IVIM-DWI在早期活动性强直性脊柱炎骶髂关节炎症改变评估中的运用

李灵，姚艳，李涛，古军军，乔德育，张润秋，李兴华

(1.恩施土家族苗族自治州中心医院中医部放射科，湖北恩施 445000；2.恩施市中心医院放射科，湖北恩施 445000)

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)是主要累及人体中轴关节的自身免疫性慢性非特异性炎性疾病，其病情进展是慢性迁延且低、高度炎症反应交替的过程，可表现为活动期与稳定期。确切的影像学骶髂关节炎是诊断AS的必要条件，体素内不相干运动扩散加权成像(in voxel incoherent motion diffusion weighted imaging,IVIM-DWI)是由多b值参与双指数模型计算，能够分离出纯水分子造成的真性扩散及灌注造成的伪扩散，能从以上两方面分析病灶微观变化[1]。本研究探讨IVIM-DWI在早期活动性AS骶髂关节炎症改变评估中的运用价值，为早期 AS的诊断提供参考，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入2017年11月～2021年11月于本院收治的120例早期活动性AS患者，以及30名志愿者。AS患者根据MRI检查骶髂关节骨髓是否发生水肿，设为骨髓水肿组以及骨髓正常组，分别为82例、38例；30名志愿者设为对照组。三组研究对象的性别、年龄、体质量指数(body mass index,BMI)等一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)；骨髓水肿组血清C反应蛋白(CRP)、血沉(ESR)均显著高于骨髓正常组(P<0.05)，见表1。

表1 三组研究对象的一般资料比较

1.2 纳入与排除标准

纳入标准:AS均符合中华医学会风湿病学分会《强直性脊柱炎诊断及治疗指南》相关诊断标准[2]；早期：AS，处于活动期，Bath强直性脊柱炎病情活动指数≥6，或血沉ESR≥3 mm/h、血清CRP≥20 mg/L[3]；对照组为年龄、性别配对的健康志愿者。排除标准：风湿病、肿瘤、腰骶疼痛病史，脊柱创伤、手术治疗史；内置金属物、心脏起搏器。

1.3 方法

采用Signa HDxt 1.5T超导磁共振扫描仪(美国GE)，轴位 FSE T1WI：TR、TE 分别为400 ms、10 ms；FOV 28×28，层厚、层间距分别为4.0 mm、1.0 mm，扫描层数18。轴位 FSE T2WI：TR、TE 分别为2400 ms、110 ms；FOV 28×28，层厚、层间距分别为4.0 mm、1.0 mm，扫描层数18。斜冠状位 STIR：TR、TE 分别为2700 ms、110 ms；FOV 28×28，层厚、层间距分别为4.0 mm、1.0 mm，扫描层数18。扫描定位线平行于S1-S3长轴连线。DWI：TR、TE 分别为5000 ms、50 ms；FOV 38×38，层厚、层间距分别为4.0 mm、1.5 mm，层数 20， NEX 4，b值600 s/mm2。②IVIM-DWI序列：TR 4500 ms，TE Minimum；FOV 32×32，层厚、层间距分别4.0 mm、0 mm，NEX 1，13个b值为10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 300, 600, 800, 1000,1500, 2000 s/mm2。采用GE MR Advantage Workstation 4.7工作站处理，采用IVIM-DWI序列进入MADC，生成ADC图并测量，由2位高年资医师进行双盲测量，测量参数包括水分子扩散系数(Dslow值)、假性扩散系数(D fast值)、灌注分数(f值)。骨髓水肿组：MRI常规检查明确骨髓水肿，IVIM-DWI的感兴趣区(ROI)选择4个信号最强区域的最大层面放置ROI，取均值。骨髓正常组、对照组：ROI分别放于第3骶孔或相邻层面双侧髂骨、骶骨中央骨髓区(4个)，距离边缘超过1 mm，ROI 面积150 mm2，取均值。

1.4 统计学分析

表2 三组IVIM-DWI参数比较

2 结果

2.1 三组IVIM-DWI参数比较

骨髓水肿组、对照组的D fast值均显著低于骨髓正常组(P<0.05)，骨髓水肿组与对照组间差异无统计学意义(P>0.05)；骨髓水肿组Dslow值均显著高于骨髓正常组与对照组(P<0.05)，骨髓正常组与对照组差异无统计学意义(P>0.05)；骨髓水肿组、骨髓正常组f值显著高于对照组(P<0.05)，骨髓水肿组、骨髓正常组差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

2.2 ROC曲线分析

ROC曲线分析显示，Dslow值0.53×10-3mm2/s鉴别骨髓水肿与骨髓正常的ROC曲线下面积、敏感性和特异性为0.96、95%、90%，D fast值11.90×10-3mm2/s的ROC曲线下面积、敏感性和特异性为0.90、90%、82%，f值鉴别价值较低。

3 讨论

骨髓水肿被认为是早期活动性AS患者骶髂关节炎的特征性表现之一，而相比于X线、CT，MRI在脂肪沉积以及骨髓水肿等软组织病变方面的诊断具有明显优势。其中，功能MRI序列DWI对骶髂关节骨髓水肿的诊断更为敏感，局部水分子增加导致的信号变化及ADC值变化通常作为AS活动性诊断的主要手段[4-6]。但实际上，人体内的扩散过程较为复杂，DWI的水分子扩散信息还涵盖了毛细血管灌注造成的“假扩散”，这导致常规单指数模型得到的ADC值较实际水分子扩散系数更高[7]。有学者提出，IVIM分离了纯水分子造成的真扩散以及灌注造成的假扩散，因此IVIM-DWI在颅内疾病、肿瘤疾病等的诊断中得到了广泛运用，且逐步用于骨肌系统疾病的研究[8]。

本研究120例中，骶髂关节骨髓水肿82例，提示早期活动性AS患者普遍存在骶髂关节炎症改变。骨髓水肿组Dslow值均显著高于骨髓正常组与对照组(P<0.05)，考虑其主要原因在于：早期活动性AS患者骶髂关节发生炎症时，局部血管性水肿以及炎性细胞浸润程度加重，液体中蛋白质含量相应增加，水分子流动受阻，扩散受到一定限制[9]。骨髓水肿组、对照组的D fast值均显著低于骨髓正常组(P<0.05)，主要原因为：患者骶髂关节发生炎症后，出现确切的骨髓水肿影像表现之前，局部已经形成血管翳，增加了血流灌注量，因此骨髓正常组Dfast值更高；随着骶髂关节炎症的进展，骨髓腔内的血管性水肿加剧，骨髓腔内压力上升，血管翳被破坏，血流灌注量下降，使得骨髓水肿组Dfast值略高于对照组，但未表现出统计学意义(P>0.05)[10]。骨髓水肿组、骨髓正常组f值显著高于对照组(P<0.05)，即早期活动性AS患者的血流灌注分数高于正常人群，这与AS早期病理生理改变的关系密切；正常骶髂关节血供较少，因此f值较低，而早期活动性AS患者的骶髂关节血管翳经毛细血管运送到骨髓腔中血液和血清量增加，从而导致血流灌注分数f值更高[11-12]。本研究ROC曲线分析显示，IVIM-DWI的Dslow、D fast值对早期活动性AS患者骶髂关节炎症改变均具有较高的鉴别价值。