强直性脊柱炎患者急性期腰椎病变的MRI特征分析

张圆圆 王涛 陈海松 冯卫华

(1 青岛大学附属医院放射科,山东 青岛 266003; 2 单县中心医院放射科)

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)属于血清阴性脊柱关节病中的一种,早期主要累及骶髂关节及中轴骨骼(脊柱),部分患者也可累及包括髋关节在内的外周关节［1-2］。AS具有急性期与稳定期间歇性转换的临床特点,且该疾病病程往往较长、致残率高［3］,大多数患者在病程中后期会因中轴骨骼及关节严重破坏、僵直而丧失大部分运动能力,因此AS的早期识别及干预对患者预后具有重要临床意义［4］。目前,X线、CT和MRI是AS最常用的影像学诊断方法,也是临床干预后随访评估疾病进展程度的重要手段。但X线及CT无法清晰显示AS患者急性活动期所致的骨髓水肿及软骨病变,因此不利于AS急性炎症的检出［5］,而MRI可直接显示软骨损伤及软骨下侵蚀的情况,并且对AS患者急性活动期脊柱及关节突关节骨髓水肿的显示具有极高的敏感性［6-7］,近年来被公认为早期诊断AS的最佳影像学检查手段［8］。本研究通过对AS患者急性期患者腰椎病变MRI特点及其柏林(Berlin)评分进行分析,拟探究该病脊柱的病变分布规律、累及范围及病变特点等。现将结果报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取2019—2022年单县中心医院风湿科收治的AS患者70例。患者纳入标准:①年龄≥18岁者;②于我院确诊AS超过1年(确诊标准遵循1984年AS纽约修订标准［9］)且本次就诊入院时MRI检查符合AS急性期腰椎病变(T2WI和STIR图像上显示椎角、椎间盘和/或椎小关节存在骨髓水肿信号)者;③具有完善的腰椎MRI影像学资料者。排除标准:①急性创伤、腰椎肿瘤、腰椎结核等患者;②腰椎术后患者;③已明确诊断的类风湿性关节炎及其他血清阴性脊柱关节病者;④MRI检查结果图像质量欠佳者。

1.2 资料的收集及MRI图像分析

收集患者的一般资料(包括性别、年龄、病程等)以及入院时人类白细胞抗原(HLA-B27)的检测结果。在影像存储与传输系统上,由2名具有丰富骨关节系统诊断经验的放射科医师采用双盲法对本组所有的70例AS患者腰椎MRI图像进行分析,包括影像学表现,如是否存在椎角炎、椎角盘炎以及关节突关节炎等病变,以及相应病变的位置、数目和累及范围等。

1.3 脊柱Berlin评分

采用Berlin评分法［10］对AS患者急性期腰椎病变进行定量评分。基于脊柱运动生物力学特点将腰椎节段划分为上、中、下3段椎单位(椎单位定义为相应单个或连续节段椎间盘,及其上下分别相邻的半个椎体［11-12］)。本研究中上段椎单位为T12～L2节段,中段椎单位为L2～L4节段,下段椎单位为L4～S1节段。比较患者不同段椎单位间Berlin评分的差异。

1.4 统计学方法

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析。计数资料以例(率)表示,组间比较采用卡方检验,多组间两两比较采用Boferroni法。患者年龄、病程、入院时HLA-B27与Berlin评分间关系采用Pearson相关性分析或Spearman相关性分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 患者一般资料及病变分布特点

全部70例AS急性期患者中男57例,女13例,平均年龄(47.8±14.5)岁,病程20(10,23)年,其中HLA-B27阳性64例,阴性6例。全部的患者腰椎MRI扫描共涉及490个椎体,共420个椎单位,其中Berlin评分为0分者130个椎单位(30.9%),1分者229个椎单位(54.5%),2分者33个椎单位(7.9%),3分者28个椎单位(6.7%)。MRI上主要表现为椎角炎者52例(74.3%),共累及290个椎体,其中182个椎体仅前角受累,64个椎体仅后角受累,44个椎体前后角同时受累;MRI上主要表现为椎间盘炎者18例(25.7%),共累及25个椎间盘,其中4个椎间盘中央部受累,7个椎间盘周围部受累,14个椎间盘表现为弥漫性受累。

2.2 患者MRI影像学表现

本研究中椎角炎患者MRI表现为椎体前后角三角形或斑片状长T1长T2异常信号影,T2脂肪抑制序列呈高信号(图1A、B)。椎间盘炎患者MRI表现为椎间隙不同程度变窄,受累椎间盘的T2脂肪抑制序列出现异常的高信号,邻近椎体边缘毛糙和(或)出现Modic变性等(图1C～E)。部分患者出现与椎角炎、椎间盘炎相伴存在的关节突关节炎,MRI表现为椎体上、下关节突关节面毛糙,关节面下骨质在T2脂肪抑制序列呈模糊高信号,伴或不伴关节腔内积液(图1A)。

A:椎角炎患者T2WI脂肪抑制序列示L2椎体前上角三角形异常高信号,多发椎体上、下关节突关节面毛糙,关节面下出现边界模糊的异常高信号;B:椎角炎患者T2WI脂肪抑制序列示L2～4椎体前角三角形或斑片状异常高信号,以L2椎体前角为著;C:椎间盘炎患者T2WI脂肪抑制序列示L5～S1椎间盘中央部呈斑片状异常高信号,为椎间盘炎中央型;D:椎间盘炎患者T2WI脂肪抑制序列显示L4～5椎间盘后部、L3～4椎间盘前部呈斑片状模糊的异常高信号,伴有邻近终板相对缘条片状T2脂肪抑制序列的高信号,为椎间盘炎周围型;E:椎间盘炎患者T2WI脂肪抑制序列显示L5～S1椎间盘整体呈弥漫性异常高信号,为椎间盘炎弥漫型

2.3 患者不同段椎单位Berlin评分比较

不同段椎单位内,半数以上患者Berlin评分集中在1分,不同分段椎单位在Berlin评分总体分布上存在统计学差异(χ2=20.425,P<0.01)。Berlin评分2分的中、下段椎单位较上段椎单位显著增多(P<0.05),Berlin评分3分的下段椎单位较上、中段显著增多(P<0.05)。见表1。

表1 AS急性期腰椎病变患者不同椎单位与Berlin评分关系［例(χ/%)］

2.4 患者年龄、病程、HLA-B27水平与Berlin评分的相关性分析

患者年龄、病程与Berlin评分均无相关性(P>0.05),患者入院时HLA-B27水平与Berlin评分存在弱正相关性(r=0.240,P<0.05)。

3 讨 论

本研究结果显示AS患者急性期腰椎病变更易表现为椎角炎而少部分患者出现椎间盘炎,病变呈多椎单位受累、多灶性分布的特点,且容易合并椎小关节炎,呈现出两种炎症形式混合存在的现象,这一点与张斌斌等［13］的研究结论相符。另外,椎角炎的MRI表现分为3型［14］,分别代表不同的病理改变,ModicⅠ型表现为长T1长T2信号,在T2WI脂肪抑制序列上呈高信号,其病理基础为前、后纵韧带在椎体及纤维环附着处发生急性炎症所致的骨髓水肿;ModicⅡ、Ⅲ型表现为短T1长T2信号或在T1WI及T2WI上呈高低混杂信号,其在病理学上代表着炎性修复阶段的一系列过程,其中包含骨髓脂肪化。本研究显示发生椎角炎的52例患者均表现为椎角区三角形或斑片状长T1长T2信号,在T2WI脂肪抑制序列上呈高信号,与上述研究相符且符合AS急性期腰椎病变的病理学特点。另外本研究中AS急性期椎角炎患者多为前角受累,且所致骨髓水肿均以椎角为原点向椎体内扩展,多呈1/4圆形或三角形,边界清晰。AS本质是一种非特异性炎症性疾病［15］,炎症细胞(淋巴细胞、浆细胞等)常在韧带或肌腱与骨附着处的关节面下聚集浸润引起附着点炎,造成局部骨关节面的微小侵蚀,进而引起邻近骨髓发生炎症性水肿改变,而脊柱椎角正是前后纵韧带附着处,故AS急性期患者脊柱椎角容易发生附着点炎。而本研究中患者椎体前角受累明显多于后角,可能与前纵韧带较宽大且活动度大,更易造成局部微损伤有关,这一结果也与肖林等［16］的研究结果相符。根据既往传统影像学观点,非AS患者中各种急性期病变所致的骨髓水肿可起自椎角、终板或椎小关节,且病灶多向椎体内蔓延,整体呈片状或不规则形,范围往往较大,故本研究认为该影像学特征为AS与非AS急性期腰椎病变患者的鉴别点。

目前国内外脊柱MRI活动性炎症采用的评分方法主要有SPARCC评分［17］、AS脊柱MRI活动性(ASspiMRI-a)评分以及Berlin评分等［18］。其中SPARCC评分可评价AS早期活动性病变,但其关注点为全脊柱受累最重的椎单位,而非本研究的腰椎病变;而Berlin评分是对ASspiMRI-a评分的优化,故本研究选择Berlin评分对患者椎单位病变进行评价。本研究结果显示AS急性期腰椎病变更易累及下段椎单位,且下段椎单位更易出现Berlin评分3分的情况。究其原因,可能是脊柱机械应力特点、椎旁肌肉结构与功能、机体免疫反应三者综合作用的结果。首先,下段椎单位(L4～S1)为人体中轴骨骼承受应力最大的部位,且腰骶段活动度较大,最易受到压力、张力及剪切力的复合作用而出现损伤［19］。同时,下段椎单位位于腰椎生理性前凸与骶椎生理性后凸移行区,此处将发生力线转换,因此这一区域承受的机械应力强度高,而极易产生微损伤。另外,AKGUL等［20］与OZTURK等［21］的研究显示,在AS早期出现骨关节形态学改变前,椎旁肌肉就已出现脂肪浸润。黄瑞滨等［22］的研究也显示,与健康成人相比,AS早期患者存在下腰部多裂肌及竖棘肌的脂肪浸润,这一研究结果与ZHANG等［23］对AS患者脊柱旁肌肉的病理组织学研究结果相符。椎旁肌肉发生脂肪化及萎缩将从很大程度上影响肌肉正常功能,进而导致椎旁肌肉力学平衡遭到破坏,加重脊柱(特别是下段椎单位)的机械应力损伤。最后,当过强的机械应力造成脊柱轻微损伤时,HLA-B27、肿瘤坏死因子、白细胞介素-17等免疫因子会介导免疫反应,进而促进炎症的发生［24］。当骨关节供血血管受到炎症因子刺激时,局部骨组织微小血管扩张充血,血管通透性增加,导致局部骨髓水肿出现,这也解释了本研究中HLA-B27与Berlin评分呈弱相关性的结论。分析两者呈弱相关性的原因,可能是与本研究中纳入的样本量较少有关,因此HLA-B27与Berlin评分的相关性尚待后期加大样本量进一步研究考证。

综上所述,AS急性期腰椎病变在MRI上多表现为椎角炎(前角受累为主)、椎间盘炎(弥漫型多见),且容易合并椎小关节炎,病变具有多椎单位受累、多灶性分布的特点。不同段受累椎单位的Berlin评分存在差异,下段椎单位Berlin评分以3分多见,提示AS急性期严重腰椎病变更易累及下段椎单位。

伦理批准和知情同意：本研究涉及的所有试验均已通过山东省菏泽市单县中心医院的伦理审核批准。受试对象或其亲属已经签署知情同意书。

作者声明：冯卫华、陈海松、张圆圆参与了研究设计;张圆圆、王涛参与了论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意发表该论文,且均声明不存在利益冲突。