多模態(tài)MRI 對骶髂關(guān)節(jié)炎及其臨床分期的診斷價值

蔣亞蘭，蔣銳 ，張曉，劉玲

1 中國人民解放軍西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院放射診斷科，成都610100；2 四川大學(xué)望江醫(yī)院放射診斷科

強直性脊柱炎（AS）為臨床常見的免疫性關(guān)節(jié)疾病，發(fā)病率為0.2%～1.6%，多發(fā)于20～30 歲青年人，男性發(fā)病率是女性的3倍，且呈現(xiàn)活動期與穩(wěn)定期交替的特點［1］。AS 常先累及骶髂關(guān)節(jié)，引發(fā)骶髂關(guān)節(jié)炎（SIS），因此放射學(xué)上的SIS成為診斷AS的關(guān)鍵證據(jù)之一［2］。臨床用于診斷SIS 的常用手段包括傳統(tǒng)X 線平片、CT 等，但早期診斷效果并不理想。磁共振成像（MRI）對關(guān)節(jié)面骨質(zhì)侵蝕、硬化及關(guān)節(jié)強直的顯示相較于X 線平片、CT 更具優(yōu)勢，尤其可較好顯示關(guān)節(jié)軟骨改變及關(guān)節(jié)區(qū)、關(guān)節(jié)旁水腫或異常強化灶，可為SIS 的早期診斷提供可靠依據(jù)。多模態(tài)MRI 指的是在常規(guī)MRI 基礎(chǔ)上，對多種功能MRI進(jìn)行組合，包括常規(guī)MRI、三維多回波數(shù)據(jù)合并成像（3D-MEDIC）、水激發(fā)技術(shù)（WE）、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）、動態(tài)增強 MRI（DCE-MRI）等［3］。目前，有關(guān)多模態(tài)MRI 用于SIS 診斷的相關(guān)研究鮮有報道。為此，本研究對多模態(tài)MRI 診斷SIS 的臨床價值進(jìn)行了探討。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院風(fēng)濕免疫科門診 2017 年 3 月—2020 年 7 月收治的 SIS 患者 90例，男62 例、女28 例，年齡（31.26 ± 5.85）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＞18 歲；②符合《強直性脊柱炎診治指南（草案）》［4］中AS 臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)；③出現(xiàn)腰痛、晨僵癥狀至少3個月，活動改善而休息無改善；④腰椎活動受限，胸廓活動度降低。排除標(biāo)準(zhǔn)：①入組前半年內(nèi)有骶髂關(guān)節(jié)外傷史者；②伴感染、結(jié)核、惡性腫瘤者；③伴甲狀腺、甲狀旁腺功能異常等骨代謝相關(guān)疾病者；④伴痛風(fēng)性或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等可能引發(fā)AS者；⑤既往接受過腫瘤壞死因子生物制劑治療者；⑥入組前3 個月內(nèi)服用過影響骨代謝藥物者；⑦存在MRI 檢查禁忌證（如金屬植入）者。根據(jù)AS 病情活動指數(shù)調(diào)查表（BASDAI）［5］評分及實驗室檢查結(jié)果將90 例SIS 患者分為兩組?；顒悠诮M42 例，男30例、女12 例，年齡（29.98 ± 5.87）歲，病程（3.76 ±0.58）年；穩(wěn)定期組 48 例，男 32 例、女 16 例，年齡（31.01 ± 5.93）歲，病程（3.94 ± 0.6）年。兩組性別、年齡、病程比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。另選取醫(yī)院同期與SIS 患者性別、年齡匹配的健康體檢者45 例作為對照組，男33 例、女12 例，年齡（32.16±6.22）歲；其紅細(xì)胞沉降率及C反應(yīng)蛋白正常，且排除創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)疼痛史、金屬植入物史、腰骶部疼痛癥狀等。各組性別、年齡比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)實施，患者均簽署知情同意書。

1.2 多模態(tài)MRI檢查 SIS患者及對照組均行雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)常規(guī)掃描、三維多回波數(shù)據(jù)合并成像聯(lián)合水激發(fā)序列（3D-MEDIC-WE）、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）和動態(tài)增強磁共振成像（DCE-MRI）檢查。檢查設(shè)備為Philips Achieva 3.0 T MR 掃描儀，檢查時取仰臥位。①MRI 常規(guī)掃描：斜冠狀位（平行于骶1 與骶3長軸連線）T1 加權(quán)像（T1WI）掃描，重復(fù)時間（TR）458 ms、回波時間（TE）9.4 ms、層厚 3 mm、層間距0.6 mm、掃描野（FOV）380 mm、縮小掃描野（RFOV）68.8%，掃描 1.31 min；T2 加權(quán)像（T2WI）掃描，TR 3 510 ms、TE 82 ms、層厚 3 mm、層間距 0.6 mm、FOV 380 mm、RFOV 68.8%，掃描2.2 min；脂肪抑制像（TIRM）-T2WI 掃描，反轉(zhuǎn)時間（TI）220 ms、TR 3 500 ms、TE 39 ms、層厚 3 mm、層間距 0.9 mm、FOV 380 mm、RFOV 68.8%，掃描2.55 min。②3DMEDIC-WE 掃描：TR 23 ms、TE 13 ms、層厚0.7 mm、層間距0.6 mm、FOV 400 mm、RFOV 62.5%，掃描6.24 min。③DWI 掃描：TR 6 000 ms、TE 64 ms、視野 范 圍 380 mm×263 mm、層 厚 3 mm、層 間 距0.6 mm，b 值取 50、600 s/mm2，掃描 2.54 min。④DCE-MRI 掃描：采用三維容積插入式屏氣檢查序列，TR 4.5 ms、TE 1.5 ms、FOV 330 mm、層厚2 mm、層間距0。采用高壓注射器經(jīng)橈靜脈或肘靜脈團(tuán)注釓噴替酸葡甲胺，流速2 mL/s，間隔10 s做1次T1WI掃描，每次掃描約31.96 s，連續(xù)動態(tài)掃描15 次，總時間約10.2 min。記錄三組MRI 常規(guī)、3D-MEDICWE、DWI、DCE-MRI掃描表現(xiàn)。

1.3 圖像測量分析 ①骶髂關(guān)節(jié)的軟骨厚度測量：在MRI 后處理工作站測量SIS 患者及對照組3DMEDIC-WE掃描骶側(cè)及髂側(cè)的軟骨厚度。先測量骶髂關(guān)節(jié)軟骨的總厚度（兩側(cè)骨皮質(zhì)間高信號），后測骶側(cè)軟骨和關(guān)節(jié)間隙的總厚度，計算兩者之差，即為髂側(cè)軟骨厚度。測量時若關(guān)節(jié)軟骨前后寬度一致，則取中點測量；不一致時取最窄與最寬處測量再算平均值。比較各組骶側(cè)軟骨厚度、髂側(cè)軟骨厚度、骶側(cè)髂側(cè)軟骨厚度比。②DCE-MRI 圖像處理：將SIS活動期患者4 個病變區(qū)選定為感興趣區(qū)，避開骨皮質(zhì)、血管及囊變區(qū)，范圍設(shè)定35～45 mm2，未達(dá)4 個病灶則選取所有病灶；SIS穩(wěn)定期患者、對照組在顯示骶髂關(guān)節(jié)面最大層面上取雙側(cè)髂骨側(cè)、骶骨側(cè)骨髓中央?yún)^(qū)作為4個感興趣區(qū)。測量各感興趣區(qū)的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC），同時計算增強因子（Fenh）、增強斜率（Senh）。Fenh=（SImax-SI0）×100/SI0；Senh=（SImax-SI0）×100/（SI0×Tmax），SImax為增強后最大信號強度，SIo為增強前信號強度，Tmax為達(dá)SImax所用時間。比較SIS患者及對照組DCR-MRI序列上的ADC、Fenh、Senh。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS19.0 統(tǒng)計軟件。計量資料符合正態(tài)分布以表示，多組間比較采用方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)或百分比表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson 相關(guān)分析 BASDAI 評分與 ADC、Fenh、Senh之間的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組多模態(tài)MRI 檢查影像學(xué)表現(xiàn) 對照組骶髂關(guān)節(jié)軟骨T1WI、T2WI 掃描無顯示，快速反轉(zhuǎn)恢復(fù)T2加權(quán)成像（TIRM-T2WI）掃描呈順滑窄帶狀均勻稍高信號；而骨髓在TIRM-T2WI 上呈稍低信號。3DMEDIC-WE掃描對照組骶髂關(guān)節(jié)軟骨呈光滑窄條狀高信號，骶側(cè)、髂側(cè)軟骨間隙呈線狀低信號；骶髂關(guān)節(jié)軟骨顯示最清晰，滑膜部、韌帶部及骶側(cè)、髂側(cè)軟骨的區(qū)分非常容易。對照組DWI 掃描、DCE-MRI 掃描未見明顯異常高信號?；顒悠诮M和穩(wěn)定期組骶髂關(guān)節(jié)間隙T1WI 和T2WI 掃描表現(xiàn)為不光滑分別為20、24 側(cè)；骶髂關(guān)節(jié)軟骨 TIRM-T2WI 掃描信號不均分別為22、26側(cè)，邊緣毛糙分別為9、10側(cè)，出現(xiàn)不同程度增粗、變窄、扭曲及邊緣呈鋸齒狀分別為2、3側(cè)?；顒悠诮M和穩(wěn)定期組3D-MEDIC-WE 掃描軟骨表現(xiàn)為信號均勻、邊緣光滑分別為14、16側(cè)，信號不均勻、邊緣毛糙分別為35、40 側(cè)，軟骨邊緣不光整13、15 側(cè)，有不同程度增粗或變窄、扭曲及邊緣呈鋸齒狀19、23側(cè)，中斷甚至未顯示分別為3、2側(cè)?；顒悠诮M和穩(wěn)定期組DWI 掃描可見關(guān)節(jié)面下斑片狀高信號分別為80、2側(cè)，DCE-MRI掃描關(guān)節(jié)面下明顯持續(xù)強化信號分別為84、4側(cè)。

2.2 各組3D-MEDIC-WE 掃描骶髂關(guān)節(jié)軟骨厚度比較 與對照組比較，活動期組和穩(wěn)定期組骶側(cè)軟骨厚度、骶側(cè)髂側(cè)軟骨厚度比低，髂側(cè)軟骨厚度高（P均＜0.05）；活動期組與穩(wěn)定期組以上指標(biāo)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。見表1。

表1 各組3D-MEDIC-WE掃描骶髂關(guān)節(jié)軟骨厚度測量結(jié)果比較（）

表1 各組3D-MEDIC-WE掃描骶髂關(guān)節(jié)軟骨厚度測量結(jié)果比較（）

注：與對照組比較，*P＜0.05。

組別活動期組穩(wěn)定期組對照組n 42 48 45 F P骶側(cè)軟骨厚度（mm）1.60±0.23*1.61±0.25*1.72±0.26 5.146 0.007髂側(cè)軟骨厚度（mm）0.85±0.18*0.84±0.19*0.75±0.15 4.456 0.013骶側(cè)髂側(cè)軟骨厚度比1.88±0.31*1.92±0.35*2.29±0.42 17.267 0.001

2.3 各組DCE-MRI 掃描參數(shù)比較 活動期組ADC、Fenh、Senh 高于穩(wěn)定期組、對照組（P均＜0.05）；穩(wěn)定期組與對照組以上參數(shù)比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。見表2。

表2 各組DCR-MRI掃描參數(shù)比較（）

表2 各組DCR-MRI掃描參數(shù)比較（）

注：與活動期組比較，*P＜0.05。

組別n活動期組穩(wěn)定期組對照組42 48 45 F P Senh（%/min）87.69±17.96 61.27±14.73*59.58±12.64*46.666 0.001 ADC（×10-3 mm2/s）1.12±0.22 0.24±0.04*0.22±0.03*720.327 0.001 Fenh（%）169.88±41.32 95.53±27.35*93.51±21.01*87.263 0.001

2.4 SIS 患者 BASDAI 評分與 ADC、Fenh、Senh 的相關(guān)性 經(jīng)Pearson 相關(guān)性分析，SIS 患者BASDAI 評分與ADC、Fenh、Senh 均呈正相關(guān)（r分別為0.461、0.377、0.351，P均＜0.05）。

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，SIS的早期病理特征主要表現(xiàn)為骶髂關(guān)節(jié)軟骨破壞［6］，MRI 對關(guān)節(jié)軟骨病變的清晰顯示是其應(yīng)用于SIS 診斷的重要前提。常規(guī)MRI 脈沖序列對骶髂關(guān)節(jié)軟骨的顯示能力有限，通常難以清晰顯示軟骨邊緣，也不利于髂側(cè)、骶側(cè)軟骨及兩者間隙的分辨。本研究發(fā)現(xiàn)，MRI 常規(guī)SE 序列的T1WI、T2WI 掃描對骶髂關(guān)節(jié)軟骨的顯示情況較差，具體表現(xiàn)為對照組的骶髂關(guān)節(jié)軟骨在T1WI、T2WI 上無顯示，而SIS 患者活動期和穩(wěn)定期的骶髂關(guān)節(jié)間隙在T1WI 和T2WI 上只能觀察到光滑與否，對SIS 的診斷價值不大。TIRM-T2WI 雖然可顯示骶髂關(guān)節(jié)軟骨，但對比度差，對軟骨病變的診斷價值有限，因此僅依靠常規(guī)MRI 序列往往難以準(zhǔn)確判斷骶髂關(guān)節(jié)軟骨病變情況，不利于SIS的診斷［7］。

3D-MEDIC 序列屬于擾相GRE 序列，是重復(fù)采集多個時間點回波數(shù)據(jù)并綜合得到的T2WI，可有效抑制動脈搏動偽影、減輕磁敏感偽影，因此對比度、空間分辨力較高。WE 是層面選擇性水激發(fā)序列，具有脂肪抑制作用，可應(yīng)用頻率與空間雙選擇脈沖激勵某層面的水分子產(chǎn)生信號，可獲得較高的軟骨信噪比及與其他組織的對比噪聲比［8］。本研究發(fā)現(xiàn)，3D-MEDIC 序列和WE 結(jié)合后形成的3D-MEDICWE 序掃描可增強關(guān)節(jié)軟骨和軟骨下骨的對比，使軟骨獲得更清晰地顯示，對軟骨形態(tài)的評價效果優(yōu)于常規(guī) SE 序列及 TIRM-T2WI 序列［9］。研究發(fā)現(xiàn)，骶髂關(guān)節(jié)由髂骨和骶骨的耳狀面構(gòu)成［10］，骶骨側(cè)是透明軟骨，髂骨側(cè)是纖維軟骨。髂側(cè)軟骨厚度通常在1 mm 以下，骶側(cè)軟骨厚度一般是髂側(cè)軟骨的2～3倍。SIS多由超額負(fù)荷或外傷引起，透明軟骨變成纖維軟骨面，促使骶髂關(guān)節(jié)出現(xiàn)骨性關(guān)節(jié)炎性改變，因此SIS 患者的骶側(cè)及髂側(cè)軟骨厚度通常會發(fā)生改變［11］。與常規(guī)MRI序列相比，3D-MEDIC-WE序列不僅可清晰顯示髂側(cè)、骶側(cè)軟骨及兩者間隙，同時可對軟骨厚度進(jìn)行測量。本研究在3D-MEDIC-WE 序列上測量各組骶髂軟骨關(guān)節(jié)厚度，發(fā)現(xiàn)活動期及穩(wěn)定期SIS 患者的骶側(cè)軟骨厚度、骶側(cè)髂側(cè)軟骨厚度比明顯減小，髂側(cè)軟骨厚度明顯增大，與SIS 患者的部分透明軟骨向纖維軟骨轉(zhuǎn)變的病理基礎(chǔ)一致。

研究發(fā)現(xiàn)，骨髓水腫是反映骶髂關(guān)節(jié)炎癥活動性的重要標(biāo)志［12］，而 DWI、DCE-MRI 序列對骨髓水腫的觀察有較大優(yōu)勢。本研究中SIS 活動期ADC、Fenh、Senh 明顯高于穩(wěn)定期及對照組，說明ADC、Fenh、Senh 均可有效反映SIS 患者是否處于活動期。DWI 和DCE-MRI掃描反映病灶活動性的機制不同。SIS 患者處于活動期時往往存在明顯炎性細(xì)胞和血管源性水腫，可發(fā)生血流灌注增大、微血管結(jié)構(gòu)破壞，因此行DCE-MRI 檢查時對比劑向病變部位擴(kuò)散，從而表現(xiàn)為Fenh、Senh升高。而在DWI上，病變處骨髓水腫、組織細(xì)胞內(nèi)外的水分子增加會加快局部水分子運動，增強局部擴(kuò)散，表現(xiàn)為高信號及ADC 增大。相關(guān)性分析顯示，觀察組BASDAI 評分與 ADC、Fenh、Senh 均呈正相關(guān)，證實通過 DWI、DCE-MRI掃描測量ADC、Fenh、Senh 評估SIS患者不同臨床分期準(zhǔn)確可行。研究表明，DCE-MRI 可檢測到STIR 序列難以發(fā)現(xiàn)的滑膜增厚、滑膜炎等改變［13］，對SIS 患者活動性的評估更為敏感。既往也有研究發(fā)現(xiàn)，強直性脊柱炎患者的ADC 與BASDAI評分呈正相關(guān)［14］，與本研究結(jié)論一致。

綜上所述，與MRI 常規(guī)掃描相比，3D-MEDICWE 掃描可清晰顯示骶髂關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)，并通過測量軟骨厚度而發(fā)現(xiàn)軟骨病變，有利于SIS 的診斷。而 DWI、DCE-MRI 則可通過測量 ADC、計算 Fenh、Senh 實現(xiàn)SIS 炎癥程度的量化評估，可為判斷SIS 患者是否處于活動期提供依據(jù)。