磁共振DWI聯(lián)合DCE序列診斷早期強(qiáng)直性脊柱炎骶髂關(guān)節(jié)改變

李筱倩，朱建忠，趙魯平，秦健，李長勤

強(qiáng)直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一種常見的血清學(xué)陰性脊柱關(guān)節(jié)病[1]，青少年男性多發(fā)[2]，病因不明確，與HLA-B27有典型的相關(guān)性，特點(diǎn)是以骶髂關(guān)節(jié)、脊柱關(guān)節(jié)和鄰近結(jié)構(gòu)為主要病變區(qū)的炎癥，逐漸導(dǎo)致脊柱出現(xiàn)骨性結(jié)構(gòu)的強(qiáng)直及進(jìn)行性、上行性的融合。臨床工作中部分患者以明顯的腰骶部疼痛為首發(fā)癥狀就診，但往往缺乏確切影像學(xué)表現(xiàn)，從而影響病變的治療及預(yù)后[3，4]。本研究聯(lián)合磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）以及動態(tài)增強(qiáng)掃描（DCE-MRI），觀察病變早期對骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓內(nèi)水分子擴(kuò)散能力的影響，明確早期病變局部血流灌注方式的改變，提高影像學(xué)對早期強(qiáng)直性脊柱炎骶髂關(guān)節(jié)改變的診斷能力，對研究強(qiáng)直性脊柱炎骶髂關(guān)節(jié)的表現(xiàn)提供新的方法和思路。

材料與方法

1.研究對象

本研究回顧性搜集本院2009年1月-2013年3月臨床高度疑似AS的76例患者資料，其中18例隨訪丟失，1年后隨訪10例患者影像學(xué)未見明顯進(jìn)展，48例患者達(dá)到AS影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)（改良紐約標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級以上），48例為確診早期患者，年齡均位于20～35歲之間，平均年齡為（26.92±3.78）歲（表1）。同時，搜集21例正常健康志愿者資料歸類為對照組，其中男13例，女8例，年齡20～35歲之間，平均年齡為（26.92±3.78）歲。所有實(shí)驗(yàn)研究對象均無MRI檢查禁忌證，在征求患者同意的情況下，對其進(jìn)行骶髂關(guān)節(jié)磁共振掃描。

表1 病例組臨床資料

2.MRI檢查

儀器設(shè)備：GE Discovery MR750 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，SUN（軟件版本Advantage Workstation 4.6）工作站。MRI對比劑選用釓噴酸葡胺（Gd-DTPA，德國Schering公司生產(chǎn)，0.2mL／kg，流率為2.0mL／s），Liebel-Flarsheim Optistar LE防磁雙筒高壓注射器。

掃描序列及參數(shù)為MRI常規(guī)掃描T1WI：TR 400ms，TE 10ms，T2WI：TR 2400ms，TE 110ms，STIR：TR 2700ms，TE 110ms，視野范圍28.0，層厚為4.0mm，層間距為1.0mm，掃描層數(shù)為18，斜冠狀面掃描方向與骶1及骶3長軸的連線平行。

DWI掃描：TR 5000ms，TE 85ms，視野范圍為38.0×38.0，層厚4.0mm，層間距1.5mm，層數(shù)20層，激勵次數(shù)5次，采用b值[5]為600s／mm2進(jìn)行磁共振DWI掃描并分別獲取圖像原始數(shù)據(jù)。

DCE-MRI掃描：采用橫軸面容積快速三維成像（LAVA）序列，TR 4.3ms，TE 2.0ms，視野范圍為34×34，層厚4mm，層間距為0。高壓注射器經(jīng)橈靜脈或肘靜脈團(tuán)注后，每隔30s做1次T1WI掃描，每次掃描時間約為20s，連續(xù)動態(tài)掃描11次，總計(jì)時間約10min。

3.MRI圖像分析

DWI序列圖像分析：對于病例組中病變明顯者直接 將 病 變 處 選 定 為 感 興 趣 區(qū)（region of interest，ROI），范圍均設(shè)定為44mm2，運(yùn)用GE圖像工作站的Function tool軟件測量表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC值）；病例組中病變不明顯者分別測量雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)骶骨面、髂骨面骨髓區(qū)上、中、下共12個感興趣區(qū)（范圍為44mm2）的ADC值，并計(jì)算其平均值；對照組測量方法同病例組中病變不明顯者。

DCE-MRI序列圖像分析：運(yùn)用GE圖像工作站的Function tool軟件對ROI進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，繪制出時間-信號曲線（timesignal in tensity curve，TIC），并計(jì)算增強(qiáng)因子（Fenh）和增強(qiáng)斜率（Senh），計(jì)算公式如下：

Fenh（%）＝（SImax-SIo）×100／SI0

Senh（%min）＝（SImax-SIo）100／（SIo×Tmax）

注：SIo為增強(qiáng)前的信號強(qiáng)度，SImax為增強(qiáng)后的最大信號強(qiáng)度，Tmax為達(dá)到SImax時所需的時間。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，置信區(qū)間均取95%（95%CI）。計(jì)量資料組間差異的比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)，顯著性水準(zhǔn)采用α＝0.05（雙側(cè)），P＜0.05為差異有顯著性的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)用相關(guān)曲線模型分析ADC值與Fenh、Senh值的相關(guān)性。

結(jié) 果

病例組中髂骨面與骶骨面的ADC值、Fenh、Senh均高于對照組，Tmax小于對照組，組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表2）。證實(shí)DWI序列對骶髂關(guān)節(jié)面下的骨髓區(qū)早期病變敏感。

表2 病例組與對照組間指標(biāo)差異

本組48例早期AS患者中，12例患者骶髂關(guān)節(jié)磁共振檢查有明顯局灶性異常信號灶，軟骨下骨髓信號于T2WI信號增高，DWI序列上信號升高，ADC圖顯示高信號（圖1a～c），36例患者常規(guī)磁共振圖像顯示未見明顯局灶性異常信號，所測雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)下骨髓的上中下處ADC值取平均值（圖1e～f），將所得48例AS患者ADC值與正常組進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示AS患者組的骶骨、髂骨骨髓區(qū)的ADC值均明顯高于正常對照組，兩者之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值＜0.05）。

AS組骶髂關(guān)節(jié)不同部位TIC分型見表3。本組48例早期AS患者經(jīng)DCE-MRI檢查，測定本組TIC類型為64.6%（124／192）Ⅱ型，35.4%（68／192）Ⅲ型（圖2）。病變區(qū)ADC值與Fenh值之間有直線相關(guān)關(guān)系（P＝0.000＜0.05），直線相關(guān)系數(shù)r＝0.705，為高度相關(guān)，呈正相關(guān)。而病變區(qū)ADC值與Senh值之間無直線相關(guān)關(guān)系（P＝0.265＞0.05），直線相關(guān)系數(shù)r＝0.207（圖3）。

圖1 男，22歲。a）骶髂關(guān)節(jié)T2壓脂像示雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)不均勻斑片狀高影（箭）；b）DWI示高信號（箭）；c）ADC圖示病變明顯處感興趣區(qū)ROI測量ADC值；d）骶髂關(guān)節(jié)T2壓脂像示雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)未見明顯異常信號影；e）DWI未見高信號；f）ADC圖示測量骶髂關(guān)節(jié)骨質(zhì)上中下3處取ADC平均值。

表3 AS組骶髂關(guān)節(jié)不同部位TIC曲線類型

圖2 骶髂關(guān)節(jié)動態(tài)增強(qiáng)掃描圖像及DWI序列圖像。a）骶髂關(guān)節(jié)動態(tài)增強(qiáng)T1WI橫軸面圖像示關(guān)節(jié)軟骨和滑膜輕度強(qiáng)化（箭），關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)輕度強(qiáng)化（短箭）；b）動態(tài)增強(qiáng)掃描曲線Ⅱ型，速升慢降型；c）骶髂關(guān)節(jié)動態(tài)增強(qiáng)T1WI橫軸面圖像示關(guān)節(jié)軟骨和滑膜輕度強(qiáng)化（箭），關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)輕度強(qiáng)化（短箭）；d）動態(tài)增強(qiáng)掃描曲線Ⅲ型，慢升慢降型。

討 論

AS是一種臨床常見的主要侵犯脊柱并可不同程度的累及骶髂關(guān)節(jié)和周圍關(guān)節(jié)的慢性進(jìn)行性炎性疾病，骶髂關(guān)節(jié)為滑膜關(guān)節(jié)[5]，為強(qiáng)直性脊柱炎早期好發(fā)部位[6]。傳統(tǒng)的X線及CT檢查對早期骶髂關(guān)節(jié)滑膜軟骨的形態(tài)變化及骨髓的炎癥改變難以顯示；MRI可顯示骶髂關(guān)節(jié)炎在早期骨質(zhì)破壞前關(guān)節(jié)旁骨髓、滑膜軟骨等結(jié)構(gòu)的變化，還能發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)周圍軟組織的變化如腫脹、充血及肌腱、韌帶等的變化。但磁共振常規(guī)序列對于早期尚未產(chǎn)生信號變化的骨髓水腫及血管翳形成尚不能做出診斷。本研究則利用磁共振DWI及DCE-MRI序列，對臨床擬診AS的患者骨髓區(qū)的ADC值及Fenh、Senh值與健康志愿者進(jìn)行對比分析，從而為早期強(qiáng)直性脊柱炎的研究提供新的診斷方法。

圖3 病變部位的ADC值與Fenh值的散點(diǎn)圖。

磁共振DWI可以發(fā)現(xiàn)人體組織含水量的細(xì)微改變導(dǎo)致的早期形態(tài)學(xué)和病理學(xué)變化，是目前能夠觀察到活體水分子微觀擴(kuò)散的唯一方法[7]。本組48例早期AS患者中12例患者骶髂關(guān)節(jié)磁共振檢查有明顯局灶性異常信號灶，軟骨下骨髓信號于T2WI信號增高，DWI序列上信號升高，ADC圖顯示高信號，36例患者常規(guī)磁共振圖像顯示未見明顯局灶性異常信號，所測雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)下骨髓的上中下處ADC值取平均值，將所得48例AS患者ADC值與正常組進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示AS患者組的骶骨、髂骨骨髓區(qū)的ADC值均明顯高于正常對照組，這表明MRI常規(guī)掃描僅能發(fā)現(xiàn)部分有信號改變的病變，而大部分早期的骨髓水腫和組織的炎性改變，常規(guī)MRI平掃未能發(fā)現(xiàn)明顯異常信號，在DWI序列圖像上測量ADC值，可發(fā)現(xiàn)其明顯升高，提示骶髂關(guān)節(jié)面下的骨髓區(qū)早期病變的存在，導(dǎo)致局部組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散增強(qiáng)及微循環(huán)灌注通透性增加，DWI序列敏感，增加了早期病變檢出的準(zhǔn)確性，從而為臨床早期診斷AS提供了依據(jù)。

DCE-MRI是從靜脈通道注射一定量水溶性對比劑后，通過縮短T1時間從而造成早期強(qiáng)化的動力學(xué)改變的成像方法，間接反映出血流灌注的狀況及血管化的程度。近年，DCE-MRI在骨肌系統(tǒng)尤其是腫瘤方面[8]的研究已有很大的進(jìn)展。王慶文等[9]通過對AS患者骶髂關(guān)節(jié)活檢證實(shí)了滑膜炎和關(guān)節(jié)旁骨髓炎為骶髂關(guān)節(jié)炎最早期的病變，還提出了骨髓內(nèi)血管翳的形成可能是骶髂關(guān)節(jié)炎起始的原因。本組48例早期AS患者經(jīng)DCE-MRI檢查，測定本組TIC類型為64.6%（124／192）Ⅱ型，35.4%（68／192）Ⅲ型，與正常對照組不同。AS組與正常對照組不同部位（髂側(cè)、骶側(cè)）所得的半定量Fenh、Senh及Tmax值組間的差異具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），這說明AS早期由于炎癥反應(yīng)的存在，即可出現(xiàn)病變區(qū)的毛細(xì)血管及血竇的數(shù)量明顯增加，血流的灌注有一個明顯的過程。本組早期AS患者初始信號強(qiáng)度（S0）和增強(qiáng)信號最大值（Smax）較正常組高，達(dá)峰時間（Tmax）較正常組短，說明強(qiáng)直性脊柱炎早期骶髂關(guān)節(jié)炎活動期初始為滑膜的炎性表達(dá)，病變區(qū)產(chǎn)生富含血管的肉芽組織，血竇數(shù)量明顯增加，滑膜內(nèi)大量的淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤，滑膜呈絨毛樣增生形成血管翳，血管數(shù)目、通透性增加，局部對比劑流入增強(qiáng)，因此表現(xiàn)為快速上升，達(dá)峰值后持續(xù)一段時間，即Ⅱ型曲線，明確了早期AS骶髂關(guān)節(jié)區(qū)的強(qiáng)化方式及血流灌注的情況。DCE序列空間分辨率高，準(zhǔn)確反映病變區(qū)域血管生成信息及血管灌注情況。

經(jīng)同一掃描水平所測得ADC值與增強(qiáng)因子Fenh和增強(qiáng)斜率Senh進(jìn)行相關(guān)性分析可知，病變區(qū)ADC值與Fenh值之間有直線相關(guān)關(guān)系（P＝0.000＜0.05），為高度相關(guān)，正相關(guān)。這不僅能全面評價病變骨髓水腫區(qū)的毛細(xì)血管通透性、微循環(huán)以及血流灌注的情況，而且還能比較直觀的反映出病變區(qū)的血流灌注率。而病變區(qū)ADC值與Senh值之間無直線相關(guān)關(guān)系（P＝0.265＞0.05），這可能是達(dá)峰時間提前，兩者作用抵消所致。

早期強(qiáng)直性脊柱炎時，關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)水腫，MRI常規(guī)掃描僅能發(fā)現(xiàn)部分有信號改變的病變，DWI序列反映水分子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，ADC值可以量化MRI平掃未能發(fā)現(xiàn)異常信號的早期病變，彌補(bǔ)了常規(guī)MRI平掃的不足。動態(tài)增強(qiáng)掃描直觀的顯示了曲線類型，得到半定量數(shù)值，可以進(jìn)一步的量化炎癥程度。DWI與DCE序列有一定的相關(guān)性，二者聯(lián)合應(yīng)用，雙重量化，為臨床提高早期強(qiáng)直性脊柱炎患者的檢出提供參考，從而做到早期診斷，早期治療，這將對患者起到更積極的作用。

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