重视，它反映了骨骼除骨量以外的生物力学特征[3]。磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是可从分子水平检测病变的一种理想的无创性检查技术[4]，能够较为准确地反映骨质量的变化特点，并通过表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值的定量测量，对骨质疏松进行量化，对骨微结构和微化学成分的分析更为客观，是骨质疏松评价的有力标准。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入健康志愿者150例，所有志愿者进行双能X线吸收仪(dual X-ray absorptiometry，DXA)检查，前后位照射测得L1～4椎体BMD的T值，单位为g/cm3，按照WHO标准，T值均≤-1.0，骨量低于正常。150例志愿者中，男80例，女70例；年龄40～70岁，平均(58.22±5.47)岁，均前瞻性行MRI扫描。在MRI检查前均了解检查内容并签署《磁共振扫描知情同意书》。纳入标准：(1)无明确器质性病变，无明确手术史，无长期服用激素类药物史；(2)无肝炎、结核等传染病史，无放化疗史。排除标准：(1)患有甲亢、Paget病、肾性骨营养不良等骨代谢相关疾病；(2)有MRI检查禁忌证者，如装有心脏起搏器、金属异物或幽闭恐惧症等。

1.2 检查方法 采用 GEsidna1.5T MR扫描仪，头、颈、体部线圈，以头先进的方式，扫描范围为颅底至耻骨联合水平。本研究病例均进行冠状位、横轴位DWI检查，扫描参数：序列选用SE-EPI，参数为TR 8100 ms，TE 85 ms，TI 220 ms，b=0、800 s/mm2，层厚 5 mm，层间距 1 mm，FOV 40 cm×40 cm，矩阵：128×128，NEX 4次。每段层数 30层，全身设8段完成。

1.3 图像后处理 在GE AW4.4工作站对DWI图像进行三维最大强度投影重建并获得DWI图。使用软件包中的ADC软件，分别测量150例健康志愿者C7、T8、L4、骶骨及双侧髂骨、股骨颈的ADC值，取其平均值作为骨骼系统平均ADC值。ROI区60 mm2，置于椎体中央区域及髂骨、骶骨及双侧股骨颈，避开骨质增生的椎体边缘或有病变骨，所有数据均测量3次取平均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 18.0软件，男、女骨骼系统ADC值比较采用t检验；40～50岁组、51～60岁组、61～70岁组骨骼系统ADC值比较采用单因素方差分析，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 不同年龄组、不同性别DWI图信号分析 40～50岁组DWI图表现为高信号；51～60岁组DWI图信号有所降低，仍表现为较高信号；61～70岁组DWI图表现为低信号，明显低于40～50岁组、51～60岁组年龄组。不同年龄组女性DWI图信号均高于男性。

2.2 不同年龄组ADC值的比较 40～50岁组的ADC值为(0.45±0.13)×10-3mm2/s，51～60岁组的ADC值为(0.36±0.07)×10-3mm2/s，61～70岁组的ADC值为(0.23±0.61)×10-3mm2/s。40～50岁组、51～60岁组的ADC值高于61～70岁组，差异有统计学意义(t=4.612、8.217，P<0.05)；40～50岁组的ADC值高于51～60岁组，差异有统计学意义(t=4.092，P<0.05)。

2.3 不同年龄组、不同性别ADC值的比较 不同年龄组的ADC值女性均高于男性，40～50岁组男女比较t=14.287，P<0.01；51～60岁组男女比较t=7.356，P<0.01；61～70岁组男女比较t=5.682，P<0.01。结果详见表1。

表1 不同年龄组、不同性别ADC值的比较

注：1)与男性比较P<0.01

3 讨 论

3.1 不同年龄对骨骼系统ADC值的影响 正常人体骨骼中按其组织学成分不同分为红骨髓与黄骨髓[5-6]。人出生时，全身骨髓腔内充满红骨髓，随着年龄增长，骨髓中脂肪细胞增多，相当部分红骨髓被黄骨髓取代，这种组织学上的差异成为不同年龄、性别骨髓MRI信号强度对比形成的生化基础[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，随年龄增加ADC值呈逐渐下降趋势。笔者分析其原因主要为健康成年人骨骼中脂肪细胞含量较少，红骨髓、蛋白质、水与其他化学成分含量较多[9]，随着年龄不断增加，脂肪细胞不断增多，取代骨髓中非脂肪成分[10]，骨髓脂肪含量的增多导致脂肪细胞占据相应的红骨髓空间，使得骨髓中相应细胞外间隙减少，细胞外间隙的减少使得水分子的自由扩散受限，因而导致骨骼中的ADC值与年龄呈负相关。

3.2 不同年龄、不同性别对骨骼系统ADC值的影响 在本研究中，40～50岁组、51～60岁组的女性ADC值均比男性高。笔者分析原因主要为骨代谢与性激素水平有相关性，性激素参与骨骼的生长发育，有利于保持体内矿物质的平衡。女性主要为雌激素、孕激素，男性主要为雄激素，有文献报道女性雌激素、孕激素较男性雄激素而言对于骨骼系统的红黄骨髓调节更加明显，雌激素、孕激素与骨骼系统ADC 值呈正相关[11]，这也是不同年龄组女性ADC值均高于男性的原因。然而，对于绝经期女性，当体内雌激素、孕激素减少或缺乏时，破骨细胞活性增强，骨丢失加速[12]；同时雌激素、孕激素减少导致骨髓腔内骨质量减少，脂肪成分增加，从而导致DWI检查中ADC值下降，在本研究中60～70岁组ADC值仍高于男性，笔者分析61～70岁组女性中仍维持有一定的性激素水平，延缓了骨质疏松的程度。有文献报道，联合使用低剂量的雌激素、孕激素具有良好的延缓绝经后骨质疏松的作用。

3.3 不同年龄组、不同性别对骨骼系统DWI图的影响 在本研究中，随着年龄的增加，DWI图信号逐渐降低、呈负相关。不同年龄组女性DWI图信号均高于男性。笔者分析原因主要为随着年龄增加，骨骼中黄骨髓逐渐取代红骨髓，而DWI技术是应用脂肪抑制序列，骨骼中黄骨髓越多、DWI图信号越低。

综上所述，随年龄增加椎体细胞外水分子的扩散运动减弱，其ADC值逐渐变小。有文献报道，ADC值对于单纯性慢性骨质疏松椎体骨折的评估也具有一定价值。本研究分析了性别、年龄等因素对骨骼系统的ADC值的影响，发现性别、年龄均对骨骼系统DWI有着较显著的影响。ADC值能够尽早、及时且较为敏感地反映骨骼骨质量的减少，为提早预防骨质疏松提供较为可行的诊断、监测手段。

[1]胡翼江，徐正道，张同华，等.对比分析磁共振化学位移成像与扩散加权成像对良恶性椎体骨折的鉴别诊断价值[J].临床放射学杂志，2015，34(6)：955-959.

[2]朱虹，牛金亮.骨质疏松磁共振成像研究进展[J].临床医药文献电子杂志，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]石晓莹，任翠萍，程敬亮，等.扩散加权成像单指数模型和双指数模型对原发性良恶性骨肿瘤鉴别诊断的价值[J].肿瘤，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]刘苑红.全身弥散加权成像与核素骨扫描对骨转移瘤诊断价值的对比研究[J].吉林医学，2014，35(6)：1169.

[11]邹子仪.扩散加权成像对椎体骨折性质的鉴别[J].临床医学工程，2016，23(3)：282-283.

[12]张薇，梁伟，过哲，等.MR弥散加权成像和化学位移成像对骨质疏松与转移瘤所致椎体压缩骨折的诊断价值[J].现代中西医结合杂志，2017，26(3)：325-327.