骨质疏松症（OP）是公共卫生保健中一个越来越常见的疾病，随着老年人口的快速增长，椎体骨折的数量也在持续增加。目前OP的临床诊断标准包括骨矿物质密度（BMD）的测量，主要是通过双能量X射线吸收仪（DXA）和定量计算机断层扫描（QCT）。除BMD外，骨水和骨髓脂肪含量对骨强度及其生物力学特性的影响也是公认的。

研究表明，骨中的自由水（FW）和胶原结合水（CBW）（即与有机基质紧密结合的水）分别对孔弹性和粘弹性有贡献价值。研究发现，CBW的浓度越大，FW的浓度越低，其峰值应力、屈服应力和预屈服韧性的值越高。已发现小梁骨中的骨髓脂肪含量与骨量呈负相关，这可以解释为骨质疏松症的病理生理学与间充质干细胞的成骨性降低和成脂性增强有关。

目前，大多数的骨水研究都集中在皮质骨成像上，由于CBW的T2弛豫时间非常短（即0.3ms左右），回波时间（TE）小于50μs的超短回波序列被应用于CBW的成像和定量。然而众所周知，骨小梁对代谢刺激反应强烈，其转换率是皮质骨的8倍，这使得小梁骨的成像在检测早期骨质流失方面更为可行。然而，骨小梁中CBW的量化在技术上具有挑战性。为了准确量化CBW，关键是要充分抑制所有长T2弛豫时间的成分的信号，同时保持合理的CBW信噪比。

最近，一个新的三维短重复时间绝热反转恢复准备UTE（3D STAIR-UTE）序列被开发出来，用于体内骨小梁的体积CBW定量。另一方面，临床上有一种名为回声不对称和最小二乘估计的水和脂肪迭代分解（IDEAL-IQ）的技术被用于骨髓脂肪分数（BMFF）和FW的测量。然而，这种IDEAL-IQ技术只考虑到BMFF中的FW和骨髓脂肪的质子，而这些定量不包括CBW的计算。

近日，发表在European Radiology杂志的一项研究提出了一种组成式磁共振成像技术，通过三维短重复时间绝热反转恢复准备超短回波时间（STAIR-UTE）磁共振成像和IDEAL-IQ的组合来量化腰椎中所有水成分以及脂肪的质子分数，以实现更加准确的骨质疏松症患者腰椎骨质量的评估。

共有182名参与者接受了MRI、定量CT和DXA检查。研究计算了每个受试者三个椎体（L2-L4）的腰部胶原蛋白结合水质子分数（CBWPF）、自由水质子分数（FWPF）、总水质子分数（TWPF）、骨矿物质密度（BMD）和T-core。分别研究了CBWPF、FWPF和TWPF与BMD和T-core的相关性。建立了一个结合所有水分成分和临床特征的综合诊断模型，并使用接收器操作特征（ROC）评估了所有水分成分和综合诊断模型在区分正常人、骨质疏松症和骨质疏松症队列中的表现。 
CBWPF与BMD（r = 0.85，p < 0.001）和T-core（r = 0.72，p < 0.001）显示出强烈的相关性，而FWPF和TWPF与BMD（r = 0.65和0.68，p < 0.001）和T-core（r = 0.47和0.49，p < 0.001）显示出中等的相关性。从ROC分析得到的高曲线下面积值表明，CBWPF、FWPF和TWPF有可能区分正常、骨质疏松和骨质疏松的队列。同时，综合诊断模型显示出最佳的性能。 

图 三名骨量正常（第一行，51岁男性）（a）、骨质疏松症（第二行，50岁男性）（b）和骨质疏松症（最后一行，66岁女性）（c）的受试者腰椎的代表性骨矿物质密度（BMD）（第一栏）、T-评分（第二栏）和胶原蛋白结合水质子密度（CBWPF）（第三栏）

综上所述，骨盆腔的磁共振成像分析可对OP的骨质变化进行全面评估，纳入所有水成分和临床特征的综合诊断模型可以为骨质疏松症的临床评估提供一个潜在的影像学评估工具。

原始出处：

Jin Liu,Jian-Di Chen,Ping Li,et al.Comprehensive assessment of osteoporosis in lumbar spine using compositional MR imaging of trabecular bone.DOI:10.1007/s00330-022-09368-0