Исследование диагностических возможностей измерения фракции жира при магнитно-резонансной томографии в выявлении снижения минеральной плотности кости у пациентов с гемобластозами: ретроспективное описательное одноцентровое

Введение: На прочность кости влияет количество минеральных веществ, микроархитектоника кости, количество органических веществ, в том числе жировой ткани. Традиционные методы исследования количества жировой ткани в костном мозге инвазивны. Магнитно-резонансная томография неинвазивна и может быть использована для оценки жировой фракции костной ткани. Связи между фракцией жира и минеральной плотностью кости недостаточно изучены.

Цель: Исследовать диагностические возможности измерения фракции жира в поясничных позвонках при магнитно-резонансной томографии у пациентов с гемобластозами.

Материалы и методы: Проанализированы магнитно-резонансные томограммы I–IV поясничных позвонков (импульсная последовательность IDEAL) и данные двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии 46 пациентов с гемобластозами (средний возраст женщин 41,6±13,7 года, средний возраст мужчин 43,7±12,3 года). Магнитно-резонансная томография и двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия проведена на аппаратах GE Signa Voyager и Dexxum соответственно. Фракция жира рассчитывалась как соотношение интенсивности сигнала от протонов жира и протонов воды на изображениях поясничных позвонков.

Статистика: Для оценки диагностической значимости методик использовался ROC-анализ. Для вычисления корреляции использовался корреляционный анализ Пирсона. Для вычисления изменчивости измерений между наблюдателями использовался графический метод Бланда–Альтмана.

Результаты: Значения фракции жира поясничных позвонков у мужчин с нормальными значениями минеральной плотности кости (МПК) составили 67,8±6% (58–72%), у женщин – 58,3±11% (45–68%). У мужчин со снижением МПК значения фракции жира составили 72,2±8% (61–86%), у женщин – 74,1±7% (59–83%). Средняя разница для измерений интенсивности сигнала от протонов жира между двумя наблюдателями составила 11%, для протонов воды – 12% (p<0,05). У женщин выявлена умеренная корреляция между МПК и фракцией жира (r=0,38, p=0,04), умеренная корреляция между фракцией жира и возрастом (r=0,39, p=0,04). У мужчин выявлена слабая корреляция между МПК и фракцией жира (r=0,26, p=0,05). Чувствительность измерения фракции жира более 75% при снижении минеральной плотности кости составила 60%, специфичность 85%, точность 73% (p<0,05).

Обсуждение: При уменьшении минеральной плотности кости увеличивается фракция жира, при увеличении возраста фракция жира увеличивается. У мужчин с нормальными значениями минеральной плотности кости фракция жира выше, чем у женщин того же возраста. Низкие значения межисследовательской вариабельности показывают высокую воспроизводимость вычисления значений интенсивности сигнала на изображениях IDEAL. Данные исследования соотносятся с данными других работ.

Заключение: МРТ поясничного отдела позвоночника с дополнением последовательности IDEAL у пациентов с гемобластозами может быть использована для неинвазивной оценки состояния костей, измерения фракции жира и косвенной оценки снижения минеральной плотности кости с умеренной диагностической точностью и воспроизводимостью, без дополнительного назначения двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии.

1. Compston J.E. Management of glucocorticoid-induced osteoporosis // Nature Reviews Rheumatology. 2010. No. 6. Р. 82–88. doi.org/10.1038/nrrheum.2009.259.

2. Schuit S.C., Klift M., Weel A.E. et al. Fracture incidence and association with bone mineral density in elderly men and women: the Rotterdam Study // Bone. 2004. No. 34. Р. 195–202. doi: 10.1016/j.bone.2003.10.001.

3. Ammann P., Rizzoli R. Bone strength and its determinants // Osteoporosis International. 2003. No. 14, Sup. 3, pp. 13–18. doi.org/10.1007/s00198-002-1345-4.

4. Griffith J.F., Yeung D.K., Ma H.T. et al. Bone marrow fat content in the elderly: A reversal of sex difference seen in younger subjects // Journal of Magnetic Resonance Imaging. 2012. No. 36. Р. 225–230. doi.org/10.1002/jmri.23619.

5. Justesen J., Stenderup K., Ebbesen E.N. et al. Adipocyte tissue volume in bone marrow is increased with aging and in patients with osteoporosis // Biogerontology. 2001. No. 2. Р. 165–171. doi.org/10.1023/a:1011513223894.

6. Schwartz A.V., Sigurdsson S., Hue T.F. et al. Vertebral bone marrow fat associated with lower trabecular BMD and prevalent vertebral fracture in older adults // Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2013. No. 98. Р. 2294–2300. doi.org/10.1210/jc.2012-3949.

7. Ergen F.B., Gulal G., Yildiz A.E. 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. Р. 320–324. doi.org/10.1097/RCT.0b013e3182aa4d9d.

8. Veldhuis-Vlug A.G., Rosen C.J. Clinical implications of bone marrow adiposity // Journal of Internal Medicine. 2018. No. 283 (2). Р. 121–139. doi: https://doi.org/10.1111/joim.12718.

9. Reeder S.B., Wen Z., Yu H. et al. Multicoil Dixon chemical species separation with an iterative least-squares estimation method // Magnetic Resonance in Medicine. 2004. No. 51. Р. 35–45. doi.org/10.1002/mrm.10675.

10. Watanabe D., Kimura T., Yanagida K. et al. Feasibility of assessing male osteoporosis using MRI IDEAL-IQ sequence of proximal femur in prostate cancer patients // The Aging Male. 2022. No. 25 (1). Р. 228–233. doi.org/10.1080/13685538.2022.2112663.

11. Huang X.C., Huang Y.L., Guo Y.T. 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. 2003. No. 183. Р. 112322. doi.org/10.1016/j.exger.2023.112322.

12. Zhang L., Zheng Y.L., Wang R., Wang X.Q., Zhang H. Exercise for osteoporosis: A literature review of pathology and mechanism // Frontiers in immunology. 2022. No. 9. Р. 1005665. doi: 10.3389/fimmu.2022.1005665.

13. 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.

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

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 // Journal of Magnetic Resonance Imaging. 2019. No. 49 (2). Р. 390–399. doi.org/10.1002/jmri.26233.

16. Aoki T., Shinpei Y., Shunsuke K. et al. Quantification of bone marrow fat content using iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL): reproducibility, site variation and correlation with age and menopause // British Journal of Radiology. 2016. No. 89. Р. 20150538. doi.org/10.1259/bjr.20150538.

17. 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. doi.org/10.1177/0284185118786073.

18. Liu Z., Huang D., Jiang Y. et al. Correlation of R2* with fat fraction and bone mineral density and its role in quantitative assessment of osteoporosis // European Radiology. 2023. No. 33 (9). Р. 6001–6008. doi.org/10.1007/s00330-023-09599-9.

19. Zhou J., Damasceno P.F., Chachad R. et al. Automatic Vertebral Body Segmentation Based on Deep Learning of Dixon Images for Bone Marrow Fat Fraction Quantification // Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 2020. No. 11. Р. 612. doi.org/10.3389/fendo.2020.00612.