MR集合序列定量參數評價中軸型脊柱關節炎骶髂關節病變

占穎鶯，張 珂，鄭 晶，廖 娟，李文娟，洪國斌*

(1.中山大學附屬第五醫院放射科，2.風濕免疫科，廣東 珠海 519000)

中軸型脊柱關節炎(axial spondyloarthritis, axSpA)發病隱匿、病程長，早期臨床表現缺乏特異性，致殘率高[1]。骶髂關節是axSpA最早且最常累及部位。國際脊柱關節炎評估協會(Assessment of Spondyloarthritis International Society, ASAS)將axSpA影像學表現分為結構性損害(如骨侵蝕、脂肪沉積等)和活動性病變[如骨髓水腫(bone marrow edema, BME)等]2類[2]。對于axSpA骶髂關節病變一直缺乏有效的定量手段，目前臨床診斷axSpA和評分系統均屬定性診斷或半定量診斷，主觀性強，缺乏精準定量標準。T1-mapping和T2-mapping序列掃描時間長，極大限制了其臨床廣泛應用。MR集合序列(MRI compilation, MAGiC)可經一次掃描而生成多組對比圖像和定量圖[3-4]，已用于中樞神經系統、乳腺、前列腺等相關研究及觀察青年志愿者骶髂關節[5]。本研究評價MAGiC弛豫時間定量在axSpA骶髂關節病變中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019年10月—2020年3月中山大學附屬第五醫院臨床診斷axSpA患者。納入標準：①符合2009年ASAS發布的axSpA診斷標準[6]；②初診年齡≤45歲；③無惡性腫瘤病史；④無MR檢查禁忌證。排除標準：①骶髂關節創傷、感染(結核及其他感染)、腫瘤、手術史；②合并致密性骨炎、痛風性骶髂關節炎、結締組織疾病所致骶髂關節炎。本研究經院倫理委員會批準[編號：中大五院(2019)倫字第(K160-1)號]，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa Pioneer 3.0T超導型MR掃描儀，16通道腹部相控陣線圈。囑患者仰臥，頭先進，行平行于S1～S3背側連線的斜冠狀位骶髂關節掃描。參數：快速自旋回波T1W，FOV 240 mm×240 mm，矩陣320×256，TR/TE 602 ms/15.2～20.3 ms，層厚/層間距4 mm/1 mm，掃描時間2 min 32 s；短時翻轉恢復(short TI inversion recovery, STIR)序列，FOV 240 mm×240 mm，矩陣320×256，TR/TE 5 856 ms/28 ms，層厚/層間距4 mm/1 mm，掃描時間4 min 24 s；MAGiC，FOV 240 mm×240 mm，矩陣320×256，TR/TE 4 521 ms/23.5 ms，層厚/層間距4 mm/1 mm，掃描時間8 min 8 s。

1.3 圖像分析 于GE后處理工作站重建MAGiC T1-mapping、T2-mapping、質子密度(proton density，PD)-mapping定量圖和相應MAGiC T1WI及STIR圖像。由具有5年及7年肌骨系統影像學診斷經驗的主治醫師各1名以雙盲法評估病理性脂肪沉積和BME，根據文獻[2]標準采用常規T1WI評估病理性脂肪沉積，即鄰近軟骨下骨界限分明的均勻高信號，且自關節表面向外延伸超過1 cm(圖1)；在常規STIR圖像上評估BME，表現為至少覆蓋連續2個層面的高信號[2,7-8](圖2)；意見不一致時與另1名具有20年肌肉骨骼系統影像學診斷經驗的主任醫師協商后決定。參考常規T1WI及STIR圖像，分別于MAGiC定量圖中病理性脂肪沉積和BME病灶最明顯處手動勾畫ROI，避開血管、壞死、囊性區域、骨皮質及軟骨，并于S2-3骶孔間正常骨髓處放置ROI作為正常對照[1]，測量T1、T2、PD值；每個ROI測量3次，取平均值作為結果[9-10]。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。以Shapiro-Wilk檢驗分析計量資料的正態性,符合正態分布者以±s表示，行配對t檢驗，否則以中位數(上下四分位數)表示，行Wilcoxon符號秩檢驗。P<0.05為差異統計學意義。

2 結果

共納入28例患者，男22例，女6例，年齡20～46歲，平均(29.5±1.5)歲。常規T1WI及STIR圖示24例存在48處骶髂關節病理性脂肪沉積，23例存在57處BME。病理性脂肪沉積處T1值低于正常對照，T2、PD值均高于正常對照(P均<0.05)，見表1及圖1；BME處T1、T2及PD值均高于正常對照(P均<0.05)，見表1及圖2。

圖1 患者男，25歲，axSpA骶髂關節炎 A.常規T1WI示右骶及雙側髂側病理性脂肪沉積(箭)；B～E.分別為MAGiC重組T1WI(B)、T1-mapping(C)、T2-mapping(D)及PD-mapping(E)定量圖，示右骶及雙側髂側病理性脂肪沉積(箭)

圖2 患者男，22歲，axSpA骶髂關節炎 A.常規STIR圖示雙側骶、髂側BME(箭)；B～E分別為MAGiC重組STIR(B)、T1-mapping(C)、T2-mapping(D)及PD-mapping(E)定量圖，示雙側骶、髂側BME(箭)

表1 病理性脂肪沉積、BME與正常對照各定量值比較

3 討論

目前臨床評估axSpA骶髂關節病變有多種半定量和定量方法。基于MRI對axSpA骶髂關節的半定量觀察，加拿大脊椎關節炎研究聯合會評分(Spondyloarthritis Research Consortium of Canada, SPARCC)和SI結構病變評分(SI structural lesion score，SSS)使影像學評估axSpA骶髂關節病變由定性分析發展為半定量分析，但仍依賴于放射科醫師經驗，具有主觀性。近年來，T2-mapping、彌散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)和動態對比增強(dynamic contrast enhanced, DCE)[9-11]等MR定量技術已用于檢測axSpA活動性相關研究。T1-mapping和T2-mapping掃描時間長；DWI的表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)雖對診斷axSpA骶髂關節活動性具有一定價值，但需結合常規序列圖像以免漏診不明顯病灶而致結果存在偏差[11-12]；DCE的轉運系數(Ktrans)與axSpA的強直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS)疾病活動指數(disease activity index, DAI)具有一定相關性，但需應用對比劑。MAGiC為一站式弛豫定量、多對比度技術，基于多延遲飽和多回波(multiple-delay multiple-acho, MDME)原理，在不同TR內施加4個120°飽和脈沖，同時進行雙回波采集，不同于傳統序列成像過程，先通過多飽和脈沖獲得組織T1-mapping及多回波采集極端T2-mapping和PD-mapping，而后通過上述3種定量圖譜獲得任意對比度圖像，實現一次采集獲得多個對比加權成像及多組定量圖。利用MAGiC技術可實現MRI由常規對比圖像向組織定量圖譜的轉變，并可在生成多種對比度圖像的同時獲得定量數據，既往多用于中樞神經系統[13-15]，而骨骼肌肉系統相關研究[16-17]較少。MAGiC骶髂關節成像僅需8 min 8 s即可提供與常規MRI質量相似的圖像及3組定量圖像。

骶髂關節是axSpA最早也是最常累及部位。本研究以MAGiC T1、T2、PD 3組定量值分別量化觀察病理性脂肪沉積及BME兩種常見骶髂關節病變，結果顯示病理性脂肪沉積處T1值顯著低于正常骨髓、T2值及PD值顯著高于正常骨髓；BME處T1、T2、PD值均明顯高于正常骨髓。WANG等[18]采用常規T2mapping序列對AS活動組、AS非活動組和健康對照組進行骶髂關節掃描，發現AS活動組BME處T2值高于健康對照組[(123.77±15.85)ms vs(89.34±10.65)ms，P<0.05)]；本研究T2值與之不同，可能與所用儀器及序列不同有關。LEE等[19]將MAGiC用于顳頜關節，發現T1和PD定量值對骨髓信號改變敏感，可提示顳頜關節骨髓病變。目前關于T1及PD值評價骶髂關節病變的報道甚少，且未對MAGiC T1-mapping和PD-mapping測量結果進行比較。

采用MAGiC應用多種TR、TE和TI組合獲得相應T1、T2弛豫時間及PD定量圖，可剔除其他信號干擾，分別反映不同組織T1、T2弛豫時間及氫質子含量的差別。T1值是組織大分子濃度、結合水及組織含水量的生物標志物，T1-mapping能較好地顯示水腫、炎癥和纖維化。T2-mapping能反映組織中含水量的變化；PD-mapping反映組織中的游離水含量[19]；BME則是由于病變組織血管過多、灌注過多及水外滲作用等導致骨組織水分過多而出現的異常MRI信號[11]。本研究中3組定量圖均能清晰顯示BME，且其T1、T2及PD值升高；而病理性脂肪沉積T1值低于正常骨髓、T2及PD值高于正常骨髓，原因可能為脂類分子質子密度大，PD值高，且脂肪組織的MRI信號來源于自由水和甘油三酯，脂類屬于中等大小分子，其運動頻率介于蛋白質和純水之間而與Larmor頻率相似，故T1弛豫時間縮短而T2弛豫時間較長[20]。

綜上，MAGiC定量參數有助于評估axSpA骶髂關節病變。但本研究樣本量少，未能對骶髂關節病變進行分級研究，有待擴大樣本量并進一步優化參數加以完善。