RESOLVE彌散加權(quán)成像評(píng)估中軸型脊柱關(guān)節(jié)炎骶髂關(guān)節(jié)活動(dòng)性病變

林敏貴，陳賢源，俞 順*，高 飛，馬明平，包 強(qiáng)

(1.福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院 福建省立醫(yī)院放射科，2.風(fēng)濕科，福建 福州 350001)

中軸型脊柱關(guān)節(jié)炎(axial spondyloarthritis, SpA)是以累及骶髂關(guān)節(jié)為主的慢性全身性自身免疫性疾病[1]，與人類白細(xì)胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)-B27強(qiáng)相關(guān)[2]，主要癥狀為炎性腰背痛，病程持久，預(yù)后不佳，致畸率高[3-4]，早診斷、早治療尤為關(guān)鍵。1984年修訂版紐約標(biāo)準(zhǔn)提出骶髂關(guān)節(jié)影像學(xué)改變是確診SpA的必要指標(biāo)。MRI能特異顯示SpA骶髂關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫等特點(diǎn)，已成為首選早期診斷方法[5]。在傳統(tǒng)彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging, DWI)基礎(chǔ)上[6]，RESOLVE DWI通過革新技術(shù)提高圖像質(zhì)量，可更清晰、準(zhǔn)確地顯示病灶。本研究采用RESOLVE DWI檢查SpA患者骶髂關(guān)節(jié)，觀察不同b值下RESOLVE DWI及表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient， ADC)診斷骶髂關(guān)節(jié)活動(dòng)性病變的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年5月—2020年5月福建省立醫(yī)院收治的70例SpA患者(SpA組)和17例骶髂關(guān)節(jié)正常者(對(duì)照組)。SpA組納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合國際脊柱關(guān)節(jié)炎學(xué)會(huì)(Assessment of Spondyloarthritis International Society, ASAS)2009年中軸型脊柱關(guān)節(jié)病分類標(biāo)準(zhǔn)[7]；②腰背疼痛持續(xù)1年以上，根據(jù)修訂版紐約標(biāo)準(zhǔn)確診為SpA；③臨床及MRI資料齊全。對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn)：①因單純慢性下腰痛接受骶髂關(guān)節(jié)MR檢查；②短TI反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列圖像中，雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)骨質(zhì)未見高信號(hào)，且排除SpA。排除標(biāo)準(zhǔn)：MR檢查禁忌證，原發(fā)性骨質(zhì)疏松，免疫系統(tǒng)疾病，腫瘤，合并其他骨病或近6個(gè)月有激素和免疫藥物用藥史。

SpA組70例，男45例，女25例，年齡17～57歲，平均(36.2±14.0)歲；根據(jù)ASDAS評(píng)分[8]分為活動(dòng)亞組(ASDAS>1.3)47例、非活動(dòng)亞組(ASDAS<1.3)23例；活動(dòng)亞組男34例，女13例，年齡17～57歲，平均(38.3±15.1)歲；非活動(dòng)亞組男11例，女12例，年齡17～57歲，平均(31.8±10.2)歲。對(duì)照組17例，男7例，女10例，年齡17～57歲，平均(37.3±11.5)歲。組間性別、年齡比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T MR掃描儀，行仰臥位頭先進(jìn)軸位及斜冠狀位掃描，掃描范圍從骨盆上緣至髖臼，掃描序列包括常規(guī)軸位T1W、T2W、T2W-fs及斜冠狀位T1W、脂肪抑制質(zhì)子加權(quán)成像(fat-suppression proton density weighted imaging, FS-PDWI)，斜冠狀位RESOLVE DWI，F(xiàn)OV 260 mm×171 mm，矩陣256×171，層厚5.0 mm，層數(shù)12，間隔1 mm，分3種條件，ADC1為b=50、500 s/mm2擬合，ADC2為b=50、700 s/mm2擬合，ADC3為b=50、500、700 s/mm2擬合，其中ADC3擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)施加的方向?yàn)?個(gè)，TR 3 700 ms，TE 66、110 ms，F(xiàn)A 180°，iPAT 0，激勵(lì)次數(shù)1，掃描時(shí)間8 min 27 s。

1.3 數(shù)據(jù)處理及ADC測(cè)量 由2名主治醫(yī)師選取充分顯示骶髂關(guān)節(jié)的層面，SpA組選取病灶最大層面，結(jié)合骶髂關(guān)節(jié)常規(guī)軸位及斜冠狀位脂肪抑制圖像，分別于骶側(cè)、髂側(cè)軟骨下骨髓區(qū)手工勾畫3個(gè)面積約25 mm2的ROI，盡量靠近但不包括關(guān)節(jié)軟骨，且遠(yuǎn)離血管、骨皮質(zhì)等，以其測(cè)量值的平均值作為最終值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示。采用配對(duì)t檢驗(yàn)和Wilcoxon檢驗(yàn)比較各組骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓的不同擬合ADC。運(yùn)用受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線評(píng)價(jià)不同擬合ADC的診斷效能，計(jì)算曲線下面積(area under the curve, AUC)、敏感度和特異度。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同擬合b值下RESOLVE DWI和ADC 對(duì)照組骶髂關(guān)節(jié)均未見明顯異常，雙側(cè)關(guān)節(jié)間隙未見狹窄，關(guān)節(jié)面光滑，骨質(zhì)信號(hào)較均勻，F(xiàn)S-PDWI未見高信號(hào)(圖1A)，DWI呈稍低信號(hào)(圖1B)，ADC圖呈低信號(hào)(圖1C)。SpA組骶髂關(guān)節(jié)MRI表現(xiàn)主要包括不同程度骨髓水腫、脂肪沉積及骨質(zhì)侵蝕破壞。骨髓水腫病灶表現(xiàn)為T1WI低信號(hào)，F(xiàn)S-PDWI高信號(hào)，DWI呈高、等及稍低信號(hào)，ADC圖呈高信號(hào)；隨骨髓水腫加重，F(xiàn)S-PDWI信號(hào)增高(圖2A、3A)，相應(yīng)DWI信號(hào)增高，且DWI信號(hào)越高(圖2B、3B)，ADC下降越顯著(圖2C、3C)。

圖1 對(duì)照組患者，男，28歲，HLA-B27陰性，SPARCC評(píng)分0分，C反應(yīng)蛋白0.754 mg/L，紅細(xì)胞沉降率2 mm/h，ASDAS=0.6 A、B.冠狀位FS-PDWI(A)及RESOLVE DWI(B，b=50、500、700 s/mm2)雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)未見明顯高信號(hào)，相應(yīng)關(guān)節(jié)面光整； C.ADC偽彩圖，軟骨下骨髓區(qū)ADC=0.766×10-3 mm2/s

圖2 SpA組內(nèi)非活動(dòng)亞組患者，女，39歲，HLA-B27陽性，SPARCC評(píng)分3分，C反應(yīng)蛋白4.1 mg/L，紅細(xì)胞沉降率23 mm/h，ASDAS=1 A、B.冠狀位FS-PDWI(A)、RESOLVE DWI(B，b=50、500、700 s/mm2)示雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)內(nèi)多發(fā)斑片狀低信號(hào)(骨髓脂肪變)，未見明顯高信號(hào)，相應(yīng)關(guān)節(jié)面欠光整； C.ADC偽彩圖，軟骨下骨髓區(qū)ADC=1.109×10-3 mm2/s

圖3 SpA組內(nèi)活動(dòng)亞組患者，男，18歲，HLA-B27陽性，SPARCC評(píng)分35分，C反應(yīng)蛋白12.1 mg/L，紅細(xì)胞沉降率7.5 mm/h，ASDAS=3.8 A.冠狀位FS-PDWI示雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨質(zhì)內(nèi)邊界模糊的斑片狀高信號(hào)，以左側(cè)中上部為著，相應(yīng)關(guān)節(jié)面欠光整； B.冠狀位RESOLVE DWI(b=50、500、700 s/mm2)示上述區(qū)域彌散異常，呈明顯高信號(hào)； C.ADC偽彩圖，病灶骨髓區(qū)ADC=1.334×10-3 mm2/s

2.2 骶側(cè)、髂側(cè)關(guān)節(jié)軟骨骨髓ADC對(duì)比 SpA組與對(duì)照組骶髂關(guān)節(jié)骶側(cè)、髂側(cè)關(guān)節(jié)軟骨骨髓ADC1、ADC2、ADC3差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。

2.3 組間ADC對(duì)比 各組ADC1、ADC2、ADC3依次減低(表1)。SpA組全組及其2亞組的ADC均高于對(duì)照組(P均<0.05)，ADC3與對(duì)照組的差異大于ADC1及ADC2；非活動(dòng)亞組ADC2和ADC3均低于活動(dòng)亞組(P均<0.05)，而其ADC1差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；見表2。

2.4 AUC對(duì)比 根據(jù)ROC曲線分析， SpA組及其2亞組與對(duì)照組ADC的AUC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。SpA組內(nèi)2亞組ADC2及ADC3的AUC差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，而ADC1的AUC差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，且ADC3的AUC大于ADC2及ADC1(P均<0.05)。見表3。

3 討論

SpA屬于血清陰性脊柱關(guān)節(jié)病[9]，X線、CT等對(duì)早期SpA檢出率不高[10-11]。SpA的MRI表現(xiàn)與其病理學(xué)變化密切相關(guān)，MRI通過顯示SpA患者關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫程度，可早期檢出尚未及發(fā)生骨質(zhì)改變的骶髂關(guān)節(jié)病變[12]。既往研究[6]結(jié)果表明，DWI技術(shù)可通過顯示水分子在骶髂關(guān)節(jié)微觀結(jié)構(gòu)中的彌散規(guī)律及分布情況而診斷疾病，還可利用ADC定量評(píng)估骶髂關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫。

表1 組間及SpA組內(nèi)骶髂關(guān)節(jié)骶側(cè)與髂側(cè)關(guān)節(jié)軟骨骨髓不同ADC對(duì)比(×10-3 mm2/s，±s)

表1 組間及SpA組內(nèi)骶髂關(guān)節(jié)骶側(cè)與髂側(cè)關(guān)節(jié)軟骨骨髓不同ADC對(duì)比(×10-3 mm2/s，±s)

組別ADC1ADC2ADC3SpA組 骶側(cè)1.06±0.421.01±0.410.96±0.38 髂側(cè)1.09±0.311.01±0.320.95±0.30 Z/t值-1.21-0.330.03 P值0.230.750.98 非活動(dòng)亞組 骶側(cè)0.93±0.270.87±0.270.86±0.26 髂側(cè)0.94±0.220.88±0.220.83±0.18 Z/t值0.580.40-0.26 P值0.560.690.80 活動(dòng)亞組 骶側(cè)1.12±0.471.10±0.451.00±0.43 髂側(cè)1.12±0.331.10±0.341.00±0.33 Z/t值0.942-0.0110.011 P值0.340.990.99對(duì)照組 骶側(cè)0.70±0.260.64±0.180.58±0.21 髂側(cè)0.75±0.300.64±0.190.55±0.21 Z/t值-0.88-0.541.34 P值0.380.590.20

表2 組間及SpA組內(nèi)亞組間骶髂關(guān)節(jié)骶側(cè)、髂側(cè)ADC差異比較

3.1 RESOLVE DWI RESOLVE DWI是近年來發(fā)展起來的高清DWI技術(shù)，在讀出方向上采用分段K空間填充技術(shù)，與傳統(tǒng)DWI相比極大降低了回波之間的幅值差和相位差，提高了圖像空間分辨率和信噪比，同時(shí)減少畸變；采用2D導(dǎo)航回波采樣技術(shù)、GRAPPA并行采集技術(shù)，可對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，識(shí)別和重新計(jì)算錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，解決不同數(shù)據(jù)截?cái)嗯錅?zhǔn)誤差和生理運(yùn)動(dòng)引起的誤差,顯著提高了ADC測(cè)值的準(zhǔn)確性。目前RESOLVE-DWI已用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病[6]、頭頸部疾病[13]及盆腔腫瘤[14]等。

3.2 不同b值對(duì)圖像的影響 b值由梯度脈沖強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間決定，影響對(duì)水分子彌散運(yùn)動(dòng)的敏感性，能夠反映彌散加權(quán)程度。b值越大，表示水分子彌散占比越重，對(duì)病灶彌散異常檢出率越高，但加重了信號(hào)衰減，圖像容易變形和產(chǎn)生偽影；反之b值越小，受到微循環(huán)灌注的影響越大，雖然組織結(jié)構(gòu)清晰，但對(duì)水分子彌散運(yùn)動(dòng)的敏感性下降。崔艷秋等[15]研究提示b值>800 s/mm2時(shí)，圖像對(duì)比度及信噪比較差，偽影較多，不利于骶髂關(guān)節(jié)圖像觀察及ADC測(cè)量。本研究采用3種不同b值組合進(jìn)行RESOLVE DWI掃描，ADC1和ADC3對(duì)應(yīng)的DWI圖像能清晰顯示骶髂關(guān)節(jié)，對(duì)比度好；ADC2對(duì)應(yīng)的DWI圖像有變形及偽影干擾，對(duì)比度差。

3.3 不同b值對(duì)ADC的影響 DWI通過在1個(gè)脈沖序列中采用2種不同b值而獲得ADC圖，從而計(jì)算ADC值，b值的選擇直接影響ADC的準(zhǔn)確性。ADC可客觀定量反映局部組織水分子彌散運(yùn)動(dòng)及微循環(huán)灌注狀態(tài)。理論上采用2種不同b值即可獲取ADC或擬合出ADC圖像，b值愈多，ADC愈精確，愈接近真實(shí)的彌散系數(shù)[16]。為降低背景噪音對(duì)ADC測(cè)量準(zhǔn)確性的影響，本研采用3個(gè)b值擬合，發(fā)現(xiàn)b值越大，所對(duì)應(yīng)的ADC越低，與牛富業(yè)等[17]結(jié)果相符。以多b值擬合可進(jìn)一步降低微循環(huán)灌注效應(yīng)的影響，得到的ADC更接近真實(shí)值。

3.4 ADC對(duì)SpA的診斷意義 本研究發(fā)現(xiàn)SpA組整體及其內(nèi)的非活動(dòng)亞組和活動(dòng)亞組的ADC均高于對(duì)照組，與楊宇凌等[18]結(jié)果相符，提示不論SpA處于活動(dòng)期還是非活動(dòng)期，骶髂關(guān)節(jié)炎均累及關(guān)節(jié)軟骨下骨髓，非活動(dòng)期既已發(fā)生骶髂關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫。本研究中，b=50、500、700 s/mm2和b=50、700 s/mm2時(shí)，活動(dòng)亞組骶髂關(guān)節(jié)軟骨下骨髓的ADC高于非活動(dòng)亞組，提示隨著疾病進(jìn)展，軟骨下骨髓水腫程度加重。骶髂關(guān)節(jié)炎癥導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子激活，引起毛細(xì)血管擴(kuò)張和通透性增加、細(xì)胞外水分子比例增加、水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增加，DWI圖顯示為彌散異常。DWI對(duì)診斷SpA骶髂關(guān)節(jié)病變具有臨床意義。

表3 組間及亞組間骶髂關(guān)節(jié)骶側(cè)、髂側(cè)ADC診斷效能比較

本研究單因素方差分析顯示，不論骶側(cè)還是髂側(cè)，SpA整組及其2個(gè)亞組的ADC均高于對(duì)照組，非活動(dòng)亞組ADC2和ADC3均低于活動(dòng)亞組，證實(shí)ADC對(duì)骶髂關(guān)節(jié)病變具有診斷學(xué)意義。ROC曲線分析結(jié)果顯示，骶髂關(guān)節(jié)軟骨下ADC3的AUC高于ADC2及ADC1，即ADC3診斷效能最優(yōu)。ADC3由多b值擬合而來，可在減少微循環(huán)灌注影響的同時(shí)兼顧圖像質(zhì)量，表明多b值擬合得到的ADC診斷效能高于2個(gè)b值擬合所得。RESOLVE DWI顯示病灶的能力不僅取決于ADC是否接近真實(shí)彌散(即取決于最高b值)，增加b值數(shù)目亦有助于優(yōu)化圖像質(zhì)量，對(duì)提升診斷效能產(chǎn)生一定作用。

3.5 局限性 SpA病因未明，病理較復(fù)雜。本研究未對(duì)其他病理改變所致骨髓水腫及其對(duì)RESOLVE DWI圖像及ADC測(cè)值的影響進(jìn)行評(píng)估；b值組合數(shù)目較少，b值跨度較??；樣本量相對(duì)較少，且組間差距較大。

總之，多b值擬合RESOLVE DWI可兼顧顯示病灶和圖像質(zhì)量，ADC可作為定量指標(biāo)，為診斷和治療SpA骶髂關(guān)節(jié)活動(dòng)性病變提供幫助。