Cite this article as: LIU C R, LI W J, ZHU Y F, et al. MRI features of sacroiliac joint bone marrow fat-saturated T2WI high signal in osteitis condensans ilii[J]. Chin J Magn Reson Imaging, 2023, 14(6): 52-58.本文引用格式:刘超然, 李文娟, 祝云飞, 等. 致密性骨炎与ax-SpA骶髂关节骨髓T2WI-FS高信号MRI征象分析[J]. 磁共振成像, 2023, 14(6): 52-58. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2023.06.008.
[摘要] 目的 探讨致密性骨炎(osteitis condensans ilii, OCI)与中轴型脊柱关节炎(axial spondyloarthritis, ax-SpA)T2WI脂肪抑制序列(fat-saturated T2WI, T2WI-FS)高信号改变特点及鉴别。材料与方法 回顾性分析2017年1月至2021年12月间确诊的OCI女性患者23例和ax-SpA女性患者34例,分析其在骶髂关节MRI上T2WI-FS高信号的发生率及影像学征象,着重分析T2WI-FS高信号的位置、范围、形态和信号强度。结果 与ax-SpA组相比,OCI组骶髂关节T2WI-FS高信号总体发生率更低[56.5%(13/23)vs. 85.3%(29/34);χ2=5.857,P=0.016],双侧骶髂关节T2WI-FS高信号发生率较低[26.1%(6/23)vs. 55.9%(19/34);χ2=4.946,P=0.026],单侧骶髂关节T2WI-FS高信号发生率无明显差异[30.4%(7/23)vs. 29.4%(10/34);χ2=0.007,P=0.934]。OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号分布侧别、上/下份、象限及内侧缘位置均差异无统计学意义(P>0.05),形态上OCI组以条带状分布为主,ax-SpA组以片状为主,差异具有统计学意义(P<0.001)。OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号范围、信号强度差异具有统计学意义(P<0.001);OCI组内骶侧与髂侧、上份与下份、各象限间T2WI-FS高信号范围、信号强度差异无统计学意义(P>0.05)。结论 T2WI-FS高信号可见于OCI,多表现为紧邻骨质硬化缘的、范围较小、以条带状为主的稍高信号,有助于与ax-SpA相关骨髓水肿的鉴别。 |
[Abstract] Objective To explore the features and rules of sacroiliac joint bone marrow fat-saturated T2WI (T2WI-FS) high signal in osteitis condensans ilii (OCI) and axial spondyloarthritis (ax-SpA).Materials and Methods Twenty-three female patients diagnosed with OCI and thirty-four female patients diagnosed with ax-SpA between January 2017 and December 2021 were retrospectively enrolled. The incidence and imaging features of sacroiliac joint bone marrow T2WI-FS high signal were assessed, with a particular focus on the characteristics such as location, range, shape, and signal intensity.Results Compared with the ax-SpA group, the overall incidence of high T2WI-FS signal in the sacroiliac joint was lower in the OCI group [56.5% (13/23) vs. 85.3% (29/34); χ2=5.857, P=0.016]. The incidence of high T2WI-FS signal in the bilateral sacroiliac joint was also lower [26.1% (6/23) vs. 55.9% (19/34); χ2=4.946, P=0.026]. However, there was no significant difference in the incidence of high T2WI-FS signal in unilateral sacroiliac joint [30.4% (7/23) vs. 29.4% (10/34); χ2=0.007, P=0.934]. There were no significant differences between the OCI group and the ax-SpA group in terms of the side, upper/lower part, quadrant and medial margin of high signal distribution in the sacroiliac joint (P>0.05). In terms of morphology, the OCI group mainly exhibited a ribbon-like shape, while the ax-SpA group mainly showed a flaky morphology, and the difference was statistically significant (P<0.001). The high signal range and signal intensity of sacroiliac joint T2WI-FS were also statistically significant between the OCI group and the ax-SpA group (P<0.001). However, there were no significant differences in the high signal range and intensity of T2WI-FS between the sacral and iliac sides, superior and inferior parts, and among quadrants in the OCI group (P>0.05).Conclusions Sacroiliac joint bone marrow T2WI-FS high signal can be seen in OCI, which is usually presented as a small ribbon adjacent to the sclerotic margin with slightly high signal, and contributes to the differential diagnosis of bone marrow edema associated with ax-SpA. |
[关键词] 致密性骨炎;中轴型脊柱关节炎;骶髂关节;磁共振成像 |
[Keywords] osteitis condensans ilii;axial spondyloarthritis;sacroiliac joint;magnetic resonance Imaging |
刘超然 李文娟 祝云飞 何小俊 张珂 洪国斌 *
中山大学附属第五医院放射科,珠海 519000
通信作者:洪国斌,E-mail:honggb@mail.sysu.edu.cn
作者贡献声明:洪国斌设计本研究的方案,对稿件重要内容进行了修改;刘超然起草和撰写稿件,获取、分析或解释本研究的数据;李文娟,祝云飞,何小俊,张珂获取、分析或解释本研究的数据,对稿件重要内容进行了修改。洪国斌获得国家自然科学基金、珠海市社会发展领域科技计划重点项目基金、中山大学附属第五医院临床研究IIT项目基金资助;全体作者都同意发表最后的修改稿,同意对本研究的所有方面负责,确保本研究的准确性和诚信。
基金项目: 国家自然科学基金 82272104 珠海市社会发展领域科技计划重点项目 ZH22036201210066PWC 中山大学附属第五医院临床研究IIT项目 YNZZ2020-06 |
收稿日期:2022-09-02 |
接受日期:2023-06-09 |
中图分类号:R445.2 R681 |
文献标识码:A |
DOI: 10.12015/issn.1674-8034.2023.06.008 |
本文引用格式:刘超然, 李文娟, 祝云飞, 等. 致密性骨炎与ax-SpA骶髂关节骨髓T2WI-FS高信号MRI征象分析[J]. 磁共振成像, 2023, 14(6): 52-58. DOI:10.12015/issn.1674-8034.2023.06.008. |
0 前言
致密性骨炎(osteitis condensans ilii, OCI)较常见于育龄期女性骶髂关节髂骨侧,发生率约为0.9%~2.5%[1],在临床拟诊为脊柱关节炎而接受影像学评估者中发生率更高达8.9%[2]。OCI的特征性影像学表现是骨盆X线平片和电子计算机断层扫描(computed tomography, CT)上骶髂关节髂骨耳状面“三角形”的骨质硬化[3]。然而,有关OCI的骶髂关节磁共振成像(sacroiliac joint magnetic resonance imaging, SIJ-MRI)研究相对较为少见,对于OCI在骶髂关节骨髓的T2WI脂肪抑制序列(fat-saturated T2WI, T2WI-FS)表现高信号的深入影像学研究则更为少见。高度提示中轴型脊柱关节炎(axial spondyloarthritis, ax-SpA)的骨髓水肿(bone marrow edema, BME)在T2WI-FS序列上亦表现为T2WI-FS高信号,被认为是一种可复性、非特异性的活动性炎症征象。临床易将伴有骶髂关节骨髓T2WI-FS高信号的OCI误诊为提示ax-SpA的骶髂关节炎[4]。随着SIJ-MRI在临床的日益广泛应用,文献报道[5]OCI患者中亦可见T2WI-FS序列高信号。对临床医生来说,区分OCI和伴有明显骨质硬化的ax-SpA仍然具有挑战性,尤其是孕妇等不宜接受CT或X线等放射学检查的患者[6]。因此,本研究深入探究OCI相关T2WI-FS高信号的发生率及MRI特点,将有助于加深对其认识,更有助于与ax-SpA相关BME的鉴别诊断,减少误诊和过度诊断。
1 材料与方法
1.1 研究人群
本研究遵守《赫尔辛基宣言》,已获中山大学附属第五医院伦理委员会审批,免除受试者知情同意,伦理批文编号:中大五院[2021]伦字第(K14-1)号。
回顾性分析2017年1月至2021年12月在中山大学附属第五医院经骨盆X线片或CT检查并随诊6个月以上,临床综合确诊为OCI的20~55岁女性患者的临床及影像资料,所有患者均完成骶髂关节MRI检查。OCI组患者入组标准:(1)满足PARPERIS等[3]2020年总结的OCI诊断标准(骨盆X线片或CT可见髂骨特征性三角形硬化,且骶髂关节面无侵蚀,关节间隙无狭窄或强直);(2)临床明确排除脊柱关节炎、其他类型骶髂关节炎、代谢性骨病及Paget病;(3)MRI扫描序列完整齐全。OCI组排除标准:(1)肿瘤患者、骨盆外伤史、手术史或放化疗病史;(2)随诊过程中进展为脊柱关节炎;(3)图像质量不佳,无法满足诊断。
回顾性纳入同期行SIJ-MRI检查的女性ax-SpA患者作为研究对照组,ax-SpA组纳入标准:(1)依据国际脊柱关节炎评估协会(Assessment in SpondyloArthritis International Society, ASAS)专家组ax-SpA最新诊断标准[7]明确诊断为ax-SpA;(2)MRI扫描序列完整齐全。ax-SpA组排除标准:(1)肿瘤患者、骨盆外伤史、手术史或放化疗病史;(2)同时患有其他风湿免疫系统疾病或骶髂关节发育异常、手术、外伤、感染等;(3)图像质量不佳,无法满足诊断。
1.2 MRI扫描序列及参数
采用3.0 T MRI扫描设备(GE SIGNA Pioneer 3.0 T,美国;MAGNETOM Verio 3.0 T,德国)或1.5 T MRI扫描设备(MAGNETOM Verio 1.5 T,德国)进行骶髂关节扫描。患者取仰卧位,定位中心通过线圈中心及双侧髂前上棘连线中点,平行于骶1~骶3椎体背侧,扫描范围包括双侧骶髂关节,其骶骨、髂骨及周围组织均清晰显示。扫描序列包括轴位T2WI-FS及斜冠状位T1WI、T2WI-FS序列。
GE SIGNA Pioneer 3.0 T扫描参数:轴位T2WI-FS(TR 2498 ms,TE 74 ms,FOV 240 mm×240 mm,层厚4.0 mm,层间距5.0 mm);斜冠状位T1WI(TR 428、830 ms,TE 7 ms,FOV 240 mm×240 mm,层厚3.0 mm,层间距4.0 mm);斜冠状位T2WI-FS(TR 2498 ms,TE 73 ms,FOV 240 mm×240 mm,层厚3.0 mm,层间距4.0 mm)。
MAGNETOM Verio 3.0 T扫描参数:轴位T2WI-FS(TR 2700 ms,TE 37 ms,FOV 320 mm×320 mm,层厚3.0 mm,层间距3.3 mm);斜冠状位T1WI(TR 600 ms,TE 9.3 ms,FOV 320 mm×320 mm,层厚3.0 mm,层间距3.3 mm);斜冠状位T2WI-FS(TR 5000 ms,TE 48 ms,FOV 320 mm×320 mm,层厚3.0 mm,层间距3.5 mm)。
MAGNETOM Verio 1.5 T扫描参数:轴位T2WI-FS(TR 4060 ms,TE 33 ms,FOV 320 mm×320 mm,层厚4.0 mm,层间距4.4 mm);斜冠状位T1WI(TR 810 ms,TE 23 ms,FOV 324 mm×384 mm,层厚3.0 mm,层间距3.3 mm);斜冠状位T2WI-FS(TR 4000 ms,TE 33 ms,FOV 270 mm×320 mm,层厚3.0 mm,层间距3.3 mm)。
1.3 图像分析
采用图像存储与传输系统(picture archiving and communication system, PACS)。由两名分别具有2年和5年工作经验的放射科住院医师和主治医生分别独立评估,意见不一致时,由第3位具有10年经验的肌骨专业放射科主任医师进行再次评估,获得最终意见。
为便于分析,在斜冠位图像上平行于第5腰椎下缘,在左右两侧分别作2条分割线上下平分骶髂关节滑膜部;平行骶髂关节间隙,在左右两侧分别作2条分割线左右平分骶髂关节滑膜部,将每侧骶髂关节平分为4个象限进行分析,即骶侧上份、骶侧下份、髂侧上份、髂侧下份(图1)。
以T2WI-FS高信号作为主要观察的征象,借鉴2019年ASAS MRI工作组对SIJ-MRI影像学定义[7],以骶骨椎间孔间骨髓信号作为正常骨髓信号的参考,定义T2WI-FS高信号为T2WI-FS序列上高信号,T1WI序列上呈低信号,且明确可见。观察并记录T2WI-FS高信号的发生率及MRI征象,包括T2WI-FS高信号的位置、范围、形态和信号强度。(1)位置:骶侧以骶孔为边缘,将同层面骶侧及髂侧非骨质硬化区各划为3等份,记录T2WI-FS高信号内侧缘位于近关节面1/3内为近部,紧邻硬化缘/关节面;位于远离关节面1/3为远部,远离硬化缘/关节面;位于中份1/3为中部,与硬化缘/关节面分离(图2A、2B、2C)。(2)范围:T2WI-FS高信号范围小于1/3为范围小,大于1/3不超过2/3为范围中,超过2/3为范围大(图2D)。(3)形态:记录T2WI-FS高信号形态为片状、条带(图3)。(4)信号强度:以正常骨髓信号为参考,记录稍高于骶骨椎间孔间骨髓信号为稍高(图4A),明显高于正常骨髓信号且与液体信号类似为极高,介于二者之间为高(图4B、4C)。
1.4 统计学分析
采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。正态分布的计量资料以均数±标准差(x¯±s)表示,组间比较采用独立样本t检验;计数资料以频数(%)表示,采用卡方检验或Fisher精确概率法进行比较。应用Kappa系数及加权Kappa系数评价不同观察者间观察的一致性及可靠性,判定标准为:Kappa≤0.2,一致性较差;0.2<Kappa≤0.4,一致性一般;0.4<Kappa≤0.6,一致性中等;0.6<Kappa≤0.8,一致性较强;0.8<Kappa≤1.0,一致性程度很强。
2 结果
2.1 患者入组结果
本研究共纳入23例女性OCI患者病例,年龄20~55(33±8)岁,34例女性ax-SpA患者病例,年龄22~52(33±7)岁,年龄差异无统计学意义。
2.2 观察者间一致性分析结果
两名观察者的一致性检验结果良好(表1)。
2.3 OCI与ax-SpA患者T2WI-FS高信号MRI征象分析
与ax-SpA组相比,OCI组骶髂关节T2WI-FS高信号总体发生率更高[56.5%(13/23)vs. 85.3%(29/34);χ2=5.857,P=0.016],双侧骶髂关节T2WI-FS高信号发生率较高[26.1%(6/23)vs. 55.9%(19/34);χ2=4.946,P=0.026],单侧骶髂关节T2WI-FS高信号发生率无显著差异[30.4%(7/23)vs. 29.4%(10/34);χ2=0.007,P=0.934](表2)。OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号位置及形态比较分析显示:骶髂关节T2WI-FS高信号分布侧别、上/下份、象限及内侧缘位置差异无统计学意义(P>0.05;表3、4),形态上OCI组以条带状分布为主(图5),ax-SpA组以片状为主,差异具有统计学意义(P<0.001;表4)。其中4例OCI组骶髂关节骶侧可见沿脂肪沉积边缘条带状T2WI-FS高信号(图6)。
2.4 OCI患者骶髂关节不同区域T2WI-FS高信号MRI征象分析
OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号范围、信号强度差异具有统计学意义(P<0.001;表5);OCI组内骶侧与髂侧、上份与下份、各象限间T2WI-FS高信号范围、信号强度差异无统计学意义(P>0.05),详见表6。
3 讨论
OCI的临床表现与ax-SpA相似,部分伴有T2WI-FS高信号的OCI,与伴有明显骨质硬化及BME的axSpA鉴别存在困难。OCI相关T2WI-FS高信号的影像学研究较为少见。本研究回顾性分析比较OCI与ax-SpA相关骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号的发生率及MRI特点,发现与ax-SpA组相比,OCI组T2WI-FS高信号发生率较低,两组间范围、形态及信号强度差异均具有统计学意义,但位置分布差异无统计学意义,且OCI组内各区域间T2WI-FS高信号范围、信号强度差异无统计学意义。OCI患者骶髂关节T2WI-FS高信号紧邻硬化缘且范围较小,主要呈条带状,以上份分布为主;ax-SpA患者骶髂关节T2WI-FS高信号以片状为主,范围更大。怀疑ax-SpA的女性下腰痛患者通常需要与OCI进行鉴别[8, 9, 10],加深对其认识有助于与ax-SpA骶髂关节BME的鉴别,减少误诊[11]。
3.1 OCI与ax-SpA骶髂关节T2WI-FS高信号差异及原因分析
本研究中OCI组T2WI-FS高信号总发生率为56.5%,与MA等[5]研究报道相仿(48.1%),明显低于本研究ax-SpA组。PODDUBNYY等[12]研究结果显示ax-SpA与OCI患者T2WI-FS高信号发生率(ax-SpA为92.6%,OCI为85.2%,P=0.44)并没有明显差异,推测原因可能是由于样本量较小,存在偏倚。OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号形态、范围存在明显差异,与文献[5, 13]报道一致,但侧别、上/下份、象限及内侧缘位置分布差异均无统计学意义。近年数项研究中OCI组T2WI-FS高信号几乎全部位于骶髂关节前部,以髂骨腹侧为中心连续分布,扩散至弓状线以下[5,13, 14];ax-SpA组BME主要位于关节中部,呈片状散布在关节软骨下的背侧[3,13, 14, 15],提示SIJ-MRI骨髓内T2WI-FS高信号的形态和分布模式可能有助于OCI与SpA的鉴别[5,16]。
ASAS定义ax-SpA患者SIJ-MRI中T2WI-FS高信号为BME[7],其信号强度越高,提示炎症活动性更强。本研究中OCI组T2WI-FS高信号强度明显低于ax-SpA组,同时OCI组骶髂关节不同区域T2WI-FS高信号范围、信号强度无明显差异。OCI的发病机制并不明确[17],目前OCI在SIJ-MRI上表现T2WI-FS高信号在大部分研究中被视为BME[3,5,12],VLEEMING等[18]证实伴有下腰痛的OCI患者存在骶髂关节高代谢,但具体病理过程缺乏组织学证据支持。AGTEN等[13]通过前瞻性多中心病例对照研究证实产后妇女SIJ-MRI中T2WI-FS高信号的原因是怀孕期间长期的机械应激,而不是分娩。最广为接受的是机械应力假说[2,19],认为由于骨盆的生物力学结构改变,原本均匀分布于骶髂关节的力向前部集中于髂骨耳状面,沿弓状线向髋部进行力传递,与本研究结果相符。骨髓经脂肪抑制后表现为T2WI-FS低信号,其他组织如肉芽组织、纤维组织,特别是含有成纤维细胞的纤维组织在T2WI-FS表现为高信号。EGUND等[20]尝试对伴有T2WI-FS高信号OCI患者进行骶髂关节活检,虽然未能取得骶髂关节软骨及软骨下骨组织,但在同侧骨髓中均未见炎性细胞,提示OCI硬化边缘的条带状T2WI-FS高信号可能不是水肿而是反映增生等改变。
3.2 OCI骶髂关节非骨质硬化缘T2WI-FS高信号相关机制
本研究中4例OCI组骶髂关节骶侧可见沿脂肪沉积边缘条带状T2WI-FS高信号,余T2WI-FS高信号均位于骨质硬化缘。炎性病变的减轻与脂肪沉积的进展相关[21, 22],SONG等[23]认为脂肪沉积是炎性病变吸收后遗留的后遗改变。GILLESPIE[24]认为由于骨盆的生物力学结构改变,OCI患者骶髂关节关节面下骨质内血管分布改变,引起炎症反应,后期炎症反应减退,长期反复修复引起骨质硬化,组织病理学显示受累区域板层骨增加。在以脂肪沉积为主要异常改变的OCI中,T2WI-FS高信号可能更易出现在脂肪沉积带边缘,但需要搜集更多病例进行长期随诊,完整观察对比骶髂关节变化情况或通过动物实验加以证实。通过纵向研究以阐明演变,以提高风湿科和放射科医生的认识,是正确地识别并诊断OCI的必要条件[25]。
3.3 鉴别诊断
需要注意的,骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号是一种可复性、非特异性的征象,除OCI及axSpA外多种疾病均可表现为骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号。如骨性关节炎、感染性骶髂关节炎、应力性反应/骨折等,甚至部分正常人[3,7,26, 27]也可表现为轻微骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号。高度提示axSpA的骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号[5]具有特定的位置(软骨下骨)、大小(连续2层不少于1处病变,或者单层2处或2处以上病变)、信号强度和T1WI上相应的结构性损害(如骨侵蚀、脂肪化生等)。骶髂关节骨性关节炎的骨髓内T2WI-FS高信号多较局限,且程度较轻。感染性骶髂关节炎累及范围多广泛,常超出骶髂关节解剖范围,且多为单侧,病程短,临床症状较重。应力性反应/骨折伴随的骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号多见于运动爱好者或运动员,可随休息而消退或减轻。
3.4 不足与展望
本研究存在以下不足:(1)OCI主要影响女性[25],而男性则很少受到这种疾病的困扰,为了避免性别对观察的影响,我们的研究人群仅限于女性;(2)本组病例由于样本量偏小可能会影响OCI相关骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号特征的归纳、统计分析,有待继续随访并扩充样本量后进一步分析;(3)本研究未采用定量研究,目前双能CT用于OCI的诊断已见报道[28],应用MRI定量技术进一步分析可能会得到更多OCI组与ax-SpA组骶髂关节T2WI-FS高信号的鉴别征象;(4)OCI有明确的诊断标准,其骶髂关节骨髓内T2WI-FS高信号对应的病理组织学变化尚不明确,有待后期动物实验证实。
4 结论
总之,OCI相关T2WI-FS高信号具有一定特点,多表现为紧邻骨质硬化缘的、范围较小、以条带状为主的稍高信号,其范围及信号强度与ax-SpA存在明显差异,加深对其认识有助于与ax-SpA相关BME的鉴别诊断,减少误诊和过度诊断。