多模態MRI 對骶髂關節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區總醫院放射診斷科，成都610100；2 四川大學望江醫院放射診斷科

強直性脊柱炎（AS）為臨床常見的免疫性關節疾病，發病率為0.2%～1.6%，多發于20～30 歲青年人，男性發病率是女性的3倍，且呈現活動期與穩定期交替的特點［1］。AS 常先累及骶髂關節，引發骶髂關節炎（SIS），因此放射學上的SIS成為診斷AS的關鍵證據之一［2］。臨床用于診斷SIS 的常用手段包括傳統X 線平片、CT 等，但早期診斷效果并不理想。磁共振成像（MRI）對關節面骨質侵蝕、硬化及關節強直的顯示相較于X 線平片、CT 更具優勢，尤其可較好顯示關節軟骨改變及關節區、關節旁水腫或異常強化灶，可為SIS 的早期診斷提供可靠依據。多模態MRI 指的是在常規MRI 基礎上，對多種功能MRI進行組合，包括常規MRI、三維多回波數據合并成像（3D-MEDIC）、水激發技術（WE）、擴散加權成像（DWI）、動態增強 MRI（DCE-MRI）等［3］。目前，有關多模態MRI 用于SIS 診斷的相關研究鮮有報道。為此，本研究對多模態MRI 診斷SIS 的臨床價值進行了探討。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取西部戰區總醫院風濕免疫科門診 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。納入標準：①年齡＞18 歲；②符合《強直性脊柱炎診治指南（草案）》［4］中AS 臨床診斷標準；③出現腰痛、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。排除標準：①入組前半年內有骶髂關節外傷史者；②伴感染、結核、惡性腫瘤者；③伴甲狀腺、甲狀旁腺功能異常等骨代謝相關疾病者；④伴痛風性或類風濕性關節炎等可能引發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AS 病情活動指數調查表（BASDAI）［5］評分及實驗室檢查結果將90 例SIS 患者分為兩組。活動期組42 例，男30例、女12 例，年齡（29.98 ± 5.87）歲，病程（3.76 ±0.58）年；穩定期組 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計學意義（P均＞0.05）。另選取醫院同期與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；其紅細胞沉降率及C反應蛋白正常，且排除創傷性關節疼痛史、金屬植入物史、腰骶部疼痛癥狀等。各組性別、年齡比較差異無統計學意義（P均＞0.05）。本研究經醫院倫理委員會批準實施，患者均簽署知情同意書。

1.2 多模態MRI檢查 SIS患者及對照組均行雙側骶髂關節常規掃描、三維多回波數據合并成像聯合水激發序列（3D-MEDIC-WE）、擴散加權成像（DWI）和動態增強磁共振成像（DCE-MRI）檢查。檢查設備為Philips Achieva 3.0 T MR 掃描儀，檢查時取仰臥位。①MRI 常規掃描：斜冠狀位（平行于骶1 與骶3長軸連線）T1 加權像（T1WI）掃描，重復時間（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。采用高壓注射器經橈靜脈或肘靜脈團注釓噴替酸葡甲胺，流速2 mL/s，間隔10 s做1次T1WI掃描，每次掃描約31.96 s，連續動態掃描15 次，總時間約10.2 min。記錄三組MRI 常規、3D-MEDICWE、DWI、DCE-MRI掃描表現。

1.3 圖像測量分析 ①骶髂關節的軟骨厚度測量：在MRI 后處理工作站測量SIS 患者及對照組3DMEDIC-WE掃描骶側及髂側的軟骨厚度。先測量骶髂關節軟骨的總厚度（兩側骨皮質間高信號），后測骶側軟骨和關節間隙的總厚度，計算兩者之差，即為髂側軟骨厚度。測量時若關節軟骨前后寬度一致，則取中點測量；不一致時取最窄與最寬處測量再算平均值。比較各組骶側軟骨厚度、髂側軟骨厚度、骶側髂側軟骨厚度比。②DCE-MRI 圖像處理：將SIS活動期患者4 個病變區選定為感興趣區，避開骨皮質、血管及囊變區，范圍設定35～45 mm2，未達4 個病灶則選取所有病灶；SIS穩定期患者、對照組在顯示骶髂關節面最大層面上取雙側髂骨側、骶骨側骨髓中央區作為4個感興趣區。測量各感興趣區的表觀擴散系數（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 統計學方法 采用SPSS19.0 統計軟件。計量資料符合正態分布以表示，多組間比較采用方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t檢驗；計數資料以例數或百分比表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson 相關分析 BASDAI 評分與 ADC、Fenh、Senh之間的相關性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組多模態MRI 檢查影像學表現 對照組骶髂關節軟骨T1WI、T2WI 掃描無顯示，快速反轉恢復T2加權成像（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掃描對照組骶髂關節軟骨呈光滑窄條狀高信號，骶側、髂側軟骨間隙呈線狀低信號；骶髂關節軟骨顯示最清晰，滑膜部、韌帶部及骶側、髂側軟骨的區分非常容易。對照組DWI 掃描、DCE-MRI 掃描未見明顯異常高信號。活動期組和穩定期組骶髂關節間隙T1WI 和T2WI 掃描表現為不光滑分別為20、24 側；骶髂關節軟骨 TIRM-T2WI 掃描信號不均分別為22、26側，邊緣毛糙分別為9、10側，出現不同程度增粗、變窄、扭曲及邊緣呈鋸齒狀分別為2、3側。活動期組和穩定期組3D-MEDIC-WE 掃描軟骨表現為信號均勻、邊緣光滑分別為14、16側，信號不均勻、邊緣毛糙分別為35、40 側，軟骨邊緣不光整13、15 側，有不同程度增粗或變窄、扭曲及邊緣呈鋸齒狀19、23側，中斷甚至未顯示分別為3、2側。活動期組和穩定期組DWI 掃描可見關節面下斑片狀高信號分別為80、2側，DCE-MRI掃描關節面下明顯持續強化信號分別為84、4側。

2.2 各組3D-MEDIC-WE 掃描骶髂關節軟骨厚度比較 與對照組比較，活動期組和穩定期組骶側軟骨厚度、骶側髂側軟骨厚度比低，髂側軟骨厚度高（P均＜0.05）；活動期組與穩定期組以上指標比較差異無統計學意義（P均＞0.05）。見表1。

表1 各組3D-MEDIC-WE掃描骶髂關節軟骨厚度測量結果比較（）

表1 各組3D-MEDIC-WE掃描骶髂關節軟骨厚度測量結果比較（）

注：與對照組比較，*P＜0.05。

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

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

表2 各組DCR-MRI掃描參數比較（）

表2 各組DCR-MRI掃描參數比較（）

注：與活動期組比較，*P＜0.05。

組別n活動期組穩定期組對照組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 的相關性 經Pearson 相關性分析，SIS 患者BASDAI 評分與ADC、Fenh、Senh 均呈正相關（r分別為0.461、0.377、0.351，P均＜0.05）。

3 討論

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

3D-MEDIC 序列屬于擾相GRE 序列，是重復采集多個時間點回波數據并綜合得到的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序列，具有脂肪抑制作用，可應用頻率與空間雙選擇脈沖激勵某層面的水分子產生信號，可獲得較高的軟骨信噪比及與其他組織的對比噪聲比［8］。本研究發現，3D-MEDIC 序列和WE 結合后形成的3D-MEDICWE 序掃描可增強關節軟骨和軟骨下骨的對比，使軟骨獲得更清晰地顯示，對軟骨形態的評價效果優于常規 SE 序列及 TIRM-T2WI 序列［9］。研究發現，骶髂關節由髂骨和骶骨的耳狀面構成［10］，骶骨側是透明軟骨，髂骨側是纖維軟骨。髂側軟骨厚度通常在1 mm 以下，骶側軟骨厚度一般是髂側軟骨的2～3倍。SIS多由超額負荷或外傷引起，透明軟骨變成纖維軟骨面，促使骶髂關節出現骨性關節炎性改變，因此SIS 患者的骶側及髂側軟骨厚度通常會發生改變［11］。與常規MRI序列相比，3D-MEDIC-WE序列不僅可清晰顯示髂側、骶側軟骨及兩者間隙，同時可對軟骨厚度進行測量。本研究在3D-MEDIC-WE 序列上測量各組骶髂軟骨關節厚度，發現活動期及穩定期SIS 患者的骶側軟骨厚度、骶側髂側軟骨厚度比明顯減小，髂側軟骨厚度明顯增大，與SIS 患者的部分透明軟骨向纖維軟骨轉變的病理基礎一致。

研究發現，骨髓水腫是反映骶髂關節炎癥活動性的重要標志［12］，而 DWI、DCE-MRI 序列對骨髓水腫的觀察有較大優勢。本研究中SIS 活動期ADC、Fenh、Senh 明顯高于穩定期及對照組，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胞和血管源性水腫，可發生血流灌注增大、微血管結構破壞，因此行DCE-MRI 檢查時對比劑向病變部位擴散，從而表現為Fenh、Senh升高。而在DWI上，病變處骨髓水腫、組織細胞內外的水分子增加會加快局部水分子運動，增強局部擴散，表現為高信號及ADC 增大。相關性分析顯示，觀察組BASDAI 評分與 ADC、Fenh、Senh 均呈正相關，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確可行。研究表明，DCE-MRI 可檢測到STIR 序列難以發現的滑膜增厚、滑膜炎等改變［13］，對SIS 患者活動性的評估更為敏感。既往也有研究發現，強直性脊柱炎患者的ADC 與BASDAI評分呈正相關［14］，與本研究結論一致。

綜上所述，與MRI 常規掃描相比，3D-MEDICWE 掃描可清晰顯示骶髂關節軟骨形態，并通過測量軟骨厚度而發現軟骨病變，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。