DWI顯示正常骶髂關(guān)節(jié)的最佳b值的研究

崔艷秋，俞詠梅，劉清祥，仰肖敏

(1. 皖南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 弋磯山醫(yī)院 影像中心,安徽 蕪湖 241001；2.宿州市第一人民醫(yī)院 CT室，安徽 宿州 234000)

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是血清陰性脊柱關(guān)節(jié)病中最常見的一種疾病[1]，好發(fā)于10～40歲男性，以20歲左右發(fā)病率最高；該病主要累及中軸骨關(guān)節(jié)(骶髂關(guān)節(jié)及脊柱)，骶髂關(guān)節(jié)最早及最常受累，其病情不可逆，晚期發(fā)生脊柱及關(guān)節(jié)強(qiáng)直，嚴(yán)重降低患者的生活質(zhì)量。影像學(xué)檢查是診斷AS及檢測其活動(dòng)性的主要依據(jù)之一。磁共振彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)是目前唯一可以無創(chuàng)檢測活體水分子彌散運(yùn)動(dòng)的影像學(xué)檢查方法，近年來DWI用于AS的早期診斷及活動(dòng)評估的研究逐漸增多，但目前DWI序列顯示骶髂關(guān)節(jié)的最佳b值尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。本研究通過對健康志愿者采用3種不同b值進(jìn)行骶髂關(guān)節(jié)DWI掃描，探尋DWI用于顯示骶髂關(guān)節(jié)的最佳b值，為后續(xù)研究DWI在評估AS骶髂關(guān)節(jié)活動(dòng)性病變的應(yīng)用價(jià)值奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選20例健康志愿者作為研究對象，其中男14例，女6例，年齡15～35歲。所有志愿者均無風(fēng)濕病及代謝性疾病史、無腰背部疼痛及關(guān)節(jié)痛史、無腰背部手術(shù)及外傷史。所有受檢者均無MRI檢查禁忌證并知情同意。

1.2 MRI檢查方法 使用SIEMENS公司Anovnto 1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀，行骶髂關(guān)節(jié)常規(guī)MRI及DWI橫斷位掃描。 常規(guī)MRI掃描：采用快速自旋回波T1WI、壓脂PDWI序列行軸位掃描，掃描參數(shù)分別為T1WI:TR 440 ms、TE 10 ms；壓脂PDWI：TR 2000 ms、TE 30 ms；視野(FOV)224 mm×320 mm，激勵(lì)次數(shù)為2，掃描層厚4.5 mm、層間距0.4 mm，層數(shù)15層。

磁共振DWI掃描：掃描層面與常規(guī)平掃一致。掃描參數(shù)分別為：TR 3200 ms，TE 74 ms，掃描層厚 4.5 mm，層間距 0.4 mm，視野(FOV)130 mm×130 mm，激勵(lì)次數(shù)為6，采用4個(gè)b值，即0、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2進(jìn)行掃描，分別獲取圖像的原始數(shù)據(jù)。

1.3 MRI圖像后處理 運(yùn)用西門子圖像后處理工作站，分別將DWI原始圖像顯示成表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)圖。參考常規(guī)MRI圖像，在DWI圖與ADC圖上勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測量其ADC值，ROI大小約30～40 mm2。在兩側(cè)關(guān)節(jié)骶骨側(cè)及髂骨側(cè)關(guān)節(jié)面下的骨髓區(qū)各選取3個(gè)ROI，共12個(gè)感興趣區(qū)，分別取3個(gè)ROI的平均值(圖1)；選取ROI時(shí)，盡量避開血管、骨皮質(zhì)及偽影。

1.4 圖像質(zhì)量評估 由兩名從事磁共振診斷工作的高年資醫(yī)師采用雙盲法對磁共振常規(guī)(T1WI、壓脂PDWI)、DWI及ADC圖像進(jìn)行評估，意見不統(tǒng)一時(shí)經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。常規(guī)圖像主要觀察關(guān)節(jié)軟骨、關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)的顯示情況；對比3種b值下DWI的圖像質(zhì)量，主要觀察關(guān)節(jié)面與關(guān)節(jié)旁骨髓區(qū)情況，并評價(jià)圖像與周圍組織的對比度、偽影程度及有無變形。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量的評價(jià) 20名健康志愿者的常規(guī)MRI平掃均未見異常，兩側(cè)關(guān)節(jié)對稱，關(guān)節(jié)面較光整，關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)信號較均勻(T1WI呈中等或稍高信號，壓脂PDWI呈低信號)。在b值為400 s/mm2及600 s/mm2時(shí)，DWI圖像比較清晰，骶髂關(guān)節(jié)與周圍的組織對比良好，圖像沒有出現(xiàn)明顯偽影及變形，可以較好地顯示骶髂關(guān)節(jié)的“低信號(骨皮質(zhì))-中等信號(軟骨)-低信號(骨皮質(zhì))”三層平行狀結(jié)構(gòu)；b值為800 s/mm2時(shí)，DWI圖像欠清晰，比較容易出現(xiàn)磁敏感偽影，骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比度下降(圖2)。

圖1 健康志愿者骶髂關(guān)節(jié)骨髓區(qū)ADC值測量方法圖

a：b=600 s/mm2時(shí)DWI圖像清晰，骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比良好；b：b=800 s/mm2時(shí)DWI圖像欠清晰，骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比度降低。

圖2 不同b值時(shí)DWI圖像骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比度

2.2 不同b值下兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值的對比 兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)的ADC值隨著b值的增高而逐漸減小。3種b值下右髂側(cè)、右骶側(cè)、左骶側(cè)以及左髂側(cè)的骨髓區(qū)ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。兩兩比較發(fā)現(xiàn)b值為400 s/mm2組的骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值高于b值為600 s/mm2組，b值為600 s/mm2組高于b值為800 s/mm2組。相同b值下，每組兩側(cè)髂骨與骶骨關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。b值為400 s/mm2時(shí)，兩側(cè)關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值的離散度較大；b值為600 s/mm2和800 s/mm2時(shí)，其離散度相對較小(圖3)。

表1 不同b值時(shí)兩側(cè)髂骨、骶骨關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值比較

注：不同b值間兩兩比較采用q檢驗(yàn)，兩組間字母不同表示P<0.05。

表2 相同b值時(shí)骶骨、髂骨關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值比較

b值為400 s/mm2時(shí)，兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值的離散度較大，b值為600 s/mm2和800 s/mm2時(shí)，其離散度相對較小。

圖3 3種b值下骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值精確度比較

3 討論

DWI是目前唯一能檢測活體組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的影像學(xué)檢查方法，其根據(jù)水分子的運(yùn)動(dòng)成像，可以通過測量檢測區(qū)ADC值的大小來量化水分子的彌散程度。DWI序列在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)被廣泛認(rèn)可[4]，目前也廣泛應(yīng)用在其他系統(tǒng)，包括疾病的診斷、病情的監(jiān)測以及療效的評估，如腹盆腔臟器、肌肉系統(tǒng)等[5-6]。近年來，DWI在骶髂關(guān)節(jié)的應(yīng)用價(jià)值逐漸被重視，成為研究的熱點(diǎn)。骶髂關(guān)節(jié)是微動(dòng)的滑膜關(guān)節(jié)[7]，主要由兩側(cè)的髂骨及骶骨的耳狀面構(gòu)成。骶髂關(guān)節(jié)形態(tài)與結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同個(gè)體間變異較多，髂骨以凸面緊密嵌入骶骨的凹面，關(guān)節(jié)腔狹長，呈裂隙狀，關(guān)節(jié)面的凹凸不平是其正常生理表現(xiàn)[8]。骶髂關(guān)節(jié)分為滑膜部(前下2/3)及韌帶部(后上1/3)。關(guān)節(jié)骶側(cè)及髂側(cè)均覆以薄層軟骨，滑膜部的髂側(cè)軟骨常較薄、為纖維軟骨，厚度不足1 mm；骶側(cè)軟骨較髂側(cè)厚、主要為透明軟骨，約2～4 mm，因此骶髂關(guān)節(jié)的病變多表現(xiàn)為髂骨側(cè)最早受累。關(guān)節(jié)囊周圍有多條韌帶包繞，以加強(qiáng)關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，如骶髂骨間、骶髂骨前及背側(cè)韌帶等；其中以骶髂骨間韌帶最強(qiáng)，位于關(guān)節(jié)的后上部，填充其不規(guī)則形的關(guān)節(jié)間隙[9]。部分年齡超過60歲(尤其是男性)的人群中，其關(guān)節(jié)后上部的韌帶可以發(fā)生鈣化、部分甚至完全強(qiáng)直[10]；王俊山等[11]通過對骶髂關(guān)節(jié)的CT表現(xiàn)研究也發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，骶髂關(guān)節(jié)逐漸退變，關(guān)節(jié)腔出現(xiàn)積氣增多，部分老人關(guān)節(jié)間隙變窄，甚至部分融合，所以，本研究選擇的志愿者年齡均在40歲以下，以便避免年齡因素帶來的不必要干擾。

正常骶髂關(guān)節(jié)的DWI表現(xiàn)為“低-中等-低”信號三層平行狀的結(jié)構(gòu)，兩側(cè)的低信號為關(guān)節(jié)面骨皮質(zhì)，中間中等信號為骨被覆的關(guān)節(jié)軟骨，各層信號均勻、呈線狀連續(xù)，關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)信號較均勻，DWI呈稍低信號，ADC圖呈低信號。不同b值對DWI 圖像質(zhì)量及ADC值的影響：b值是對水分子彌散能力檢測的指標(biāo)。所選b值越高，DWI對水分子的彌散運(yùn)動(dòng)越敏感，彌散所占權(quán)重越大，所得ADC值顯示組織中水分子的彌散情況越真實(shí)，受局部微循環(huán)灌注的影響相對較小，但與此同時(shí)圖像的信噪比(SNR)降低，圖像易變形；選取的b值越低，DWI圖像的信噪比隨之增高，但其對彌散運(yùn)動(dòng)的敏感度下降，微小病灶不易被檢出，且ADC值受微循環(huán)灌注影響增大。因此，掃描時(shí)需要選擇合適的b值，在提高病灶檢出率的同時(shí)保證圖像的質(zhì)量。因使用設(shè)備的機(jī)型、場強(qiáng)的不同，目前磁共振DWI用于顯示正常骶髂關(guān)節(jié)的最佳b值國內(nèi)外報(bào)道不一，尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[12-13]。本研究在SIEMENS公司Anovnto 1.5TMR上結(jié)果顯示：b值為400 s/mm2及600 s/mm2時(shí)，DWI圖像比較清晰，骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比良好，圖像沒有出現(xiàn)明顯偽影及變形，可以較好地顯示骶髂關(guān)節(jié)骨皮質(zhì)及關(guān)節(jié)軟骨的三層平行狀結(jié)構(gòu)；b值為800 s/mm2時(shí)，DWI圖像欠清晰，比較容易出現(xiàn)偽影，骶髂關(guān)節(jié)與周圍組織對比度下降。b值為400 s/mm2時(shí)兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下骨髓區(qū)ADC值最大，隨b值的增加，ADC值逐漸減?。籦值為400 s/mm2時(shí)，ADC值受微循環(huán)灌注的影響大，比較分散。b值分別為400、600及800 s/mm2時(shí)，兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)面下ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。綜合DWI圖像的質(zhì)量及ADC值的精準(zhǔn)度，我們認(rèn)為600 s/mm2是顯示骶髂關(guān)節(jié)的適宜b值。