磁共振化學(xué)位移成像評估腰椎終板炎患者骨髓脂肪含量的研究＊

1.甘肅省敦煌市醫(yī)院(甘肅 敦煌 736200)

2.甘肅省人民醫(yī)院放射科(甘肅 蘭州 730000)

常飛霞1 樊敦徽1 和建偉2黃 剛2 何建宏1 馬小梅2

椎體終板骨軟骨炎，簡稱椎體終板炎(End-plate Osteochondritis)是腰退行性變的一種表現(xiàn)。腰椎間盤變性，常引起終板完整性受損，對松質(zhì)骨的保護(hù)性減弱，最終導(dǎo)致椎體骨松質(zhì)水腫進(jìn)而椎體內(nèi)脂肪浸潤最后發(fā)展為椎體纖維化及鈣化。磁共振化學(xué)位移成像(dixon)技術(shù)可定量分析組織中的脂肪，較多應(yīng)用于腎上腺、肝臟及腫瘤性病變的診斷中，目前陸續(xù)有一些研究將其應(yīng)用于脊柱[1-4]。本文旨在用MR化學(xué)位移成像技術(shù)測量腰椎脂肪含量，來探討椎體終板炎與椎體骨質(zhì)疏松的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對象收集2016年1月至2016年6月甘肅省人民醫(yī)院行腰椎MR檢查提示腰椎終板炎并且磁共振檢查前后一周內(nèi)完成骨密度檢查的患者，研究對象納入標(biāo)準(zhǔn)：影像表現(xiàn)符合各型終板炎MR表現(xiàn)患者；未服用影響骨代謝的藥物；無骨折、惡性腫瘤、血液疾病、結(jié)核、化療及放療病史；否認(rèn)使用過抗癲癇藥物、糖皮質(zhì)激素及利尿劑等影響骨代謝的藥物。所有患者知情并簽署知情同意書面協(xié)議。符合納入條件者女性19例，男性29例，年齡43～78歲，平均年齡56.5歲，另選取年齡匹配的經(jīng)腰椎MR檢查無終板炎人群作為對照組(n=48)。

1.2 MR和DXA檢查技術(shù)腰椎磁共振檢查采用德國SIEMENS Skyra 3.0T MRI儀，使用脊柱相控陣線圈；MR掃描序列包括：T2WI矢狀位化學(xué)位移成像：TR 3500ms，TE82ms，翻轉(zhuǎn)角度150°，回波鏈16，層厚均為4mm，層間距為0.8mm，矩陣256×256，F(xiàn)OV為260mm×260mm，共掃描15 層。掃描結(jié)束后生成4組圖像，即正相位、反相位、脂像及水像。

骨密度檢查采用GE公司(LunarDPX型)醫(yī)用診斷X線系統(tǒng)骨密度儀，所有研究對象均應(yīng)用DXA設(shè)備廠商制定的標(biāo)準(zhǔn)方法測量L1-L4椎體前后位骨密度(Bone mineral density，BMD)值和各個椎體對應(yīng)的T值，測量前均需進(jìn)行儀器校準(zhǔn)[5]。

1.3 圖像分析及測量將磁共振圖像傳至MMWP(multi modality work place)version：VE40后處理工作站，由兩位放射科副主任醫(yī)師獨(dú)立測定所有椎體骨髓脂肪的含量，測量骨髓脂肪含量選擇經(jīng)過腰椎正中的圖像，手工繪制腰椎感興趣區(qū)(ROI)，避開骨皮質(zhì)及病變區(qū)，每樣本測量兩次，測量椎體脂相、水相信號強(qiáng)度，并計(jì)算出FF，求其均值作為最終統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。骨髓脂肪FF計(jì)算公式：FF=[Mfat/(Mfat+Mwater)]×100%，式中Mwater、Mfat分別指水像及脂像ROI總像素信號強(qiáng)度值，如圖1-3所示。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析數(shù)據(jù)分析應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，計(jì)量資料用(±s)表示，在統(tǒng)計(jì)前先進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)；終板炎組與對照組比較用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，終板炎分型三組間比較采用單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)；檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

根據(jù)腰椎終板MRI的信號異常將終板炎分為三種類型：其中I型10例，II型31例，III型7例。I型終板炎在T1加權(quán)像上為低信號，在T2加權(quán)像上為高信號，脂相為低信號，如圖4-6所示；II型終板炎在T1加權(quán)像上為高信號，在T2加權(quán)像上為等高信號，脂相呈高信號，如圖7-9；III型終板炎在T1和T2加權(quán)像上均為低信號，脂相呈低信號，如圖10-12。終板炎患者組與正常對照組BMD值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；終板炎組FF值顯著高于正常對照組如表1所示；不同類型終板炎患者FF值有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，BMD值無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異如表2所示；終板炎組間比較ModicⅠ與ModicII及ModicⅢ有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，ModicⅡ與ModicⅢ比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異如表3所示。

3 討 論

椎體在生長發(fā)育過程中，椎體上下面的骨骺板骨化停止形成骨板，呈輕度凹陷，即為骨性終板。椎體終板的中央仍為一薄層透明軟骨終生存在，即為軟骨終板，軟骨終板于髓核和纖維環(huán)連接共同構(gòu)成椎間盤。軟骨終板作用是承受壓力又保護(hù)椎體完整性，并且保持椎間盤營養(yǎng)滲透均衡，軟骨終板只要保持完整，椎體一般不會因壓力而產(chǎn)生骨質(zhì)吸收破壞現(xiàn)象。椎間盤退行性變終板承受的軸向載荷及應(yīng)力增加影響局部骨髓的微環(huán)境，反復(fù)的力學(xué)負(fù)荷終板及終板下骨顯微骨折，椎間盤重復(fù)性創(chuàng)傷骨髓內(nèi)部炎性物質(zhì)產(chǎn)生通過終板擴(kuò)散導(dǎo)致局部炎癥，從而表現(xiàn)MR檢查中的信號改變。

1988年Modic根據(jù)終板鄰近骨髓信號的變化將終板炎分為3型[6-7]：I型終板炎在T1WI像上為低信號，在T2WI像上為高信號，其病理學(xué)基礎(chǔ)為：正常的造血骨髓被纖維血管骨髓所替代，終板的破壞和撕裂并伴有退變、再生和血管肉芽組織。II型在T1WI像上為高信號，在T2WI像上為等信號，其病理學(xué)基礎(chǔ)為：正常的造血骨髓被脂肪骨髓所替代。III型在T1和T2加WI上均為低信號，其病理學(xué)基礎(chǔ)為：正常造血骨髓被硬化骨所替代。隨著椎體脂肪含量的增加，椎體骨量降低，使得椎體骨脆性增加，導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)增高，因此對終板炎患者應(yīng)做早期骨量的評價(jià)尤為重要。目前DXA被認(rèn)為是評價(jià)骨密度的金標(biāo)準(zhǔn)，具有操作方便、檢測時(shí)間短、患者電離輻射劑量低(其放射量相當(dāng)于胸片的1/30)的優(yōu)點(diǎn)[8-9]，但是有研究表明其DXA準(zhǔn)確性低，漏診率較高。1H-MRS作為一種對廣大患者來說即無輻射又無創(chuàng)傷的檢查，能對椎體松質(zhì)骨中水和脂肪的含量進(jìn)行分析，在松質(zhì)骨形態(tài)出現(xiàn)異常前發(fā)現(xiàn)早期骨質(zhì)量的變化[14]。但MRS并非檢查中常規(guī)應(yīng)用序列，只有在高場強(qiáng)磁共振機(jī)才能做到，而且檢查耗時(shí)較長，要求患者配合難度較大，在椎體檢查中難以推廣，從而限制了它在臨床的應(yīng)用。Dixon技術(shù)也叫水-脂分離成像技術(shù)，是利用同相位和反相位可以產(chǎn)生單獨(dú)的“水”和“脂肪”信號的圖像，通過測量各并計(jì)算脂肪分?jǐn)?shù)，可以定量分析臟器內(nèi)的脂肪含量[10-13]，本研究應(yīng)用Dixon成像序列來評價(jià)腰椎骨髓脂肪分?jǐn)?shù)含量，探討了終板炎患者椎體骨質(zhì)強(qiáng)度的變化。

表1 終板炎組與正常對照組脂肪分?jǐn)?shù)及BMD值均值比較

表2 不同類型終板炎脂肪分?jǐn)?shù)與骨密度（BMD）的比較

表3 不同類型終板炎脂肪分?jǐn)?shù)組間比較

圖1 為脂肪分?jǐn)?shù)=[Mfat/(Mfat+Mwater)]×100%，圖2為脂相圖可見斑片狀脂肪信號，圖3為偽彩圖紅色為脂肪信號區(qū)域。圖4-6 I型在T1加權(quán)像上為低信號，在T2加權(quán)像上為高信號，脂相為低信號。圖7-9 II型在T1加權(quán)像上為高信號，在T2加權(quán)像上為等高信號，脂相呈高信號。圖10-12 III型在T1和T2加權(quán)像上均為低信號，脂相呈低信號。

本研究結(jié)果顯示終板炎組與對照組的FF值與BMD值均有顯著差異，提示在終板炎的患者腰椎骨密度減低與脂肪含量的增多是并行的。終板炎不同類型之間FF值有差異，BMD值沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可能的原因是不同類型終板炎之間脂肪成分的變化較骨密度的變化更明顯。椎體脂肪成分增多和骨密度減低都會降低椎體的強(qiáng)度，因此對于終板炎患者FF值能夠較BMD更好的揭示椎體骨強(qiáng)度的改變。終板炎組FF值顯著高于正常對照組FF值，提示各型終板炎患者椎間盤發(fā)生退變后導(dǎo)致椎體內(nèi)脂肪浸潤，從而脂肪分?jǐn)?shù)明顯高于對照組FF值；終板炎組間比較ModicⅠ脂肪分?jǐn)?shù)與ModicII及ModicⅢ7比較有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，分析原因認(rèn)為ModicⅠ的病理基礎(chǔ)為正常的造血骨髓被纖維血管骨髓所替代椎體內(nèi)呈水腫改變，椎體脂肪分?jǐn)?shù)顯著低于其它兩型，ModicII的病理基礎(chǔ)為正常的造血骨髓被脂肪骨髓所替代，故ModicII脂肪分?jǐn)?shù)明顯高于其它兩型；ModicⅢ為正常造血骨髓被硬化骨所替代，但與ModicⅡ比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，ModicⅢ可能是由于ModicⅠ或ModicII轉(zhuǎn)化而來，雖然椎體終板呈硬化改變，可是椎體內(nèi)脂肪的侵潤為不可逆改變，因此雖然患者癥狀緩解，但是椎體骨質(zhì)強(qiáng)度仍然降低，也可能是由于ModicⅢ樣本量較少，造成研究結(jié)果的偏倚，在以后的研究中要進(jìn)一步加大樣本量進(jìn)行研究。

綜上所述，磁共振化學(xué)位移成像作為常規(guī)MR檢查基礎(chǔ)上的無創(chuàng)性測定椎體骨髓脂肪含量的方法，能夠比DXA骨密度測量更早發(fā)現(xiàn)腰椎終板炎患者松質(zhì)骨強(qiáng)度的變化；在 ModicⅠ終板炎腰椎脂肪含量低于ModicⅡ、Modic Ⅲ，提示在終板炎的演變過程中，可能伴隨著椎體強(qiáng)度的改變。

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