强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis, AS）是一种原因不明的慢性炎症性疾病，患者大多为年轻人。骶髂关节炎被认为是AS的重要诊断标准^[1]。放射学骶髂关节炎是强直性脊柱炎分级的最重要因素，与X线平片及CT相比较，磁共振成像能进一步显示软骨、滑膜、骨髓等异常的改变，特别是新的磁共振成像技术如动态对比增强、弥散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）使骶髂关节炎的早期诊断成为可能^[2]。本文以DWI定量分析为主，并结合常规MRI图像对AS的弥散特点进行分析。

1　资料与方法

1.1　研究对象

       选择慢性腰背痛患者（症状超过3个月），根据修订的纽约标准^[3]，确诊为强直性脊柱炎或疑为强直性脊柱炎患者做MRI检查，对疑为强直性脊柱炎患者随访，直至确诊。共收集病例78例，男56例，女22例，年龄16~59岁，平均29.2岁，HLA-B27阳性72例，阳性率92.3%。记录患者的一般资料，病史，血沉、C反应蛋白、免疫球蛋白检查，做体格检查。由风湿科医生以BASDAI评分为主来区分病情活动或稳定，对过去1周疲劳、脊柱痛、外周关节痛、局限性压痛、晨僵时间和程度6个项目进行评分（无为0分，严重为10分），晨僵时间和程度均分为晨僵得分，共60分，除以6换算成0~10分。平均分≤4.0为稳定；平均分≥6为活动^[4]；平均分在4~6分之间者，参考实验室检查，如果血沉(ESR)≥30 mm/1h(魏氏法)或C-反应蛋白（CRP）≥20 mg/L或血清IgA≥3.9 g/L^[5]，则认为病情活动，否则认为病情稳定。将病例分为病情活动组（34例）及病情稳定组（44例），所有病例分别在BASDAI评分或化验检查1周内做MRI检查。

       对照组：志愿者选择标准：年龄18~59岁，无风湿病史，无腰骶部疼痛史，无非外伤性关节疼痛史，无金属植入物及心脏起搏器。其中男17例，女8例，年龄18~50岁，平均26.4岁。共25例健康志愿者行MRI检查，检查序列及参数与病变组相同。

1.2　磁共振成像方法

       所有患者和志愿者接受骶髂关节MRI检查。MRI检查使用3.0 T的全身超导MR扫描仪（GE Signa Excite）。全部序列均采用斜冠状面（平行于骶髂关节的长轴），使用8通道相控阵体线圈扫描。

       常规扫描序列为：快速自旋回波T1加权(FSE T1WI)、快速自旋回波T2加权(FSE T2WI)、脂肪饱和快速自旋回波T2加权（FS FSE T2WI）。

       DWI采用单次激发回波平面（single-short echo-planar, SS-EPI）成像序列，弥散敏感梯度场b值为0和300 s/mm²，弥散方向为所有弥散方向，TR: 2500 ms，TE: 52 ms，回波链长度：1，层厚3 mm，层距1 mm，激励次数：8，矩阵128×130，视野38 cm×38 cm。

1.3　图像分析

       将所有患者及志愿者的个人信息从MRI图像上去除，由两位中级以上职称放射科医师共同对所有图像进行评估，评估医师只知道被检查者性别及年龄，不知道其它临床及实验室信息。

       在GE ADW 4.4工作站上对弥散加权数据进行处理，ADC图由磁共振系统自动计算生成，ADC值的单位是mm²/s。对DWI图及ADC图进行观察，若ADC图上有弥散异常，即测量所有异常区ADC值，一般测量4个区域，取平均值代表有弥散异常的骶髂关节ADC值ADCSIJ(图1)；若肉眼观察ADC图上无明显弥散异常，则分别测双侧骶髂关节骶侧、髂侧中央区的ADC值（共4个区域）后取平均值代表骶髂关节的ADC值记为ADCSIJ(图2)，选取第一骶椎中央区且ADC图上信号较均匀处测ADC值记为ADCS1，在被测量区画圆形的测量区，圆形测量区的大小范围为75~85 mm²。计算相对ADC值（rADC） ：

       rADC=ADCSIJ/ADCS1

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图1  弥散异常者ADC值的测量
Fig 1  Measurement of ADC values. DWI shows hyperintense lesions in affected areas, so does Black-and-white apparent diffusion coefficient (ADC) map.

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图2  无明显弥散异常者ADC值的测量
Fig 2  Measurement of ADC values. DWI and ADC map show homogeneous signal in sacral and ilia.

1.4　统计学方法

       使用SPSS 15.0软件做统计学分析。用方差分析来评估各组间骶髂关节ADC值、第一骶椎ADC值、rADC值的差异并两两比较；用t检验评估各组rADC值与"1"的差异。P<0.05为有统计学意义。

2　结果

       病例组及对照组骶髂关节及第一骶椎中央区ADC值测量结果及rADC值如表1及图3、图4所示，三组病例的骶髂关节ADC值、第一骶椎中央区ADC值、rADC值数据经检验符合正态分布，作单因素方差分析，骶髂关节ADC值、第一骶椎中央区ADC值、rADC值在三组之间差异均有统计学意义(P<0.01)，进一步作均数的两两比较，检验结果如表2所示。活动组骶髂关节的ADC值(0.821×10^-3 mm²/s)明显高于对照组及稳定组，活动组与对照组、活动组与稳定组平均ADC值的差异均有统计学意义(P均小于0.01)；但稳定组与对照组间骶髂关节的平均ADC值差异无统计学意义(P=0.628)。第一骶椎ADC值对照组明显高于稳定组及活动组，活动组高于稳定组，统计结果显示，各组两两比较，ADC值的差异均有统计学意义(P均小于0.05)。对照组的rADC值明显低于活动组及稳定组，rADC值的差异在活动组与对照组之间、稳定组与对照组之间有统计学意义(P均小于0.01)，但rADC值的差异在活动组与稳定组之间的差异无统计学意义(P=0.214)。

       三组的rADC值分别与"1"比较结果见表3，对照组rADC值与"1"之间差异无统计学意义(P=0.377)，稳定组rADC值与"1"之间、活动组rADC值与"1"之间差异均有统计学意义(P均小于0.01)。

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图3  三组间平均ADC值(×10^-3mm²/s)的比较
Fig 3  Comparison of mean ADC values among three groups.

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图4  三组间平均rADC值的比较
Fig 4  Comparison of mean rADC values among three groups.

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表1  三组之间的ADC值(×10^-3 mm²/s)及rADC值
Table 1  ADC and rADC values of three groups

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表2  各组之间ADC值及rADC的两两比较检验结果(P)
Table 2  Test of ADC and rADC values between groups

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表3  三组的rADC值分别与"1"进行比较
Table 3  t test of rADC compared to 1

3　讨论

       强直性脊柱炎呈慢性迁延过程，活动期与静止期交替，临床上评价疾病活动性和及监测药物治疗的效果尤为重要。对于AS病变活动性临床评分通常采用功能评分(BASFI)和活动性评分(BASDAI)，其中BASDAI量表由Garrett等^[6]提出，是一专项评价AS疾病活动性的分级量表，能够综合反映病变的临床活动性，具有使用方便、可信度高、对变化敏感的特点。血沉、CRP、血清IgA是临床评价强直性脊柱炎病情活动性的重要参考指标^[5]。

       骶髂关节磁共振成像对显示骶髂关节炎敏感性高。脂肪饱和T2加权成像和增强T1加权成像已被用于检测炎症^[7,8]。最近几年来DWI已广泛应用于临床。已有研究证明该技术能有效追踪组织微观结构的信息^[9]。分子扩散是一个物理过程，通常用水分子的布朗运动来描述。应用低b值时，ADC值同时受灌注和扩散的影响^[10]。但b值太高，图像噪声增加，分辨结构的能力降低，Tang等^[11]在对椎体的良恶性压缩骨折的研究时发现，在骨关节系统b=300 s/mm²左右是较好选择，这样图像既有较高的信噪比，又有较好的病变分辨能力，能较好地反映水分子的弥散情况。

       DWI已成功应用于急性脑缺血病变的诊断及疗效观察，临床价值非常肯定^[12]，也广泛应用于颅内肿瘤、脱髓鞘疾病、脑脓肿的诊断。DWI还用于发现外伤性骨髓水肿和脊柱病变，也用于肌肉、软骨和软组织异常的诊断^[13]。它有助于发现骨髓改变如骨转移性肿瘤。近年来，DWI已越来越多地用于肌肉骨骼系统成像^[14]。

       活动组骶髂关节在DWI图像上可见异常高信号区，这些高信号区在ADC图上大部分也表现为高信号区，炎症病变区平均ADC值为0.821×10^-3 mm²/s，rADC值升高，平均为1.752。而对照组及稳定组骶髂关节平均ADC值均在0.6×10^-3 mm²/s左右。DWI图上的高信号区在ADC图上大部分也呈高信号，其原因可能为所用b值较小，T2穿透效应造成病变区在DWI上呈高信号，施加弥散梯度后，病变区与正常骨髓ADC值的差别，才能真正反映组织的弥散特性。ADC图可直观反映各成像组织中的水分子弥散特性。DWI上的信号强度也取决于组织的T2弛豫时间，ADC图可排除这一影响而获得完全的弥散信息，因为ADC图不受T2穿透效应影响，能显示真正的弥散变化^[15]。Bozgeyik等^[16]认为骨髓水肿导致局部水分子运动加快，从而引起局部扩散增强，表现为病变区的ADC值的升高。ADC值的大小反映了组织间隙内自由水成分的含量，在正常骶椎组织间隙内自由水成分较少，而骶髂关节炎时，局部骨髓水肿，组织中自由水含量增加，表现为弥散加强，ADC值增加。本研究中骨髓水肿与弥散异常常同时存在，但也有部分弥散异常病例未见骨髓水肿，DWI上未见明显异常高信号，ADC图上却表现出弥散异常。部分病例DWI上的信号异常与ADC图上的弥散异常分布区域不完全一致。所以分析弥散异常时应特别仔细观察ADC图。

       对照组、稳定组、活动组三组之间第一骶椎中央区的平均ADC值分别为0.635×10^-3 mm²/s、0.423×10^-3 mm²/s、0.486×10^-3 mm²/s，两两比较，差异均有统计学意义(P均小于0.05)。这说明强直性脊柱炎骶髂关节炎可能引起远离骶髂关节的区域如第一骶椎中央区的病理生理改变，在DWI上表现为ADC值的异常。可以认为，在稳定期及活动期强直性脊柱炎，第一骶椎中央区有弥散受限表现，在稳定期弥散受限更明显。

       本研究结果显示对照组rADC值（均数0.959）与"1"之间的差异无统计学意义(P=0.377)，可以理解为，正常人骶髂关节骨髓的ADC值与第一骶椎中央区的ADC值相近。而稳定组rADC值（均数1.558）与"1"之间、活动组rADC值（均数1.752）与"1"之间差异均有统计学意义(P均小于0.01)，对照组、稳定组、活动组三组之间第一骶椎中央区的ADC值相互差异均有统计学意义(P均小于0.05)。可以认为，不管是活动期强直性脊柱炎，还是稳定期强直性脊柱炎，骶髂关节炎影响到关节面下骨髓，也影响了远离骶髂关节面处的骨质如第一骶椎中央区（引起这种改变的原因尚不明了，可能与骶髂关节炎引起周围骨质的血供及代谢改变有关），而且对这些区域的影响程度不同，从而导致弥散异常、ADC值及rADC的改变。骶髂关节ADC值增高是活动性骶髂关节炎的表现；骶髂关节ADC值不增高，则需计算rADC值，若rADC值明显大于1，则认为有稳定期的骶髂关节炎可能，若rADC值接近1，可认为是正常骶髂关节。

       Gaspersic等^[7]使用弥散和MRI动态增强检查评价不同治疗方法对强直性脊柱炎的疗效。他们得出结论，随着炎症的消退，MRI图像及ADC值都有明显改变。弥散和MRI动态增强检查都能定量评价强直性脊柱炎治疗后炎症的变化情况，而且方便。

       青年人的骶髂关节内红骨髓相对较多，随着年龄的增加，其中黄骨髓比例增高^[17]，这势必表现为ADC值的不同，对照组、活动组、稳定组间年龄成的差别可能会影响结果的精确性，本研究中病例以青年人为主，病变组平均年龄29.2岁，对照组平均年龄26.4岁，未进行年龄分组比较，进一步研究可采集不同年龄组的骶髂关节ADC值进行比较。如何选择最佳检查参数以及让DWI检查规范化，这也需要进一步研究，这样在不同研究者及研究结果之间更具可比性。

       总之，DWI是一个敏感、快速的成像序列，是骶髂关节成像的较好选择。DWI还能测量病变ADC值、计算rADC值，进行量化分析，区分正常区域及受累区域。活动期骶髂关节ADC值增高，rADC值对鉴别患者是否存在骶髂关节炎（稳定期或静止期）可能有参考价值。