任 翠，朱 巧，陳 雯，郎 寧，袁慧書

北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科，北京 100191

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一種病因不明以中軸骨受累為主的慢性炎癥性疾病。AS的活動(dòng)性與治療方案的選擇密切相關(guān)[1-2]。大多數(shù)學(xué)者推薦加拿大脊柱關(guān)節(jié)炎研究協(xié)會(huì)(Spondyloarthritis Research Consortium Canada，SPARCC)制定的磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)骶髂關(guān)節(jié)評(píng)分系統(tǒng)評(píng)價(jià)骶髂關(guān)節(jié)炎的活動(dòng)性[3-4]。有研究表明SPARCC骶髂關(guān)節(jié)評(píng)分與Bath強(qiáng)直性脊柱炎病情活動(dòng)指數(shù)(Bath ankylosing spondylitis disease activity index，BASDAI)呈顯著正相關(guān)，此外，相對(duì)于其他評(píng)價(jià)方法，SPARCC評(píng)分系統(tǒng)具有較高的可重復(fù)性[5-6]，然而其對(duì)骨髓水腫的評(píng)估僅限于主觀的視覺評(píng)價(jià)。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)是一種不依賴對(duì)比劑，敏感、快速的成像方法，通過(guò)體素內(nèi)水分子擴(kuò)散速度的不同提供圖像對(duì)比。近年,DWI在骨骼肌肉系統(tǒng)疾病中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[7-9]。DWI有助于早期診斷AS，并可能成為評(píng)估疾病活動(dòng)性的生物學(xué)標(biāo)記物[10-12]。然而，Boy等[13]研究表明脂肪抑制T2加權(quán)像(T2 weighted imaging，T2WI)判斷骶髂關(guān)節(jié)骨炎的敏感性最高，并且，DWI及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描不能提供額外的診斷價(jià)值。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值與BASDAI評(píng)分具有一定的相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)相對(duì)較低(r=0.329)[7]。因此，本研究旨在進(jìn)一步明確DWI在AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性評(píng)估中的作用。

對(duì)象和方法

對(duì)象選取2015年8月至2018年1月本院就診、符合國(guó)際脊柱關(guān)節(jié)病評(píng)價(jià)小組標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)臨床確診的AS患者，所有患者均在疾病活動(dòng)性評(píng)估2周內(nèi)行常規(guī)MRI及DWI檢查。所有患者仍需符合以下入組條件：(1)無(wú)腰椎及骨盆手術(shù)史；(2)1年內(nèi)無(wú)骶髂關(guān)節(jié)外傷史；(3)無(wú)骶髂關(guān)節(jié)感染史；(4)不合并其他結(jié)締組織病史；(5)無(wú)惡性腫瘤病史。共78例患者符合入選標(biāo)準(zhǔn)，其中5例患者腸氣較多，DWI圖像偽影重被剔除。最終被納入研究的患者共73例，男性59例、女性14例，年齡15～41歲，平均(28.1±14.3)歲。

AS臨床活動(dòng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由兩名風(fēng)濕免疫科醫(yī)師共同判斷患者的臨床活動(dòng)性?；顒?dòng)組：BASDAI評(píng)分≥6分或4分

MR檢查方法采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振掃描儀，8通道體部線控相圈。患者取常規(guī)仰臥位，足先進(jìn)。常規(guī)骶髂關(guān)節(jié)掃描序列包括斜冠狀位快速自旋回波T1 加權(quán)像：重復(fù)時(shí)間(repetition time，TR)/回波時(shí)間(echo time，TE)=450 ms/10 ms，層厚/間隔=4 mm/0.5 mm，視野(field of view，F(xiàn)OV) 30 cm×30 cm，矩陣352×256，激發(fā)次數(shù)(number of excitation，NEX)=1；斜冠狀位快速自旋回波脂肪抑制T2WI：TR/TE=3200 ms/85 ms，層厚/間隔=4 mm/0.5 mm，F(xiàn)OV 30 cm×30 cm，矩陣320×256，NEX=4；軸位快速自旋回波脂肪抑制T2WI：TR/TE=3900 ms/85 ms，層厚/間隔=4 mm/0.5 mm，F(xiàn)OV 32 cm×32 cm，矩陣320×256，NEX=4。橫軸位DWI：TR/TE=8.7 ms/minimum ms，層厚/間隔=4 mm/0.5 mm，F(xiàn)OV 38 cm×38 cm，矩陣 192×192，NEX=1，b=0、10、20、30、50、80、100、200、400、800 s/mm2。

圖像后處理及ADC值測(cè)量應(yīng)用AW 4.6工作站Functool軟件重建出ADC圖。2名放射科醫(yī)生在不知曉患者AS臨床活動(dòng)性的前提下，參照同層面軸位脂肪抑制T2WI，獨(dú)立測(cè)量病變區(qū)(不包括骨質(zhì)硬化)ADC值。在ADC圖上盡可能大地繪制類圓形感興趣區(qū)，每個(gè)感興趣區(qū)至少≥50個(gè)體素，并且避開血管、壞死、囊變、骨皮質(zhì)及關(guān)節(jié)軟骨區(qū)域，同時(shí)測(cè)量雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)骶骨及髂骨側(cè)病變內(nèi)及正常區(qū)域的ADC值，測(cè)量3次后取平均值。計(jì)算骶骨或髂骨病變與正常骶骨或髂骨的相對(duì)ADC(relative ADC，rADC)值，rADC值=ADC病變/ADC正常。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)算組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation coefficient，ICC)，評(píng)價(jià)兩名醫(yī)師及同一醫(yī)師不同時(shí)間測(cè)量結(jié)果的一致性，ICC≥0.81，一致性好；ICC位于0.61～0.80，一致性中等；0.41～0.60，一致性一般；0.11～0.40，一致性差；0.1以下無(wú)一致性。采用更有經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行ADC值、rADC值的組間比較，受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線分析及Pearson相關(guān)性分析?；顒?dòng)組、穩(wěn)定組ADC值及rADC值的比較，若數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，若不滿足則采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。采用MedCalc 15.8軟件，通過(guò)ROC曲線分析，利用臨界值表選取最大約登指數(shù)對(duì)應(yīng)的臨界值，作為ADC值及rADC值判斷骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的最佳閾值，以AS患者臨床活動(dòng)性評(píng)價(jià)結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算敏感性及特異性。ADC及rADC值與臨床BASDAI評(píng)分之間的相關(guān)關(guān)系采用Pearson相關(guān)性分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一般情況73例AS患者，活動(dòng)組43例，平均年齡(27.3±13.8)歲；穩(wěn)定組30例，平均年齡(29.9±12.9)歲?；顒?dòng)組及穩(wěn)定組年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.06，P>0.05)。

AS骶髂關(guān)節(jié)炎MRI表現(xiàn)MRI圖像出現(xiàn)單和/或雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面骨質(zhì)侵蝕35例(活動(dòng)組11例、穩(wěn)定組24例)，表現(xiàn)為低信號(hào)骨皮質(zhì)線連續(xù)性中斷，關(guān)節(jié)面凹凸不平可見蟲蝕狀骨質(zhì)破壞。單和/或雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓水腫43例(活動(dòng)組38例、穩(wěn)定組5例)，表現(xiàn)為長(zhǎng)T1、長(zhǎng)T2信號(hào)，DWI呈明顯高信號(hào)，ADC值升高。骶髂關(guān)節(jié)面下出現(xiàn)脂肪沉積52例(活動(dòng)組22例、穩(wěn)定組30例)，表現(xiàn)為T1加權(quán)像(T1 weighted imaging，T1WI)呈高信號(hào)，脂肪抑制T2WI呈低信號(hào)，DWI信號(hào)不高，ADC值減低。骶髂關(guān)節(jié)面下出現(xiàn)骨質(zhì)增生硬化47例(活動(dòng)組20例、穩(wěn)定組27例)，在所有磁共振成像序列上均表現(xiàn)為低信號(hào)，DWI信號(hào)不高，ADC值減低(圖1、2)。

測(cè)量結(jié)果一致性評(píng)價(jià)同一醫(yī)師兩次重復(fù)測(cè)量、兩名醫(yī)師分別測(cè)量ADC值及rADC值的ICC>0.81，一致性較好(表1)。

ADC值及rADC值A(chǔ)DC值及rADC值均服從正態(tài)分布，活動(dòng)組、穩(wěn)定組骶髂關(guān)節(jié)ADC值分別為(0.667±0.122)×10-3mm2/s和(0.492±0.0651)×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.02，P<0.0001)。活動(dòng)組、穩(wěn)定組rADC值分別為(1.715±0.343)×10-3mm2/s和(1.289±0.209)×10-3mm2/s，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.06，P<0.0001)。

AS：強(qiáng)直性脊柱炎；T1WI：T1加權(quán)像；T2WI：T2加權(quán)像；DWI：彌散加權(quán)成像；ADC：表觀彌散系數(shù)；ROI：感興趣區(qū)

AS：ankylosing spondylitis；T1WI：T1-weighted imaging；T2WI：T2-weighted imaging；DWI：diffusion-weighted imaging；ADC：apparent diffusion coefficient；ROI：region of interest

圖122歲男性AS患者活動(dòng)性骶髂關(guān)節(jié)炎：雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫(箭頭)，冠狀位T1WI呈低信號(hào)(A)，軸位脂肪抑制T2WI呈高信號(hào)(B)，DWI骨髓水腫(類圓形區(qū)域)呈高信號(hào)(C)，ADC圖將 ROI(類圓形區(qū)域)置于右側(cè)髂骨骨髓水腫區(qū)，ADC值為0.960×10-3mm2/s(D)

Fig1Active sacroiliitis in a 22-year-old man with AS:bilateral subchondral bone marrow edema (arrow) was seen in both sacroiliac joints,T1WI showed low signal intensity (A)，and fat-saturated T2WI axial images showed subchondral bone marrow edema with high signal intensity (B),DWI image demonstrated hyperintensity representing bone marrow edema (circle-like area) (C),ADC map was obtained，and ROI (circle-like area) was placed on the marrow edema area of right iliac bone,the ADC value was 0.960×10-3mm2/s (D)

圖233歲女性AS患者穩(wěn)定的骶髂關(guān)節(jié)炎：雙側(cè)骶髂關(guān)節(jié)軟骨下脂肪沉積(箭頭)，冠狀位T1WI呈高信號(hào)(A)，軸位脂肪抑制T2WI呈低信號(hào)(B)，DWI脂肪沉積區(qū)(類圓形區(qū)域)呈低信號(hào)(C)，ADC圖將ROI(類圓形區(qū)域)置于右側(cè)髂骨脂肪沉積區(qū)，ADC值為0.397×10-3mm2/s(D)

Fig2Chronic sacroiliitis in a 33-year-old woman with AS：bilateral subchondral adipose deposition (arrow) was seen in both sacroiliac joints,T1WI showed high signal intensity (A)，and fat-saturated axial T2WI image showed low signal intensity (B),DWI image demonstrated hypointensity representing dipose deposition (circle-like area) (C),ADC map was obtained，ROI (circle-like area) was placed on the dipose deposition area of right iliac bone,the ADC value was 0.397×10-3mm2/s (D)

表1 DWI定量參數(shù)測(cè)量同一觀察者、不同觀察者一致性評(píng)價(jià)Table 1 Intra-observer and inter-observer agreement on DWI quantitative parameters measurement

rADC：相對(duì)表觀彌散系數(shù)；ICC：組內(nèi)相關(guān)系數(shù)

rADC：relative apparent diffusion coefficient ；ICC：interclass correlation coefficient

ROC曲線ADC值判斷骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的最佳閾值為0.545×10-3mm2/s，ROC曲線下面積(area under curve，AUC)為0.909(0.789～0.973)，特異性、敏感性分別為81.8%、92.0%。rADC值判斷骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的最佳閾值為1.467×10-3mm2/s，AUC為0.904(0.782～0.970)，特異性、敏感性分別為81.8%、88.0%。ADC值及rADC值的AUC差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.0980，P=0.92)(圖3)。

圖3ADC值及rADC值鑒別AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的受試者工作特征曲線

Fig3Receiver operating characteristic curves of ADC and rADC values for identifying the activity of sacroiliitis in AS

rADC值、ADC值與BASDAI評(píng)分的相關(guān)性活動(dòng)組BASDAI評(píng)分為4.00～7.40分，中位數(shù)為5.30，四分位數(shù)間距為1.70；穩(wěn)定組BASDAI評(píng)分為1.00～3.50分，中位數(shù)為2.05，四分位數(shù)間距為1.03。ADC值、rADC值與BASDAI評(píng)分呈顯著正相關(guān)(Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.82、0.80，P<0.0001)。

討 論

本研究表明DWI有助于判斷AS骶髂關(guān)節(jié)炎的活動(dòng)性，活動(dòng)組的ADC值及rADC值顯著高于穩(wěn)定組，這一結(jié)果可能與以下因素有關(guān)：骶髂關(guān)節(jié)炎骨髓水腫引起細(xì)胞外水分子的比例增加、毛細(xì)血管輸送到骨髓腔的血液增加以及水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增加[14-16]。這些因素均會(huì)引起ADC值升高。此外，ADC值同時(shí)也受黃骨髓的影響，黃骨髓可以降低水分子的密度，并且相對(duì)于紅骨髓內(nèi)較小的造血細(xì)胞，黃骨髓中含有較多大的脂質(zhì)細(xì)胞能在更大程度上限制水分子的運(yùn)動(dòng)，此外，脂肪的疏水性不僅是擴(kuò)散的物理屏障，而且對(duì)水分子的運(yùn)動(dòng)起排斥作用[17-18]。AS骶髂關(guān)節(jié)面下脂肪沉積被認(rèn)為是對(duì)活動(dòng)性炎癥的修復(fù)[5，19]，穩(wěn)定組ADC值降低可能與骶髂關(guān)節(jié)脂肪沉積增多有關(guān)。本研究與以往的研究結(jié)果類似[10，12，14]。本研究ROC曲線分析顯示ADC值、rADC值判斷AS活動(dòng)性的最佳閾值分別為0.545×10-3mm2/s、1.467×10-3mm2/s，特異性均為81.8%，敏感性分別為92. 0%、88.0%，這一結(jié)果與其他研究結(jié)果類似[12，14，20]，ADC值鑒別AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的特異度及敏感度均在80%以上，因此可作為一種有效的生物學(xué)定量參數(shù)判斷AS的活動(dòng)性，然而由于ADC值受不同設(shè)備、場(chǎng)強(qiáng)、b值及繪制感興趣區(qū)隨機(jī)性的影響，目前仍不能制定統(tǒng)一的ADC值鑒別AS活動(dòng)性的最佳閾值，rADC值也許在一定程度上能夠降低上述因素對(duì)ADC值差異的影響。然而，據(jù)筆者所知，僅Vendhan 等[21]利用rADC值鑒別附著點(diǎn)炎相關(guān)關(guān)節(jié)炎(幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎的1個(gè)亞型)骶髂關(guān)節(jié)炎的活動(dòng)性，而幾乎所有的研究?jī)H測(cè)量了ADC值的“絕對(duì)值”判斷成人AS的活動(dòng)性，然而非常有必要測(cè)量rADC值，因?yàn)殡S著年齡增加，黃骨髓的比例會(huì)增加，rADC值可以減少不同年齡AS患者ADC值的內(nèi)在差異。雖然本研究rADC值判斷AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的能力并沒有顯著高于ADC值，可能與本研究的樣本量相對(duì)較小、研究對(duì)象主要是年輕人有關(guān)。

本研究采用單指數(shù)衰減模型評(píng)價(jià)ADC值，該模型計(jì)算的ADC值同時(shí)受水分子擴(kuò)散及毛細(xì)血管微循環(huán)灌注的影響，不能反映水分子的真實(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)?；陔p指數(shù)衰減模型的DWI可以計(jì)算出組織內(nèi)水分子純彌散系數(shù)、微循環(huán)灌注相關(guān)系數(shù)及微循環(huán)灌注在DWI信號(hào)衰減中所占的比重[22-23]。然而，有文獻(xiàn)比較了單、雙指數(shù)模型的DWI檢出AS活動(dòng)性骶髂關(guān)節(jié)炎的能力，結(jié)果表明ADC值鑒別活動(dòng)及非活動(dòng)性骶髂關(guān)節(jié)炎的能力顯著高于所有雙指數(shù)模型產(chǎn)生的定量參數(shù)[20]，此外有研究表明ADC值、純彌散系數(shù)鑒別Ⅰ、Ⅱ型卵巢上皮癌的能力差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[24]。也有類似研究表明ADC值鑒別肝臟良、惡性腫瘤，評(píng)價(jià)腎功能不全的能力顯著高于純彌散系數(shù)[25-26]。此外，盡管動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描表明活動(dòng)性骶髂關(guān)節(jié)炎會(huì)引起局部微循環(huán)的灌注增加，但是骶髂關(guān)節(jié)是一個(gè)少血供器官，筆者推測(cè)微循環(huán)灌注可能對(duì)ADC值的影響較小，并且Henkelman等[27]認(rèn)為由雙指數(shù)衰減模型計(jì)算的灌注參數(shù)能夠更完整地評(píng)價(jià)通過(guò)單個(gè)體素的總血流灌注情況，這可能不同于使用血管內(nèi)造影劑測(cè)量的灌注參數(shù)，由于缺少組織病理學(xué)對(duì)照，因此本研究?jī)H評(píng)價(jià)了ADC值及rADC值在AS骶髂關(guān)節(jié)炎中作用。

目前用于評(píng)價(jià)AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的MRI序列主要包括：T1WI增強(qiáng)掃描、FS-T2WI及DWI。AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)期，炎性細(xì)胞和血管源性水腫導(dǎo)致血流灌注增加，微血管結(jié)構(gòu)破壞，行T1WI增強(qiáng)掃描，活動(dòng)性炎癥區(qū)域明顯強(qiáng)化[28]。動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)掃描，可以繪制出病變區(qū)的時(shí)間-信號(hào)強(qiáng)度曲線，可對(duì)炎性病變的嚴(yán)重程度進(jìn)行定量分析，然而，該檢查需要靜脈注射對(duì)比劑，可能出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)及腎源性系統(tǒng)性纖維化風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增加了掃描時(shí)間。FS-T2WI是診斷脊柱關(guān)節(jié)病骨炎非常敏感的成像序列，活動(dòng)性骶髂關(guān)節(jié)炎在FS-T2WI上表現(xiàn)為明顯高信號(hào)，然而FS-T2WI不能定量分析病變的嚴(yán)重程度，不利于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)AS的治療反應(yīng)。DWI無(wú)需對(duì)比劑，掃描時(shí)間短，可以對(duì)活動(dòng)性炎癥進(jìn)行定量分析，與BASDAI評(píng)分具有較好的相關(guān)性，是評(píng)價(jià)AS骶髂關(guān)節(jié)炎非常有價(jià)值的成像方法之一。在DWI上活動(dòng)性炎癥表現(xiàn)為明顯高信號(hào)，而病變的ADC值升高，這與DWI的“T2穿透效應(yīng)”有關(guān)，同時(shí)，細(xì)胞毒性水腫、高細(xì)胞密度和高黏度可能也是導(dǎo)致病變區(qū)DWI上呈高信號(hào)的原因[29]。

本研究具有一定的局限性：(1)樣本量相對(duì)較小，有必要進(jìn)行大樣本的研究進(jìn)一步證實(shí)DWI判斷AS骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性的價(jià)值。(2)不同醫(yī)師判斷AS臨床活動(dòng)性的一致性尚未評(píng)價(jià)。(3)ADC值的變化并沒有相應(yīng)組織病理學(xué)對(duì)照研究，然而臨床工作中并不推薦骶髂關(guān)節(jié)活檢評(píng)價(jià)AS活動(dòng)性。(4)本研究并未觀察與骶髂關(guān)節(jié)炎活動(dòng)性相關(guān)的其他結(jié)構(gòu)，如滑膜、軟骨、韌帶及周圍軟組織病變。(5)治療方法及治療時(shí)間對(duì)ADC值的影響，尚未評(píng)價(jià)。

綜上，本研究結(jié)果表明DWI有助于定量評(píng)價(jià)AS骶髂關(guān)節(jié)炎的活動(dòng)性?；顒?dòng)組ADC值及rADC值顯著高于穩(wěn)定組。