目前因腰痛行腰椎MRI检查的患者越来越多，而骨质疏松是腰痛原因之一。骨质疏松症是以骨量减少，骨质量受损及骨强度降低，导致骨脆性增加、易发生骨折为特征的全身性骨病^[1]。骨质疏松导致的脆性骨折及并发症严重影响着人们的生活质量，加之骨质疏松早期也可没有任何临床症状，因此，如何通过MRI更早、更敏感、更便捷地评价骨质疏松显得尤为重要。近年来，虽已有许多关于MRI用于评估骨质疏松的研究，如磁共振波谱成像、水-脂分离成像、高分辨率磁共振成像、动态增强成像、扩散加权成像，甚至是对骨皮质成像的超短回波时间磁共振成像^[2]，但这些方法都需要在常规MRI序列基础上增加额外的扫描序列或加以处理，会增加扫描时间、影响日常工作进度，而关于常规MRI在骨质疏松诊断方面的应用研究鲜有报道。本研究拟以双能X线吸收法（dual-energy X-ray absorptiometry，DXA）为标准，通过比较常规MRI中的T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）序列与频率选择饱和法（frequency-selective saturation，FS)-T2WI序列之间的信号差值在不同类型骨质异常中的差异，探讨常规MRI在骨质疏松诊断中的价值。

1　材料与方法

1.1　一般资料

       选取重庆医科大学附属大学城医院行腰椎MRI检查及DXA骨密度检查的患者88例，其中男30例，女58例，年龄范围18~86岁，中位年龄52.0岁。纳入标准：腰椎MRI检查及DXA骨密度检查时间间隔在1个月内；排除腰椎有新鲜压缩性骨折、骨质破坏、终板软骨炎、血管瘤、术后及图像有运动伪影的病例。

1.2　仪器与方法

       腰椎MRI检查采用Siemens 1.5 T MR扫描仪，16通道相控阵脊柱线圈，行快速自旋回波矢状位T1加权成像（TR 645 ms，TE 9.6 ms)、快速自旋回波矢状位T2WI (TR 3500 ms，TE 127 ms)、快速自旋回波矢状位FS-T2WI (TR 3000 ms，TE 87 ms)，矩阵300×300，FOV 300 mm×300 mm，层厚4 mm，层间距1 mm。DXA骨密度检查采用美国HOLOGIC公司Discovery-Wi型双能X线骨密度仪，测定患者腰椎正位1~4椎体的骨密度，扫描条件为管电压140/100 kV，管电流2.5 mA，每天检查前均行仪器性能质控检测。以DXA骨密度检查结果作为分组标准，采用"原发性骨质疏松症诊治指南"^[3]中的诊断标准，即T值≥-1.0 SD为骨量正常，-1.0～-2.5 SD为骨量减少，T≤-2.5 SD为骨质疏松。

1.3　图像分析

       在图像储存与传输系统工作站上，找到纳入病例的腰椎MRI图像，由前期熟练掌握测量方法的2名医师共同阅片，综合王明明等^[4]及翁子敬等^[5]的测量方法，选择矢状位T2WI及FS-T2WI序列图像中经过L1~4椎体正中层面图像，手工绘制ROI，ROI要最大范围地包括整个椎体的松质骨部分，避开骨皮质及椎间盘，并尽量保证T2WI及FS-T2WI序列ROI一致的情况下，分别测量L1~4椎体在两序列上的信号强度值（signal intensity，SI)，计算各椎体SI差值的均值，即SI差值＝(SIT2WISIFS-T2WI)/4。

1.4　统计学分析

       采用SPSS 17.0统计学分析软件，SI差值以±s表示。正常组、骨质减少组及骨质疏松组SI差值间比较采用单因素方差分析，正常组及骨质异常组SI差值间的比较采用独立样本t检验。采用ROC曲线分析SI差值对骨质异常诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

       88例纳入病例按照DXA骨密度结果分组情况为：正常组43例，骨质减少组14例，骨质疏松组31例。腰椎SI值测量方法如图1。按图1所示测量方法，各组信号差值分别为：正常组103.95±34.08，骨质减少组193.46±38.35，骨质疏松组206.80±34.72，骨质异常组为202.65±35.99。正常组、骨质减少组、骨质疏松组三组间差异有统计学意义(F=88.19，P<0.01)，骨质减少组与正常组间差异有统计学意义(P< 0.01)，骨质疏松组与正常组间差异有统计学意义(P<0.01)，骨质减少组与骨质疏松组间差异无统计学意义(P=0.24) ；正常组与骨质异常组间差异有统计学意义(P<0.01)。SI差值＝156.15时，区分骨质正常与骨质异常曲线下面积最大，为0.983，敏感度和特异度分别为93.3%、93.0% （图2)。

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图1  腰椎正中矢状面T2WI及FS-T2WI图像SI测量示意图。A为T2WI图像，B为FS-T2WI图像，在T2WI及FS-T2WI图像上选择相同的ROI，ROI最大范围地包括整个椎体的松质骨部分，并避开骨皮质及椎间盘

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图2  采用信号差值诊断骨质异常的ROC曲线

3　讨论

       近年来，随着MRI技术的不断发展以及广泛应用，以其无创、无辐射、具有更安全性，在骨质疏松研究中越来越受到人们关注。目前，MRI主要是通过量化脂肪含量的方法评估骨质疏松。人体骨髓分为红骨髓和黄骨髓，其中红骨髓由近40％的水、40％的脂肪以及20％的蛋白质组成，而黄骨髓由近15％的水、80％的脂肪及5％的蛋白质组成。骨髓脂肪组织是一种内分泌器官，可调节局部及全身骨代谢，其含量与骨骼健康相关^[6]，随着年龄的增长，椎体骨髓中黄骨髓比率逐渐增加，其脂肪、水、蛋白质、矿物质等成分的量也在不断变化，主要表现为红骨髓内的水分不断减少，脂类成分相应增多。当发生骨质疏松时，骨小梁变细甚至消失，小梁间隙扩大，进而由蛋白质、水分、脂肪或造血组织所填充，但主要是脂肪组织，这为通过测量脂肪含量评估骨质疏松程度提供了可能。

       目前，MRI量化评估脂肪含量的技术中，主要有波谱成像、水-脂分离成像、磁共振脂肪抑制技术^[7,8]。磁共振波谱技术是利用化学移位原理来测定化合物及其含量的检测技术，通过计算脂肪分数来了解骨髓脂肪的情况，研究表明，骨质疏松组脂肪分数高于正常组^[9]。基于化学位移的水-脂分离技术利用水和脂肪质子之间的拉莫尔频率差实现水、脂分离，包括同反相位成像技术、多回波Dixon和迭代最小二乘法非对称采集水脂分离（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation，IDEAL)等技术，雷立存等^[10]研究表明同反相位图像上椎体信号下降指数能够较敏感地反映出骨质疏松的程度；Zhang等^[9]研究结果显示，骨质疏松患者与健康志愿者骨髓腔的脂肪分数存在统计学差异，表明同反相位成像技术可用于骨质疏松的诊断；王明明等^[4]的研究结果显示，多回波Dixon定量骨髓脂肪含量的准确性等同于磁共振波谱成像。常飞霞等^[11]的研究结果显示，水脂分离成像的椎体信号强度及脂肪分数均与DXA骨密度呈负相关，可反映椎体脂肪含量的变化，对估值疏松做出初步诊断。Aoki等^[12]的研究结果显示，IDEAL序列中腰椎椎体的脂肪分数与年龄显著正相关，绝经后女性的平均脂肪分数显著高于绝经前女性。以上研究均表明，通过量化脂肪可评估骨质疏松，但磁共振波谱成像及各种水-脂分离成像技术均有其不足之处。磁共振波谱扫描条件苛刻，校正过程繁琐，技术稳定性差，扫描仅能获得覆盖的较小感兴趣区域内，较小体素的代谢物，匀场及扫描时间长等，实际应用受限。同反相位成像易受主磁场不均匀或显著磁化率效应的影响产生相位误差；改良的Dixon技术对场强要求高，需要特殊算法的软件支持。磁共振脂肪抑制技术扫描相对简便，目前临床应用也广泛，并已有用于脂肪肝的脂肪测量的研究^[13]，但目前脂肪抑制技术在骨质疏松中的应用报道较少。翁子敬等^[5]的研究表明，MRI T2WI与FS-T2WI信号差值在不同年龄及不同骨矿密度间差异有统计学意义，提示MRI信号变化对间接判断骨矿物质和骨基质含量具有重要意义。T2WI与FS-T2WI信号差值与椎体内骨髓脂肪含量相关，骨质疏松又与骨髓脂肪含量的增加相关。本研究比较了MRI T2WI与FS-T2WI信号差值在不同骨质情况之间的差异，结果显示该差值在正常组与骨质异常组间差异有统计学意义，能反映骨质是否正常，提示通过SI差值反映的脂肪含量的差别，能间接判断椎体骨矿物质和骨基质含量的差别，这与翁子敬等^[5]的研究结果相同，并且有较好的敏感度及特异度，当SI差值阈值取156.15时，可区分骨质正常与骨质异常，即当SI差值大于156.15时，提示骨质异常，其敏感度和特异度分别为93.3%、93.0%。本研究结果提示信号差值不能评估骨量减少程度，即不能区分骨质减少与骨质疏松，这与张灵艳等^[14]利用同反相位信号值评估骨质疏松的研究结果相似。

       脂肪抑制技术凭借其在脊柱压缩性骨折、血管瘤等疾病诊断中的重要价值，在临床广为应用。常用的脂肪抑制技术包括FS和短反转时间的反转恢复（short T1 inversion recovery，STIR）技术，目前常规腰椎扫描时，常用的扫描序列分别为FS-T2WI及STIR，因同一部位FS-T2WI序列的扫描时间比STIR序列的扫描时间少，能增加患者流通量，并减少发生运动伪影的可能性，在临床更为常用，本研究采用的即是时间少的FS-T2WI序列。本研究表明，MRI T2WI与FS-T2WI信号差值在正常组与骨质异常组间差异有统计学意义，FS技术有望成为评估骨质异常的另一种方式，加之扫描方式简单，临床应用多，在不增加额外扫描序列、不增加患者检查费用、不影响临床常规工作进度的情况下，为行腰椎MRI检查者额外评估有无骨质异常，对行MRI检查患者中有症状患者的病因诊断及无症状患者的早期防治均具有重要意义。本研究提示信号差值在骨质减少与骨质疏松间差异无统计学意义，有可能与样本量较少有关，尤其是骨质减少组样本量较少；另外，本研究未对年龄及性别进行分组分析，其更准确的意义还有待于进一步加大样本量及分组研究。