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第一部分:双回波UTE序列用于定量评估CKD患者皮质骨异常的可行性目的:慢性肾脏病（Chronic kidney disease,CKD）对骨骼健康有显著的负面影响,本研究旨在探讨双回波UTE序列求解的皮质骨参数在健康人群和不同严重程度CKD患者中的差异,以明确双回波UTE序列用于定量评估CKD患者皮质骨异常的可行性。方法:本研究招募CKD患者95例（其中2期12例,3期23例,4期20例,5期40例）;尿常规和肾功能正常的健康志愿者31例。所有受试者行小腿胫骨磁共振双回波UTE扫描,应用Image J后处理软件获取皮质骨面积和孔隙率指数（Porosity index,PI）的直方图参数。PI值定义为双回波UTE的较长与最短回波时间的图像信号强度比值,PI直方图参数包括平均值、中位值、最小值、最大值、标准差、偏度和峰度。独立样本t检验或Mann-Whitney U检验用于比较健康组和CKD组的差异。单因素方差分析或Kruskal-Wallis H检验用于评估（对照组+CKD 4组）全5组间的差异,并进一步行多重检验校正事后两两比较。采用线性回归模型计算5组间参数的线性趋势P(Ptrend)。使用Spearman相关分析评估皮质骨参数与分组的关系,Pearson相关分析评估PI平均值与皮质骨面积间的相关性。结果:CKD组皮质骨面积较对照组减小（181.7 mm~2 vs.235.7 mm~2,P＜0.001）。CKD组PI值直方图参数与对照组相比,平均值增大（20.20%vs.18.58%,P=0.001）;中位值增大（18.09%vs.16.92%,P=0.017）;最小值增大（5.89%vs.5.30%,P=0.010）;最大值有增大趋势,但差异无统计学意义（P=0.059）;标准差增大（0.091 vs.0.074,P=0.001）;偏度增大（1.78 vs.1.41,P=0.023）;峰度有增大趋势,但差异无统计学意义（P=0.149）。对于全5组,皮质骨面积（P＜0.001）,PI的平均值（P＜0.001）、中位值（P=0.001）、最小值（P=0.023）和标准差（P=0.005）在5组间的差异有统计学意义,而PI的最大值（P=0.208）、偏度（P=0.074）和峰度（P=0.249）在5组间的差异无统计学意义。随着CKD分期的增加,皮质骨面积(Ptrend＜0.001)有减小趋势,而PI的平均值(Ptrend＜0.001)、中位值(Ptrend＜0.001)和标准差(Ptrend=0.002)有增大趋势。PI平均值与皮质骨面积呈负相关（r=-3.470,P＜0.001）。结论:本研究发现随着CKD严重程度增加,皮质骨面积有减小趋势,而皮质骨PI值直方图参数的平均值、中位值和标准差有增大趋势。皮质骨面积与PI平均值呈负相关。本研究验证了双回波UTE序列用于定量评估CKD患者皮质骨异常的可行性。第二部分:CKD分期、骨代谢标志物和孔隙率指数间的中介效应分析目的:慢性肾脏病（Chronic kidney disease,CKD）引起皮质骨孔隙率增大的机制尚不明确,虽然多种骨代谢标志物可在一定程度上反应CKD骨转换,但其应用仍存在较大争议。本研究旨在利用中介效应分析评估多种骨代谢标志物在CKD对皮质骨孔隙率的影响中所起的中介作用。方法:本研究招募CKD患者95例（其中2期12例,3期23例,4期20例,5期40例）。所有受试者行小腿胫骨磁共振双回波UTE扫描以获取皮质骨孔隙率指数（Porosity index,PI）。PI值定义为双回波UTE的较长与最短回波时间的图像信号强度比值。使用Image J后处理软件获取皮质骨PI值。行MRI检查前一周内测量血清校正钙、磷、完整的甲状旁腺激素（Intact parathyroid hormone,i PTH）、25羟维生素D（25-hydroxyvitamin D,25（OH）D）、I型胶原交联羧基端肽（β-Cross Laps,β-CTX）、骨钙素（Osteocalcin,OC）、总I型前胶原氨基末端肽（Total procollagen type I amino-terminal propeptide,T-P1NP）和腰椎骨密度。四组间指标的比较使用单因素方差分析或Kruskal-Wallis H检验,并进一步行多重检验校正事后两两比较。采用线性回归模型计算指标的线性趋势P(Ptrend)。偏相关分析确定PI值、e GFR和上述指标之间的关联。基于多元线性回归模型的探索性中介效应分析用于进一步评估CKD分期、骨代谢标志物和PI值间的关联。结果:PI值、血清磷、iPTH、β-CTX、OC和T-P1NP在4组间的差异有统计学意义（P均小于0.001）,且随着CKD分期的增加,上述指标有增大趋势(Ptrend均小于0.001)。而血清校正钙（P=0.230）、25（OH）D（P=0.297）、腰椎a BMD（P=0.293）和骨密度T值（P=0.348）在4组间的差异无统计学意义。偏相关性分析显示,PI值与多种骨代谢标志物之间的相关性有统计学意义（血清磷:r=0.269,P=0.009;i PTH:r=0.381,P＜0.001;β-CTX:r=0.375,P＜0.001;OC:r=0.357,P＜0.001;T-P1NP:r=0.327,P=0.001）。同样,e GFR与多种骨代谢标志物之间的相关性也有统计学意义（血清磷:r=-0.428,P＜0.001;i PTH:r=-0.499,P＜0.001;β-CTX:r=-0.470,P＜0.001;OC:r=-0.538,P＜0.001;T-P1NP:r=-0.512,P＜0.001;a BMD:r=0.227,P=0.029;骨密度T值:r=0.215,P=0.039）。中介效应有统计学意义的指标为i PTH和β-CTX。由中介分析可知,CKD分期每增加一期,i PTH增加58.87 pg/m L（95%CI:38.00,79.73）,PI值增加0.545%（95%CI:0.096,1.027）;控制CKD分期对PI的影响后,i PTH每增加1 pg/m L,PI值增加0.005%（95%CI:0.001,0.009）;i PTH在CKD分期增加对PI值的影响中占比34.4%。同样,CKD分期每增加一期,β-CTX增加0.47 ng/m L（95%CI:0.30,0.63）,PI值增加0.575%（95%CI:0.099,1.058）;控制CKD分期对PI的影响后,β-CTX每增加1 ng/m L,PI值增加0.549%（95%CI:0.027,1.071）;增加的β-CTX在CKD分期增加对PI值的影响中占比30.8%。结论:本研究发现更严重的CKD与更大的皮质骨孔隙率有关,且i PTH和β-CTX这两个骨代谢标志物在CKD分期增加导致PI值增大的过程中起中介作用。本研究通过探讨CKD导致皮质骨孔隙率增大的内在机制,更进一步从理论上说明了PI值在评估CKD患者皮质骨孔隙率方面的可靠性,为CKD患者皮质骨的测量提供了新思路。第三部分:多回波UTE-T2*拟合指标与孔隙率指数、皮质骨面积的相关性分析目的:相较于双回波UTE,多回波UTE多组分T2*拟合分析可更深层次求解孔隙水、结合水和脂肪的占比分数和T2*值。本研究旨在探讨UTE的不同分析方法在评估皮质骨成分上的一致性和稳定性。方法:本研究招募慢性肾脏病（Chronic kidney disease,CKD）患者16例（其中CKD 3期4例,4期4例,5期8例）,年龄、性别和BMI与之匹配的健康对照10例。所有受试者行小腿胫骨磁共振UTE扫描,获取7组双回波UTE图像。其中一组用于计算皮质骨孔隙率指数（Porosity index,PI）。PI值定义为双回波UTE的较长与最短回波时间的图像信号强度比值。全7组14个回波UTE用于双组分和三组分T2*拟合模型的构建。使用Image J后处理软件获取皮质骨PI值和皮质骨面积,MATLAB软件进行双组分和三组分T2*拟合分析获取皮质骨孔隙水分数、孔隙水T2*值、结合水分数、结合水T2*值、脂肪分数和脂肪T2*值。独立样本t检验或Mann-Whitney U检验用于比较两组间参数的差异。Pearson相关分析评估皮质骨面积、PI值与多组分拟合指标间的相关性。结果:CKD组与对照组相比,皮质骨面积减小（151.0 mm2 vs.230.2 mm2,P＜0.001）,皮质骨PI值增大（21.54%vs.18.96%,P=0.004）。在双组分拟合分析中,CKD组与对照组相比,结合水分数减小（66.53%vs.80.65%,P＜0.001）,孔隙水分数增大（33.47%vs.19.35%,P＜0.001）,孔隙水T2*值增大（3.50 ms vs.2.58 ms,P＜0.001）,结合水T2*值在两组间的差异无统计学意义。在三组分拟合分析中,CKD组与对照组相比,孔隙水分数增大（40.40%vs.33.63%,P=0.023）,孔隙水T2*值增大（3.00 ms vs.1.84 ms,P=0.001）,结合水分数、结合水T2*、脂肪分数和脂肪T2*值在两组间的差异无统计学意义。相关性分析提示,皮质骨PI值与双组分拟合得到的结合水分数呈负相关（r=-0.634,P＜0.001）,与孔隙水分数呈正相关（r=0.634,P＜0.001）,与孔隙水T2*值呈正相关（r=0.405,P=0.040）,与结合水T2*值间的相关性无统计学意义。皮质骨PI值与三组分拟合得到的结合水分数呈负相关（r=-0.432,P=0.027）,与孔隙水分数呈正相关（r=0.663,P＜0.001）,与孔隙水T2*值呈正相关（r=0.401,P=0.042）,与结合水T2*值、脂肪分数和脂肪T2*值间的相关性无统计学意义。皮质骨面积与双组分拟合得到的结合水分数呈正相关（r=0.438,P=0.025）,与孔隙水分数呈负相关（r=-0.438,P=0.025）,与孔隙水T2*值呈负相关（r=-0.534,P=0.005）,与结合水T2*无显著相关性。皮质骨面积与三组分拟合得到的结合水分数呈正相关（r=0.401,P=0.042）,与孔隙水分数呈负相关（r=-0.505,P=0.009）,与孔隙水T2*值呈负相关（r=-0.493,P=0.010）,与结合水T2*值、脂肪分数和脂肪T2*值间的相关性无统计学意义。结论:多回波UTE-T2*拟合求解的皮质骨孔隙水分数和孔隙水T2*值在CKD患者和健康人群间有差异。双回波UTE测量的PI值、皮质骨面积与多回波UTE-T2*拟合得到的孔隙水指标有较好的相关性,说明应用UTE序列的不同分析方法在评估皮质骨异常时具有较高的一致性和稳定性。