mDIXON—Quant技术评价癌症与非癌症患者之间腰椎脂肪含量的差异

孙金磊

【摘要】 目的：利用mDIXON-Quant技术比较癌症与非癌症患者之间腰椎的脂肪含量差异。方法：对17例癌症患者及75例非癌症患者进行腰椎MRI mDIXON-Quant扫描，获取L2～4椎体骨髓脂肪分数，对两组患者的脂肪分数进行比较。结果：癌症组腰椎骨髓脂肪分数为（40.16±6.23）%，显著低于非癌症组的（59.83±7.21）%，差异有统计学意义（P<0.05）。结论：利用mDIXON-Quant技术评价椎体骨髓脂肪分数是可行的，癌症对椎体骨髓脂肪含量有影响。

【关键词】 磁共振波谱； mDIXON-Quant； 椎体； 骨髓脂肪

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2016.31.001 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2016）31-0001-02

【Abstract】 Objective：To compare fat fraction of lumbar vertebrae between cancer and non-cancer patients by mDixon-Quant technique.Method：17 cases of cancer patients and 75 cases of cancer patients were scanned for lumbar MRI mDIXON –Quant，L2-4 vertebral bone marrow fat fraction were acquired，fat fraction was compared between the two groups.Result：Fat fraction of lumbar vertebrae in cancer patients was （40.16±6.23）%，significantly lower than that in non-cancer patients of （59.83±7.21）%，the difference was statistically significant（P<0.05）.Conclusion：mDixon-Quant technique for assessing fat fraction is reliable.Fat fraction of lumbar vertebrae in cancer patients is affected by cancer.

【Key words】 Magnetic resonance spectroscopy； mDIXON-Quant； Vertebra； Bone marrow fat

First-authors address：Shijingshan Teaching Hospital of Capital Medical University，Beijing Shijingshan Hospital，Beijing 100043，China

椎体骨质内部主要由骨髓及骨松质构成，骨小梁构成框架，由红骨髓和黄骨髓以不同比例非均匀混合形成骨髓填充其中，许多病变对这一水脂平衡都有影响[1]。肿瘤成分可以完全或部分取代骨髓组织，从而减少脂肪含量并增加水分含量[2]，而且由于造血需求增加，黄骨髓转化为红骨髓，进一步导致骨髓脂肪含量下降[3]，因此研究骨髓脂肪含量及变化进而全面评估肿瘤是非常重要的[4]。目前对骨髓脂肪定量的方法多种多样，从最初的以水-脂肪的化学位移差异评价椎体骨髓脂肪含量到Dixon同反相位水脂分离方法，再到两点Dixon法、三点Dixon法及同时期MRS技术，技术的快速发展使得椎体脂肪含量的测量越来越准确，mDIXON-Quant技术是近两年推出的用于脂肪定量测量的新技术，被许多学者证明是准确、可靠的[5-6]。本研究即利用mDIXON-Quant技术对癌症与非癌症患者的腰椎骨髓脂肪含量进行测量，以评价癌症对椎体骨髓脂肪代谢的影响。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年4-9月在笔者所在医院行腰椎MR检查的患者92例为研究对象，受检者均排除椎体变形及血液系统疾病，其中女性均已绝经，所有参与研究者检查前都签署了知情同意书。其中癌症患者17例，男9 例，女8 例，年龄58～70岁，平均63.4岁，BMI22.6 kg/m2。非癌症患者75例，男40 例，女35例，年龄55～76岁，平均65.7岁， BMI24.3 kg/m2，在癌症患者和非癌症患者的年龄、性别及BMI之间没有显著的差异（P=0.70，0.43，0.66）。

1.2 方法

应用飞利浦Injenia 3.0 T MR扫描仪进行扫描，体部表面线圈。所有受试者均常规行腰椎矢状位T1WI、T2WI和轴位T2WI扫描。

mDIXON-Quant参数：翻转角3°，TR 9.1 ms，TE1.3 ms，体素为2.5 mm×2.5 mm×3 mm，扫描层厚3 mm，视野180 mm×140 mm×90 mm，矩阵72×56，激励次数为1。图像后处理在3.0T MR扫描仪上进行，取L2～4椎体的中间层面，在松质区中间位置勾画20 mm×20 mm感兴趣区，获得椎体骨髓脂肪分数，对椎体测量完成后间隔2周再次测量（图1、图2）。

1.3 统计学处理

利用統计软件包SPSS 18.0进行数据处理，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，计数资料以率（%）表示，采用字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对前后两次测量数据进行组内相关分析显示组内相关性为0.943，说明该方法测得的数据是稳定的，后处理可重复性非常好。癌症组腰椎骨髓脂肪分数为（40.16±6.23）%，显著低于非癌症组的（59.83±7.21）%，差异有统计学意义（P<0.05）。如图1、图2两例患者，1例为癌症患者，1例为非癌症患者，其年龄、性别、BMI、绝经时间基本一致，但L3椎体脂肪分数相差明显。

3 讨论

mDIXON-Quant技术通过一次屏气采集6个回波，结合7峰值脂肪模型和T2*校正，得到解剖组织的高质量3D脂肪分数图。6个回波保证了图像信噪比和成像速度，从而获取高质量图像。典型的脂肪分子具有9种不同的质子基团，在脂肪谱上具有9个不同峰值，脂肪定量的精确性依赖于脂肪峰值模型的准确性，但是目前在1.5 T和3.0 T主磁场不能完全分辨出9个峰值，一般只采用较易区分的脂肪6峰值模型，而mDIXON-Quant采用脂肪7峰值模型较其他技术进一步提高脂肪定量的精确性。

随着分子生物学的进展，脂肪组织已经被认为是一种具有内分泌功能的器官，这一观念彻底改变了骨髓脂肪一直以来被认为是单纯填充骨小梁间隙的懒性组织的传统观念[7]。研究表明成骨细胞及脂肪细胞同祖，均来源于具有多向分化潜能的骨髓间充质干细胞（marrow mesenchymal stem cells， MSCs），MSCs对于骨组织的形成和代谢具有重要的作用，MSCs的分化能力一旦失衡，成骨-成脂将存在“此消彼长”的关系[8]，椎体骨髓作为一个动态的器官[9]，不同年龄阶段，骨髓内脂肪、水分、蛋白质、矿物质等成分含量不断变化，随着年龄增加，椎体内含脂肪较多的黄骨髓成分逐渐增加，含水分较多的红骨髓逐渐减少[10-11]，其中男性椎体脂肪比例持续增长，70岁后达高峰，最高达88%；女性61～70岁达到高峰，脂肪比例最高达96%，70岁后稍下降[12]。Kugel等[13]表明椎体骨髓脂肪分数的平均值大约每10年增加6%直至61岁，年龄超过61岁时保持在50%～60%。本研究中非癌症组椎体骨髓脂肪分数基本符合这一表现。肿瘤完全或部分取代骨髓组织，肿瘤成分增加了椎体水分含量，减少了椎体内脂肪含量[2]，肿瘤即使没有侵及椎体，但肿瘤是全身性系统性疾病，是消耗性疾病，可能导致全身脂肪代谢的增加及造血需求增加，促使黄骨髓转化为红骨髓，进一步导致骨髓脂肪含量的下降。在本研究中肿瘤组椎体骨髓脂肪分数减低也印证了这一观点，因此对于肿瘤患者，在常规检查中椎体即使没有出现形态变化的情况如局灶性病变或压缩性骨折，在排除血液系统或骨骼系统疾病的情况下发现体骨髓脂肪分数降低可能提示肿瘤累及或肿瘤因素导致的椎体内改变。

本研究的局限性在于mDIXON-Quant技术应用时间较短，获得的样本量也较少，无法对癌症患者的种类及患病时间进行详细划分，对于椎体无明显转移的诊断也是基于影像的基础上，没有病理证实及长期随访，并且癌症患者会应用各种化疗药物及其他辅助治疗药物，这个无法准确区分，化疗的主要不良反应是骨髓抑制，即会促使红骨髓转化为黄骨髓 [14-15]，这会导致癌症组所测得的椎体骨髓脂肪分数较理论值增大，但这也提示可以通过mDIXON-Quant技术对化疗的患者进行随访，在排除骨髓抑制的情况下通过测量椎体骨髓脂肪分数来推断化疗药物是否有效，这种方法可能会较观察肿瘤的形态及血供情况来检测疗效更敏感。另外对于非癌症组患者可能患有除血液系统疾病以外的会影响骨髓脂肪分数变化的疾病认识不足，对于某些药物可能会影响椎体骨髓脂肪分数的情况认识也比较欠缺。

总之，mDIXON-Quant技术能够很好地评价骨髓脂肪变化的特点，未来有望在监测肿瘤患者骨髓脂肪变化方面起着重要的作用。

参考文献

[1] Vogler J B，Murphy W A.Bone marrow imaging[J].Radiology， 1988，168（3）：679-693.

[2] Hwang S，Panicek D M.Magnetic resonance imaging of bone marrow in oncology，part 2[J].Skeletal Radiol，2007，36（11）：1017-1027.

[3] Hwang S，Panicek D M.Magnetic resonance imaging of bone marrow in oncology，part 1[J].Skeletal Radiol，2007，36（10）：913-920.

[4] Swartz P G，Roberts C C.Radiological reasoning：bone marrow changes on MRI[J].American Journal of Roentgenology，2009，193（3）：5-9.

[5] Kukuk G M，Hittatiya K，Sprinkart A M，et al.Comparison between modified Dixon MRI techniques，MR spectroscopic relaxometry，and different histologic quantification methods in the assessment of hepatic steatosis[J].European Radiology，2015，25（10）：1-10.

[6] Noble J J，Keevil S F，Totman J，et al.In vitro and in vivo comparison of two-，three- and four-point Dixon techniques for clinical intramuscular fat quantification at 3 T[J].British Journal Radiology，2014，87（1036）：1290-1295.

[7]赫崇安，張建成，张喆，等. 磁共振波谱成像评估初发2型糖尿病患者骨髓脂肪含量[J].医学影像学杂志，2016，26 （2）：328-331.

[8]徐海东，张玉琴，董海波，等.～1H-MRS评价绝经后2型糖尿病患者腰椎骨髓脂质变化[J].医学影像学杂志，2015，25（9）：1649-1652.

[9] Alyas F，Saifuddin A，Connell D.MR imaging evaluation of the bone marrow and marrow infiltrative disorders of the lumbar spine[J].Magnetic Resonance Imaging Clinics North American，2007，15（2）：199-219.

[10]张灵艳，李绍林，郝帅.比较氢质子磁共振波谱和正反相位MRI成像在骨髓脂肪沉积中的价值[J].中国骨质疏松杂志，2015 ，21（6）：691-696.

[11] Vanel D，Dromain C，Tardivon A.MRI of bone marrow disorders[J].European Radiology， 2000，10（2）：224-229.

[12]張晓东，赵文吉，胡少勇，等.腰椎骨髓脂肪含量与年龄、性别、体重指数及腰围的相关性[J].中国医学影像学杂志，2015，23（7）：539-543.

[13] Kugel H，Jung C，Schulte O，et al.Age-and sex-specific differences in the 1H-spectrum of vertebral bone marrow[J].Journal of Magnetic Resonance Imaging， 2001，13（2）：263-268.

[14] Altehoefer C，Laubenberger J，Lange W，et al.Prospective evaluation of bone marrow signal changes on magnetic resonance tomography during high-dose chemotherapy and peripheral blood stem cell transplantation in patients with breast cancer[J]. Investigative Radiology，1997，32（10）：613-620.

[15]王之龙，张晓鹏，孙应实，等.恶性实体肿瘤化学治疗后骨髓抑制的脊柱椎体磁共振影像学研究[J].当代医学，2009，15（8）：95-98.

（收稿日期：2016-07-11）