常規(guī)磁共振成像檢查評估骨質(zhì)疏松癥的研究進展

王璐 黃愛兵

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少、骨密度降低為特征的全身代謝性疾病，可導致人體的骨脆性增加，易發(fā)生骨折。隨著人口老齡化程度日益加劇，骨質(zhì)疏松癥已成為全球性公共健康問題，早期識別骨質(zhì)疏松癥對預防其繼發(fā)的相關(guān)并發(fā)癥至關(guān)重要。

雙能X 線吸收檢測法（DXA）和定量CT（QCT）檢查是臨床常用的評估骨質(zhì)疏松癥的方法，而磁共振成像（MRI）是一種無創(chuàng)、無電離輻射的成像技術(shù)，近年來成為評價骨質(zhì)疏松癥的研究熱點[1]。一些學者嘗試通過水-脂分離成像、MRI 波譜成像、高分辨率MRI 成像、彌散加權(quán)成像、動態(tài)增強成像及對骨皮質(zhì)成像的超短回波時間MRI 成像等技術(shù)來評估骨質(zhì)疏松癥[2]，然而此類技術(shù)都需在常規(guī)MRI 檢查序列基礎上增加額外掃描序列或進行后處理，均會延長掃描時間，影響臨床工作，因而難以在臨床推廣應用[3]。常規(guī)MRI 檢查可以定量測量骨髓的脂肪含量，可用于骨質(zhì)疏松癥的評價和研究，近年來國內(nèi)外學者在該領域取得了一些研究進展。

1 骨質(zhì)疏松癥診斷

目前臨床醫(yī)生評估骨質(zhì)疏松癥主要依靠骨密度測定，常用方法為DXA 和QCT 檢查。

DXA 測定骨密度是目前骨質(zhì)疏松癥的主要診斷方法，也是診斷金標準，基于DXA 測定的骨密度值的T 值≤-2.5 為骨質(zhì)疏松癥診斷標準[4]。DXA的測量時間短、費用低、操作簡單、輻射暴露低[5]，但其無法區(qū)分皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨，以反映松質(zhì)骨骨密度為主。在腰椎退行性變患者中，骨贅形成會造成骨密度的T 值假性增高，導致骨質(zhì)疏松癥被漏診。

QCT 檢查利用CT 掃描數(shù)據(jù)，結(jié)合質(zhì)量控制和分析系統(tǒng)計算骨密度，可以分別測定松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨的骨密度，且不受周圍肌肉及椎小關(guān)節(jié)重疊的影響，因此可以準確反映骨密度變化，對骨質(zhì)疏松癥的診斷較DXA 更敏感，其測定結(jié)果不受脊柱退變、身高、體質(zhì)量等因素影響[1]。然而，QCT檢查對人體輻射性強，費用較高，且需要專業(yè)軟件處理分析CT 掃描圖像和體模校準，臨床很難普及應用[6]。

2 常規(guī)MRI 檢查評估骨質(zhì)疏松癥的基本原理

雖然診斷骨質(zhì)疏松癥主要是測量骨礦化成分，但骨髓脂肪含量的變化在骨質(zhì)疏松癥的形成過程中也具有相當重要的作用。骨髓脂肪細胞和成骨細胞在正常人體中含量相對穩(wěn)定，而骨質(zhì)疏松癥患者的間充質(zhì)干細胞多數(shù)向脂肪細胞分化，導致骨髓脂肪含量增加，成骨細胞減少，骨小梁萎縮后被脂肪細胞取代，進而骨強度下降[7]。MRI 圖像上骨髓的不同成分可產(chǎn)生不同程度的信號強度[8]，脂肪組織具有高T1 信號，而研究表明高T1 信號是骨質(zhì)量差的標志[9]，因此MRI 圖像的T1 信號強度可以被用來評估骨質(zhì)疏松癥。

3 常規(guī)MRI 檢查在評估骨質(zhì)疏松癥中的應用

3.1 M-評分

日本學者Koyama 等[10]首先證實了常規(guī)MRI檢查在評估骨質(zhì)疏松癥方面的價值。他們開展研究，定量比較T1 加權(quán)像（T1WI）的信噪比（SNR）、T2 脂肪抑制像（FS-T2WI）的SNR、彌散加權(quán)成像序列表面彌散系數(shù)值與骨密度的相關(guān)性。結(jié)果表明，T1WI 的SNR 與骨密度具有較高相關(guān)性，其用于診斷骨質(zhì)疏松癥的敏感性、特異性和準確性分別為95.0%、92.9%和93.8%[10]。在上述研究的基礎上，Bandirali 等[11]引入定量評價指標 M-評分，計算公式（式1）如下：

其中SNR腰椎為患者組 L1～L4椎體感興趣區(qū)的SNR均值，SNR參考和SD參考分別為對照參考組L1～L4椎體SNR 的均值和標準差。他們的研究結(jié)果顯示，M-評分與DXA 測定的骨密度值的相關(guān)系數(shù)為r＝-0.677，與T 值的相關(guān)系數(shù)為r＝-0.682。以DXA 測定值作為參考標準，M-評分界值為5.5時，受試者工作特征曲線提示，區(qū)分骨質(zhì)疏松癥與正常骨密度的診斷特異度為91.3%，曲線下面積（AUC）為0.83，證實了采用M-評分篩查和診斷骨質(zhì)疏松癥的有效性。

M-評分為臨床采用常規(guī)MRI 檢查篩查骨質(zhì)疏松癥提供了可能，且常規(guī)MRI 檢查具有無輻射、無需額外成像序列的優(yōu)點[11]。其不足之處在于，M-評分未對不同MRI 設備進行標準化，無法直接比較不同設備的數(shù)據(jù)結(jié)果。此外，脊柱退行性改變的嚴重程度及肥胖等因素也有可能對M-評分結(jié)果產(chǎn)生影響。

3.2 椎體骨質(zhì)量評分

3.2.1 計算方法

由于M-評分存在一定局限性，Ehresman 等[12]學者提出基于腰椎MRI 圖像的T1WI 的椎體骨質(zhì)量（VBQ）評分來評估骨質(zhì)疏松癥，計算公式為VBQ 評分＝腰椎椎體信號強度/腦脊液信號強度。其中，腰椎椎體信號強度為T1WI 正中矢狀面L1～L4椎體感興趣區(qū)內(nèi)骨小梁的平均信號強度。為了便于消除不同MRI 系統(tǒng)可能造成的測量差異，選擇正中矢狀面上L3椎體水平感興趣區(qū)的腦脊液信號強度為基數(shù)進行校正（圖1）[12]。腦脊液提供了相對均勻的信號，且在不同個體間的組成恒定。

圖1 MRI 正中矢狀面T1W1 圖像計算VBQ 評分示意圖[12] 紅圈為使用PACS 軟件在MRI 正中矢狀面T1W1 圖像上選擇的測量椎體及腦脊液信號強度的感興趣區(qū)；黃色方框為PACS 軟件自動讀取的選定感興趣區(qū)的面積及信號強度數(shù)值（包含最大值、最小值、平均值），一般采用平均值代表感興趣區(qū)的信號強度

3.2.2 評估骨質(zhì)疏松癥

Ehresman 等[12]回顧性分析了68 例因脊柱手術(shù)接受腰椎MRI 檢查的患者，使用VBQ 評分評估其骨質(zhì)疏松情況。結(jié)果表明，VBQ 評分預測骨質(zhì)疏松癥的準確率為0.81，與DXA 股骨頸T 值及總體最低T 值具有相關(guān)性（r＝0.51）[12]。Kim 等[13]回顧性分析61 例脊柱手術(shù)患者的VBQ 評分,并與基于QCT 計算的骨密度值進行相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，VBQ 評分能夠有效鑒別骨質(zhì)疏松癥，AUC 為0.754，VBQ 評分界值為2.6 時診斷骨質(zhì)疏松癥的特異度為90%。該研究進一步證實了VBQ 評分用于評估骨質(zhì)疏松癥的有效性。

呂永威等[14]回顧性分析99 例中國人VBQ 評分與骨質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果顯示VBQ 評分預測骨量異常（骨量減少和骨質(zhì)疏松癥）的準確率為86%，與國外研究結(jié)果基本一致[15]。劉浩等[16]對163例絕經(jīng)后女性的研究結(jié)果顯示，骨質(zhì)疏松癥組的VBQ 評分明顯高于骨量正常組，當VBQ 界值為3.08時，該評分預測骨質(zhì)疏松癥的準確率為81.9%，診斷敏感度為86.1%，特異度為75.0%，表明VBQ 評分對絕經(jīng)后女性的骨質(zhì)疏松情況具有良好的評估價值。

上述研究結(jié)果均基于50 歲以上行脊柱手術(shù)的患者人群，一些學者對特殊人群也采用VBQ 評分來評估骨密度。青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（AIS）是兒童和青少年最常見的脊柱畸形，這些患者常伴有骨質(zhì)量減少。Ramos 等[1]比較了50 例AIS 患者和50 例年齡、性別匹配的未受AIS 影響的健康人群的VBQ 評分，結(jié)果表明AIS 組的VBQ 評分為2.5，明顯高于健康組的VBQ 評分（2.1）。該研究為采用VBQ 評分評估AIS 患者的骨質(zhì)量提供了依據(jù)。

3.2.3 預測骨質(zhì)疏松癥相關(guān)并發(fā)癥

骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折（OVCF）是最常見的脆性骨折類型，約占骨質(zhì)疏松性骨折的50%[17]。既往研究表明，DXA 測定對預測老年患者新發(fā)脆性骨折的價值有限[18-19]。Ehresman 等[20]的研究顯示,DXA 測定的骨密度值不能作為新發(fā)骨折的預測指標，而骨質(zhì)疏松癥和骨折高危人群的VBQ 評分明顯高于健康人群，其可作為預測新發(fā)脆性骨折的獨立影響因素（OR＝2.40，P＝0.003）。Li 等[21]的研究同樣顯示，OVCF 患者VBQ 評分（4.0）明顯高于無骨折者（3.5），L1～L4的DXA 最低T 值（-2.9）明顯低于無骨折者（-0.7）,多元回歸分析表明新發(fā)椎體骨折與VBQ 評分（OR＝2.58，P＜0.01）及L1～L4的DXA T 值（OR＝0.32，P＜0.001）密切相關(guān)。

脊柱轉(zhuǎn)移性腫瘤患者可發(fā)生椎體骨折，給患者生存質(zhì)量帶來很大影響，既往缺乏有效方法來預測這類患者的新發(fā)骨折風險。Ehresman 等[8]對105 例脊柱轉(zhuǎn)移性腫瘤患者進行回顧性研究，結(jié)果表明脊柱腫瘤不穩(wěn)定評分和VBQ 評分是評估患者新發(fā)椎體骨折的有效因子，當兩者聯(lián)合應用時預測準確率達89%。

對于接受脊柱手術(shù)的患者，術(shù)前骨質(zhì)量評估非常重要，骨質(zhì)量不佳是脊柱融合手術(shù)后再次翻修、內(nèi)固定失敗、鄰近節(jié)段骨折、融合器下沉和移位等發(fā)生的危險因素[22-24]。DXA 測定骨密度并不能充分預測脊柱手術(shù)后骨質(zhì)疏松相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生[25]。一項回顧性研究表明，相較于DXA 測定評估骨密度，術(shù)前采用VBQ 評分評估骨質(zhì)量能夠更有效地預測腰椎融合手術(shù)后再手術(shù)的風險[24]。另一項研究納入242 例脊柱手術(shù)患者，其中111 例（45.87%）手術(shù)后出現(xiàn)融合器下沉，多元logistic 回歸分析表明VBQ 評分升高、融合器放置偏后及使用腎型融合器是融合器下沉的危險因素。進一步分析表明，術(shù)后融合器下沉與VBQ 評分呈中度相關(guān)（r＝0.512），而與腰椎DXA 最低T 值無顯著相關(guān)性，VBQ 評分對術(shù)后融合器下沉的預測準確度可達85.6%[26]。

然而有學者認為，與標準的椎體骨密度測量相比，特定部位的骨密度評估對預測術(shù)后并發(fā)癥更有意義。Jones 等[27]建立了一種新的基于手術(shù)相鄰椎體終板骨質(zhì)量（EBQ）的MRI 評估方法，該方法是在與手術(shù)部位相鄰的上、下2 個終板相距3 mm 的軟骨下骨處分別放置感興趣區(qū)域，EBQ 值＝上、下終板信號強度平均值/L3水平腦脊液信號強度平均值。研究結(jié)果顯示，高EBQ 值是側(cè)方腰椎椎間融合術(shù)后融合器嚴重下沉的獨立影響因素，基于EBQ 值的融合器下沉嚴重程度預測模型較基于VBQ 的預測模型具有更好的應用價值。

3.2.4 VBQ 評分的影響因素

VBQ 評分保持了早期M-評分的診斷效用[8]，同時以L3椎體水平腦脊液的信號強度作為基準校正，可以在不同患者之間進行直接比較[20]，消除了不同MRI 設備之間無法直接比較的局限性,具有更廣的臨床應用價值。Mierke 等[28]對VBQ 評分臨床應用的可靠性進行評估。他們通過分層分析的方法，消除脊柱疾患、內(nèi)固定使用及不同MRI設備等因素的影響，研究結(jié)果顯示不同觀察者間及觀察者內(nèi)均具有較高的一致性。另一些學者的研究也得到類似結(jié)果[12,29-30]。

然而對于椎管狹窄患者，因無法獲取腦脊液信號，VBQ 評分的臨床使用有一定限制。有學者嘗試采用VBQ脂肪評分作為替代方法評估骨質(zhì)量，即以腰椎后部的皮下脂肪信號強度作為基準校正。但VBQ脂肪與DXA 測定的總體最低骨密度T 值呈較差的正相關(guān)（r＝0.090，P＝0.421），一些學者不推薦使用[31]。

此外，應用VBQ 評分評估骨質(zhì)量時，需要考慮年齡[21]、血清高密度脂蛋白水平[32]等因素的影響。

4 結(jié)語

常規(guī)MRI 檢查可以對骨質(zhì)疏松癥進行診斷及進行OVCF 篩查，其能夠反映患者骨質(zhì)量水平及變化，且不會增加額外費用，避免了輻射暴露的風險，是對DXA 測定的有效補充。VBQ 評分對于骨質(zhì)疏松癥及骨折的治療和預防都具有重要作用[33-35]，有較好的臨床應用價值。