林敏贵，陈贤源，俞 顺*，高 飞，马明平，包 强

(1.福建医科大学省立临床医学院 福建省立医院放射科，2.风湿科，福建 福州 350001)

中轴型脊柱关节炎(axial spondyloarthritis, SpA)是以累及骶髂关节为主的慢性全身性自身免疫性疾病[1]，与人类白细胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)-B27强相关[2]，主要症状为炎性腰背痛，病程持久，预后不佳，致畸率高[3-4]，早诊断、早治疗尤为关键。1984年修订版纽约标准提出骶髂关节影像学改变是确诊SpA的必要指标。MRI能特异显示SpA骶髂关节软骨下骨髓水肿等特点，已成为首选早期诊断方法[5]。在传统弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)基础上[6]，RESOLVE DWI通过革新技术提高图像质量，可更清晰、准确地显示病灶。本研究采用RESOLVE DWI检查SpA患者骶髂关节，观察不同b值下RESOLVE DWI及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient， ADC)诊断骶髂关节活动性病变的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2017年5月—2020年5月福建省立医院收治的70例SpA患者(SpA组)和17例骶髂关节正常者(对照组)。SpA组纳入标准：①符合国际脊柱关节炎学会(Assessment of Spondyloarthritis International Society, ASAS)2009年中轴型脊柱关节病分类标准[7]；②腰背疼痛持续1年以上，根据修订版纽约标准确诊为SpA；③临床及MRI资料齐全。对照组纳入标准：①因单纯慢性下腰痛接受骶髂关节MR检查；②短TI反转恢复序列图像中，双侧骶髂关节骨质未见高信号，且排除SpA。排除标准：MR检查禁忌证，原发性骨质疏松，免疫系统疾病，肿瘤，合并其他骨病或近6个月有激素和免疫药物用药史。

SpA组70例，男45例，女25例，年龄17～57岁，平均(36.2±14.0)岁；根据ASDAS评分[8]分为活动亚组(ASDAS>1.3)47例、非活动亚组(ASDAS<1.3)23例；活动亚组男34例，女13例，年龄17～57岁，平均(38.3±15.1)岁；非活动亚组男11例，女12例，年龄17～57岁，平均(31.8±10.2)岁。对照组17例，男7例，女10例，年龄17～57岁，平均(37.3±11.5)岁。组间性别、年龄比较均无统计学意义(P均>0.05)。本研究经医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Aera 1.5T MR扫描仪，行仰卧位头先进轴位及斜冠状位扫描，扫描范围从骨盆上缘至髋臼，扫描序列包括常规轴位T1W、T2W、T2W-fs及斜冠状位T1W、脂肪抑制质子加权成像(fat-suppression proton density weighted imaging, FS-PDWI)，斜冠状位RESOLVE DWI，FOV 260 mm×171 mm，矩阵256×171，层厚5.0 mm，层数12，间隔1 mm，分3种条件，ADC1为b=50、500 s/mm2拟合，ADC2为b=50、700 s/mm2拟合，ADC3为b=50、500、700 s/mm2拟合，其中ADC3扩散敏感梯度场施加的方向为3个，TR 3 700 ms，TE 66、110 ms，FA 180°，iPAT 0，激励次数1，扫描时间8 min 27 s。

1.3 数据处理及ADC测量 由2名主治医师选取充分显示骶髂关节的层面，SpA组选取病灶最大层面，结合骶髂关节常规轴位及斜冠状位脂肪抑制图像，分别于骶侧、髂侧软骨下骨髓区手工勾画3个面积约25 mm2的ROI，尽量靠近但不包括关节软骨，且远离血管、骨皮质等，以其测量值的平均值作为最终值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用配对t检验和Wilcoxon检验比较各组骶髂关节面下骨髓的不同拟合ADC。运用受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价不同拟合ADC的诊断效能，计算曲线下面积(area under the curve, AUC)、敏感度和特异度。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同拟合b值下RESOLVE DWI和ADC 对照组骶髂关节均未见明显异常，双侧关节间隙未见狭窄，关节面光滑，骨质信号较均匀，FS-PDWI未见高信号(图1A)，DWI呈稍低信号(图1B)，ADC图呈低信号(图1C)。SpA组骶髂关节MRI表现主要包括不同程度骨髓水肿、脂肪沉积及骨质侵蚀破坏。骨髓水肿病灶表现为T1WI低信号，FS-PDWI高信号，DWI呈高、等及稍低信号，ADC图呈高信号；随骨髓水肿加重，FS-PDWI信号增高(图2A、3A)，相应DWI信号增高，且DWI信号越高(图2B、3B)，ADC下降越显著(图2C、3C)。

图1 对照组患者，男，28岁，HLA-B27阴性，SPARCC评分0分，C反应蛋白0.754 mg/L，红细胞沉降率2 mm/h，ASDAS=0.6 A、B.冠状位FS-PDWI(A)及RESOLVE DWI(B，b=50、500、700 s/mm2)双侧骶髂关节面下骨质未见明显高信号，相应关节面光整； C.ADC伪彩图，软骨下骨髓区ADC=0.766×10-3 mm2/s

图2 SpA组内非活动亚组患者，女，39岁，HLA-B27阳性，SPARCC评分3分，C反应蛋白4.1 mg/L，红细胞沉降率23 mm/h，ASDAS=1 A、B.冠状位FS-PDWI(A)、RESOLVE DWI(B，b=50、500、700 s/mm2)示双侧骶髂关节面下骨质内多发斑片状低信号(骨髓脂肪变)，未见明显高信号，相应关节面欠光整； C.ADC伪彩图，软骨下骨髓区ADC=1.109×10-3 mm2/s

图3 SpA组内活动亚组患者，男，18岁，HLA-B27阳性，SPARCC评分35分，C反应蛋白12.1 mg/L，红细胞沉降率7.5 mm/h，ASDAS=3.8 A.冠状位FS-PDWI示双侧骶髂关节面下骨质内边界模糊的斑片状高信号，以左侧中上部为著，相应关节面欠光整； B.冠状位RESOLVE DWI(b=50、500、700 s/mm2)示上述区域弥散异常，呈明显高信号； C.ADC伪彩图，病灶骨髓区ADC=1.334×10-3 mm2/s

2.2 骶侧、髂侧关节软骨骨髓ADC对比 SpA组与对照组骶髂关节骶侧、髂侧关节软骨骨髓ADC1、ADC2、ADC3差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

2.3 组间ADC对比 各组ADC1、ADC2、ADC3依次减低(表1)。SpA组全组及其2亚组的ADC均高于对照组(P均<0.05)，ADC3与对照组的差异大于ADC1及ADC2；非活动亚组ADC2和ADC3均低于活动亚组(P均<0.05)，而其ADC1差异无统计学意义(P>0.05)；见表2。

2.4 AUC对比 根据ROC曲线分析， SpA组及其2亚组与对照组ADC的AUC差异均有统计学意义(P均<0.05)。SpA组内2亚组ADC2及ADC3的AUC差异均有统计学意义(P均<0.05)，而ADC1的AUC差异无统计学意义(P均>0.05)，且ADC3的AUC大于ADC2及ADC1(P均<0.05)。见表3。

3 讨论

SpA属于血清阴性脊柱关节病[9]，X线、CT等对早期SpA检出率不高[10-11]。SpA的MRI表现与其病理学变化密切相关，MRI通过显示SpA患者关节软骨下骨髓水肿程度，可早期检出尚未及发生骨质改变的骶髂关节病变[12]。既往研究[6]结果表明，DWI技术可通过显示水分子在骶髂关节微观结构中的弥散规律及分布情况而诊断疾病，还可利用ADC定量评估骶髂关节软骨下骨髓水肿。

表1 组间及SpA组内骶髂关节骶侧与髂侧关节软骨骨髓不同ADC对比(×10-3 mm2/s，±s)

表1 组间及SpA组内骶髂关节骶侧与髂侧关节软骨骨髓不同ADC对比(×10-3 mm2/s，±s)

组别ADC1ADC2ADC3SpA组 骶侧1.06±0.421.01±0.410.96±0.38 髂侧1.09±0.311.01±0.320.95±0.30 Z/t值-1.21-0.330.03 P值0.230.750.98 非活动亚组 骶侧0.93±0.270.87±0.270.86±0.26 髂侧0.94±0.220.88±0.220.83±0.18 Z/t值0.580.40-0.26 P值0.560.690.80 活动亚组 骶侧1.12±0.471.10±0.451.00±0.43 髂侧1.12±0.331.10±0.341.00±0.33 Z/t值0.942-0.0110.011 P值0.340.990.99对照组 骶侧0.70±0.260.64±0.180.58±0.21 髂侧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 组间及SpA组内亚组间骶髂关节骶侧、髂侧ADC差异比较

3.1 RESOLVE DWI RESOLVE DWI是近年来发展起来的高清DWI技术，在读出方向上采用分段K空间填充技术，与传统DWI相比极大降低了回波之间的幅值差和相位差，提高了图像空间分辨率和信噪比，同时减少畸变；采用2D导航回波采样技术、GRAPPA并行采集技术，可对采集数据进行校正，识别和重新计算错误数据，解决不同数据截断配准误差和生理运动引起的误差,显著提高了ADC测值的准确性。目前RESOLVE-DWI已用于中枢神经系统疾病[6]、头颈部疾病[13]及盆腔肿瘤[14]等。

3.2 不同b值对图像的影响 b值由梯度脉冲强度和持续时间决定，影响对水分子弥散运动的敏感性，能够反映弥散加权程度。b值越大，表示水分子弥散占比越重，对病灶弥散异常检出率越高，但加重了信号衰减，图像容易变形和产生伪影；反之b值越小，受到微循环灌注的影响越大，虽然组织结构清晰，但对水分子弥散运动的敏感性下降。崔艳秋等[15]研究提示b值>800 s/mm2时，图像对比度及信噪比较差，伪影较多，不利于骶髂关节图像观察及ADC测量。本研究采用3种不同b值组合进行RESOLVE DWI扫描，ADC1和ADC3对应的DWI图像能清晰显示骶髂关节，对比度好；ADC2对应的DWI图像有变形及伪影干扰，对比度差。

3.3 不同b值对ADC的影响 DWI通过在1个脉冲序列中采用2种不同b值而获得ADC图，从而计算ADC值，b值的选择直接影响ADC的准确性。ADC可客观定量反映局部组织水分子弥散运动及微循环灌注状态。理论上采用2种不同b值即可获取ADC或拟合出ADC图像，b值愈多，ADC愈精确，愈接近真实的弥散系数[16]。为降低背景噪音对ADC测量准确性的影响，本研采用3个b值拟合，发现b值越大，所对应的ADC越低，与牛富业等[17]结果相符。以多b值拟合可进一步降低微循环灌注效应的影响，得到的ADC更接近真实值。

3.4 ADC对SpA的诊断意义 本研究发现SpA组整体及其内的非活动亚组和活动亚组的ADC均高于对照组，与杨宇凌等[18]结果相符，提示不论SpA处于活动期还是非活动期，骶髂关节炎均累及关节软骨下骨髓，非活动期既已发生骶髂关节软骨下骨髓水肿。本研究中，b=50、500、700 s/mm2和b=50、700 s/mm2时，活动亚组骶髂关节软骨下骨髓的ADC高于非活动亚组，提示随着疾病进展，软骨下骨髓水肿程度加重。骶髂关节炎症导致炎性细胞因子激活，引起毛细血管扩张和通透性增加、细胞外水分子比例增加、水分子扩散运动增加，DWI图显示为弥散异常。DWI对诊断SpA骶髂关节病变具有临床意义。

表3 组间及亚组间骶髂关节骶侧、髂侧ADC诊断效能比较

本研究单因素方差分析显示，不论骶侧还是髂侧，SpA整组及其2个亚组的ADC均高于对照组，非活动亚组ADC2和ADC3均低于活动亚组，证实ADC对骶髂关节病变具有诊断学意义。ROC曲线分析结果显示，骶髂关节软骨下ADC3的AUC高于ADC2及ADC1，即ADC3诊断效能最优。ADC3由多b值拟合而来，可在减少微循环灌注影响的同时兼顾图像质量，表明多b值拟合得到的ADC诊断效能高于2个b值拟合所得。RESOLVE DWI显示病灶的能力不仅取决于ADC是否接近真实弥散(即取决于最高b值)，增加b值数目亦有助于优化图像质量，对提升诊断效能产生一定作用。

3.5 局限性 SpA病因未明，病理较复杂。本研究未对其他病理改变所致骨髓水肿及其对RESOLVE DWI图像及ADC测值的影响进行评估；b值组合数目较少，b值跨度较小；样本量相对较少，且组间差距较大。

总之，多b值拟合RESOLVE DWI可兼顾显示病灶和图像质量，ADC可作为定量指标，为诊断和治疗SpA骶髂关节活动性病变提供帮助。