老龄化人群面临诸多健康挑战，尤其是骨质疏松症和肌少症，其特征分别是骨骼和肌肉质量的逐渐下降[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。最近的研究强调了常见的化学和机械相互作用机制对与年龄相关的骨骼和肌肉衰退的影响[6]。
骨骼肌随着年龄的增长会经历显著的结构和功能衰退，变得体积更小、力量更弱、反应更慢[7]、[8]、[9]。平均而言，30岁以后每十年肌肉质量减少3-5%，到65-70岁时减少10-24%，80岁及以上时减少30-50%[2]、[10]、[11]、[12]。与肌肉变化同时发生的是，衰老还伴随着皮质骨孔隙率的增加和皮质厚度的减小，从而导致骨骼强度下降，骨折风险增加[13,14]。
下肢是评估骨骼孔隙率和肌肉特征的关键解剖区域。该区域的骨骼具有较厚的皮质和大量的肌肉组织，如比目鱼肌和腓肠肌，这些肌肉特别容易受到各种病理状况和与年龄相关变化的影响[1,3]。鉴于肌肉和骨骼组织之间的相互作用，研究小腿骨骼及其相邻肌肉群的特性可以为理解整个衰老过程中的肌肉和骨骼之间的复杂关系提供新的见解。然而，现有的研究大多分别单独研究骨骼和肌肉，限制了我们对它们综合衰老轨迹的理解。
在骨骼健康研究中，大多数研究集中在骨量上。传统上，骨骼健康评估依赖于双能X射线吸收测定法（DEXA）测量的骨密度（BMD）。然而，55岁以上的成年人中，相当一部分非椎体骨折发生在不符合仅基于BMD的骨质疏松症诊断标准的人群中[15]。这突显了在确定骨骼质量和强度时考虑BMD以外因素的重要性。皮质微结构，特别是孔隙率，在整体骨骼健康中起着关键作用，但由于缺乏临床可用的技术进行评估，因此尚未得到充分研究[16]。
由于磁共振成像（MRI）对组织微环境中的质子敏感，因此它是研究骨骼的理想工具[17]。皮质骨中的多孔介质充满液体，主要是水。因此，可以通过MRI测量的皮质骨自由水作为孔隙率的替代指标[18]。Akbari等人提出了一种临床可行的基于MRI的技术来测量皮质骨自由水的纵向松弛时间（T1），并展示了其预测骨骼与年龄相关退化的潜力[1]。此外，还表明可以通过皮质骨自由水松弛度测量来评估皮质骨的机械性能[19]。基于这些证据，本研究选择了MRI而非基于X射线的成像方式，以利用其提供更全面的骨骼微结构信息的能力。
相比之下，关于肌肉衰老的研究主要集中在II型肌肉纤维的影响上[20]，对I型肌肉纤维的变化研究相对较少。虽然传统的肌肉MRI能够提供关于肌肉大小、体积、脂肪浸润和水肿的宝贵信息[21,22]，但许多与年龄相关的肌肉结构变化即使在经验丰富的放射科医生看来也难以从获得的MR图像中检测出来。放射组学通过从医学图像中提取复杂的高维定量特征来解决这一挑战，这些特征是肉眼无法察觉的[23]。这些特征反映了组织的异质性和亚视觉特性。放射组学利用先进的数学建模从图像的不可见组织结构成分中提取定量测量值，从而减轻了图像解释的主观性[24,25]。
尽管人们对肌肉-骨骼相互作用的认识日益增加，但很少有研究在衰老背景下探讨肌肉放射组学特征与骨骼微结构之间的关系。为填补这一空白，我们对30至62岁的健康志愿者进行了横断面研究，将胫骨皮质骨自由水的定量MRI测量结果与从相邻小腿肌肉组中提取的放射组学特征相结合。这种方法旨在通过同时描述同一解剖区域内的肌肉和骨骼变化来增进我们对肌肉骨骼衰老的理解。
