第一章 緒論
1-1 研究動機與背景
近年來台灣邁入高齡化社會，老年人口約佔全國比例的 12%，如圖 1-1 所示。而老年人容易罹患的慢性疾病為高血壓、中風、糖尿病、脊髓病變…
等。椎體壓迫性骨折(Vertebral compression fracture)為老年人常見疾病之一，
如圖 1-2 所示。當椎體承受重量超過負荷時，會導致椎體崩塌而形成壓迫性骨
1993 年世界衛生組職(World Health Organization，WHO)的報告指出骨質 疏鬆症為全身性骨骼疾病，特徵為骨量減少、骨質密度鬆散、骨骼結構較為
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體壓迫性骨折，流行病學統計顯示約 12.5% 65 歲以上的男性有椎體壓迫性骨 折，而女性約為 20%[7]。由此可知老年女性骨質疏鬆的發生率高於男性，此因 婦女停經後雌激素減少，造成造骨細胞的生成被抑制，而導致較快速的骨質
流失 [8]。骨質疏鬆症之診斷以理學檢查、定量超音波、X 光攝影與骨質密度
儀等為依據，世界衛生組織以雙能量 X 光骨質密度儀診斷骨質疏鬆症，並使 用 T 值(T-score)進行骨質疏鬆分級，當 T-score 小於-2.5 時，評定為嚴重骨質 疏鬆[9]，此狀況發生椎體壓迫性骨折之機率大增。
圖 1-1 台灣老年人口比例。
(來源： 經建會「中華民國 2012 年至 2060 年人口推計」報告)
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圖 1-2 椎體壓迫性骨折示意圖。
(來源： http：//www.orthogate.org/patient-education/thoracic-spine/spinal- compression-fractures)
圖 1-3 骨質密度示意圖。上圖為正常骨質密度的骨頭，下圖為骨質疏鬆的骨 頭。
(來源： http：//www.painmanagementworks.com/may-is-osteoporosis-awareness- month/)
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臨床上診斷椎體壓迫性骨折以影像學檢查為主，一般使用 X 光、電腦斷 層 掃 描 儀 (Computed Tomography, CT) 與 磁 振 造 影 儀 (Magnetic Resonance Imaging, MRI)，一般正常的椎體在 X 光、CT 或 MRI 的影像中，均呈現矩形 外觀，而壓迫性骨折的椎體，則為楔型外觀，如圖 1-4 所示。X 光與 CT 只能 依椎體外觀進行診斷該椎體是否為壓迫性骨折，如圖 1-5 所示；而 MRI 在軟 組織及神經系統上有極佳的診斷靈敏度，可藉由椎體訊號的差異，鑑定椎體 骨折為急性骨折或慢性骨折，如圖 1-6 所示。當發生急性壓迫性骨折時，椎體 常會伴隨著水腫和血液[10]，而慢性壓迫性骨折則無此現象產生，藉由椎體中 水腫與血液之訊號，MRI 能準確地診斷急性或慢性椎體壓迫性骨折。
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圖 1-4 第二腰椎椎體壓迫性骨折之脊椎 X 光影像。椎體外觀呈楔型，如箭頭 所示。
圖 1-5 第十一胸椎椎體壓迫性骨折之脊椎 CT 影像。骨折椎體呈楔型，如箭 頭所示。
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圖 1-6 第二腰椎椎體壓迫性骨折之脊椎 MRI 影像。第二腰椎訊號高於其他 椎體，診斷為急性期骨折。
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1-2 研究目的
發生椎體壓迫性骨折常伴隨著下背痛(low back pain)，依據美國疼痛醫學 會依疼痛時間點可區分為急性、亞急性和慢性椎體壓迫性骨折，疼痛發生 4 週內歸類為急性期，4 周至 3 個月為亞急性期，3 個月後為慢性期[11-12]，當病 患開始感受到下背痛的臨床徵狀，椎體可能已經產生壓迫性骨折，此時，MRI 為診斷椎體壓迫性骨折的最佳利器，MRI 具有診斷鑑別急性及慢性椎體壓迫 性骨折的特性，須整合 MRI 掃描波序與脂肪抑制技術加以鑑別，提供醫師更 多診斷資訊。
骨髓（bone marrow）為人出生後重要的造血組織，內含重要的造血幹細 胞可生成血液中元素，於兒童時期所有體內骨頭的骨髓腔皆能造血，因此，
骨髓亦稱為紅骨髓（red bone marrow），成年後具有造血功能的骨髓只存在於 胸骨、腸骨及脊椎骨的骨髓腔，且紅骨髓變性為黃骨髓，此時骨髓腔中紅、
黃骨髓各佔一半，直到老年骨髓腔幾乎都為黃骨髓，而黃骨髓中含有豐富的 脂肪細胞[13]，脊椎椎體中含有豐富的黃骨髓，如圖 1-7 所示。
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圖 1-7 成年人脊椎椎體內含有豐富的黃骨髓。
(來源： 解剖學圖譜 第十版，原著：Anne M.R & Ming J. Lee,2002)
血液循環經由動脈至微血管到達組織細胞，再由靜脈系統回流到心臟，
然而，血液中的血漿水分於循環至微血管時會外流到管壁外，此時，這些水 分會經由淋巴管再回流至血管中，如圖 1-8 所示。一旦出血，血漿中大量的水 分來不及藉由淋巴管回流時，即於出血處產生水腫(edema)。
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圖 1-8 淋巴管回收細胞間的組織液。
(來源： biology-forums.com)
急性椎體壓迫性骨折常伴隨著水腫和出血現象，臨床 MRI 診斷常使用 T2 加權影像(T2-weighted image, T2WI)及 T2 加權脂肪抑制影像，椎體骨折在 T2 加權影像中無法區分骨折椎體是急性或慢性的壓迫性骨折，如圖 1-9 所示。臨 床診斷上若椎體含有黃骨髓會呈現高訊號，而急性椎體壓迫性骨折剛發生時 產生水腫現象，在 T2WI 也呈高訊號，由於使用脂肪抑制技術可抑制黃骨髓訊 號，因骨折椎體之脂肪訊號已被抑制，所有椎體應呈現低訊號，然而，急性 椎體壓迫性骨折則會呈現高訊號，其中高訊號係來自於出血後的水腫，如圖 1-10 所示。此特點可準確地診斷是否為急性椎體壓迫性骨折[14]。
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圖 1-9 急性椎體壓迫性骨折之脊椎 T2 加權影像。T12 呈現椎體壓迫性骨折，
影像中因椎體內含脂肪、血液與水腫，無法分辨是否為急性骨折。
圖 1-10 急性椎體壓迫性骨折之脊椎 T2-STIR 加權影像。影像中可觀察到 T12 訊號高於鄰近椎體，由於脂肪訊號被抑制，高訊號為椎體內含水腫和出血的 訊號，即可診斷為急性骨折。
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慢性椎體壓迫性骨折在脂肪抑制 T2 加權影像中，未呈現高訊號，係因慢 性骨折水腫現象消失且血液亦已凝血，因此，椎體在脂肪抑制後不會呈現高 訊號，且與鄰近正常節椎體比較，訊號可能較弱，如圖 1-11 所示。
圖 1-11 慢性椎體壓迫性骨折施行脂肪抑制前與後之脊椎 T2 加權影像。左圖 為 T2 加權影像，可發現 L3~L5 訊號較低，此例為骨質疏鬆造成的壓迫性骨折，
右圖為 STIR T2 加權影像，可發現 L3~L5 椎體之訊號低於其他椎體之訊號，
可判定為慢性壓迫性骨折。
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本研究的目的為使用三種不同的 MRI 脂肪抑制技術之 T1 加權影像 (T1-weighted image, T1WI)與 T2 加權影像波序進行脊椎造影，以評估壓迫性骨 折，進而進行量化統計分析以區分比較急性與慢性椎體壓迫性骨折及各種脂 肪抑制技術區分急性與慢性椎體壓迫性骨折的差異性。
目前，臨床上常使用短反轉時間反轉回復(Short TI Inversion Recovery, STIR)技術進行急性椎體壓迫性骨折之診斷，本研究使用三種脂肪抑制技術進 研究提出使用臨床例行檢查的頻率選擇脂肪抑制(Spectral Fat Saturation, Fat Sat)、短反轉時間反轉回 復及頻率選擇絕熱 反轉回復 (Spectrally Adiabatic Inversion Recovery, SPAIR)等三種脂肪抑制技術進行脊椎 T1 與 T2 加權影像造 影，並比較其間之差異性。
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之後計算訊號強度比(Signal Intensity Ratio, SIR)，研究結果發現對於急性壓迫 性骨折，惡性壓迫性骨折之 SIR 值（STIR）低於 2.0，且 SIR 值（opposed/in）
大於 1.0；相反地，良性骨折之 SIR 值（STIR）則大於 2.5，SIR 值（opposed/in）
則小於 1.0。然而，對於慢性壓迫性骨折，惡性骨折之 SIR 值（opposed/in）大 於 1.0，良性骨折之 SIR 值（opposed/in）則小於 1.0。總結為良性骨折之 SIR
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（opposed/in）皆小於 1.0，可作為診斷良性壓迫性骨折的準則[14]。而急性椎 體壓迫性骨折在椎體裡有水腫成分，2011 年，Anne R.A.等人使用多體素氫質 子磁振頻譜(multi-voxel proton MR spectroscopy)和頻率選擇脂肪抑制梯度回 訊(Spectral fat saturation-echo)分析比較骨質疏鬆造成的椎體壓迫性骨折，收集 案例為良性椎體壓迫性骨折的病例，文中使用 MRS 分析椎體中水和脂肪訊號 椎體壓迫性骨折，2005 年 Bhugaloo A.A.等人使用擴散加權影像診斷鑑別惡性 和良性之急性壓迫性骨折，文中使用患者的組織病理切片為最終診斷方法以 確診病變，發現 68 節椎體中 38 節確診是良性，而其中 30 節則歸類為惡性。
研究使用 T1 加權影像、T2 加權影像，脂肪抑制對比增強 (fat suppressed contrast enhanced) T1WI，穩態自由旋進(Steady State Free Precession, SSFP)擴 散加權影像等四種造影技術進行定性與定量分析，影像則由兩名有經驗的放
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影，30 節惡性病例 DWI SSFP 中歸類 26 例(87%)為高訊號，良性骨質疏鬆症 38 節病例中歸類 26 例(68%)為低訊號，其中惡性骨折 DWI 中高信號之陽性預 測率(Positive Predictive Value, PPV)為 90％（26/29），而陰性預測率(Negative Predictive Value, NPV)則為 90％（35/39），結論 DWI 中呈現高訊號可做為惡性 腫瘤的指標，DWI 的敏感性和特異性分別 87％和 92％。定量研究則藉由圈選 正常椎體及異常椎體之 ROI，計算正常椎體及異常椎體之訊號比值，之後使 用 Mann-Whitney U 檢定進行統計分析，良性群組之中位數為-0.04±0.25，惡 性群組之中位數為 0.74±0.47，（p = 0.0001），惡性和良性之正常椎體及異常椎
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像、短反轉時間反轉回復及三點式狄克森法(Three-point Dixon Method)之 T1 與 T2 加權影像，評估此四種影像在短磁體磁振造影儀腰椎造影的差異性。研 究中由三位神經放射科醫師依脂肪抑制均勻度與病灶醒目度進行評分，分級 為 1 到 4 分，之後，進行統計分析。結果發現三點式狄克森法在脂肪抑制均 勻度上明顯優於其他兩種脂肪抑制技術，而病灶醒目度則無顯著差異。同時，
發現短磁體因磁場較不均勻，使得頻率選擇脂肪抑制較不均勻[23]。鑑別急性 壓迫性骨折使用的脂肪抑制技術在不同的磁場下抑制脂肪之效果不同。
目前相關研究有多篇探討鑑別良性骨折及惡性骨折的定性及定量，但缺
乏探討良性急性骨折及良性慢性骨折的定量，本研究提出針對骨質疏鬆病患 急性與慢性壓迫性骨折進行統計定量分析。
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1-4 論文架構
本論文共分為五大章節，章節說明如下：第一章 緒論：說明本研究之動 機與背景，相關文獻回顧、研究目的與論文架構；第二章 脂肪抑制技術之原 理與應用：T1 與 T2 加權影像原理與應用及三種臨床常用脂肪抑制技術原理 與應用；第三章 研究方法與步驟：包括病例篩選、參數設定、椎體 ROI 圈選 量測、分析方法與統計分析；第四章 研究結果：統計分析八種造影波序對於 急性與慢性椎體壓迫性骨折之差異性，並比較三種脂肪抑制技術之差異性；
第五章 討論與結論：進行分析討論三種脂肪抑制技術之研究結果及定量分析
第五章 討論與結論：進行分析討論三種脂肪抑制技術之研究結果及定量分析