骨质疏松症(osteoporosis，OP)具有高发病率、高致残率、治疗高花费和低生活质量的特点。世界卫生组织(World Health Organization，WHO)用骨密度(bone mineral density，BMD)值定义OP的标准，但BMD只能反映50%~70%骨强度的变化，骨强度也和骨髓质量有关^[1]，骨髓由黄骨髓和红骨髓组成，其比例被认为与骨重塑能力有关，骨髓高脂肪与低骨量性骨质疏松相关目前已得到公认，特别是衰老和神经性厌食症^[2]。

临床和科研都需要一个无创而又准确脂肪定量测量方法。磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)技术在监测骨髓脂肪变化和判断骨髓功能状态方面具有独特优势，能够从细胞层面揭示骨髓脂肪含量，MRS也逐渐被国内外学者作为测定骨髓脂肪含量的金标准，每年都有大量关于MRS测定椎体脂肪含量相关研究的文章发表^[3-6]。

mDIXON-Quant技术是近两年推出的用于脂肪定量测量的新技术，目前在国外主要用于肝脏精确脂肪定量研究，用于评价椎体脂肪含量的报道罕见，并且是在体外模拟实验条件下证实mDIXON-Quant技术的准确性^[7-8]，本研究采用MRS和mDIXON-Quant两种方法测量同一组患者L3椎体骨髓脂肪分数，比较两种方法测量结果的相关性。

对象与方法 对象

选取2016年5、6月在首都医科大学石景山教学医院北京市石景山医院医学影像科行腰椎MR检查的患者50例，男19例，女31例，年龄30~86岁，平均年龄58.4岁，排除L3椎体明显变形患者，本研究所有参与研究者检查前都签署知情同意书。

检查方法及后处理

应用飞利浦Injenia 3.0T 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。

采用单体素点分辨波谱法(point resolved spectroscopy，PRESS)对L3椎体中心区进行波谱采集。MRS扫描参数: TR 2 000 ms，TE 36 ms，激励次数40次，体素为20 mm×20 mm×20 mm。图像后处理在3.0T MR扫描仪上进行，先行波谱基线校正，分别测定位于1.3×10^-6左右的脂峰峰高(Amp)及(4.6~4.7)×10^-6的水峰峰高，通过获得的脂峰、水峰峰高计算L3椎体脂水比(lipid water ratio，LWR)、FF。LWR=Amp_fat/Amp_water；FF=LWR/(LWR+1)×100%。由一名医师两名技师分别进行后处理操作，取平均值(图 1A, B)。

mDIXON-Quant参数：翻转角3°，TR 9.1 ms，TE 1.3 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，首先根据冠状位、矢状位MRS定位位置经过三维重建获得层厚为20 mm的图像，通过横轴位MRS定位位置勾画20 mm×20 mm感兴趣区(regions of interesting，ROI)，获得FF。由一名医师两名技师分别进行处理操作，取平均值(图 1C)。

统计学方法

采用统计软件包SPSS 18.0进行数据处理，首先用K-S检验两组数据是否符合正态分布，两者P值均大于0.05，符合正态分布，进一步做ICC评价两种测量方法测量L3椎体脂肪含量的一致性，同时用MedCalc软件进行Bland-Altman分析，以P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

类内相关系数显示MRS和mDIXON-Quant两种方法测量同一组患者L3椎体的骨髓脂肪分数具有较好的一致性(ICC > 0.8，P < 0.01)(表 1)。

Bland-Altman分析见图 2。50例配对数据差值均数为0.153，标准差为7.324，则95%一致性界限(-14.201，14.508)。从图 2可见，2%(1/50)的点在95%一致性界限以外，可见两种测量结果具有较好的一致性。

A:MRS图像后处理为水峰位置的选择，约位于4.67×10^-6处；B:运算结果；C:mDIXON-Quant图像后处理; 经重建获得层厚为20 mm图像，根据MRS定位位置勾画20 mm×20 mm ROI

讨论

本研究比较MRS和mDIXON-Quant两种测量骨髓脂肪的方法，显示出良好的相关性，说明mDIXON-Quant作为一种新的检查方法评价骨髓脂肪是可行的。本文选择腰椎椎体作为研究对象，原因是骨髓脂肪含量与骨质疏松有密切关系，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^[9]，而腰椎是用来诊断骨质疏松的常用检查部位，可以反映全身骨矿物质密度，因为L3椎体最容易受到年龄相关退行性改变的影响^[10]，国内外研究者也多以L3椎体作为研究对象，故本研究中也选择了L3椎体。

MRS通过化学位移原理，将骨髓的MR信号分成两个部分：脂肪信号和水信号，大部分脂肪信号来源于黄骨髓，水信号主要来源于红骨髓^[11]，选择单体素PRESS序列，检测脂肪分子和水分子，得到脂肪峰和水峰，脂肪的波峰较复杂，在脂肪谱上具有9个不同峰值，主峰位于1.3×10^-6左右处，水峰位于(4.6~4.7)×10^-6左右处，高度约为其他波峰的10倍，通过获得的脂峰Amp、水峰Amp可以计算LWR、FF等椎体MRS相关定量指标。利用MRS测量椎体脂肪含量的方法已经从组织学的角度证实是敏感、准确的^[12]。

但MRS的缺点也是明显的。首先，在椎体内由于松质骨骨小梁的存在，缩短了水和脂肪成分的T2时间，使水峰和脂峰宽度增大，并且使脂峰周围水峰无法辨认，可能对结果产生一定影响^[13]。其次，操作技师及医生需要对MRS技术有足够深刻的认识，从检查方法的选择到具体的扫描再到信息的后处理都需要操作者具有较高的水平，才能获得可靠的数据，尤其在后处理层面，本研究在最初即出现这方面的问题，为了获得可靠的数据，作者请教了多位专家，包括设备软件的应用专家、应用培训资深工程师、从事MRS方面研究多年的科学家等，经过多次、反复的调试才获得相对满意的结果^[12-17]。另外，扫描及后处理时间长。在本研究中完成一次腰椎MRS扫描需要3~5 min左右，这使做腰椎MR检查的患者检查时间明显延长，部分患者无法坚持完成检查，在后处理过程中，操作者首先需要判断扫描的数据是否令人满意，进而选择合理的处理条件，判断脂峰、水峰位置，然后再运算结果，整个过程比较复杂，会花费较长的时间，可重复性也相对比较差，对于处理结果不满意的数据需要反复的分析，大大加大了工作量。第四，MRS受感兴趣区容积(volume of interest，VOI)的影响较大。L2椎体前中区域的FF比后中区域的要大，其原因可能是椎后静脉血液流动使水的波谱峰值增加，还有可能与网状骨质结构、骨皮质及其周围脂肪的容积效应有关，研究发现L3椎体VOI的位置不同，其脂肪含量的变化超过30%^[18]。骨髓内脂肪、水分、蛋白质、矿物质等成分含量的不均匀性，MRS测的脂肪分数可以从0到80%不等，这取决于构成VOI的红骨髓、黄骨髓像素点的多少^[19]。因此单体素MRS VOI的选择对结果的影响较大，这也就决定了MRS测量椎体脂肪分数可重复性较差。为避免脊柱终板脂肪变和椎间盘退变影响椎体脂肪含量的测量，本研究中VOI均放置在椎体的中心区域，为了获得较好的信噪比，参考国外文献[19]，VOI选择为20 mm×20 mm×20 mm，这就出现了某些受检者因为椎体较小而VOI超出椎体边缘的情况，为了解决这个问题就需要在信噪比和VOI之间选择一个合适的平衡点。第五，信号峰的变化不仅受水/脂质质子的数量影响，也和表面线圈有关，并且受体素和表面线圈之间的距离以及体素周围组织环境的影响^[11]。还有，MRS在骨骼系统应用中不甚稳定，这也限制了MRS在骨骼系统的应用^[20]。

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和3.0T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峰值模型可以进一步提高脂肪定量的精确性。从方法设计的基本原理上讲mDIXON-Quant的准确性应该高于MRS。

相对MRS而言，mDIXON-Quant扫描时间短，整个序列扫描加上前期准备时间不超过1 min，做腰椎检查时由于腰椎受呼吸运动伪影影响较小，采用不屏气扫描即可获得比较满意的结果，后处理也很简单，只需要确定层面、确定ROI，系统即可自动生成ROI内面积及脂肪含量百分比，可重复性也非常高，这种方法即使是初次使用者也能很好的掌握。

mDIXON-Quant技术获得的是3D脂肪分数图，通过三维重建可以获得任意厚度的图像，ROI可以选择某一层面的一定面积，测量这个面积内脂肪含量，这就尽可能的避免Dimitrios等^[13]研究中出现的部分容积效应问题，采用脂肪7峰值模型使脂肪定量的精确性更高，这较以前的水脂分离脂肪定量技术有了很大的提高。在本研究中所有数据均由一名医师两名技师共同完成，测量结果很相近，另外有3例患者因其他原因在1周内再次进行MRI检查，测量的结果也很相近，这与Li等^[21]的观察是一致的，较好的可重复性进一步确保了mDIXON-Quant技术的准确性。

MRS使用单一的体素采集协议，一次只能对一个椎体进行检查，因为其耗时较长，无法对多个椎体均做检查，然而，仅仅单独评估某一个椎体不能完全反映骨髓功能状况^[22]，而mDIXON-Quant技术可以在短时间内获得连续多个椎体的图像，可以轻易获取较大范围的数据，能够更全面的评估骨髓情况，但由于MRS技术的限制，在本研究中mDIXON-Quant无法对其他椎体同时进行比较。

总之，mDIXON-Quant技术与MRS技术对椎体骨髓脂肪的测量具有较高的一致性，相对于MRS在数据采集与处理上的高要求，高耗时^[6]，高不确定性，mDIXON-Quant技术具有操作简单，扫描时间短，患者耐受好，检查范围大，可重复性好的优势，能够很好的评价骨髓脂肪变化的特点，未来可能得到更广泛的应用。