程曉光

·影像診斷思路·

骨、肌肉及脂肪老年性改變的影像學(xué)評(píng)價(jià)

程曉光

骨骼病變； 肌肉病變； 脂肪組織； 老年性改變； 磁共振成像

根據(jù)2015年全國(guó)人口抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)，我國(guó)60周歲及以上人口共21242萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?5.5%，65周歲及以上人口為13755萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?0.1%。根據(jù)《中華人民共和國(guó)2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，我國(guó)人均預(yù)期壽命76.34歲，說(shuō)明我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入老年化社會(huì)。

肌骨系統(tǒng)由骨，關(guān)節(jié)和骨骼肌組成，起到支架、保護(hù)和運(yùn)動(dòng)作用，是維持人體基本功能和日常生活的保障。在人體生長(zhǎng)發(fā)育達(dá)到峰值以后，隨著年齡增加骨骼會(huì)發(fā)生骨丟失，根據(jù)不同程度分為正常，低骨量和骨質(zhì)疏松，最終的結(jié)果是骨脆性增加，易發(fā)生骨折，即骨質(zhì)疏松性骨折，主要發(fā)生在脊柱、髖部和前臂。骨質(zhì)疏松性骨折是老年人群最常見(jiàn)的骨折，尤其是髖部骨折的致死率和致殘率高，嚴(yán)重影響老年人群的身體健康和生活質(zhì)量。

骨折的發(fā)生是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，骨強(qiáng)度的減低只是其中的原因之一。骨骼提供支架和支撐作用，骨骼肌提供人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，所以骨骼肌的功能和力量是保持人體正常的運(yùn)動(dòng)，預(yù)防跌倒以及跌倒后起到保護(hù)作用，所以骨骼肌的力量和功能在骨折的發(fā)生過(guò)程中起到非常重要的作用。而老年人的骨骼肌也會(huì)隨年齡增加而發(fā)生肌肉萎縮、脂肪浸潤(rùn)，肌肉功能和力量的減低，增加了老年人跌倒的風(fēng)險(xiǎn)，也就是增加了骨折的風(fēng)險(xiǎn)。

新生兒骨骼內(nèi)多數(shù)是紅骨髓，具有很強(qiáng)的造血功能，隨著生長(zhǎng)發(fā)育，紅骨髓逐步轉(zhuǎn)換為黃骨髓(即脂肪)，并隨著年齡增長(zhǎng)而增加，尤其在老年女性更為明顯(圖1)[1]。正常長(zhǎng)骨的骨髓腔內(nèi)含黃骨髓(脂肪)，骨小梁間分布的也是黃骨髓。研究表明骨母細(xì)胞和脂肪細(xì)胞都來(lái)源于同一多潛能骨髓干細(xì)胞，受局部和/或全身的調(diào)控，骨髓干細(xì)胞轉(zhuǎn)換成骨母細(xì)胞或者脂肪細(xì)胞，很顯然脂肪與骨的解剖關(guān)系是非常密切的(圖2)[2,3]，但骨髓脂肪增加與骨丟失之間是一種什么樣的關(guān)系，以及骨髓脂肪在骨質(zhì)疏松的發(fā)生以及骨強(qiáng)度中的作用，目前了解很少。跌倒是骨折發(fā)生的原因之一，跌倒的風(fēng)險(xiǎn)除肌肉力量和功能有關(guān)，還與人體的共濟(jì)平衡能力有關(guān)，由于跌倒是瞬間發(fā)生的偶然事件，而且很難預(yù)測(cè)，所以目前關(guān)于跌倒的預(yù)測(cè)研究不多。

隨著年齡增加，骨、肌肉和骨髓脂肪都會(huì)發(fā)生老化，比如骨量減少，肌肉體積減少和脂肪浸潤(rùn)，以及骨髓脂肪含量增加，這些與年齡相關(guān)的老化，都會(huì)增加骨折的風(fēng)險(xiǎn)。骨折的影像學(xué)檢查方法有很多，包括X線平片、CT、磁共振成像以及骨密度測(cè)量等，都可以對(duì)上述人體老化過(guò)程進(jìn)行精確定量測(cè)量，從而可篩查出骨質(zhì)疏松癥高危人群，對(duì)高危人群進(jìn)行干預(yù)可以減少骨折的發(fā)生。

骨質(zhì)疏松性骨折的影像學(xué)檢查

影像學(xué)檢查，包括X線平片、CT、MRI和骨掃描等，在骨質(zhì)疏松癥的診斷和治療過(guò)程中有著重要作用。臨床考慮的骨質(zhì)疏松性骨折往往需要影像學(xué)檢查來(lái)證實(shí)并作為治療選擇的依據(jù)之一。明顯的骨折X線平片和CT既可明確診斷，隱匿性骨折常需要行磁共振成像或骨掃描。同時(shí)，磁共振對(duì)顯示骨髓水腫，區(qū)分新鮮與陳舊骨折，鑒別骨質(zhì)疏松性骨折與其它疾病引起的骨折。脊柱骨質(zhì)疏松性骨折在老年人群很常見(jiàn)，而且患者往往沒(méi)有癥狀，所以對(duì)即使沒(méi)有癥狀的老年人群也應(yīng)該攝脊柱正側(cè)位X線平片來(lái)發(fā)現(xiàn)椎體骨折。脊柱椎體骨折主要表現(xiàn)為椎體的形態(tài)改變，包括不同程度的楔形變形和雙凹變形。目前國(guó)際上常用的是Genant的椎體骨折半定量分析法(SQ法)(圖3)[4]，還有采用X線脊柱側(cè)位片進(jìn)行椎體前、中、后部的高度測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)判斷是否有骨折以及骨折的程度分級(jí)，即定量分析法(QM法)。這兩種方法在骨質(zhì)疏松癥的臨床藥物試驗(yàn)和觀察中得到廣泛應(yīng)用。骨質(zhì)疏松性骨折是骨質(zhì)疏松癥的晚期表現(xiàn)，如果影像學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)有骨折了，往往是骨質(zhì)疏松癥的晚期了。骨質(zhì)疏松癥防治的關(guān)鍵是要早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷和早期治療，這就需要進(jìn)行骨密度測(cè)量。

骨密度測(cè)量與骨質(zhì)疏松的診斷

骨密度測(cè)量是目前早期診斷骨質(zhì)疏松癥，療效監(jiān)測(cè)和骨折風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的主要測(cè)量指標(biāo)之一。目前常用的骨密度測(cè)量方法是雙能X線骨密度儀(DXA)，測(cè)量的BMD值和T值在臨床上應(yīng)用廣泛(圖4)。但由于DXA的平面投影特性以及各廠家選擇的正常數(shù)據(jù)庫(kù)的不同，造成不同DXA測(cè)量結(jié)果不一致的情況，同時(shí)由于老年人群脊柱退變，骨質(zhì)增生和鈣化的影響，造成BMD假性升高的情況，研究證明采用DXA骨密度診斷骨質(zhì)疏松，有約1/3的骨折患者采用DXA測(cè)量的T值沒(méi)有達(dá)到-2.5SD，造成骨質(zhì)疏松癥漏診的情況，DXA診斷骨質(zhì)疏松癥的局限性應(yīng)該引起重視[5]。利用臨床CT機(jī)加上專業(yè)的定量CT體模和軟件就可以在CT掃描的基礎(chǔ)上進(jìn)行骨密度測(cè)量，即定量CT(QCT)技術(shù)[6]。與DXA相比，QCT測(cè)量的BMD是真正的體積骨密度，受脊柱退變和骨質(zhì)增生的影響小。根據(jù)國(guó)際臨床骨密度學(xué)會(huì)(ISCD)和美國(guó)放射學(xué)會(huì)(ACR)的診斷標(biāo)準(zhǔn)[7,8]，研究發(fā)現(xiàn)QCT比DXA能更敏感地發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松癥。同時(shí)QCT的原始數(shù)據(jù)還可以用于復(fù)雜的圖像處理，來(lái)分析和研究骨的變化和結(jié)構(gòu)特征。QCT的缺點(diǎn)是放射劑量比DXA高，在臨床使用中要注意防護(hù)。要強(qiáng)調(diào)的是，就骨質(zhì)疏松癥的診斷而言，如果有骨質(zhì)疏松性骨折，就可以診斷骨質(zhì)疏松癥，而不考慮骨密度測(cè)量的結(jié)果。骨密度測(cè)量主要是為了在骨折沒(méi)有發(fā)生之前進(jìn)行早期診斷，以及可進(jìn)行療效評(píng)價(jià)和隨訪觀察。有研究表明MRI的一些測(cè)量參數(shù)與骨密度具有相關(guān)性[9]，但MRI在測(cè)量骨密度方面遠(yuǎn)不及QCT和DXA精確。

肌肉的影像學(xué)測(cè)量與肌少癥

骨丟失導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的同時(shí)，肌肉也隨著年齡增加而發(fā)生肌少癥[10,11]。肌少癥是指隨年齡增加而發(fā)生的肌肉量的減少和肌肉功能的減退[11]。在20～80歲肌肉纖維大小和數(shù)量的減少使肌肉的量減少30%，橫斷面積減少20%，肌肉強(qiáng)度和力量也隨年齡增加而減低[11]。肌少癥是最近幾年提出來(lái)的概念，關(guān)于肌少癥的定義，診斷標(biāo)準(zhǔn)和患病率存在分歧[12,13]。隨著老年化，骨骼肌的肌纖維會(huì)縮小同時(shí)數(shù)量也會(huì)減少，肌細(xì)胞內(nèi)外脂肪浸潤(rùn)。大體表現(xiàn)為肌肉體積縮小，脂肪增多，導(dǎo)致肌肉力量和功能的下降。影像學(xué)有很多種方法可以用于評(píng)價(jià)肌肉[11,13]。DXA可以做全身掃描，并且分部位分析人體不同部位比如軀干和四肢部分的肌肉和脂肪成分，DXA測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是輻射劑量低，缺點(diǎn)是DXA測(cè)量結(jié)果是平面投影圖像，不能顯示斷面分布。CT和MRI都是斷面圖像，可以精確測(cè)量肌肉的面積，體積和密度(信號(hào))，CT和MRI都可以評(píng)價(jià)肌肉脂肪浸潤(rùn)的程度(圖6)。CT和MRI可以采用臨床的CT和MR檢查圖像做后處理，當(dāng)然需要做好質(zhì)量控制[11]。雖然說(shuō)肌肉的量和密度可以通過(guò)DXA，CT和MR來(lái)精確測(cè)量，但影像學(xué)測(cè)量不能全面肌肉的力量和功能，還需要有測(cè)量肌肉力量，強(qiáng)度和疲勞的方法[11]。如等速測(cè)力法，手握力器測(cè)量法和行走速度測(cè)量等。有研究表明大腿中段的骨和肌肉同樣與骨折相關(guān)[14]，而且在同一研究人群發(fā)現(xiàn)肌肉質(zhì)量與致死率相關(guān)，肌肉面積減少和肌肉脂肪侵潤(rùn)增加致死率風(fēng)險(xiǎn)[15]。

國(guó)內(nèi)對(duì)肌少癥的研究剛剛起步，目前還缺乏對(duì)中國(guó)人群正常老年化過(guò)程中肌肉減少的程度和規(guī)律的研究，尤其缺乏大樣本的正常人肌肉量和肌肉力量的數(shù)據(jù)，所以肌少癥的診斷標(biāo)準(zhǔn)和患病率還需要進(jìn)一步研究。

骨髓脂肪含量的影像學(xué)測(cè)量

以往的研究主要關(guān)注骨結(jié)構(gòu)本身，而對(duì)骨髓的研究很少，從解剖來(lái)看骨與骨髓脂肪是密切相關(guān)的[2,3]， 而且所有采用放射線進(jìn)行骨密度測(cè)量的，其測(cè)量所得的骨密度值都會(huì)受到骨髓脂肪含量的影響，骨髓脂肪含量高會(huì)使測(cè)量所得的骨密度值低[16]。所以在骨質(zhì)疏松研究中應(yīng)該要重視骨髓脂肪含量的研究。雙能量CT可以用于測(cè)量骨髓脂肪含量測(cè)量，并與磁共振波譜成像(MRS)測(cè)量的骨髓脂肪含量結(jié)果有很好相關(guān)性[17,18]，但雙能CT放射劑量大限制在臨床的常規(guī)應(yīng)用?，F(xiàn)在磁共振可以用于測(cè)量骨髓脂肪含量并成為研究的主流，主要有MRS(圖7)和最近發(fā)展的Dixon技術(shù)[1，19,20](圖8)。磁共振成像檢查沒(méi)有輻射，是將來(lái)測(cè)量骨髓脂肪含量的首選方法，尤其是多點(diǎn)Dixon技術(shù)掃描時(shí)間短，又同時(shí)可以做多個(gè)椎體的測(cè)量，具有明顯優(yōu)勢(shì)。磁共振骨髓脂肪測(cè)量，結(jié)合QCT的骨密度測(cè)量，將為研究骨與骨髓脂肪開(kāi)辟新的領(lǐng)域。

總之，肌骨系統(tǒng)對(duì)人體完成基本功能和保證生活質(zhì)量有非常重要的作用。肌骨系統(tǒng)包含骨，肌肉和脂肪等組織與結(jié)構(gòu)，都會(huì)隨著年齡增加而發(fā)生老年化改變，采用先進(jìn)的影像學(xué)手段對(duì)這些組織與結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，而不是做單一組織的評(píng)估，綜合評(píng)價(jià)人體肌骨系統(tǒng)的健康狀況，早期發(fā)現(xiàn)高危人群，對(duì)高危人群進(jìn)行干預(yù)，以期減少骨質(zhì)疏松骨折的發(fā)生，提供人群的健康與生活質(zhì)量。

[1] Griffith JF,Yeung DK,Ma HT,et al.Bone marrow fat content in the elderly:a reversal of sex difference seen in younger subjects[J].J Magn Reson Imaging,2012,36(1):225-230.

[2] Kawai M,Devlin MJ,Rosen CJ.Fat targets for skeletal health[J].Nat Rev Rheumatol,2009,5(7):365-372.

[3] Devlin MJ,Rosen CJ.The bone-fat interface:basic and clinical implications of marrow adiposity[J].Lancet Diabetes Endocrinol,2015,3(2):141-147.

[4] Wu CY,Li J,Jergas M,et al.Comparison of semi-quantitative and quantitative techniques for the assessment of prevalent and incident vertebral fractures[J].Osteoporos Int,1995,5(5):354-370.

[5] Greenspan SL,von Stetten E,Emond SK,et al.Instant vertebral assessment:a noninvasive dual X-ray absorptiometry technique to avoid misclassification and clinical mismanagement of osteoporosis[J].J Clin Densitom，2001，4(4):373-380.

[6] Li N,Li X,Xu L,et al.Comparison of QCT and DXA:osteoporosis detection rates in postmenopausal women[J].Intern J Endocrinol,2013,57(6)：221-232.

[7] Engelke K,Adams JE,Armbrecht G,et al.Clinical use of quantitative computed tomography and peripheral quantitative computed tomography in the management of osteoporosis in adults:the 2007 ISCD official positions[J].J Clin Densitom,2008,11(1):123-162.

[8] American College of Radiology.“ACR Practice Guideline for the Performance of Quantitative Computed Tomography (QCT) Bone Densitometry (Resolution 33).[EB/OL]”.Reston,Va,USA,2008,http://www.acr.org/～/media/ACR/Documents/PGTS/guidelines/QCT.pdf.

[9] Ho KY,Hu HH,Keyak JH,et al.Measuring bone mineral density with fat-water MRI:comparison with computed tomography[J].J Magn Reson Imaging,2013,37(1):237-242.

[10] Lang T,Streeper T,Cawthon P,et al.Sarcopenia:etiology,clinical consequences,intervention,and assessment[J].Osteoporos Int,2010,21(4):543-559.

[11] Cooper C,Fielding R,Visser M,et al Tools in the assessment of sarcopenia[J].Calcif Tissue Int,2013,93(3):201-210.

[12] Morley JE,Anker SD,von Haehling S.Prevalence,incidence,and clinical impact of sarcopenia:facts,numbers,and epidemiology-update 2014[J].J Cachexia Sarcopenia Muscle,2014,5(4):253-259.

[13] Hong W,Cheng Q,Zhu X,et al.Prevalence of sarcopenia and its relationship with sites of fragility fractures in elderly chinese men and women[J].PLoS One,2015,10(9):e0138102.

[14] Johannesdottir F,Aspelund T,Siggeirsdottir K,et al.Mid-thigh cortical bone structural parameters,muscle mass and strength,and association with lower limb fractures in older men and women (AGES-Reykjavik Study)[J].Calcif Tissue Int，2012，90(5):354-364.

[15] Reinders I,Murphy RA,Brouwer IA,et al.Muscle quality and myosteatosis:novel associations with mortality risk:the age,gene/environment susceptibility (AGES)-reykjavik study[J].Am J Epidemiol,2016,183(1):53-60.

[16] Blake GM,Griffith JF,Yeung DK,et al.Effect of increasing vertebral marrow fat content on BMD measurement,T-Score status and fracture risk prediction by DXA[J].Bone,2009,44(3):495-501.

[17] Bredella MA,Daley SM,Kalra MK,et al.Marrow adipose tissue quantification of the lumbar spine by using dual-energy CT and single-voxel1H-MR Spectroscopy:a feasibility study[J].Radiology,2015,277(1):230-235.

[18] Hui SK,Arentsen L,Sueblinvong T,et al.A phase I feasibility study of multi-modality imaging assessing rapid expansion of marrow fat and decreased bone mineral density in cancer patients[J].Bone,2015,73(1):90-97.

[19] Shen W,Gong X,Weiss J,et al.Comparison among T1-weighted magnetic resonance imaging,modified dixon method,and magnetic resonance spectroscopy in measuring bone marrow fat[EB/OL].J Obes,2013,2013:e298675.

[20] Li X,Kuo D,Schafer AL,et al.Quantification of vertebral bone marrow fat content using 3 Tesla MR spectroscopy:reproducibility,vertebral variation,and applications in osteoporosis[J].J Magn Reson Imaging,2011,33(4):974-979.

100035 北京，北京積水潭醫(yī)院放射科

程曉光(1965-)，男，安徽績(jī)溪人，博士，教授，主要從事肌肉影像學(xué)診斷工作。

R814.42; R445.2; R681; R685

A

1000-0313(2016)12-1163-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.12.013

2016-08-22)