DWI、DCE-MRI诊断骶髂关节急性炎症的价值

孔龙， 张刚， 史英红， 李建， 谢海柱

DWI、DCE-MRI诊断骶髂关节急性炎症的价值

孔龙， 张刚， 史英红， 李建， 谢海柱

目的：探讨DWI、DCE-MRI诊断骶髂关节(SIJ)急性炎症的价值。方法：选取42例骶髂关节炎患者及18例志愿者(对照组)，对所有60例受检者行双侧骶髂关节 MR平扫、动态增强MRI(DCE-MRI)及扩散加权成像(DWI)检查。根据TIRM-T2WI序列上骨髓信号是否增高将42例患者分为急性炎症组(18例)和非急性炎症组(24例)。对急性炎症组患者进行SPARCC评分。描绘时间-信号曲线(TIC)并对其进行分型；计算、测量各组骨髓区的增强因子(Fenh)、增强斜率(Senh)及表观扩散系数(ADC)值。并对急性炎症组患者的SPARCC评分、ADC值及Fenh三者间进行相关性分析。结果：急性炎症组SPARCC评分为(21.06±7.20)分。TIRM-T2WI、DWI及DCE-MRI分别检出35、34、36侧关节面下急性炎症，三者间检测能力差异无统计学意义(χ2=2.06，P>0.05)。急性炎症组病变区ADC值、Fenh及Senh均高于非急性炎症组、对照组，差异均有统计学意义(F值分别为381.591、62.080、11.097，P值均<0.01)；非急性炎症组与对照组上述三个参数间差异无统计学意义(P值均>0.05)。急性炎症组TIC表现为快速上升平台型(72.22%)和持续快速上升型(27.78%)；非急性炎症组和对照组TIC均表现为速升缓降型。急性炎症组的SPARCC评分与ADC值、SPARCC评分与Fenh、ADC值与Fenh均呈正相关(r值分别为0.874、0.673、0.723，P值均<0.05)。结论：DWI、DCE-MRI检出SIJ急性炎症的能力相当；通过计算ADC值、Fenh及Senh可对炎性病变程度进行量化评价，DWI、DCE-MRI对SIJ急性炎症的诊断具有重要价值。

骶髂关节炎； 磁共振成像； 扩散加权成像

中轴型脊柱关节病特别是强直性脊柱炎，常常首先累及骶髂关节(sacroiliac joint,SIJ)，引起骶髂关节炎(Sacroiliitis,SIS)。2009年国际脊柱关节炎协会制定的中轴型脊柱关节炎分类标准引入了MRI作为影像诊断标准之一[1]。骨髓水肿是早期SIS的主要病理改变之一，MRI能显示X线、CT检查无法显示的早期急性炎症[2]，可为早期诊断SIS提供影像依据。短时反转恢复(short tau inversion recovery，STIR)序列和/或增强后脂肪抑制T1WI(T1weighted imaging sequence with fat saturation，FST1WI)是显示骶髂关节急性炎症的主要序列[1]。T2反转恢复抑脂(turbo inversion recovery T2WI,TIRM-T2WI)序列是西门子公司提供的一种反转恢复的脂肪抑制序列，是在常规STIR序列基础上发展而来，也是单纯抑制脂肪的序列。本研究根据Bollow等[3]提出的MRI诊断骶髂关节炎的标准，在可疑患者中筛选出SIS患者，对SIS患者进行加拿大脊柱关节炎研究协会(spondyloarthritis research consortium of canada,SPARCC)评分；再根据TIRM-T2WI图像上的SIJ骨髓信号将SIS患者分为急性炎症组和非急性炎症组，比较DWI、动态对比增强MRI(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)检出SIJ关节面下急性炎症的能力，通过各参数对炎性病变程度进行量化分析，并将各参数与SPARCC评分进行相关性分析，旨在探讨DWI、DCE-MRI诊断SIJ急性炎症的价值。

材料与方法

1.病例资料

本研究是前瞻性研究，搜集2015年11月-2016年9月本院风湿免疫科门诊及住院高度怀疑SIS的患者，共42例，其中男30例，女12例，年龄16～45岁；临床诊断符合1984年修订的强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)纽约标准：腰痛，晨僵2～3个月，休息无改善，腰椎活动受限，胸廓活动度降低。排除标准：①近期有骶髂关节外伤病史者；②有感染和恶性肿瘤病史者。随机选择18例健康志愿者为对照组，其中男13例，女5例，年龄22～41岁。所有受检者均知情同意。

2.检查方法

MRI检查采用德国西门子Spctra 3.0T MR扫描仪。所有SIS患者及对照组健康志愿者均取仰卧位，行双侧骶髂关节扫描。MRI常规扫描采用斜冠状面(平行于骶1与骶3的长轴连线)T1WI(TR 458.0 ms，TE 9.4 ms，层厚3.0 mm，层间距0.6 mm，视野380 mm×261 mm，扫描时间1.31 min)、T2WI(TR 3510.0 ms，TE 82.0 ms，层厚3.0 mm，层间距0.6 mm，视野380 mm×261 mm，扫描时间2.20 min)、TIRM-T2WI(TI 220.0 ms，TR 3500.0 ms，TE 39.0 ms，层厚3.0 mm，层间距0.9 mm，视野380 mm×380 mm，扫描时间2.55 min)；DWI扫描参数：TR 6000.0 ms，TE 64.0 ms，视野380×263 mm，层厚3.0 mm，层间距0.6 mm，b值取50、600 s/mm2，扫描时间为2.54 min。

DCE-MRI扫描采用三维容积插入式屏气检查(three dimension volumetric interpolated breath-hold examination,3D-VIBE) 序列，扫描参数：TR 4.5 ms，TE 1.5 ms，视野330 mm×330 mm，层厚2.0 mm，层间距为0。采用高压注射器经桡静脉或肘静脉团注Gd-DTPA，流率2 mL/s，每隔10 s做1次T1WI扫描，每次扫描时间约为31.96 s，连续动态扫描15次，总时间约10.20 min。

3．图像分析

根据Bollow等[3]的标准将SIS分为5级：0级，无改变；Ⅰ级，骨髓局限性脂肪堆积和/或局限性软骨下硬化和/或≤2处侵蚀；Ⅱ级，中度脂肪堆积、中度软骨下硬化和/或>2处无融合的侵蚀，关节间隙宽度正常；Ⅲ级，关节间隙假性扩大和/或轻度部分强直，严重软骨下硬化，以及普遍脂肪堆积；Ⅳ级，肯定强直。Ⅱ级及以上者，可诊断为骶髂关节炎。

骶髂关节抑脂序列T2WI斜冠状面共扫描12个层面，取第4～9层共6个层面进行SPARCC评分，记分标准: 累及范围记分，每个层面的每一侧骶髂关节划分为4个象限，每一区域内出现高信号骨髓水肿计为1分，无计为0分，6个层面双侧骶髂关节总分48分(图1)； 水肿程度记分，每个层面每一侧SIJ骨髓水肿信号接近或超过同层静脉信号强度加1分，总分12分； 水肿深度记分，每一层面每一侧SIJ病灶深度超过1 cm加1分，总分12分。三者相加为SPARCC评分总分，共72分[4]。

本研究根据TIRM-T2WI图像上是否存在关节面下急性炎症将42例患者分为急性炎症组和非急性炎症组。急性炎症组中病变明显者直接将4个病变区选定为感兴趣区(region of interest,ROI)，ROI避开骨皮质、血管、坏死及囊变，大小设定为30～40 mm2，如果没有达到4个病灶，则选取全部病灶；非急性炎症组、对照组在显示骶髂关节面最长的层面上分别取双侧骶骨侧、髂骨侧骨髓中央区共4个ROI。分别测量ADC值，取其平均值，并绘制出时间-信号曲线(time-intensity curve，TIC)，计算增强因子(Fenh)和增强斜率(Senh)，计算公式如下：

其中SIo为增强前的信号强度，SImax为增强后的最大信号强度，Tmax为达到SImax所需的时间。

图1 SIS急性炎症期患者，男，26岁。在每个SIJ斜冠状面TIRM-T2WI图像上通过关节间隙画1条曲线，再在曲线中点画1条垂线，将两侧关节划分成8个象限进行评分。该层面SPARCC评分:双侧SIJ有6个象限受累，计6分；双侧水肿信号强度均接近于髂前静脉，计2分；双侧病灶深度均超过1cm，计2分；总计10分。 图2 健康志愿者，男，41岁。a) TIRM-T2WI图像示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； b) DWI/ADC图示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； c) DCE-MRI图示关节面下骨质未见明显异常强化； d) TIC呈速升缓降型。 图3 骶髂关节炎稳定期患者，男，27岁，HLA-B27(+)，ESR、CRP正常。a) TIRM-T2WI图示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； b) DWI/ADC图示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； c) DCE-MRI图示关节面下骨质未见明显异常强化； d) TIC呈速升缓降型。

4.统计学分析

结 果

1.三组患者的一般资料比较

本研究中急性炎症组患者18例，其中男12例，女6例，平均年龄为(26.61±5.83)岁，平均病程为(3.03±1.90)年。非急性炎症组患者24例，其中男18例，女6例，平均年龄为(31.25±7.24)岁，平均病程为(4.25±2.22)年。对照组患者18例，其中男13例，女5例，平均年龄为(29.06±4.92)岁。三组患者的年龄、急性炎症组与非急性炎症组患者的病程差异均无统计学意义(F值=2.88，t值=1.88，P值均>0.05)。

图4 骶髂关节稳定期患者，女，30岁。a) TIRM-T2WI图示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； b) DWI/ADC图示双侧骶髂关节面下骨质未见明显异常信号； c) DCE-MRI图示关节面下骨质未见明显异常强化，双侧关节滑膜明显强化； d) 关节面下骨质的TIC呈速升缓降型，双侧关节滑膜的TIC呈速升平台型。 图5 骶髂关节炎急性炎症期患者，男，28岁，HLA-B27(+)，ESR、CRP增高。a) TIRM-T2WI图示双侧骶髂关节髂骨侧骨髓呈片状高信号(箭)； b) DWI/ADC图，ADC值增高； c) DCE-MRI图示关节面下骨质及滑膜明显强化； d) TIC呈快速上升平台型、持续快速上升型。

2.三组患者骶髂关节的MRI表现

根据Bollow等[3]提出的骶髂关节炎的MRI诊断标准筛选SIS患者，共42例。对照组、非急性炎症组增强扫描感兴趣区TIC呈速升缓降型(图2、3)。非急性炎症组中11例SIJ骨皮质边缘毛糙或呈锯齿状，关节间隙宽窄不一、扭曲；另有1例患者SIJ骨皮质边缘毛糙，骨髓未见明显异常强化，双侧SIJ滑膜呈明显强化(图4)。急性炎症组SIJ在TIRM-T2WI图像上可见35侧关节面下斑片状稍高/高信号(图5a)，在DWI图像上可见34侧关节面下斑片状高信号(图5b)，在DCE-MRI图像上可见36侧关节面下病灶呈明显持续强化(图5c)，4例同时伴有滑膜和/或肌肉的明显强化。TIRM-T2WI、DWI、DCE-MRI分别检出35侧、34侧、36侧关节面下急性炎症，差异无统计学意义(χ2=2.06，P>0.05)。

3.三组之间各参数的比较

急性炎症组、非急性炎症组及对照组的ADC值分别为(1.117±0.291)×10-3、(0.236±0.111)×10-3和(0.212±0.125)×10-3mm2/s；Fenh值分别为(171.07±63.73)、(94.19±26.54)和(95.48±20.00)% ；Senh分别为(89.46±30.69)、(62.15±24.82)和(69.30±26.06)%min ；急性炎症组与非急性炎症组、急性炎症组与对照组的上述三个参数差异均有统计学意义(P<0.01，表1)，非急性炎症组与对照组的上述三个参数差异均无统计学意义(P>0.05)。

4.SIS急性炎症组的SPARCC评分及与ADC值、Fenh的相关性分析

SIS急性炎症组SPARCC评分为(21.06±7.20)分，SPARCC评分与ADC值、SPARCC评分与Fenh、ADC值与Fenh均呈正相关，相关系数分别为0.874、0.673、0.723(P值均<0.05)。

表1 三组Fenh、Senh及ADC值比较

5.TIC分型

本研究的TIC类型大致分为三型：Ⅰ型为速升缓降型(图2d，3d)，即曲线速升到最大信号强度值后再缓慢地下降；Ⅱ型为快速上升平台型(图5d)，即曲线早期速升，中后期强化程度保持恒定或稍有增加，且中后期强化均缓慢增加；Ⅲ型为持续快速上升型(图5d)。本研究骶髂关节炎急性炎症组TIC以快速上升平台型为主(72.22%，13/18)，其余为持续快速上升型；对照组、非急性炎症组SIJ骨髓TIC均呈速升缓降型，三组的TIC分布比较差异有统计学意义(P<0.01，表2)，非急性炎症组与对照组的TIC分布差异无统计学意义(P>0.05)。

表2 三组TIC曲线分布情况 例(%)

讨 论

临床判断AS急性炎症主要依靠Bath强直性脊柱炎病情活动指数(bath ankylosing spondylitis disease activity index，BASDAI)评分、红细胞沉降率(erythrocytesedimentation rate，ESR)、C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)等；但BASDAI评分标准复杂，存在患者主诉不准确、疼痛阈值差异等因素，上述方法无法直观显示炎症范围，且按照BASDAI评分标准判断SIS活动性，有相当高比例处于缓解期的SpA患者存在SIJ磁共振上的急性炎症，不能发现亚临床炎症(临床症状和/或临床指标为阴性，影像学上存在急性炎症表现)，造成假阴性的情况。MRI软组织分辨力较高，可直观显示炎症范围，通过量化指标可以更准确地评价炎症程度，是急性炎症的重要辅助检查手段。多项研究证实SPARCC评分与BASDAI评分具有一定的正相关关系[5，6]，SIJ的MRI检查SPARCC评分可作为检测AS患者炎症活动以及评价炎症活动程度、治疗效果的重要方法，且能有效检测SIJ的亚临床炎症，更加客观地反映SIS急性炎症。

本研究结果显示，DWI上关节面下急性炎症区呈明显高信号，ADC值升高；这与张平等[7]的研究结果一致；但DWI的信号强度与ADC值存在负指数函数关系，看似与本研究结果相矛盾，但是DWI图像存在明显的“T2穿透效应”，即DWI的信号强度还与受检组织的T2值呈正相关。由于骨髓水肿区含水量多，致病变区T2值明显增加，导致绝大多数关节面下急性炎症区在DWI上呈高信号。所以“T2穿透效应”导致DWI信号增高可能会引起假阳性的情况，测量ADC值定量评价扩散情况非常有必要[8]。

在骶髂关节急性炎症期，炎性细胞和血管源性水肿导致血流灌注增加，骨髓内液体增多，MRI表现为骨髓水肿，微血管结构破坏，通透性增大，行DCE-MRI检查时对比剂向病变部位扩散，短T1作用增强，从而表现为Fenh、Senh升高；加之细胞外间隙增大(细胞外液丰富)，病灶在细胞外相(延迟期、平衡相)仍强化明显，在TIC上表现为中后期强化程度保持恒定或稍有增强。在骶髂关节非急性炎症期，由于纤维组织成分占主要地位，骨髓内液体减少，动态增强MRI呈相对缓慢的轻-中度强化。

本研究结果显示骶髂关节急性炎症组TIC以快速上升平台型为主，非急性炎症组均为速升缓降型，不同于李筱倩等[9]报道的患者组约2/3为速升缓降型，1/3为缓升缓降型，其病例组共48例患者，其中12例SIJ的MRI表现为明显局灶性异常信号，36例未见明显局灶性异常信号，由此可见非急性期患者为其病例组的主要组成部分。本研究中急性炎症期与非急性炎症期患者的比例相当，推测这是两者TIC曲线不同的原因之一。本研究将病例组进一步细分为急性炎症组和非急性炎症组，发现两组的TIC完全不同，使得根据TIC判断SIS急性炎症期成为可能。

本研究采用单因素方差分析比较三组间Fenh、Senh的差异，发现急性炎症组的Fenh、Senh均高于非急性炎症组及对照组，这与赵英华等[10，11]的研究结果相符。其中非急性炎症组与对照组Fenh、Senh的差异无统计学意义，这与部分文献[10，11]结论不同，推测与分组标准不同有关，以往研究根据临床指标进行分组，非急性炎症组中也有部分患者在STIR序列上SIJ关节面下存在局灶性高信号区，也就是说急性炎症期的患者被分到了非急性炎症组，导致了非急性炎症组与对照组间Fenh、Senh的差异有统计学意义。根据临床指标进行分组无法直观显示炎症，而亚临床炎症却以相当高的比例在缓解期SIS患者中存在[12]，按其分组存在假阴性的情况，造成分组出现偏差，影响结论。本研究根据TIRM-T2WI图像上是否存在关节面下急性炎症进行分组，能更加直观、客观地反映SIS急性炎症。

综上所述，DWI、DCE-MRI检出SIJ关节面下急性炎症的能力相当。DWI具有简单易行、扫描时间短及无需对比剂的优点，DCE-MRI可降低无骨髓水肿仅存在滑膜增厚的SIJ急性炎症的漏诊率；两者均有各自的临床应用价值。

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ApplicationofDWIandDCE-MRIinthediagnosisofacutesacroiliitis

KONG Long,ZHANG Gang,SHI Ying-hong,et al.

Department of Radiology，Yan tai Yuhuangding Hospital，Affiliated to Qingdao University，Shandong 264000，China

Objective:To investigate the value of diffusion-weighted imaging (DWI) and dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) in the diagnosis of acute sacroiliitis (AI).Methods:A total of 42 patients with typical clinical symptoms of sacroiliitis,as well as 18 healthy volunteers (control group) were enrolled.Bilateral sacroiliac joints were examined by plain MR scanning,DCE-MRI and DWI.According to whether the marrow signal became hyperintense on TIRM-T2WI,42 patients were divided into acute inflammation group (18 patients) and non-acute inflammation group (24 patients).SPARCC score were measured in the acute inflammation group.Time-intensity curve (TIC) was obtained on DCE-MRI and classified.The factor of enhancement (Fenh),slope of enhancement (Senh) and ADC value of the marrow area in different groups were calculated and measured.Correlative analysis was performed among SPARCC score,ADC value and Fenh in the acute inflammation group.Results:The SPARCC score in the acute inflammation group were 21.06±7.20.TIRM-T2WI,DWI and DCE-MRI displayed 35,34,36 sides respectively with acute inflammation below the joint facet,with no significant difference in the detection of AI (χ2=2.06,P>0.05).The mean ADC values,Fenh,Senh in the acute inflammation group were higher than those in the non-acute inflammation group and control group,with significant difference (F=381.591,62.080,11.097 respectively;allP<0.01).The above-mentioned three parameters showed no significant statistic difference between the non-acute inflammation group and control group (allP>0.05).The TIC of acute inflammation group shown fast arising-plateau pattern in 13 patients (72.22%),persistent fast arising pattern in 5 patients (27.78%).All of the TIC in non-acute inflammation group and control group shown fast arising and slow descending pattern.The Spearman correlation analysis showed positive correlation in SPARCC score and ADC value,SPARCC score and Fenh,ADC value and Fenh in acute inflammation group (r=0.874,0.673,0.723 respectively;allP<0.05).Conclusion:There was no significant difference of DWI and DCE-MRI in detecting acute sacroiliitis.The ADC values,Fenh and Senh can be effectively used to quantify inflammatory areas in SI joints.DWI and DCE-MRI had a significant clinical value in detecting acute sacroiliitis.

Sacroiliitis; Magnetic resonance imaging； Diffusion weighted imaging

R684.3； R445.2

A

1000-0313(2017)09-0961-06

2016-10-12

2017-03-23)

264000 山东，青岛大学附属烟台毓璜顶医院影像科磁共振室

孔龙(1991-)， 女，湖北荆州人，硕士研究生，主要从事肌骨系统影像诊断工作。

烟台市重点研发计划项目(2016ws026)

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.09.014