IDEAL-IQ序列对女性腰椎骨质疏松症的研究价值

耿长帅 赵瑞 常莹 金颢洋 王小月 雷杰

骨质疏松是临床常见的一种内分泌疾病[1]，骨质疏松症是以骨含量减少，骨微结构受损，骨强度降低，导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的一种系统性骨代谢性疾病。患者因多种因素导致进行性骨质吸收超过沉积，致使骨转换时出现异常情况，具有较高的病发率，其多发于老年患者。患病后不仅存在较大的痛苦，对日常生活也具有较大的影响，随着社会老龄化趋势的增长，骨质疏松症的患者也随之增多，女性患者的患病率增长速度更为显著，其中围绝经期女性更是高危人群[2]，骨质疏松症不仅威胁着人们的健康和生活质量，也给社会带来重大负担，近年来受到社会的广泛关注[3]。目前我国骨质疏松症整体诊治率较低[4]，因此加强对危险人群的早期筛查和诊断，有助于骨质疏松性骨折的防治。骨强度由骨量与骨质量两部分组成，骨量能够反映50%～70%的骨强度水平，骨质量反应的是骨质的生物力学特征，包含骨质结构、骨微损伤、骨代谢转换等多个方面。WHO推荐双能X线骨密度仪（dualenergy X—rayabsorptiometry，DXA）测量腰椎或股骨颈骨密度（bonemineral density，BMD）作为诊断骨质疏松症的“金标准”[5]，该方法是利用二维投影技术，无法区分骨皮质和骨松质，且部分基层医院开展较为困难，更重要的是BMD虽能反映60%～80%的骨强度但不能提供骨质量信息[5-6]，如何定量评估骨质量也成为当前研究的热点，研究表明[7]，骨髓内红、黄骨髓不断转换与骨骼重塑紧密相关，骨髓内脂肪含量能动态影响骨质量[8]，而且骨髓内脂肪含量的变化往往早于骨量变化。IDEAL-IQ技术一次扫描可以生成水像、脂像、同反相位、脂肪分数图及R2*弛豫图像，根据FatFrac图可以定量测定脂肪含量，作为BMD的重要补充，IDEAL-IQ技术可以通过测量椎体脂肪含量，反映骨量变化，为骨质量的研究提供新的方向。基于此，研究择60例围绝经期女性，分析IDEAL-IQ序列的诊断价值，现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2019年12月—2021年6月吉林省一汽总医院同星期之内同时行腰椎骨密度和腰椎MRI平扫加IDEALIQ序列围绝经期女性患者共计67例，同时需排除（1）脊柱侧弯；（2）脊柱外伤史、脊柱肿瘤病史；（3）含有影响骨代谢疾病或服用影响骨代谢药物史的；（4）放化疗病史，67例病例中，其中有3例脊柱侧弯，3例存在腰椎压缩性骨折病史，1例为腰椎结核病史，排除上述7例病例最终本研究共纳入病例60例，年龄50～75岁，依据WHO诊断标准按骨密度分为骨量正常组20例，骨量减少组20例，骨质疏松组20例。患者及家属全面了解治疗流程，且自愿签署知情同意书；研究内容经院伦理委员会批准。

1.2 方法

MRI检查：利用美国GE公司Creator 1.5T扫描仪进行检查。协助患者采取仰卧位，线圈采用脊柱专用线圈，扫描序列为矢状位常规T1WI、T2W1及IDEAL-IQ序列，横轴位T2WI，具体参数如下，T1WI扫描参数：TR600 ms，TE12 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，FOV29 cm×29 cm，矩阵288X192，NEX2。T2WI扫描参数：TR2 500 ms，TE120 ms，层厚4 mm，层间距1 mm，FOV29 cm×29 cm，矩阵288×192，NE×2。IDEAL-IQ序 列 扫 描 参 数：TR21 ms，TE7.5 ms，层厚5 mm，FOV29 cm×29 cm，矩阵160×160，NE×2，翻转角度为3°，扫描时间为23 s。

图像分析：2名具有10年以上诊断经验的影像科主治医师进行图像分析与测量，使用GE公司ADW 4.6工作站，选择IDEAL-IQ序列的FatFrac图，使用Viewer功能，选择L1-4椎体矢状位正中层面进行勾画长方形感兴趣区（region of interest，ROI），ROI大小为30～40 mm2，ROI范 围 的 选取尽量避开各椎体骨皮质、椎间盘及终板，测得L1-4椎体脂肪分数值，为了数据测量的准确性，每个椎体重复上述测量3次，取其平均值作为最终入组数据。

1.3 统计学方法

采用SPSS 25.0统计学软件进行统计学分析，计量资料以（±s）表示。三组之间差异比较用单因素方差分析，每两组之间比较采用Bonferroni多重比较，以P＜0.05为差异有统计学意义。采用Pearson相关分析评估BMD、FF值及年龄之间相关性。并采用受试者工作特征曲线检验FF值对骨质疏松的诊断效能。

2 结果

2.1 组间各个指标比较

正常骨量组、低骨量组和骨质疏松组三组平均年龄分别为（52.67±4.51）岁、（55.35±6.30）岁、（61.27±5.75）岁，骨质疏松组平均年龄明显高于正常骨量组及低骨量组，低骨量组年龄高于正常骨量组，且差异均有统计学意义（P=0.000）；三组椎体FF值分别为（36.46±7.25）%、（43.74±7.51）%、（48.52±6.50）%，骨质疏松患者的FF值显著高于正常组和低骨量组，低骨量组患者FF值高于正常骨量组，经单因素ANOVA检验组间比较及Bonferroni多重比较差异均有统计学意义（P＜0.001），见表1、2。

表1 正常骨量组、低骨量组及骨质疏松组T值及FF值比较 （±s）

表1 正常骨量组、低骨量组及骨质疏松组T值及FF值比较 （±s）

2.2 相关性分析

椎体脂肪分数与年龄结果为正相关（r=0.610，P=0.000）；椎体脂肪分数、年龄和L1-4骨密度呈负相关（r=-0.468，P=0.000）、（r=-0.447，P=0.002），数据见表3。

表2 正常骨量组、低骨量组及骨质疏松组FF值两两比较（Bonferroni法）（%， ±s）

表2 正常骨量组、低骨量组及骨质疏松组FF值两两比较（Bonferroni法）（%， ±s）

表3 椎体脂肪分数、年龄及骨密度相关性分析

3 讨论

随着年龄的增长，机体能力不断退化，在面对意外事件时，反应较为迟缓，且对自身平衡维持能力较弱，因此造成椎体骨质疏松的机会较多。骨质疏松患者在患病后主要特点便是单位体积内骨组织量减少，骨质疏松患者临床主要表现出骨痛、固体缩短等问题，因此对骨质疏松患者采取有效诊断措施干预，可以降低患者并发症发生率，改善骨密度。腰椎骨质疏松容易导致椎体骨折，时刻威胁着人类的健康安全，已经引起社会广泛关注，骨质疏松多见于中老年患者，尤其是围绝经期女性患者最为常见。相关文献报道[9]，40岁以上女性大多处于低BMD状态，骨量减少率为38%，骨质疏松症发生率为4%。围绝经期妇女出现卵巢功能衰退，导致内分泌失调，雌激素水平下降，当雌激素水平下降时，无法抑制下丘脑与垂体，垂体分泌促卵泡激素量增加，雌二醇生成减少。高水平的FSH与低水平的E2可加速骨丢失，是导致围绝经期女性发生骨质疏松症的根本原因[10]。

围绝经期妇女腰椎骨质情况的准确评价对疾病及时预防和治疗起到至关重要的作用，评价腰椎骨质情况的方法有很多，传统影像学方法是使用DXA测量BMD来评估骨量，该方法是利用二维投影技术，无法区分骨皮质和骨松质，BMD虽能够反映一定骨强度水平，但是无法评价骨质量。仅使用BMD评估骨质疏松骨骼生物力学改变是不全面的，将遗漏50%以上潜在发生骨质疏松性骨折患者。定量计算机断层扫描（quantitative computed tomography，QCT）因其辐射剂量大，不适宜长期监测，且该方法也不能提供骨质量信息，不能全面、准确评估骨强度。在骨质疏松的进展过程中，骨量的变化滞后于骨髓脂肪的变化， 脂肪组织在骨质疏松的发病机制中占有重要地位，因此，定量测定骨髓内脂肪含量，可以作为一个评价骨质量的潜在生物学指标。近年来，MR在脂肪定量中评价骨质的价值得到广泛关注，应用较广的是磁共振波谱（magnetic resonance spectrum，MRS）技术、IDEALIQ技术。MRS技术定量分析脂肪含量较为成熟，在MRI脂肪定量技术中被认为是参照金标准，但该技术波谱曲线复杂、后处理操作繁琐，最重要的是无法同时扫描多个椎体，扫描时间过长，患者难以接受，因此不适合用于临床工作中。IDEAL-IQ技术的出现很好的弥补了既往影像检查只能评估骨量而不能评估骨质量的短板，该技术是全新的一种精准定量评估脂肪的技术，一次扫描同时获得FatFrac图与R2*弛豫图像，可以评估骨髓FF和腰椎铁含量，反映骨量变化。

目前，利用IDEAL-IQ技术，测量椎体FF对骨质疏松研究的较多，但多数年龄跨度比较大，对特定人群尤其是围绝经期女性这类骨质疏松高发人群的研究并不多，本研究通过对围绝经期女性的BMD分为骨量正常组、骨量减少组和骨质疏松组，测得FF值分别为（36.46±7.25）%、（43.74±7.51）%、（48.52±6.50）%，骨质疏松组FF值明显高于正常组和减低组，组间比较均有统计学意义。徐良洲等[11]通过IDEAL-IQ技术对16名正常志愿者及24例骨质疏松患者进行研究，结果表明骨质疏松患者的骨髓脂肪含量为（52.39±5.09）%，而对照组为（41.57±9.24）%，骨质疏松患者的骨髓脂肪含量显著高于正常对照组，与本文研究结果一致。经由研究后可知[12-13]，患者腰椎椎体脂肪含量与其骨密度表现为负相关作用。经相关性分析发现，年龄是影响骨质疏松发生的重要因素，年龄与L1-4骨密度呈负相关（r=-0.447，P=0.002），年龄越大，BMD越低，这是因为随着女性年龄的增加，胃肠道对食物中钙、磷等物质质的吸收变差，继而发生骨质疏松风险升高。另经相关分析发现年龄和FF值呈正相关（r=0.610，P=0.000），在查阅相关文献后可知，机体骨骼和脂肪之间存在相互调节的关系，当骨髓脂肪含量在不断提高后，便会使机体骨细胞生成数量减少，从而导致患者出现骨质疏松问题[14]。骨髓有红骨髓和黄骨髓两部分组成，红骨髓由40%脂肪、40%水及20%蛋白质构成，而黄骨髓主要由脂肪构成，占比80%。从婴儿到成人再到老年，二者所占比例处于动态变化中，红骨髓逐渐向黄骨髓转化，随着年龄增长黄骨髓占主导地位，骨髓内脂肪含量随之增加，与本研究结论相符。本研究通过IDEAL-IQ技术中的脂肪定量对围绝经期女性腰椎骨质疏松症做了相关性研究，除了脂肪定量分析外IDEAL-IQ技术还包含另一项铁含量定量分析技术即R2*，骨髓铁含量对骨质疏松症的相关分析会在今后的工作中加以补充。

此文研究结果认为，DEAL-IQ技术定量分析围绝经期女性腰椎椎体FF值有助于评价骨强度，对于椎骨质疏松早期诊断有重要作用，作为BMD的重要补充，IDEAL-IQ技术是一种新型的无创的影像学检查方法，可以准确快速的测量各椎体骨髓内脂肪含量，反映骨量变化，为骨质疏松患者的影像评估及诊断提供了一个全新方法。