作者：程子桐，徐黎，首都医科大学附属北京积水潭医院放射科

出生时骨髓主要为造血组织；随年龄增长，具有活跃内分泌和旁分泌功能的骨髓脂肪组织(bone marrow adipose tissue，BMAT)逐渐增多。生理状态下，遇高海拔、吸烟、失血及训练后，BMAT可向红骨髓转化；病理状态如代谢系统、血液系统疾病或使用某些药物可使BMAT增多，恶性疾病浸润骨髓则可致BMAT减少。BMAT 可作为生物学标志物，对其进行动态量化对于评估疾病发生、发展及疗效具有重要意义。MRI、单体素质子MR 波谱(hydrogen proton MR spectroscopy，1 H-MRS)及CT 可无创测量BMAT，是目前影像学量化评估BMAT的主要手段。本文就上述影像学技术量化BMAT原理及其临床应用进行综述。

1. 影像学量化评估BMAT技术

1.1 MRI

1.1.1 1 H-MRS 

常用1 H-MRS序列包括点分辨光谱学(point-resolved spectroscopy，PRESS)及激励回波采集模式(stimulated echo acquisition mode，STEAM)，可获得骨髓组织水脂分数及骨髓脂肪分数(bone marrow fat fraction，BMFF)。以1 H-MRS量化BMAT多用于中轴骨，其短期、长期重复测量股骨头和椎体结果的可靠性均较高。1 H-MRS还能可视化脂肪酸的饱和峰及不饱和峰：5.2ppm 和5.3ppm烯质子(-CH=CH-)代表不饱和脂肪酸，1.3ppm 亚甲基质子[(-CH2-)n]代表饱和脂肪酸，烯烃峰与总脂含量之比为脂肪酸不饱和指数，可进一步反映骨骼生物学特性。然而脂肪酸测值准确性可能受骨小梁影响，尤其用于测量绝经后妇女脊椎骨时；增加TE并应用弥散加权成像有助于改善测量精度。此外，通常认为1.3ppm 亚甲基信号是饱和脂肪酸的标志，但并不具备特异性。

1.1.2 化学位移成像(chemical shift imaging，CSI)

水分子与脂肪分子中氢质子的化学键不同，导致两种组织中氢质子的进动频率和相位不同。水与脂肪分子相位差达到180°时，MRI信号为二者的差值，称为反相位；而当二者相位完全重合时，MRI信号为二者之和，称为同相位。既往研究表明，1 H-MRS和CSI所测椎体BMAT含量具有良好一致性，而CSI不仅采集时间更短、后处理更简单，还能提供水和脂肪成分的空间分辨率信息。BAUM 等报道，CSI技术用于评估全脊柱BMAT的可重复性亦良好。Dixon技术基于CSI，通过同、反相位信号强度相加、减，得到可定量BMFF的纯水像和纯脂像，其结果与1 H-MRS具有良好的一致性。

相比其他方法，Dixon采集时间更短，且能提供骨髓中水和脂肪成分的空间分辨率信息。体外研究表明，以Dixon技术量化BMAT结果与组织学所见具有良好相关性。对传统Dixon技术加以多方面改进和优化后的MR mDixon Quant技术可进一步提高量化BMAT的准确性，采用多个TE序列，利用经预校准的多峰谱信号模型，能更准确地拟合脂肪和水信号、量化脂肪含量，适用于评估BMAT分布及其异质性，同时获得T1、T2弛豫时间、质子密度等多参数量化信息，为综合评估骨髓病变提供更多依据。

1.2 能谱CT 

最初能谱CT因扫描时间长和辐射剂量高而应用受限。随着技术的不断进步，通过优化重建算法及升级硬件，能谱CT辐射剂量已降至与普通CT相当，且显著缩短了扫描时间、降低了图像噪声。采用能谱CT 物质分离技术能定量BMAT。CT值与线性衰减系数密切相关，而线性衰减系数受组织成分、光子能量和质量密度影响。双能CT以2种X线管电压扫描获取数据，利用不同能量X线区分骨髓不同成分，可依据物质对X线的衰减特性，借助物质分离算法量化骨髓脂肪比例，更精准地评估骨髓成分。双能CT量化BMAT结果与1 H-MRS及组织学检查等均有较高一致性。

1.3 人工智能(artificial intelligence，AI) 

新兴AI技术也已用于评估BMAT。影像组学通过从医学影像中提取高通量特征，通过机器学习等方法挖掘其与骨髓脂肪含量的潜在关联而实现精准评估；利用深度学习算法如卷积神经网络能自动识别和分割骨髓区域，高效、准确地量化BMAT。多模态影像学可作为全面评估BMAT及其与骨密度、骨微结构的关系的有力工具。AI已用于开发各种定量分析工具，如mDixon-Quant技术和非对称回波采集与迭代最小二乘法水脂分离定量(iterative decomposition of fat and water with echo asymmetry and least squares estimation intelligence quotient，IDEAL-IQ)序列，由此快速、准确地量化BMAT。

2. 可致BMAT含量变化的病理因素

2.1 代谢性疾病

2.1.1 肥胖 

肥胖通过过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPARγ)信号通路而增加BMAT含量，高脂饮食诱导的代谢变化和炎症因子亦促使BMAT 增加。相关1 H-MRS结果显示，肥胖女性骨髓脂肪与内脏脂肪呈正相关，提示内脏脂肪影响骨骼健康；而对于肥胖男性，BMAT亦为骨骼健康的负面预测因子。

2.1.2 糖尿病 

糖尿病患者BMAT含量增加可能与胰岛素信号通路异常及Runt相关转录因子2(Runtrelated

 transcription factor 2，RUNX2)表达减少等机制有关；慢性高血糖进一步促进BMAT 增高。SLADE等以IDEAL 技术测量1型糖尿病患者BMAT未见明显变化，而其椎骨、股骨及胫骨BMAT含量与血清脂质水平呈显著正相关，且随年龄增加，BMAT含量增高而骨密度降低。2型糖尿病患者中，男性BMAT含量高于非糖尿病患者，且除BMAT含量变化外，其不饱和脂肪酸含量也与非糖尿病患者存在差异；而女性骨髓脂肪不饱和程度较低。

PATSCH 等报道，糖尿病患者骨髓不饱和脂肪酸降低1.3%、饱和脂肪酸升高3.3%，尤其发生骨折的糖尿病患者的骨髓不饱和脂肪酸含量最低而饱和脂肪酸含量最高。某些治疗因素也可影响糖尿病患者BMAT。GREY等的1 H-MRS和水脂成像(water fat imaging，WFI)研究结果显示，应用吡格列酮后，2型糖尿病患者BMAT增加。

2.1.3 神经性厌食 

神经性厌食患者BMAT含量因能量代谢重新分配和瘦素水平变化而增加。雌激素缺乏也可促进BMAT 增高。BREDELLA 等以1 H-MRS技术对比神经性厌食患者与健康人脊柱及股骨BMAT，以及BMAT与骨密度的关系，发现神经性厌食患者内脏脂肪和皮下脂肪明显减少，但其腰椎及股骨BMAT含量高于健康人，其骨密度与BMAT呈负相关。

2.1.4 应用糖皮质激素 

长期或大剂量使用糖皮质激素可影响BMAT含量及骨骼健康；糖皮质激素治疗可致BMAT含量增高，原因在于糖皮质激素通过直接和/或间接途径促进脂肪前体细胞向成熟脂肪细胞分化、抑制成骨细胞形成，使BMAT 积累、引发骨质量下降。

2.2 骨骼疾病

2.2.1 骨质疏松 

骨质疏松患者BMAT含量增加与其雌激素水平降低有关：雌激素水平降低影响骨骼代谢，并可能通过影响包括核因子κB受体激活剂配体(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)在内的多种因子表达而共同加重骨量丢失及BMAT含量变化。GRIFFITH 等对女性L3椎体行1 H-MRS扫描，相比骨密度正常组，骨量减少组BMFF明显增加；YUAN等针对男性获得类似结果。

2.2.2 骨折 

骨髓脂肪含量较高与椎体骨折有关，且不受骨密度影响；相比BMAT含量，根据BMAT成分能更好地评估骨折风险。PATSCH 等观察绝经后妇女，发现其骨折史与不饱和脂肪含量较低有关；校准脊柱骨密度后获得相同结果。WOODS等报道，BMAT中饱和脂肪占比增加与骨密度降低及骨折风险增高有关，不饱和脂肪含量增加则与骨折风险降低有关。

2.3 血液系统疾病

2.3.1 多发性骨髓瘤 

多发性骨髓瘤影响骨骼结构和功能，肿瘤细胞广泛浸润并取代正常骨髓，导致其BMAT 含量降低。Dixon相关研究结果显示，新发多发性骨髓瘤患者各椎体BMFF 及椎体平均BMFF均低于意义未明单克隆丙种球蛋白血症(monoclonal gammopathy of undetermined significance，MGUS)患者及健康人。相比未被肿瘤浸润区域，受累病灶骨髓BMFF降低。未合并贫血多发性骨髓瘤患者中，治疗后明显好转者的BMFF高于无明显好转者；而在合并贫血患者中未见此现象。

2.3.2 白血病 

白血病肿瘤细胞取代健康造血组织而致骨髓脂肪含量下降，同时，为适应肿瘤细胞的高代谢需求，骨髓出现反应性血管生成。骨髓脂肪细胞可通过分泌细胞因子和直接接触造血细胞而调节造血过程。对于某些类型白血病，BMAT 是肿瘤细胞的保护因素，使其免于化疗药物所致凋亡，增加其存活和增殖机会。此外，BMAT 可能通过分泌特定细胞因子如瘦素而促进白血病细胞增殖和分化。利用Dixon技术测量病变椎体BMFF 有助于鉴别其良、恶性。

2.3.3 再生障碍性贫血(aplastic anemia，AA) 

AA是复杂的骨髓衰竭综合征，以骨髓严重缺乏和外周血全血细胞减少为特点，通过造血干细胞减少和瘦素水平变化而使BMAT增加；同时，骨髓间充质干细胞分化方向改变亦致BMAT增加。AA 患者骨髓造血组织明显减少而脂肪组织明显增加，影响正常造血过程；且AA患者骨髓间充质干细胞在体外更易分化为脂肪细胞而非骨细胞。BMAT对于鉴别AA 与其他疾病具有重要意义：AA 患者BMFF高于骨髓增生异常综合征及白血病患者。

2.4 其他 

慢性肾病、类风湿性关节炎及甲状腺功能减退症等也与骨髓脂肪含量改变有关，但目前尚未获得充分证据。

3. 小结

BMAT具有活跃内分泌及旁分泌功能，与代谢性疾病、骨疾病及血液病等相关，无创定性、定量测量BMAT具有重要临床意义。CSI、Dixon、1 H-MRS及能谱CT对于量化评价BMAT均有重要价值，但也存在其局限性。目前对于BMAT与疾病如慢性肾病等的关系的研究尚不充分；未来需继续完善测量技术和后处理软件，进一步探索影像学量化BMAT用于诊断不同疾病的价值。

来源：程子桐，徐黎.影像学定量骨髓脂肪技术及其临床应用[J].中国医学影像技术，2025，41(05)：843-847.DOI：10.13929/j.issn.1003-3289.2025.05.032.