研究背景随着全球人口老龄化,骨质疏松性椎体压缩骨折（Osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）患病率不断上升,2015年我国50岁以上人群中,新发OVCF患者约为127万例,预计到2050年,将高达300万例。OVCF有多种负面影响,如脊柱后凸、背痛、活动量减少和死亡率增加,已成为影响我国老年人群的三大疾病之一。目前对OVCF的诊断主要依据临床查体及影像学检查结果,通常情况下,在临床评估怀疑存在OVCF时,可通过影像学检查如X线片、计算机断层成像（Computed Tomography,CT）和磁共振（Magnetic Resonance Imaging,MRI）来证实。仅靠X线和CT往往很难明确诊断OVCF,MRI是一种多序列、多参数的成像方法,对脂肪和水含量高度敏感,其对松质骨骨折后骨髓内创伤修复的病理改变非常敏感。骨髓水肿（Bone marrow edema,BME）一词最早由Wilson等人于1988年在影像学文献中提出。其特征是流体敏感MRI序列信号强度增加,T1加权（T1 weighted imaging,T1WI）序列信号强度降低,短时间反转恢复序列（Short time inversion recovery,STIR）信号强度增强。T1WI和STIR在骨髓水肿（BME）的检测中发挥了重要作用,不仅是诊断（亚）急性OVCF的金标准,而且有助于通过信号强度的变化判断骨折愈合阶段。目前,只有少数研究对骨髓水肿在OVCF后时间进程的价值进行了评价,其相关的病理生理学特征尚不清楚,BME定量模式与组织病理学结果的相关性尚未有相关报道。骨质疏松是一种以骨量减少、骨微结构破坏,导致骨强度下降,脆性增加,易发生骨折为特征的一种代谢性骨病综合征,与骨的形成和吸收密切相关,而骨转换生化标志物（Bone biochemical markers,BTMs）的变化可用来反映骨吸收与骨形成的动态平衡状况,能够动态、全面地对骨代谢状态进行精确评估。Granchi等人通过测量血清中骨代谢标志物的浓度对长骨骨折进行了描述。然而,骨质疏松性椎体压缩骨折（OVCF）后BTMs会发生怎样的变化,与BME信号变化有无相关性,这方面的报道却很少,目前缺乏足够的影像学分析和骨代谢研究,其真正的病理与代谢演变过程不明。相比较于传统的保守治疗,近年开展的经皮椎体成形（Percutaneous vertebroplasty,PVP）和经皮椎体后凸成形（Percutaneous kyphoplasty,PKP）逐渐成为成为治疗OVCF的经典微创技术,由于BME信号常可反映急性或亚急性骨折,是PVP/PKP治疗的最佳适应证。MRI上骨折椎体内骨髓水肿的存在对PVP治疗有积极的反应,而骨水泥弥散情况又是影响手术疗效的重要因素之一,关于BME信号对椎体强化术后临床疗效的影响研究甚少,术前BME信号特征能否对骨水泥的弥散情况产生影响,目前少有研究涉及。为了解决这些问题,我们对曾住院接受治疗的626例OVCF患者进行回顾性的研究,旨在通过术前MRI对骨折椎体BME信号进行定量分析,研究骨折愈合过程中BME信号变化,探讨BME对椎体骨折愈合的判断价值及其在临床治疗中的指导意义。本研究分以下三部分进行:（1）OVCF不同愈合时期BME信号模式与骨组织形态学研究;（2）OVCF不同愈合时期BME信号模式与骨转换标志物研究;（3）不同BME信号模式与PKP术后骨水泥弥散等级及临床疗效相关性分析。（第一部分）OVCF不同愈合时期BME信号模式与骨组织形态学研究目的MRI椎体内是否存在骨髓水肿（BME）已成为诊断急性/亚急性骨质疏松性椎体压缩骨折（OVCF）的金标准,但既往文献中很少讨论BME信号变化与OVCF骨组织病理表现的相关性。本研究旨在回顾性探讨OVCF不同愈合时期BME信号与骨组织形态计量学的关系。方法回顾性研究125例原发性OVCF患者,术前常规行MRI检查,证实椎体内存在BME。根据骨折发生时间将125例患者分为4期:Ⅰ期（0～15天）、Ⅱ期（16～30天）、Ⅲ期（31～60天）、Ⅳ期（61～90天）。通过MRI矢状面信号变化及强度评价BME,所有患者均在椎体强化过程中经椎弓根常规进行活检,活检材料来自椎体内骨折区域,制备脱钙活检标本,运用光镜观察并进行骨组织形态计量学分析,并与BME信号进行对照研究。结果所有患者均顺利完成手术,取得活检标本125例,其中Ⅰ期70例（56%）,Ⅱ期29例（23.2%）,Ⅲ期12例（9.6%）,Ⅳ期14例（11.2%）,所有活检均证实严重骨质疏松症,松质骨体积减少（平均12.8%;与对照组相比P=0.001）。不同愈合阶段之间有明显的重叠,83例（70%）患者在同一活检标本中显示存在至少2个或以上的骨折愈合阶段。骨折时间与骨组织形态学改变呈显著正相关,BME百分比与类骨体积/松质骨体积（OV/BV）、编织骨体积/组织体积（WBV/TV）呈显著负相关（r=-0.539,p=0.001）（r=-0.584,p=0.001）;BME百分比与纤维组织体积/组织体积（FV/TV）比值呈正相关（r=0.488,p=0.001）。结论1.发病时间不同,其椎体内部的组织病理变化也不尽相同,椎体骨折愈合存在不同愈合阶段交叉重叠现象,提示在愈合过程中可能存在反复损伤伴复发性微骨折,这对于评估椎体骨折的愈合情况及继发性病理改变有一定帮助。2.MRI对椎体骨折及其愈合程度具有较高的诊断价值,其BME信号变化在一定程度上可以反映病理变化,这对于评估椎体骨折的愈合情况及继发性病理改变有很大的帮助。（第二部分）OVCF不同愈合时期BME信号模式与骨转换标志物研究目的骨转换标志物（BTMs）可用于评估骨形成和骨吸收活性。然而,关于骨质疏松性椎体压缩性骨折后BTMs改变的报道很少,其与骨髓水肿（BME）信号变化对比研究更为少见。本研究目的是探讨绝经后OVCF骨转换标志物的动力学表现,分析BME信号能否呈现骨转换标志物的变化规律。方法309例OVCF患者纳入本研究,通过MRI矢状面信号变化及强度评价BME,检测血清分析骨转换标志物包括骨钙素（OST）,β-异构型Ⅰ型胶原氨基末端肽（β-CTX）,碱性磷酸酶（ALP）,Ⅰ型前胶原氨基末端肽（PINP）,25羟维生素D（25 hydroxy vitamin D,25OHD）和血磷（Phosphorus）的血清浓度。根据骨折时间,所有的病例分为6期:1期（0～3天）,Ⅱ期（3天～1周）,Ⅲ期（1～2周）,Ⅳ期（2～4周）,Ⅴ期（4～8周）,Ⅵ期（8～12周）,进行组内比较和组间动力学分析。结果各类型BTMs血药浓度均在椎体骨折后3天内开始升高。其中反映骨形成能力的指标PINP与反应骨吸收破坏能力的指标β-CTX均在骨折后1周达第1个峰值（53.7±8.26 ng/ml）（0.76±0.25 ng/ml）,在 Ⅴ 期（4～8 周）达到第 2 个峰值（69.8±7.25 ng/ml）（0.89±0.16 ng/ml）。BME信号特征及BTMs动力学表现在骨折愈合过程中呈现显著正相关关系（P=0.001,r=0.525;P=0.001,r=0.186）,但不同时期,又有各自不同特点。其中0～2周时,骨吸收活性（β-CTX）显著高于骨形成活性（PINP）,此时BME信号强度增加,范围扩大并达到峰值（86.36±18.45%）;2～8周时,骨周转率快速上升,PINP（69.50±16.82 ng/ml）和 β-CTX（0.89±0.23 ng/ml）均达到最大浓度,骨形成活性（PINP）更强,此时BME信号强度逐渐变弱,范围缩小;8～12周时,骨折愈合进入重建期,骨周转率放缓,BME信号与临近椎体趋于类似。结论1.基于炎症、再生和重塑的骨折愈合过程,椎体骨折后BTMs存在时间依赖性变化。本研究建立了 OVCF后的BTMs动力学及各时期的参考值。根据BTMs的动力学有助于更好地评估和监测椎体骨折愈合过程。2.不同BME信号模式与BTMs的动力学特性在OVCF不同愈合时期内有一定的相关性,根据不同BME信号变化,对评估OVCF患者骨代谢状态及愈合过程有一定指导意义。（第三部分）不同BME信号模式与PKP术后骨密度弥散等级及临床疗效相关性分析目的由于椎体内BME信号的存在是椎体强化治疗的最佳适应证,而骨水泥弥散情况又是影响手术疗效的重要因素之一。关于术前BME信号能否对骨水泥的弥散情况产生影响,目前少有研究涉及。本研究目的是对不同BME信号模式下骨水泥弥散情况和临床疗效进行评估,对BME信号在指导OVCF临床治疗中的价值进行探讨。方法回顾性分析曾行PKP治疗的399例OVCF患者的临床资料。根据术前BME信号面积,将所有患者分为三组:轻度型（1%-24%）、中度型（25%-74%）和重度型（75%-100%）。参考术前BME分布范围及术后X线片,将骨水泥弥散情况分为三级:Ⅰ级,骨水泥未完全弥散覆盖水肿信号区;Ⅱ级,骨水泥完全弥散覆盖至水肿信号区;Ⅲ级,骨水泥在Ⅱ型弥散基础上于整个椎体均匀弥散。记录术前、术后3天、12个月的VAS评分、ODI评分、骨水泥弥散等级情况,并对术后3天BME信号模式、骨水泥弥散等级、临床疗效3个变量进行相关性分析。结果根据BME信号模式分型:轻度型98例（22.6%）,中度型182例（45.6%）,重度型119例（29.8%）。差异有统计学意义（p<0.05）。所有患者均顺利完成手术,各组患者术后VAS评分、ODI评分较术前显著下降,差异有统计学意义（P=0.001）,其中重度型>中度型>轻度型,组间差异有统计学意义（P<0.05）。不同BME信号模式下,术后骨水泥弥散情况及临床疗效也随之发生改变,显示出一定的相关性:其中术前BME信号模式与术后骨水泥弥散等级呈正相关关系（P=0.034,r=0.458）,而与术后3天VAS评分呈负相关关系（P=0.001,r=-0.205）。骨水泥弥散等级与术后3天VAS评分呈负相关关系（P=0.001,r=-0.326）。结论1.不同BME信号模式下患者PKP术后骨水泥弥散具有不同特点,骨水泥弥散等级与术前水肿信号范围大小呈明显正相关关系,重度型BME信号模式可以提供最佳的骨水泥弥散状态。2.术前BME信号特征将影响术后近期临床疗效,说明BME信号模式对于OVCF行PKP术后的即时临床效果的评价具有预判意义。