IDEAL-IQ 序列对成人腰椎骨髓脂肪含量的研究价值

叶佩佩，黄荧荧，陈少卿，何家维

骨质疏松是引起腰痛的主要原因之一，常导致椎体骨折。有研究表明骨髓脂肪含量与骨质疏松密切相关[1-3]。一种新的MRI 技术，定量非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离序列（IDEAL-IQ）可定量评估椎体骨髓脂肪含量（bone marrow fat，BMF），然而多数研究只评估L1～L4椎体BMF 与年龄及性别的差异，缺乏准确性、严谨性[4-6]。本研究采用IDEAL-IQ 技术测量腰椎BMF，观察其变化情况，分析其在性别、年龄间的差异，掌握其好发人群及年龄段，对及早治疗和预防骨质疏松引起的脊柱骨折有重要意义，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究为前瞻性研究，收集2017 年7 月至2019 年11 月的志愿者共133 名，纳入标准：年龄在18 ～80 周岁。排除标准：（1）双下肢不等长；（2）脊柱侧凸、先天性脊柱发育畸形、重大外伤病史；（3）髋、膝关节有疾病史；（4）既往有胸腰椎骨折病史、脊柱相关性手术或放疗者；（5）腰椎椎体肿瘤和感染性病变如结核；（6）风湿免疫疾病史如系统性红斑狼疮、强直性脊柱炎、骨性关节炎等；（7）糖尿病和全身性代谢性骨病所致的病理性骨质改变病史，除外骨质疏松症；（8）有幽闭恐惧症、孕妇、MRI检查禁忌者；（9）MRI 图像质量差。133 名志愿者中，排除2名因有脊柱相关性手术，3 名糖尿病病史，1 名幽闭恐惧症者，1 名腰椎椎体肿瘤，8 名MRI图像质量差。最终纳入该研究共计118 名。MRI 检查前，收集和记录志愿者的一般情况资料，如姓名、体质量、年龄、性别、职业、身高及月经情况等。本研究获得温州医科大学附属第二医院伦理委员会批准，所有研究对象均同意参加本研究并签署书面知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 磁共振扫描方法 所有研究对象均行MRI扫描，检查设备为3.0T 全身磁共振扫描仪（Discovery 750，GE Healthcare，US），采用8 通道脊柱相控阵线圈行腰椎MRI 检查，采取仰卧位行腰椎的常规序列扫描和矢状位IDEAL-IQ 序列扫描。矢状位IDEALIQ 序列扫描参数：翻转角3 °，扫描层厚10 mm，TE 1.0 ms，TR 6.4 ms，带宽868 Hz，视野35 cm×35 cm，激励次数为1，矩阵160×160，扫描时间为67 s。

1.2.2 IDEAL-IQ 腰椎骨髓脂肪含量百分比测定将IDEAL-IQ 扫描脂肪分数图传入AW4.6 工作站，选取经各腰椎椎体的正中心图像，在每个研究对象的L1～L5椎体上手动放置椭圆形的感兴趣区（ROI）至椎体中心，避开椎体血管、骨皮质、骨赘、椎间盘以及椎缘的软骨终板，勾画最佳的ROI，系统可自动生成根据所画ROI 产生骨髓脂肪分数（FF）值。任一椎体的FF 值测定均由两名有2 年以上年资的影像科医师进行独立操作，取这2 次测的平均值作为这一椎体的FF 值，见图1。

图1 IDEAL-IQ 序列的4 种不同图像

1.3 统计方法 采用SPSS 20.0统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，两组比较采用独立样本t 检验，多组比较采用单因素方差分析；计数资料采用2检验；相关性分析采用Spearman 相关分析；通过计算两个测量者之间的组内相关系数评估观察者间测量结果的可信度。P ＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况资料 本研究共纳入118 名志愿者，共590 个椎间盘和590 个椎体。所有受试者按年龄分为5 组，各年龄组性别、年龄和体质量指数（BMI）差异均无统计学意义（均P ＞0.05），见表1。

表1 一般资料情况

2.2 不同性别不同年龄组同一椎体FF值比较 腰椎椎体FF 值测定的组内相关系数为0.969（95%CI：0.966 ～0.972）（P ＜0.05），可认为两测量者之间可信度良好。＜40 岁、40 ～49 岁年龄段中男女L1～L5椎体FF值差异有统计学意（均P＜0.05），且男性椎体FF 值偏大。在50 ～59 岁年龄段中男性L1～L5椎体FF 值均高于其他组，而女性L1～L5椎体FF值随年龄增大逐步增长，且从50 ～59 年龄段开始FF 值涨幅增大。采用Bonferroni 事后比较检验发现50 ～59 年龄段和≥60 岁年龄段间女性各腰椎FF值差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表2及图2。

表2 不同性别不同年龄组同一椎体FF 值比较

图2 4 名腰痛的受试者腰椎椎体的FF 图

2.3 FF 值与性别、年龄的相关性分析 男性组、女性组的腰椎FF 值与年龄均呈正相关（r=0.37、0.73，均P ＜0.05）。

3 讨论

本研究通过IDEAL-IQ 技术获得腰椎FF 图，测量L1～L5椎体的FF 值，分析与年龄和性别的相关性。本研究结果显示男女间在50 岁以前椎体FF 值差异有统计学意义（均P ＜0.05），且男性的椎体BMF 高于女性，50 岁以后男女差异不大。骨髓脂肪细胞与成骨细胞均来源于髓腔间充质细胞（mesenchymal stromal cells，MSCs），MSCs向两者分化受多种因素影响，比如雌激素，其在一定程度上可以抑制向成骨细胞分化，甚至促进髓腔的脂肪化，在脂质代谢中起调节作用，影响椎体BMF。有研究也表明围绝经期及绝经期女性由于雌激素骤然急速下降，导致骨髓脂肪转化速度急剧上升，女性腰椎BMF 明显增加，而男性雌激素处于持续性减低的稳定状态[7]，这就有可能导致女性绝经期前椎体BMF低于男性，绝经后两者无显著差异；上述结果与陈慧莹等[8]研究结果相似，认为影响腰椎BMF 的因素有很多，除了年龄因素和雌激素水平，也与BMI 及内脏脂肪（VAT）相关。

无论男性还是女性，腰椎BMF均随着年龄增大而增长，并与雌激素水平关系密切，这已被较多研究发现[8-10]，也与本研究结果一致。然而女性一生中雌激素水平变化幅度大，男性则相反，因此在控制年龄因素后女性的相关性强于男性。另反映出女性影响椎体BMF 的主导效应是雌激素，而男性在50 ～59年龄段中其椎体FF值最高，与60 岁后椎体FF值并无显著差异，更加说明椎体BMF不光与雌激素及年龄因素有关。张鑫涛等[11]认为椎体骨髓脂肪含量与VAT相关性最强，老年人代谢率下降，活动量少，VAT增加。但也与文献[4]研究结果不一致，这需要进一步研究分析。

本研究存在一定局限性。首先，本研究样本量较小，特别是≥60 岁的老年人，需要多中心、大样本对研究结果进一步验证。其次，未能结合DTI 成像、DWI 成像等其他定量MRI 技术进行对比研究。

综上所述，IDEAL-IQ技术作为一项无创手段可以定量评价腰椎骨髓脂肪的浸润情况，动态掌握椎体BMF变化，对老年人特别是女性防治骨质疏松症有重要参考价值。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突