磁共振DWI联合DCE序列诊断早期强直性脊柱炎骶髂关节改变

李筱倩，朱建忠，赵鲁平，秦健，李长勤

强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一种常见的血清学阴性脊柱关节病[1]，青少年男性多发[2]，病因不明确，与HLA-B27有典型的相关性，特点是以骶髂关节、脊柱关节和邻近结构为主要病变区的炎症，逐渐导致脊柱出现骨性结构的强直及进行性、上行性的融合。临床工作中部分患者以明显的腰骶部疼痛为首发症状就诊，但往往缺乏确切影像学表现，从而影响病变的治疗及预后[3，4]。本研究联合磁共振扩散加权成像（DWI）以及动态增强扫描（DCE-MRI），观察病变早期对骶髂关节面下骨髓内水分子扩散能力的影响，明确早期病变局部血流灌注方式的改变，提高影像学对早期强直性脊柱炎骶髂关节改变的诊断能力，对研究强直性脊柱炎骶髂关节的表现提供新的方法和思路。

材料与方法

1.研究对象

本研究回顾性搜集本院2009年1月-2013年3月临床高度疑似AS的76例患者资料，其中18例随访丢失，1年后随访10例患者影像学未见明显进展，48例患者达到AS影像学诊断标准（改良纽约标准Ⅱ级以上），48例为确诊早期患者，年龄均位于20～35岁之间，平均年龄为（26.92±3.78）岁（表1）。同时，搜集21例正常健康志愿者资料归类为对照组，其中男13例，女8例，年龄20～35岁之间，平均年龄为（26.92±3.78）岁。所有实验研究对象均无MRI检查禁忌证，在征求患者同意的情况下，对其进行骶髂关节磁共振扫描。

表1 病例组临床资料

2.MRI检查

仪器设备：GE Discovery MR750 3.0T超导型磁共振扫描仪，SUN（软件版本Advantage Workstation 4.6）工作站。MRI对比剂选用钆喷酸葡胺（Gd-DTPA，德国Schering公司生产，0.2mL／kg，流率为2.0mL／s），Liebel-Flarsheim Optistar LE防磁双筒高压注射器。

扫描序列及参数为MRI常规扫描T1WI：TR 400ms，TE 10ms，T2WI：TR 2400ms，TE 110ms，STIR：TR 2700ms，TE 110ms，视野范围28.0，层厚为4.0mm，层间距为1.0mm，扫描层数为18，斜冠状面扫描方向与骶1及骶3长轴的连线平行。

DWI扫描：TR 5000ms，TE 85ms，视野范围为38.0×38.0，层厚4.0mm，层间距1.5mm，层数20层，激励次数5次，采用b值[5]为600s／mm2进行磁共振DWI扫描并分别获取图像原始数据。

DCE-MRI扫描：采用横轴面容积快速三维成像（LAVA）序列，TR 4.3ms，TE 2.0ms，视野范围为34×34，层厚4mm，层间距为0。高压注射器经桡静脉或肘静脉团注后，每隔30s做1次T1WI扫描，每次扫描时间约为20s，连续动态扫描11次，总计时间约10min。

3.MRI图像分析

DWI序列图像分析：对于病例组中病变明显者直接 将 病 变 处 选 定 为 感 兴 趣 区（region of interest，ROI），范围均设定为44mm2，运用GE图像工作站的Function tool软件测量表观扩散系数（ADC值）；病例组中病变不明显者分别测量双侧骶髂关节骶骨面、髂骨面骨髓区上、中、下共12个感兴趣区（范围为44mm2）的ADC值，并计算其平均值；对照组测量方法同病例组中病变不明显者。

DCE-MRI序列图像分析：运用GE图像工作站的Function tool软件对ROI进行数据分析，绘制出时间-信号曲线（timesignal in tensity curve，TIC），并计算增强因子（Fenh）和增强斜率（Senh），计算公式如下：

Fenh（%）＝（SImax-SIo）×100／SI0

Senh（%min）＝（SImax-SIo）100／（SIo×Tmax）

注：SIo为增强前的信号强度，SImax为增强后的最大信号强度，Tmax为达到SImax时所需的时间。

4.统计学方法

采用SPSS13.0统计软件对所测数据进行统计学分析。计量资料采用平均数±标准差表示，置信区间均取95%（95%CI）。计量资料组间差异的比较采用Kruskal-WallisH检验，显著性水准采用α＝0.05（双侧），P＜0.05为差异有显著性的统计学意义。运用相关曲线模型分析ADC值与Fenh、Senh值的相关性。

结 果

病例组中髂骨面与骶骨面的ADC值、Fenh、Senh均高于对照组，Tmax小于对照组，组间差异具有统计学意义（P＜0.05，表2）。证实DWI序列对骶髂关节面下的骨髓区早期病变敏感。

表2 病例组与对照组间指标差异

本组48例早期AS患者中，12例患者骶髂关节磁共振检查有明显局灶性异常信号灶，软骨下骨髓信号于T2WI信号增高，DWI序列上信号升高，ADC图显示高信号（图1a～c），36例患者常规磁共振图像显示未见明显局灶性异常信号，所测双侧骶髂关节下骨髓的上中下处ADC值取平均值（图1e～f），将所得48例AS患者ADC值与正常组进行对比分析，结果显示AS患者组的骶骨、髂骨骨髓区的ADC值均明显高于正常对照组，两者之间的差异具有统计学意义（P值＜0.05）。

AS组骶髂关节不同部位TIC分型见表3。本组48例早期AS患者经DCE-MRI检查，测定本组TIC类型为64.6%（124／192）Ⅱ型，35.4%（68／192）Ⅲ型（图2）。病变区ADC值与Fenh值之间有直线相关关系（P＝0.000＜0.05），直线相关系数r＝0.705，为高度相关，呈正相关。而病变区ADC值与Senh值之间无直线相关关系（P＝0.265＞0.05），直线相关系数r＝0.207（图3）。

图1 男，22岁。a）骶髂关节T2压脂像示双侧骶髂关节面下骨质不均匀斑片状高影（箭）；b）DWI示高信号（箭）；c）ADC图示病变明显处感兴趣区ROI测量ADC值；d）骶髂关节T2压脂像示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号影；e）DWI未见高信号；f）ADC图示测量骶髂关节骨质上中下3处取ADC平均值。

表3 AS组骶髂关节不同部位TIC曲线类型

图2 骶髂关节动态增强扫描图像及DWI序列图像。a）骶髂关节动态增强T1WI横轴面图像示关节软骨和滑膜轻度强化（箭），关节面下骨质轻度强化（短箭）；b）动态增强扫描曲线Ⅱ型，速升慢降型；c）骶髂关节动态增强T1WI横轴面图像示关节软骨和滑膜轻度强化（箭），关节面下骨质轻度强化（短箭）；d）动态增强扫描曲线Ⅲ型，慢升慢降型。

讨 论

AS是一种临床常见的主要侵犯脊柱并可不同程度的累及骶髂关节和周围关节的慢性进行性炎性疾病，骶髂关节为滑膜关节[5]，为强直性脊柱炎早期好发部位[6]。传统的X线及CT检查对早期骶髂关节滑膜软骨的形态变化及骨髓的炎症改变难以显示；MRI可显示骶髂关节炎在早期骨质破坏前关节旁骨髓、滑膜软骨等结构的变化，还能发现关节周围软组织的变化如肿胀、充血及肌腱、韧带等的变化。但磁共振常规序列对于早期尚未产生信号变化的骨髓水肿及血管翳形成尚不能做出诊断。本研究则利用磁共振DWI及DCE-MRI序列，对临床拟诊AS的患者骨髓区的ADC值及Fenh、Senh值与健康志愿者进行对比分析，从而为早期强直性脊柱炎的研究提供新的诊断方法。

图3 病变部位的ADC值与Fenh值的散点图。

磁共振DWI可以发现人体组织含水量的细微改变导致的早期形态学和病理学变化，是目前能够观察到活体水分子微观扩散的唯一方法[7]。本组48例早期AS患者中12例患者骶髂关节磁共振检查有明显局灶性异常信号灶，软骨下骨髓信号于T2WI信号增高，DWI序列上信号升高，ADC图显示高信号，36例患者常规磁共振图像显示未见明显局灶性异常信号，所测双侧骶髂关节下骨髓的上中下处ADC值取平均值，将所得48例AS患者ADC值与正常组进行对比分析，结果显示AS患者组的骶骨、髂骨骨髓区的ADC值均明显高于正常对照组，这表明MRI常规扫描仅能发现部分有信号改变的病变，而大部分早期的骨髓水肿和组织的炎性改变，常规MRI平扫未能发现明显异常信号，在DWI序列图像上测量ADC值，可发现其明显升高，提示骶髂关节面下的骨髓区早期病变的存在，导致局部组织内水分子的扩散增强及微循环灌注通透性增加，DWI序列敏感，增加了早期病变检出的准确性，从而为临床早期诊断AS提供了依据。

DCE-MRI是从静脉通道注射一定量水溶性对比剂后，通过缩短T1时间从而造成早期强化的动力学改变的成像方法，间接反映出血流灌注的状况及血管化的程度。近年，DCE-MRI在骨肌系统尤其是肿瘤方面[8]的研究已有很大的进展。王庆文等[9]通过对AS患者骶髂关节活检证实了滑膜炎和关节旁骨髓炎为骶髂关节炎最早期的病变，还提出了骨髓内血管翳的形成可能是骶髂关节炎起始的原因。本组48例早期AS患者经DCE-MRI检查，测定本组TIC类型为64.6%（124／192）Ⅱ型，35.4%（68／192）Ⅲ型，与正常对照组不同。AS组与正常对照组不同部位（髂侧、骶侧）所得的半定量Fenh、Senh及Tmax值组间的差异具有显著的统计学意义（P＜0.05），这说明AS早期由于炎症反应的存在，即可出现病变区的毛细血管及血窦的数量明显增加，血流的灌注有一个明显的过程。本组早期AS患者初始信号强度（S0）和增强信号最大值（Smax）较正常组高，达峰时间（Tmax）较正常组短，说明强直性脊柱炎早期骶髂关节炎活动期初始为滑膜的炎性表达，病变区产生富含血管的肉芽组织，血窦数量明显增加，滑膜内大量的淋巴细胞和浆细胞浸润，滑膜呈绒毛样增生形成血管翳，血管数目、通透性增加，局部对比剂流入增强，因此表现为快速上升，达峰值后持续一段时间，即Ⅱ型曲线，明确了早期AS骶髂关节区的强化方式及血流灌注的情况。DCE序列空间分辨率高，准确反映病变区域血管生成信息及血管灌注情况。

经同一扫描水平所测得ADC值与增强因子Fenh和增强斜率Senh进行相关性分析可知，病变区ADC值与Fenh值之间有直线相关关系（P＝0.000＜0.05），为高度相关，正相关。这不仅能全面评价病变骨髓水肿区的毛细血管通透性、微循环以及血流灌注的情况，而且还能比较直观的反映出病变区的血流灌注率。而病变区ADC值与Senh值之间无直线相关关系（P＝0.265＞0.05），这可能是达峰时间提前，两者作用抵消所致。

早期强直性脊柱炎时，关节面下骨髓区水肿，MRI常规扫描仅能发现部分有信号改变的病变，DWI序列反映水分子的扩散能力增强，ADC值可以量化MRI平扫未能发现异常信号的早期病变，弥补了常规MRI平扫的不足。动态增强扫描直观的显示了曲线类型，得到半定量数值，可以进一步的量化炎症程度。DWI与DCE序列有一定的相关性，二者联合应用，双重量化，为临床提高早期强直性脊柱炎患者的检出提供参考，从而做到早期诊断，早期治疗，这将对患者起到更积极的作用。

[1]邓世华，刘源.MRI诊断强直性脊柱炎中轴骨关节病变的展望[J].影像诊断与介入放射学，2007，16（3）：141-144.

[2]肖征宇，曾庆馀.儿童型强直性脊柱炎的早期诊断24例前瞻性分析[J].中华风湿病学杂志，2004，8（8）：479-481.

[3]Vander Cruyssen B，Mu oz-Gomariz E，Font P，et al.Hip involvement in ankylosing spondylitis：epidemiology and risk factors associated with hip replacement surgery[J].Rheumatology（Oxford），2010，49（1）：73-81.

[4]Baraliakos X，Braun J.Hip involvement in ankylosing spondylitis：what is the verdict[J].Rheumatology（Oxford），2010，49（1）：3-4.

[5]刘艳翠，安宁，冯冲.骶髂关节的临床解剖学分析[J].临床和实验医学杂志，2012，11（17）：1428-1429.

[6]Braun J，Sieper J，Bollow M.Imaging of sacroiliitis[J].Clin Rheumatol，2000，19（1）：51.

[7]Kwee TC，Takahara T，Ochiai R，et al.Whole-body diffusionweighted magnetic resonance imaging[J].Eur J Radiol，2009，70（3）：409-417.

[8]Hochberg MC，Silman AJ，Smolen JS，et al.Rheumatology[M].Mosby Elsevier，Philadelphia，2011：1129-1134.

[9]王庆文.强直性脊柱炎骶髂关节的病理学表现[J].实用医学杂志，2002，18（2）：115-116.