基于DIXON磁共振成像的盆腔骨髓定量评估及其在放射治疗中的临床应用研究

　　本文针对盆腔放疗所致骨髓损伤缺乏标准化定量评估手段的临床难题，推荐研究人员通过优化三种DIXON序列（FACT/WFI/mDIXON Quant），结合体模热重分析（TGA）和磁共振波谱（MRS）金标准验证，证实DIXON序列可实现质子密度脂肪分数（PDFF）高精度量化（MAE≤7.6%，R2≥0.93），重复性优异（ICC≥0.97），为骨髓功能保全放疗提供关键影像学生物标志物。

　　

盆腔恶性肿瘤（包括结直肠癌、前列腺癌和宫颈癌）的放射治疗虽能有效控制肿瘤，却会对盆腔骨髓造成不可忽视的损伤。人体超过50%的活性骨髓分布于盆腔区域，放疗会将其中的造血组织（脂肪分数约40%）转化为脂肪组织（脂肪分数约80%），导致造血功能下降、血液学毒性增加，甚至引发治疗中断和生存率降低。现有临床实践中，计算机断层扫描（CT）常被用于界定盆腔骨骼为风险器官，但这种方法无法区分活性骨髓与脂肪化骨髓，限制了放疗计划的优化效果。尽管磁共振波谱（MRS）被视作骨髓脂肪定量的“金标准”，但其操作复杂、可重复性低，且易受磁场不均匀影响，难以广泛应用于临床。

在这一背景下，基于DIXON技术的磁共振成像（MRI）逐渐展现出其独特价值。该技术能够非侵入性地量化质子密度脂肪分数（Proton Density Fat Fraction, PDFF），从而区分活性骨髓与脂肪化骨髓，为个体化、骨髓功能保全的放疗策略提供了影像学依据。已有研究表明，PDFF不仅可用于评估骨髓分布、优化放疗计划，还能敏感地监测放疗或化疗后的骨髓变化，甚至预测血液学毒性。然而，DIXON序列在盆腔骨髓成像中的准确性、稳定性及图像质量尚未得到系统评估，其融入临床工作流程仍存在技术瓶颈。

为此，来自上海交通大学医学院附属瑞金医院的研究团队在《Physics and Imaging in Radiation Oncology》上发表了一项研究，旨在通过多维度评估三种DIXON序列（FACT、WFI和mDIXON Quant）在盆腔骨髓成像中的表现，为临床提供可靠的影像学工具。

本研究采用体模实验与志愿者试验相结合的方式。研究人员首先构建了脂肪分数范围为0%–100%的体模，并通过热重分析（TGA）标定其真实脂肪含量，以此作为MRS和DIXON序列的参考标准。30名健康志愿者（男性18人，女性12人）接受了盆腔MRI扫描，每位志愿者在四个骨髓区域（第四/五腰椎、股骨头、第一骶椎、髂骨）分别进行MRS及三种DIXON序列扫描，共获得2280个感兴趣区域（VOI）数据。图像质量从信噪比（SNR）、低对比度分辨力和高对比度空间分辨率三方面进行评估。统计方法包括平均绝对误差（MAE）、线性回归（R2）和组内相关系数（ICC）。

3.1. TGA与MRI所测PDFF的相关性

通过体模实验发现，MRS与TGA之间的MAE为3.5%，而三种DIXON序列中最高MAE为5.9%，所有序列与TGA均呈现显著线性相关（R2≥0.98），表明DIXON技术具备较高的体外定量准确性。

3.2. MRS与DIXON所测PDFF的相关性

在体数据中，优化后的DIXON序列与MRS结果高度一致，其中FACT和mDIXON Quant的MAE为5.0%–5.7%，WFI为7.6%–10.2%。所有序列R2值均不低于0.93，显示DIXON技术能够可靠地用于活体骨髓脂肪定量。

3.3. 体内外测量的重复性

所有序列在体模重复扫描中ICC均高于0.996，志愿者多次扫描ICC也均在0.97以上，表明DIXON序列具有优异的测量稳定性，满足临床随访需求。

3.4. 图像质量比较

WFI在空间分辨率和低对比度 detectability 方面表现最佳，但信噪比（SNR=4.37）较低；mDIXON Quant信噪比居中（SNR=5.57），但图像噪声较大；FACT信噪比最高（SNR=6.43），但在高对比分辨率方面略逊。三者各具优势，应根据具体临床场景选择使用。

本研究通过系统优化与多维度评估，证实DIXON-based MRI（尤其是FACT和mDIXON Quant序列）在盆腔骨髓脂肪定量中具有高准确性、强重复性及良好的图像质量，可作为MRS的可靠替代工具。其成功应用不仅为骨髓保全放疗提供了关键影像学生物标志物（PDFF），还有助于个体化放疗计划的制定与疗效监测。尽管WFI在定量精度上稍逊，但其快速扫描与优越分辨力使其在动态监测中仍具潜力。未来研究可进一步结合多模态影像与深度学习，推动PDFF在骨髓功能评估中的更广泛应用。

本研究也存在一定局限，例如未涵盖所有脂肪定量序列，且体模在室温下扫描可能影响化学位移。此外，作者建议在实际临床推广中重点考虑器官轮廓勾画、剂量限制设定以及时间序列分析等高级方法的应用。