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MR集合序列定量参数评价中轴型脊柱关节炎骶髂关节病变

2021-09-01占颖莺李文娟洪国斌

中国医学影像技术 2021年8期
关键词:骶髂病理性骨髓

占颖莺,张 珂,郑 晶,廖 娟,李文娟,洪国斌*

(1.中山大学附属第五医院放射科,2.风湿免疫科,广东 珠海 519000)

中轴型脊柱关节炎(axial spondyloarthritis, axSpA)发病隐匿、病程长,早期临床表现缺乏特异性,致残率高[1]。骶髂关节是axSpA最早且最常累及部位。国际脊柱关节炎评估协会(Assessment of Spondyloarthritis International Society, ASAS)将axSpA影像学表现分为结构性损害(如骨侵蚀、脂肪沉积等)和活动性病变[如骨髓水肿(bone marrow edema, BME)等]2类[2]。对于axSpA骶髂关节病变一直缺乏有效的定量手段,目前临床诊断axSpA和评分系统均属定性诊断或半定量诊断,主观性强,缺乏精准定量标准。T1-mapping和T2-mapping序列扫描时间长,极大限制了其临床广泛应用。MR集合序列(MRI compilation, MAGiC)可经一次扫描而生成多组对比图像和定量图[3-4],已用于中枢神经系统、乳腺、前列腺等相关研究及观察青年志愿者骶髂关节[5]。本研究评价MAGiC弛豫时间定量在axSpA骶髂关节病变中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019年10月—2020年3月中山大学附属第五医院临床诊断axSpA患者。纳入标准:①符合2009年ASAS发布的axSpA诊断标准[6];②初诊年龄≤45岁;③无恶性肿瘤病史;④无MR检查禁忌证。排除标准:①骶髂关节创伤、感染(结核及其他感染)、肿瘤、手术史;②合并致密性骨炎、痛风性骶髂关节炎、结缔组织疾病所致骶髂关节炎。本研究经院伦理委员会批准[编号:中大五院(2019)伦字第(K160-1)号],检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Signa Pioneer 3.0T超导型MR扫描仪,16通道腹部相控阵线圈。嘱患者仰卧,头先进,行平行于S1~S3背侧连线的斜冠状位骶髂关节扫描。参数:快速自旋回波T1W,FOV 240 mm×240 mm,矩阵320×256,TR/TE 602 ms/15.2~20.3 ms,层厚/层间距4 mm/1 mm,扫描时间2 min 32 s;短时翻转恢复(short TI inversion recovery, STIR)序列,FOV 240 mm×240 mm,矩阵320×256,TR/TE 5 856 ms/28 ms,层厚/层间距4 mm/1 mm,扫描时间4 min 24 s;MAGiC,FOV 240 mm×240 mm,矩阵320×256,TR/TE 4 521 ms/23.5 ms,层厚/层间距4 mm/1 mm,扫描时间8 min 8 s。

1.3 图像分析 于GE后处理工作站重建MAGiC T1-mapping、T2-mapping、质子密度(proton density,PD)-mapping定量图和相应MAGiC T1WI及STIR图像。由具有5年及7年肌骨系统影像学诊断经验的主治医师各1名以双盲法评估病理性脂肪沉积和BME,根据文献[2]标准采用常规T1WI评估病理性脂肪沉积,即邻近软骨下骨界限分明的均匀高信号,且自关节表面向外延伸超过1 cm(图1);在常规STIR图像上评估BME,表现为至少覆盖连续2个层面的高信号[2,7-8](图2);意见不一致时与另1名具有20年肌肉骨骼系统影像学诊断经验的主任医师协商后决定。参考常规T1WI及STIR图像,分别于MAGiC定量图中病理性脂肪沉积和BME病灶最明显处手动勾画ROI,避开血管、坏死、囊性区域、骨皮质及软骨,并于S2-3骶孔间正常骨髓处放置ROI作为正常对照[1],测量T1、T2、PD值;每个ROI测量3次,取平均值作为结果[9-10]。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以Shapiro-Wilk检验分析计量资料的正态性,符合正态分布者以±s表示,行配对t检验,否则以中位数(上下四分位数)表示,行Wilcoxon符号秩检验。P<0.05为差异统计学意义。

2 结果

共纳入28例患者,男22例,女6例,年龄20~46岁,平均(29.5±1.5)岁。常规T1WI及STIR图示24例存在48处骶髂关节病理性脂肪沉积,23例存在57处BME。病理性脂肪沉积处T1值低于正常对照,T2、PD值均高于正常对照(P均<0.05),见表1及图1;BME处T1、T2及PD值均高于正常对照(P均<0.05),见表1及图2。

图1 患者男,25岁,axSpA骶髂关节炎 A.常规T1WI示右骶及双侧髂侧病理性脂肪沉积(箭);B~E.分别为MAGiC重组T1WI(B)、T1-mapping(C)、T2-mapping(D)及PD-mapping(E)定量图,示右骶及双侧髂侧病理性脂肪沉积(箭)

图2 患者男,22岁,axSpA骶髂关节炎 A.常规STIR图示双侧骶、髂侧BME(箭);B~E分别为MAGiC重组STIR(B)、T1-mapping(C)、T2-mapping(D)及PD-mapping(E)定量图,示双侧骶、髂侧BME(箭)

表1 病理性脂肪沉积、BME与正常对照各定量值比较

3 讨论

目前临床评估axSpA骶髂关节病变有多种半定量和定量方法。基于MRI对axSpA骶髂关节的半定量观察,加拿大脊椎关节炎研究联合会评分(Spondyloarthritis Research Consortium of Canada, SPARCC)和SI结构病变评分(SI structural lesion score,SSS)使影像学评估axSpA骶髂关节病变由定性分析发展为半定量分析,但仍依赖于放射科医师经验,具有主观性。近年来,T2-mapping、弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)和动态对比增强(dynamic contrast enhanced, DCE)[9-11]等MR定量技术已用于检测axSpA活动性相关研究。T1-mapping和T2-mapping扫描时间长;DWI的表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)虽对诊断axSpA骶髂关节活动性具有一定价值,但需结合常规序列图像以免漏诊不明显病灶而致结果存在偏差[11-12];DCE的转运系数(Ktrans)与axSpA的强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis, AS)疾病活动指数(disease activity index, DAI)具有一定相关性,但需应用对比剂。MAGiC为一站式弛豫定量、多对比度技术,基于多延迟饱和多回波(multiple-delay multiple-acho, MDME)原理,在不同TR内施加4个120°饱和脉冲,同时进行双回波采集,不同于传统序列成像过程,先通过多饱和脉冲获得组织T1-mapping及多回波采集极端T2-mapping和PD-mapping,而后通过上述3种定量图谱获得任意对比度图像,实现一次采集获得多个对比加权成像及多组定量图。利用MAGiC技术可实现MRI由常规对比图像向组织定量图谱的转变,并可在生成多种对比度图像的同时获得定量数据,既往多用于中枢神经系统[13-15],而骨骼肌肉系统相关研究[16-17]较少。MAGiC骶髂关节成像仅需8 min 8 s即可提供与常规MRI质量相似的图像及3组定量图像。

骶髂关节是axSpA最早也是最常累及部位。本研究以MAGiC T1、T2、PD 3组定量值分别量化观察病理性脂肪沉积及BME两种常见骶髂关节病变,结果显示病理性脂肪沉积处T1值显著低于正常骨髓、T2值及PD值显著高于正常骨髓;BME处T1、T2、PD值均明显高于正常骨髓。WANG等[18]采用常规T2mapping序列对AS活动组、AS非活动组和健康对照组进行骶髂关节扫描,发现AS活动组BME处T2值高于健康对照组[(123.77±15.85)ms vs(89.34±10.65)ms,P<0.05)];本研究T2值与之不同,可能与所用仪器及序列不同有关。LEE等[19]将MAGiC用于颞颌关节,发现T1和PD定量值对骨髓信号改变敏感,可提示颞颌关节骨髓病变。目前关于T1及PD值评价骶髂关节病变的报道甚少,且未对MAGiC T1-mapping和PD-mapping测量结果进行比较。

采用MAGiC应用多种TR、TE和TI组合获得相应T1、T2弛豫时间及PD定量图,可剔除其他信号干扰,分别反映不同组织T1、T2弛豫时间及氢质子含量的差别。T1值是组织大分子浓度、结合水及组织含水量的生物标志物,T1-mapping能较好地显示水肿、炎症和纤维化。T2-mapping能反映组织中含水量的变化;PD-mapping反映组织中的游离水含量[19];BME则是由于病变组织血管过多、灌注过多及水外渗作用等导致骨组织水分过多而出现的异常MRI信号[11]。本研究中3组定量图均能清晰显示BME,且其T1、T2及PD值升高;而病理性脂肪沉积T1值低于正常骨髓、T2及PD值高于正常骨髓,原因可能为脂类分子质子密度大,PD值高,且脂肪组织的MRI信号来源于自由水和甘油三酯,脂类属于中等大小分子,其运动频率介于蛋白质和纯水之间而与Larmor频率相似,故T1弛豫时间缩短而T2弛豫时间较长[20]。

综上,MAGiC定量参数有助于评估axSpA骶髂关节病变。但本研究样本量少,未能对骶髂关节病变进行分级研究,有待扩大样本量并进一步优化参数加以完善。

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