作者：楊惠婭，張同華，徐正道，陳建新，胡惠良，胡翼江，蔡惠芳，王兆平，李玉潔，尹其華

【摘要】 目的 使用磁共振化學(xué)位移成像技術(shù)測量正常椎體骨髓信號強度(SI)下降指數(shù)。方法 對35例共238個正常椎體進行常規(guī)MRI掃描和同相位、反相位成像檢查，在每一個正常椎體上設(shè)置感興趣區(qū)(ROI)，在同相位及反相位圖像的同一位置分別測量其信號強度值，計算椎體信號強度下降指數(shù)，SI下降指數(shù)=\[(SI同相位-SI反相位)/SI同相位\]×100%，并將頸椎、胸椎與腰椎之間進行兩兩比較，同時將椎體信號強度下降指數(shù)與年齡進行相關(guān)性分析。結(jié)果 與同相位圖像相比較，所有的椎體在反相位圖像上均顯示出信號下降，全部椎體平均信號強度下降指數(shù)為71.1%±10.2%，其中頸椎78.2%、胸椎72.3%、腰椎68.8%，頸、胸、腰椎間信號強度下降指數(shù)間差異無顯著性，信號強度下降指數(shù)與年齡間呈正相關(guān)性。結(jié)論 在化學(xué)位移成像圖像上，正常椎體信號強度下降指數(shù)會呈現(xiàn)出一定程度的變化。

【關(guān)鍵詞】 脊椎;化學(xué)位移成像;同相位;反相位;磁共振成像;信號強度

【Abstract】 Objective To establish retrospectively a range of values for signal intensity change in normal centrum by using chemical shift magnetic resonance (MR)imaging.Methods A total of 238 normal vertebrae in 35 patients were studied by using 1.5-T chemical shift MR imaging. The proportional change in signal intensity on in-phase compared with out-of-phase images was calculated.This change in signal intensity (expressed as a percentage) was compared.Results All vertebral levels exhibited a decrease in signal intensity on out-of phase images compared with in-phase images; no increases in signal intensity were noted. The mean decrease in signal intensity(expressed as a percent) for all vertebral levels was 71.1%±10.2%. According to vertebral level， the mean decrease in signal intensity was 78.2% for cervical vertebrae， 72.3% for thoracic vertebrae， and 68.8% for lumbosacral vertebrae; there was no significant variability among the three main(cervical， thoracic， or lumbosacral) spinal segments. There was correlation between decreases in signal intensity and age.Conclusion There was some variability in the loss of signal intensity according to location(spinal segment)， and there were associations between decreases in signal intensity and age.

【Key words】 vertebrae;chemical shift; in phase ; opposed phase ; magnetic resonance imaging;signal intensity

磁共振化學(xué)位移成像(chemical shift imaging)也稱同相位(in phase)/反相位(out of phase)成像，能檢測出組織內(nèi)的微量脂肪，有望成為鑒別椎體良惡性病變的一種有效方法[1～3]。因此，研究的目的是使用磁共振化學(xué)成像技術(shù)，研究正常椎體骨髓信號強度下降指數(shù)范圍，以期為磁共振化學(xué)位移成像技術(shù)在椎體病變中的應(yīng)用提供參考值范圍。

1 資料與方法

1.1 一般資料

35例正常志愿者，其中男15例，女20例;年齡27～85歲，平均52.9歲。其中頸椎11例，胸椎6例，腰椎18例。

1.2 磁共振檢查方法

所有檢查采用西門子1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀及16通道相控陣脊柱線圈。所有病例全部采用SE序列矢狀位T1WI(TR/TE 550/10 msec)、FSE序列矢狀位T2WI (TR/TE 4000/110 msec)、矢狀位STIR(TR/TE 3500/65)。矩陣256×256，層厚為5mm。in-phase (90/4.4;flip angle， 30°)，out-of-phase (90/2.2;flip angle，30°)，F(xiàn)OV(頸椎20cm，胸椎34cm，腰椎24cm)。

1.3 化學(xué)位移圖像信號分析

將獲得化學(xué)位移圖像傳輸至PACS工作站，由2名有經(jīng)驗的MR診斷醫(yī)師分別在磁共振同相位及反相位圖像上，在每一椎體的相同位置設(shè)置面積約1cm2的感興趣區(qū)(ROI)，測量其信號強度平均值。所有的ROI設(shè)置及信號強度測量均在椎體正中矢狀位的圖像上進行。將腦脊液作為參考標(biāo)準(zhǔn)，在腦脊液設(shè)置感興趣區(qū)，在同相位與反相位圖像上其信號強度不會發(fā)生變化，因為其差別接近零。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

將反相位與同相位圖像上的椎體骨髓信號強度進行比較，計算出椎體信號強度下降指數(shù)，SI下降指數(shù)=[(SI同相位-SI反相位)/(SI同相位)]×100%。信號強度指數(shù)按照椎體類型進行分類。并將頸椎、胸椎與腰椎之間進行兩兩比較，同時將椎體信號強度下降指數(shù)與年齡進行相關(guān)性分析， P<0.05差異有顯著性。

2 結(jié)果

與同相位圖像相比較，所有的椎體在反相位圖像上均顯示出信號強度不同程度下降;椎體的平均信號強度下降指數(shù)為71.1%±10.2%，其中頸椎78.2%、胸椎72.3%、腰椎68.8%;頸、胸、腰椎間信號強度下降指數(shù)間差異無顯著性;信號強度指數(shù)與年齡呈正相關(guān)性(圖1)。圖1 女性，32歲，正常頸椎。(a) out-of-phase，(b) n-phase。同相位上轉(zhuǎn)移灶信號強度是253，反相位64，椎體信號強度下降指數(shù)為74%，與同相位相比，頸椎椎體在反相位圖像上信號程度明顯下降

3 討論

正常椎體骨髓內(nèi)含有脂肪和水(紅骨髓含大約40%脂肪成分，黃骨髓含80%的脂肪成分)，而骨髓病變，包括一些腫瘤性病變?nèi)绺鞣N白血病、多發(fā)性骨髓瘤、骨髓轉(zhuǎn)移瘤等，腫瘤組織可以破壞正常骨髓結(jié)構(gòu)，并易于完全取代其脂肪成分，而一些外傷性及炎癥性病變，雖可以造成骨髓結(jié)構(gòu)的破壞及骨髓水腫，但仍存在一定量的脂肪組織;而磁共振化學(xué)位移成像(chemical shift imaging)能檢測出組織內(nèi)的微量脂肪，由此磁共振化學(xué)位移成像有望成為鑒別椎體良惡性病變的一種非常有效的方法。因此，本文研究的目的是使用磁共振化學(xué)位移成像技術(shù)，確定正常椎體的信號強度變化的范圍值，以期為這種技術(shù)鑒別椎體良惡性病變建立基礎(chǔ)。

本文的研究結(jié)果顯示，正常椎體骨髓在化學(xué)位移成像上具有一定的特征性， 與同相位圖像相比較，所有椎體在反相位圖像上均顯示出不同程度信號強度的下降，椎體信號強度指數(shù)根據(jù)椎體位置而發(fā)生一定程度的變化，椎體信號強度指數(shù)與年齡間存在正相關(guān)性，即隨著年齡的增長，椎體信號強度下降越來越明顯。化學(xué)位移成像技術(shù)是根據(jù)水和脂肪在外磁場的作用下，共振頻率不一樣，質(zhì)子間的相位不一致，在不同的回波時間可獲得不同相位差的影像這一基本原理而開發(fā)的序列。當(dāng)水質(zhì)子和脂肪質(zhì)子處于同相位時， 兩者磁化矢量相加， 信號強度增加;反相位時兩者磁化矢量相減，信號強度減低[4]。當(dāng)組織內(nèi)含有等量的脂肪和水時，在反相像位圖像上，信號強度的下降程度是最明顯的，而在以脂肪或水為主要成分的組織中，信號強度下降程度最小[5]。正常情況下，成年人椎體骨髓內(nèi)含有40%的脂肪、40%的水分及20%的蛋白質(zhì)，因此在反相位圖像上椎體信號強度出現(xiàn)不同程度下降。椎體信號強度指數(shù)與年齡的相關(guān)性是我們所期待的，因為骨內(nèi)紅骨髓及黃骨髓的分布隨年齡而不同，由嬰兒至成人進行著生理性轉(zhuǎn)換。胎兒期骨髓全部為紅骨髓，出生后不久逐漸從外周骨向中軸骨以基本對稱的形式向黃骨髓轉(zhuǎn)換，約25歲時達到成人型骨髓，這時紅骨髓主要分布于中軸骨(顱骨、脊柱、肋骨、骨盆及胸骨等)及四肢長骨(肱骨、股骨)近端，其余部位骨髓主要為黃骨髓。黃骨髓由于含有較多的脂肪成分，在反相位圖像上應(yīng)產(chǎn)生更高信號強度的圖像。本文的研究結(jié)果顯示椎體信號強度下降指數(shù)與年齡間存在正相關(guān)性，即椎體在反相位上的信號強度下降的程度隨著年齡的增加而明顯。本研究沒有將其他一些影響因素排除在外，如貧血、吸煙史、骨質(zhì)疏松等，這些均與紅骨髓逆轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)人體需要的血量超過現(xiàn)有紅骨髓的造血能力時，黃骨髓即向紅骨髓轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換過程與生理性轉(zhuǎn)換恰恰相反，由中軸骨向外周骨轉(zhuǎn)換，稱為骨髓逆轉(zhuǎn)換。很多疾病可引起骨髓逆轉(zhuǎn)換，例如慢性貧血、全身轉(zhuǎn)移性腫瘤、骨髓纖維化、骨髓瘤等[6～8]。另外化學(xué)位移成像能夠證實位于同一個像素里的脂肪與水含量的比例關(guān)系，骨髓的主要成分包括血管、神經(jīng)、造血細(xì)胞、脂肪組織、骨性成分和結(jié)締組織，因此骨髓的基本成分也會影響到這種關(guān)系[9]。總之，化學(xué)位移成像技術(shù)簡單、成像時間短，另外，該成像技術(shù)由于只與脂肪和水質(zhì)子進動頻率有關(guān)，與進動頻率的絕對值無關(guān)，受靜磁場非均勻性影響較小，可用于定量分析椎體骨髓。