擴(kuò)散加權(quán)成像表觀擴(kuò)散系數(shù)在評估女性骨質(zhì)疏松中的臨床應(yīng)用

施蔣巍，蘇 凱

（江蘇省蘇州明基醫(yī)院影像科，江蘇 蘇州 215011）

隨著我國人口老齡化日益嚴(yán)重，骨質(zhì)疏松癥嚴(yán)重威脅著老年人的身體健康，這種以骨量減少，骨質(zhì)量和強(qiáng)度降低為特征的全身骨病也導(dǎo)致了沉重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)[1]。雙能X線（dual-energy X-ray absorptiometry, DXA）目前被認(rèn)為是臨床診斷骨質(zhì)疏松的金標(biāo)準(zhǔn)，其通過雙能X線掃描椎體和髖部的前后位圖像，評價(jià)骨量情況，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，檢測結(jié)果具有較好的重復(fù)性[2]。值得注意的是骨密度（BMD）的變化有一定的滯后性，其往往晚于骨質(zhì)疏松的發(fā)展[3]，其次DXA測量BMD的準(zhǔn)確度易受到患者體位、骨質(zhì)增生、骨外軟組織遮蓋等因素干擾[4]。另外，有研究[5]表明，骨髓腔會(huì)隨著年齡的增長而擴(kuò)大，從而從力學(xué)角度加強(qiáng)骨強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致DXA測得的BMD減低。

近年來有關(guān)研究[6-9]表明，骨量和骨髓內(nèi)的脂肪細(xì)胞存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。磁共振表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）可以評估骨髓中水分子的自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的情況而間接反映骨髓腔內(nèi)脂肪細(xì)胞的含量[8,10-11]。據(jù)筆者查閱文獻(xiàn)，尚未有研究對左髖ADC值與BMD的相關(guān)性進(jìn)行研究。本研究通過對腰椎椎體及左髖的ADC值與相應(yīng)的BMD之間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，意在探討ADC值能否反應(yīng)腰椎椎體及左髖骨量的變化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集本院2019年7月—2019年11月臨床擬診骨質(zhì)疏松的女性患者50 例，平均年齡為(55.5±6.8)歲，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）為(24.2±2.6)kg/m2。所有檢查者既往無脊柱、脊髓及髖關(guān)節(jié)手術(shù)史，腰椎及髖關(guān)節(jié)無金屬植入物，無腰椎及髖關(guān)節(jié)感染性及占位性病變。

所有檢查者均接受DXA檢查（GE公司Prodigy Advance X射線骨密度檢測儀），獲得腰椎L1-L4椎體及左全髖的BMD，T值由骨密度儀自動(dòng)分析獲得。骨質(zhì)疏松采用WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)，骨質(zhì)正常T值：－1 SD或以上；骨質(zhì)減少T值：－1～2.5 SD；骨質(zhì)疏松T值：－2.5 SD以下。

同期檢查者行磁共振腰椎及左髖的掃描，磁共振機(jī)型為西門子AVANTO 1.5T?；颊呔炇鹬橥鈺?。MRI掃描參數(shù)：矢狀位T1WI，TR/TE 636 ms/11 ms，激勵(lì)次數(shù)（NEX）為1；矢狀位T2WI，TR/TE 2 720 ms/137 ms，NEX為3；軸位T2WI，TR/TE 4 000 ms/107 ms，腰椎矢狀位DWI掃描條件為：b＝50 800 s/mm2，層厚5 mm，層間距1 mm，TR 6 500 ms，TE 92 ms，NEX為3。左側(cè)髖關(guān)節(jié)DWI橫斷位DWI：b＝50 800 s/mm2，TR/TE 5 000 ms/83 ms，NEX為3。

1.2 ADC值測量方法 參照Youn等[7]的測量方法，在腰椎矢狀位ADC圖像上分別選擇L1-L4椎體正中層面的椎體松質(zhì)骨部分，著重避開椎體邊緣的增生區(qū)域，椎后靜脈叢及椎體內(nèi)骨島。手動(dòng)勾畫ROI，分別計(jì)算L1-L4椎體信號的ADC值取其均值。左髖關(guān)節(jié)的ADC測量選取層面為包含股骨頭，股骨頸及部分股骨上段的三個(gè)橫斷位，手工勾畫ROI，避開骨島，計(jì)算ADC值取其均值，見圖1。

圖1 測量L1-L4椎體及左髖骨質(zhì)ADC值。A：腰椎矢狀位的ADC圖。測量時(shí)手繪ROI，避開椎體邊緣的增生區(qū)域，椎體內(nèi)骨島及椎后靜脈叢等。分別獲得L1-L4椎體信號的ADC值取其均值；B：左髖橫斷位的ADC圖。測量時(shí)手繪ROI，包含股骨頭，股骨頸及股骨粗隆，獲得ADC值。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法 測量所得BMD、T值和ADC值，采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，計(jì)量資料數(shù)據(jù)以（±s）表示。按腰椎T值不同分為骨量正常組、骨量減少組和骨質(zhì)疏松組，使用單因素方差分析統(tǒng)計(jì)不同骨量組腰椎A(chǔ)DC值及髖關(guān)節(jié)ADC值的差異是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。組與組之間使用SNK-q兩兩比較，通過Bonferroni對檢驗(yàn)水平校正，P＜0.05/3示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。并利用Pearson相關(guān)分析ADC值與BMD的相關(guān)性。散點(diǎn)圖用于顯示椎體及左髖BMD與ADC值的變化規(guī)律；采用ROC曲線分析L1-L4椎體/左髖骨質(zhì)ADC值對骨質(zhì)疏松的診斷效能。

2 結(jié)果

2.1 不同組別的一般資料比較 骨量正常組，骨量減少組及骨質(zhì)疏松組年齡分別為(53.5±4.8)歲、(54.1±6.2)歲及(55.1±4.8)歲，BMI分別為(23.2±1.6)kg/m2、(24.3±5.7)kg/m2及(26.3±3.2)kg/m2，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。各組椎體ADC比較所有椎體經(jīng)后處理均獲得較為理想的圖像及參數(shù)。骨質(zhì)疏松采用WHO診斷標(biāo)準(zhǔn)，所有檢查者根據(jù)腰椎及左髖的T值分別進(jìn)行分組，其分布的情況見表1。不同組別之間的ADC分布情況見圖2。經(jīng)過單因素方差分析顯示，不同骨量組的L1-L4椎體及左髖各組間ADC值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F＝19.37、20.43，P＜0.01），組內(nèi)SNK-q兩兩比較顯示，不同組之間ADC值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05/3），詳見表2。

圖2 不同骨量組骨質(zhì)ADC值比較。A：L1-L4椎體不同骨量組的ADC值箱示圖；B：左髖不同骨量組的ADC值箱示圖。

表1 50 例檢查者按照腰椎及左髖骨量的T值進(jìn)行分組情況

表2 L1-L4椎體及左髖不同骨量組ADC值的單因素方差分析及兩兩比較（×10－3mm2/s，±s）

表2 L1-L4椎體及左髖不同骨量組ADC值的單因素方差分析及兩兩比較（×10－3mm2/s，±s）

注：*與骨量減少組比較P＜0.05/3，#與骨質(zhì)疏松組比較P＜0.05/3。

分組 L1-L4椎體（n＝50） 左髖（n＝50）骨質(zhì)正常組 0.787±0.306*# 1.101±0.144*#骨量減少組 0.507±0.970# 0.748±0.057#骨質(zhì)疏松組 0.371±0.120 0.513±0.076 F 19.37 20.43 P＜0.01 ＜0.01

2.2 ADC值與BMD的Pearson相關(guān)分析 L1-L4腰椎BMD為(0.846±0.309)g/cm2，ADC值(0.568±0.280)×10－3mm2/s，r＝0.68（P＜0.05）。左髖BMD為(0.563±0.285)g/cm2，ADC值為(0.838±0.315)×10－3mm2/s，r＝0.71（P＜0.05）。散點(diǎn)圖見圖3。

圖3 骨質(zhì)ADC值與BMD的相關(guān)性分析。A：L1-L4椎體的BMD與相應(yīng)ADC的散點(diǎn)圖；B：左髖BMD與相應(yīng)ADC的散點(diǎn)圖。

2.3 ADC值診斷骨質(zhì)疏松的診斷效能分析 根據(jù)ROC曲線及約登指數(shù)（敏感度＋特異性－1），L1-L4椎體ADC診斷骨質(zhì)疏松的曲線下面積（AUC）為0.883，當(dāng)閾值為0.313 ×10－3mm2/s時(shí)，其敏感度為80.2%，特異性為75.7%。左髖ADC曲線下面積AUC為0.870，當(dāng)閾值為0.428 ×10－3mm2/s時(shí)，其敏感度為79.8%，特異性為76.7%，見圖4。

圖4 L1-L4椎體ADC值與左髖ADC值診斷骨質(zhì)疏松的ROC曲線

3 討論

骨髓結(jié)構(gòu)、骨內(nèi)的有機(jī)基質(zhì)和礦物等多種成分都對骨質(zhì)量及強(qiáng)度有影響[12]。骨髓腔內(nèi)骨小梁間隙充滿紅骨髓時(shí)，這種結(jié)構(gòu)在生物力學(xué)上起到“減壓閥”的作用，而富含脂質(zhì)的黃骨髓支撐骨結(jié)構(gòu)的作用較紅骨髓弱，其含量增加會(huì)減低對生物應(yīng)力的抵抗性，椎體的骨脆性增加導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)的增高。

陳慧瑩等[13]通過水脂分離技術(shù)，研究年齡，性別和椎體部位不同因素對椎體骨髓脂肪含量的影響。雷立存等[14]的研究表明，椎體反相位信號下降程度與BMD值存在明顯的相關(guān)性。這些研究也為MRI通過評價(jià)椎體內(nèi)的脂質(zhì)含量來評價(jià)骨質(zhì)疏松癥提高了理論依據(jù)。

DWI技術(shù)可以評價(jià)自由水分子在骨髓細(xì)胞中的擴(kuò)散情況。黃骨髓中脂肪細(xì)胞在骨小梁間隙內(nèi)堆積，限制了水分子的自由擴(kuò)散而導(dǎo)致ADC值降低[11]。近年來有研究[8,10]表明女性腰椎骨質(zhì)的ADC值與BMD測值呈線性正相關(guān)，與年齡呈負(fù)相關(guān)。而髖關(guān)節(jié)骨量情況作為DXA評價(jià)骨質(zhì)情況的另外一個(gè)指標(biāo)，相對于腰椎而言，其受骨質(zhì)增生及血管重疊的影響均較小。Schneider等[15]對1 082 例女性BMD的測量結(jié)果表明，根據(jù)腰椎BMD測量有14.4%的患者診斷為骨質(zhì)疏松，而根據(jù)髖部BMD測量可以診斷出22.5%的患者為骨質(zhì)疏松。由此可見，腰椎后前位BMD測量較左髖關(guān)節(jié)BMD測量可能會(huì)低估腰椎骨質(zhì)疏松導(dǎo)致骨折的風(fēng)險(xiǎn)性。據(jù)我們了解，本文首次對左髖骨質(zhì)ADC值與骨量之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

本研究通過直方圖及單因素方差分析顯示，腰椎及左髖不同骨量組之間的ADC值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Pearson相關(guān)分析顯示，腰椎與左髖ADC值兩者均與BMD存著“此消彼長”的關(guān)系且具有較好的相關(guān)性（r＝0.68、0.71），符合ADC值評價(jià)BMD的理論依據(jù)。通過ROC曲線分析表明，腰椎與左髖ADC值在診斷骨質(zhì)疏松中均具有較高的診斷效能（AUC為0.883、0.870），均具有較高的診斷敏感度及特異性，這和張恒等[8]研究報(bào)道一致。

本研究的不足之處是首先研究樣本量偏少；其次椎體及左髖的骨量及骨髓腔成分分析缺乏相關(guān)病理學(xué)結(jié)果的支持；再次由于各家醫(yī)院MR設(shè)備及對擴(kuò)散成像系數(shù)b值的選擇不同，其獲得的ADC值存在差異，對骨質(zhì)疏松的評估情況可能存在偏倚。值得注意的是，一些系統(tǒng)疾病，如重度貧血或血液系統(tǒng)疾病的患者存在紅骨髓增生活躍的情況下，骨髓成分的比例會(huì)發(fā)生改變，這些情況下ADC值評估骨髓內(nèi)脂肪浸潤的準(zhǔn)確性有待于進(jìn)一步的研究。筆者認(rèn)為將來可對同一患者進(jìn)行椎體及左髖骨質(zhì)反相位信號衰減指數(shù)與其ADC相關(guān)性分析，進(jìn)一步驗(yàn)證骨髓內(nèi)脂肪細(xì)胞的含量對ADC值的影響。

綜上所述，筆者認(rèn)為DWI成像在一定程度上可以通過反映骨髓成分改變對自由水分子擴(kuò)散情況的影響，間接反映骨量的情況，ADC值可作為臨床評價(jià)女性骨質(zhì)疏松的一個(gè)參考指標(biāo)。