骨质疏松症的MRI 研究进展

2020-01-10陈菁华盛二燕刘可夫

中国中西医结合影像学杂志 2020年1期

陈菁华，盛二燕，黄健，刘可夫

（1.江苏省太仓市中医医院放射科，江苏苏州 215400；2.南京医科大学附属苏州市立医院放射科，江苏苏州 215008）

骨质疏松症是一种以骨量减少、骨微结构破坏为特征，骨脆性增加、易发生骨折，且发病率、致残率高的全身代谢性骨病［1］。随着人口老龄化，骨质疏松症患者日益增多，其引起的脆性骨折严重影响了人们的健康，2050 年因骨质疏松症引起的脆性骨折导致的并发症及致残率将是目前的2～3 倍［2］。文献［3］报道，双能X 射线吸收仪（dual energy X-ray absorptionmetry，DXA）检测骨密度评估骨质疏松症灵敏度较低，需其他检测方法评估。近年来，越来越多的MRI 技术被应用于骨质疏松症研究，本文主要对骨质疏松症的MRI 进展综述如下。

1 MRI 动态增强扫描（DCE-MRI）

DCE-MRI 是目前最常用的无创性评价组织微血管分布及血流灌注的技术，即在MRI 中引入对比剂（主要为钆类），通过引起组织信号变化来测量组织灌注分布及毛细血管的通透性。时间-信号强度曲线类型可用于病变定性诊断，也可用曲线下面积、血流量（CBV）、血容量（CBF）等指标进行半定量分析，同时也可用容量转移常数（Ktrans）、速率常数（kep）、血管外容积分数（Ve）等进行定量分析［4］。其中Ktrans代表单位时间内每单位体积组织中从血液进入血管细胞外间隙的对比剂量，kep 代表单位时间内由血管外间隙返回血管的对比剂量。

有研究［5］发现骨质疏松症患者较正常人有明显的灌注改变，其MRI 半定量参数（CBF、CBV 等）明显降低。Ma 等［6-7］研究表明，骨密度降低患者（包括骨量减少和骨质疏松症）的药物动力学定量参数Ktrans、kep、Ve 值显著低于正常人，推测可能是骨质疏松症患者由于骨髓脂肪含量的增加、组织间隙减少，从而影响骨组织血液供应，并通过随访发现良好的骨髓灌注能够维持稳定的骨密度。

但也有研究［4］发现MRI 灌注参数（强化峰值及kep）随骨密度水平升高而呈降低趋势，两者呈负相关。目前，DCE-MRI 半定量和定量参数在评价骨质疏松症骨髓灌注中的价值仍存在争议，且由于扫描序列、技术不统一，药代动力学模型及相应软件不同，相应结果存在不少差异性，其相关性有待进一步研究证实。

DCE-MRI 可用于疗效评价，通过反映骨髓局部血供特点及血流动力学情况，观察骨质疏松症骨髓血流灌注情况，从另一个角度了解骨髓微环境，有望在治疗靶点或者疗效评估中发挥作用［4］。

2 MRI 化学位移成像（chemical shift imaging，CSI）

MRI CSI 指采用双回波技术实现在一次扫描中同时获得同反相位的图像，通过测量椎体信号下降指数反映椎体内脂肪含量的变化，预测是否发生骨质疏松，具有无创、快捷、兼容性好、SNR 高，以及定量检测脂肪组织等优越性，同时还可提供脂肪组织及水分等骨髓微观结构的信息，可作为辅助诊断骨质疏松症的重要方法［8］。

有研究［9］对68 例受试者L2椎体进行MRI 双回波成像检查，测量并计算L2反相位与正相位信号比值（SIR）得出，骨质疏松组与骨量正常组SIR 差异有统计学意义；正反相位所测SIR 区分骨质疏松ROC曲线下面积为0.784，SIR 诊断骨质疏松的阈值为0.385 0，灵敏度78.9%，特异度66.7%。雷立存等［10］研究得出，骨量正常时椎体内脂肪含量较少，在反相位图上出现了明显的信号下降，随椎体内脂肪含量增加，发生骨量减少和骨质疏松症时，椎体信号下降指数随脂肪含量的增加逐渐减少。但也有学者［11］研究报道，CSI 测得的椎体脂肪信号并不是预测骨质疏松症的敏感指标，CSI 对骨质疏松症的价值有待进一步深入研究。

3 MRS

1H-MRS 是一种从分子水平观察骨结构改变的MRI 方法，可在常规腰椎MRI 基础上通过检测椎体骨髓内脂肪和水分含量的变化状况反映骨髓性质，进而评估骨量变化，被认为是定量测定骨髓脂肪含量的金标准［12-13］。MRS 可在疾病早期发现病变，其中主要测量指标有脂水比（lipid water radio，LWR）、脂肪比例（fat fraction，FF）、线宽（line width，LW）等。LWR=Ifat/Iwater，FF=LWR/（LWR+1）×100%，其中Ifat、Iwater分别代表波谱分析获得的脂峰、水峰峰高，LW为水峰和脂峰1/2 峰高处的波峰宽度。

刘智等［13］应用1H-MRS 对98 例不同年龄及不同骨量女性腰椎骨质疏松症进行研究，其LWR、FF 平均值分别为28.988、0.960，且LWR、FF 与年龄及骨质疏松症程度呈正相关，说明随年龄增长，骨髓内水分含量减少而脂肪增加。汤榕彪等［14］研究发现，骨质疏松症组比骨质减少组FF 值高，骨量减少组脂肪含量比正常组高，FF 与骨密度值呈负相关，并认为MRS 对骨髓脂肪的检测能作为骨密度测定的替代手段，骨髓脂肪异常表明骨密度异常。

但MRS 仅高场强MRI 仪能做到，并非常规应用序列，目前国内外尚未得出一个诊断骨质疏松症及预测骨折危险性FF、LWR 及LW 等波谱指标的阈值［13］，且耗时长，患者配合难度较大，在椎体检查中难以推广，从而限制了其在临床的应用。

MRS 也可用于骨质疏松症疗效的评估。Zhang等［15］研究发现，1H-MRS 和CSI 均可用来检测骨质疏松症的进展情况。也有部分学者［16］研究发现，单剂量唑来膦酸可明显减少绝经后骨质疏松患者骨髓脂肪含量，MRS 可对唑来膦酸治疗骨质疏松后疗效进行有效评估。

4 DWI

DWI 是一种从分子微观弥散运动的角度反映骨髓变化状况的MRI 功能成像技术，椎体骨髓脂肪含量的改变导致细胞外间隙改变，进而改变水分子扩散运动情况。ADC 值可定量反映组织内单纯水分子随机扩散的程度，ADC 值越大，表示水分子弥散运动越快，单位时间扩散距离也就越大。

Hatipoglu 等［17］对51 例受检对象的L1～4椎体行DWI 检查，以骨密度值为标准进行分组，结果显示ADC 值随骨密度值降低而减小。也有部分学者［18］研究得出ADC 值与骨密度值呈负相关。关于ADC 值与骨密度值的相关性，以往研究结果存在不少争议。何杰等［19］认为b 值的选择对DWI 定性评价及ADC值均有影响，选用合适b 值进行椎体DWI 扫描，是获得良好图像质量及精确ADC 值的前提。但目前腰椎DWI 序列b 值选择尚无统一标准，骨髓扩散与骨密度值的关系等尚需进一步探讨。

Kanis 等［20］研究发现腰椎骨密度随着年龄增长逐渐降低，且骨髓脂肪含量增加，导致骨髓中水分子扩散受限，ADC 值降低，故药物治疗会影响ADC 值变化，通过ADC 值的改变可早期评估骨质疏松症治疗疗效。

5 MRI 水-脂分离（Dixon）技术

Dixon 技术是一种在腰椎常规检查基础上无创测定组织内脂肪含量的MRI 检查手段，可用来定量分析脏器内的脂肪含量，具有较高敏感性，通过测定椎体信号下降指数和FF 可反映椎体脂肪含量的变化，从而间接证明该技术对骨质疏松症的诊断价值［21］。

Li 等［22］分别用Dixon 技术和MRS 测定绝经后女性腰椎椎体的FF 值，其中Dixon 技术测得平均FF值是（60.4±10.1）%，MRS 测得平均FF 值是（62.1±11.1）%，表明Dixon 技术可定量检测脂肪含量，准确性较高，与MRS 定量检测脂肪含量呈正相关（r=0.979，P＜0.001），且重复性好，有望取代MRS 定量检测脂肪含量。但目前许多医院因MRI 设备限制等原因尚未开展此项技术。

陈瑶等［23］通过利用Dixon 技术对大鼠去势骨质疏松模型研究得出Dixon 技术有望从骨量以外的角度评价骨质疏松症及其脆性骨折。

6 高分辨力MRI（high resolution MRI，HR-MRI）

HR-MRI 近年来较多地应用于骨小梁结构的研究，王峻等［24］以跟骨为研究部位，得出利用HR-MRI图像处理技术可区分骨质疏松和正常状态，并能显示骨质疏松患者的骨小梁结构。国外学者［25］研究认为，HR-MRI 可直接检测骨质疏松患者的骨小梁微结构，其中骨纹理参数具有潜在意义，但HR-MRI 在技术上具有挑战性，目前应用较少。

樊立娜等［26］应用HR-MRI 得到的骨小梁参数对绝经后骨质疏松症药物治疗效果进行评价发现，绝经10 年内患者治疗效果优于绝经10 年后患者，HR-MRI 有望成为骨质疏松症治疗效果的评价工具。

7 其他MRI 相关技术

DTI 是扩散成像的概念之一，可无创性检测各种不均质组织的微结构，其主要参数有各向异性值（fraction anisotropy，FA）、平均扩散率（mean diffusivity，MD）。Manenti 等［27］研究表明，MD 及FA 值可鉴别健康组和骨质疏松症组（均P＜0.001）。DTI 联合1H-MRS 检查有利于鉴别骨质疏松症，DTI 与DWI对监测骨质代谢早期改变有较大潜能。