Изучение возможностей МР-последовательности IDEAL и фракции жира в диагностике остеопороза: ретроспективное описательное одноцентровое исследование

Введение: Прочность кости на 60–70% зависит от ее минеральной плотности. Остальные 30–40% прочности зависят от ее микроархитектоники и состава. При остеопорозе происходит жировая инволюция костного мозга. На основании этого было предложено определять количество жировой ткани в кости в виде жировой фракции. Магнитно-резонансная томография может быть использована для оценки жировой фракции. МР-последовательность IDEAL недостаточно изучена для исследования фракции жира и корреляции с данными двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии.

Цель: Исследовать возможность использования фракции жира, получаемой с помощью последовательности IDEAL при магнитно-резонансной томографии, в диагностике остеопороза у женщин старше 50 лет.

Материалы и методы: Проанализированы магнитно-резонансные томограммы I–IV поясничных позвонков (последовательность IDEAL) и данные двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии 43 женщин старше 50 лет (средний возраст 63,9±8,4  года). МРТ проведена на  аппарате GE Signa Voyager. ДРА проведена на  остеоденситометре Dexxum. Фракция жира рассчитывалась как соотношение интенсивности сигнала на изображениях только от жира и только от воды. Статистика: Для корреляционного анализа рассчитывался коэффициент Пирсона (r), применялся ROC-анализ, производилась оценка чувствительности и специфичности. Значения считались статистически значимым при p<0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ: Фракция жира менее 0,66 соответствует нормальным значениям МПК, фракция жира более 0,71 соответствует остеопорозу (p=0,030). Чувствительность МРТ для выявления остеопороза составила 99%, специфичность 87%, точность 88% (p><0,05). Коэффициент корреляция между МПК и фракцией жира отрицательный и статистически значимый (r=−0,316; p=0,041). Коэффициент корреляции между Т-критерием и фракцией жира статистически значимый, отрицательный (r=−0,300; p=0,05). Коэффициент корреляции между возрастом и фракцией жира положительный, статистически значимый (r=0,374; p=0,015). Коэффициент корреляции между ИМТ и фракцией жира статистически недостоверный (r=−0,147; p=0,347). ОБСУЖДЕНИЕ: При уменьшении минеральной плотности кости увеличивается фракция жира, при уменьшении Т-критерия фракция жира увеличивается, при увеличении возраста фракция жира увеличивается. Корреляции между индексом массы тела и фракцией жира не было выявлено. Данные исследования соотносятся с данными других работ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: МР-последовательность IDEAL является перспективной методикой оценки фракции жира. Магнитнорезонансная томография широко используется в диагностике дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника. Последовательность IDEAL длится всего чуть более 3 минут и может быть добавлена к рутинному протоколу МРТ поясничного отдела позвоночника без значимого увеличения времени обследования, без назначения дополнительных методик исследования, без воздействия ионизирующего излучения и  со значительным увеличением количества диагностической информации для выявления остеопороза. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: остеопороз, двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, магнитно-резонансная томография > < 0,05.

Результаты: Фракция жира менее 0,66 соответствует нормальным значениям МПК, фракция жира более 0,71 соответствует остеопорозу (p=0,030). Чувствительность МРТ для выявления остеопороза составила 99%, специфичность 87%, точность 88% (p < 0,05). Коэффициент корреляция между МПК и фракцией жира отрицательный и статистически значимый (r=−0,316; p=0,041). Коэффициент корреляции между Т-критерием и фракцией жира статистически значимый, отрицательный (r=−0,300; p=0,05). Коэффициент корреляции между возрастом и фракцией жира положительный, статистически значимый (r=0,374; p=0,015). Коэффициент корреляции между ИМТ и фракцией жира статистически недостоверный (r=−0,147; p=0,347).

Обсуждение: При уменьшении минеральной плотности кости увеличивается фракция жира, при уменьшении Т-критерия фракция жира увеличивается, при увеличении возраста фракция жира увеличивается. Корреляции между индексом массы тела и фракцией жира не было выявлено. Данные исследования соотносятся с данными других работ.

Заключение: МР-последовательность IDEAL является перспективной методикой оценки фракции жира. Магнитнорезонансная томография широко используется в диагностике дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника. Последовательность IDEAL длится всего чуть более 3 минут и может быть добавлена к рутинному протоколу МРТ поясничного отдела позвоночника без значимого увеличения времени обследования, без назначения дополнительных методик исследования, без воздействия ионизирующего излучения и  со значительным увеличением количества диагностической информации для выявления остеопороза.

1. Низовцова Л.А., Морозов С.П., Петряйкин А.В., Босин В.Ю., Сергунова К.А., Владзимирский А.В., Шантаревич М.Ю. К унификации выполнения и интерпретации результатов остеоденситометрии // Вестник рентгенологии и радиологии. 2018. № 99 (3). С. 158–163. https://doi.org/10.20862/0042-4676-2018-99-3-158-163.

2. Maslaris A., Bungartz M., Layher F. et al. Feasibility Analysis of a Novel Method for the Estimation of Local Bone Mechanical Properties: A Preliminary Investigation of Different Pressure Rod Designs on Synthetic Cancellous Bone Models // Arch. Bone Jt. Surg. 2021. No. 9. Р. 203–210. https://doi: 10.22038/abjs.2020.47854.2365.

3. Calciolari E., Donos N., Park J.C. et al. Panoramic measures for oral bone mass in detecting osteoporosis: a systematic review and meta-analysis // J. Dent. Res. 2015. No. 94 (3 Suppl). Р. 17S–27S. https://doi: 10.1177/0022034514554949.

4. Jafari R., Spincemaille P., Zhang J. et al. Deep neural network for water/fat separation: Supervised training, unsupervised training, and no training // Magn. Reson. Med. 2021. No. 85. Р. 2263–2277. https://doi: 10.1002/mrm.28546.

5. Dixon W.T. Simple proton spectroscopic imaging // Radiology. 1984. Vol. 153. No. 1. Р. 189–194. https://doi.org/10.1148/radiology.153.1.6089263.

6. Bydder M., Yokoo T., Hamilton G. et al. Relaxation effects in the quantification of fat using gradient echo imaging // Magn. Reson. Imaging. 2008. No. 26 (3). Р. 347– 359. https://doi: 10.1016/j.mri.2007.08.012.

7. Xin-Chen Huang, Yi-Long Huang, Yi-Tong Guo et al. An experimental study for quantitative assessment of fatty infiltration and blood flow perfusion in quadriceps muscle of rats using IDEAL-IQ and BOLD-MRI for early diagnosis of sarcopenia // Experimental Gerontology. 2023. No. 183. Р. 112322. doi: https://doi.org/10.1016/j.exger.2023.112322.

8. Петряйкин А.В., Скрипникова И.А. Количественная компьютерная томография, современные данные. Обзор // Медицинская визуализация. 2021. № 25 (4). С. 134–146. https://doi.org/10.24835/1607-0763-1049.

9. Panina O.Yu., Gromov A.I., Akhmad E.S. et al. Accuracy of fat fraction estimation using Dixon: experimental phantom study // Medical Visualization. 2022. No. 26 (4). Р. 147–158. https://doi.org/10.24835/1607-0763-1160.

10. Aoki T., Yamaguchi S., Kinoshita S. et al. Quantification of bone marrow fat content using iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and leastsquares estimation (IDEAL): reproducibility, site variation and correlation with age and menopause // British Journal of Radiology. 2016. No. 89. Р. 20150538. https://doi:10.1259/bjr.20150538.

11. He J., Fang H., Li X. Vertebral bone marrow fat content in normal adults with varying bone densities at 3T magnetic resonance imaging // Acta Radiologica. 2018. No. 60 (4). Р. 509–515. https://doi:10.1177/0284185118786073.

12. Лукашев А.Д., Ахатов А.Ф., Рыжкин С.А., Михайлов М.К., Залаева Д.Р. Применение МРТ-последовательности DIXON в диагностике изменений губчатого вещества тел позвонков в сопоставлении с данными остеоденситометрии // Медицинская визуализация. 2023. № 27 (3). C. 76–83. https://doi.org/10.24835/1607-0763-1201.

13. Zhou F., Sheng B., Lv F. Quantitative analysis of vertebral fat fraction and R2* in osteoporosis using IDEAL-IQ sequence // BMC Musculoskelet. Disord. 2023. No. 11. Р. 1–8. https://doi: 10.1186/s12891-023-06846-4.

14. Bilge E.F., Gulsah G., Elcin Y.A. et al. Fat Fraction Estimation of the Vertebrae in Females Using the T2*-IDEAL Technique in Detection of Reduced Bone Mineralization Level: Comparison With Bone Mineral Densitometry // Journal of Computer Assisted Tomography. 2014. No. 38. P. 320–324. https://doi: 10.1097/RCT.0b013e3182aa4d9d.

15. Zhao Y., Huang M., Ding J. et al. Prediction of Abnormal Bone Density and Osteoporosis From Lumbar Spine MR Using Modified Dixon Quant in 257 Subjects With Quantitative Computed Tomography as Reference // J. Magn. Reson. Imaging. 2019. No. 49 (2). Р. 390–399. https://doi: 10.1002/jmri.26233.

16. Liu Z., Huang D., Jiang Y., Ma X., Zhang Y., Chang R. Correlation of R2* with fat fraction and bone mineral density and its role in quantitative assessment of osteoporosis // Eur. Radiol. 2023. No. 33 (9). Р. 6001–6008. https://doi: 10.1007/s00330-023-09599-9.