DWI显示正常骶髂关节的最佳b值的研究

崔艳秋，俞咏梅，刘清祥，仰肖敏

(1. 皖南医学院第一附属医院 弋矶山医院 影像中心,安徽 芜湖 241001；2.宿州市第一人民医院 CT室，安徽 宿州 234000)

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是血清阴性脊柱关节病中最常见的一种疾病[1]，好发于10～40岁男性，以20岁左右发病率最高；该病主要累及中轴骨关节(骶髂关节及脊柱)，骶髂关节最早及最常受累，其病情不可逆，晚期发生脊柱及关节强直，严重降低患者的生活质量。影像学检查是诊断AS及检测其活动性的主要依据之一。磁共振弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是目前唯一可以无创检测活体水分子弥散运动的影像学检查方法，近年来DWI用于AS的早期诊断及活动评估的研究逐渐增多，但目前DWI序列显示骶髂关节的最佳b值尚无统一标准[2-3]。本研究通过对健康志愿者采用3种不同b值进行骶髂关节DWI扫描，探寻DWI用于显示骶髂关节的最佳b值，为后续研究DWI在评估AS骶髂关节活动性病变的应用价值奠定基础。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选20例健康志愿者作为研究对象，其中男14例，女6例，年龄15～35岁。所有志愿者均无风湿病及代谢性疾病史、无腰背部疼痛及关节痛史、无腰背部手术及外伤史。所有受检者均无MRI检查禁忌证并知情同意。

1.2 MRI检查方法 使用SIEMENS公司Anovnto 1.5T超导磁共振扫描仪，行骶髂关节常规MRI及DWI横断位扫描。 常规MRI扫描：采用快速自旋回波T1WI、压脂PDWI序列行轴位扫描，扫描参数分别为T1WI:TR 440 ms、TE 10 ms；压脂PDWI：TR 2000 ms、TE 30 ms；视野(FOV)224 mm×320 mm，激励次数为2，扫描层厚4.5 mm、层间距0.4 mm，层数15层。

磁共振DWI扫描：扫描层面与常规平扫一致。扫描参数分别为：TR 3200 ms，TE 74 ms，扫描层厚 4.5 mm，层间距 0.4 mm，视野(FOV)130 mm×130 mm，激励次数为6，采用4个b值，即0、400 s/mm2、600 s/mm2、800 s/mm2进行扫描，分别获取图像的原始数据。

1.3 MRI图像后处理 运用西门子图像后处理工作站，分别将DWI原始图像显示成表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图。参考常规MRI图像，在DWI图与ADC图上勾画感兴趣区(region of interest，ROI)，测量其ADC值，ROI大小约30～40 mm2。在两侧关节骶骨侧及髂骨侧关节面下的骨髓区各选取3个ROI，共12个感兴趣区，分别取3个ROI的平均值(图1)；选取ROI时，尽量避开血管、骨皮质及伪影。

1.4 图像质量评估 由两名从事磁共振诊断工作的高年资医师采用双盲法对磁共振常规(T1WI、压脂PDWI)、DWI及ADC图像进行评估，意见不统一时经协商达成一致。常规图像主要观察关节软骨、关节面下骨髓区的显示情况；对比3种b值下DWI的图像质量，主要观察关节面与关节旁骨髓区情况，并评价图像与周围组织的对比度、伪影程度及有无变形。

2 结果

2.1 图像质量的评价 20名健康志愿者的常规MRI平扫均未见异常，两侧关节对称，关节面较光整，关节面下骨髓区信号较均匀(T1WI呈中等或稍高信号，压脂PDWI呈低信号)。在b值为400 s/mm2及600 s/mm2时，DWI图像比较清晰，骶髂关节与周围的组织对比良好，图像没有出现明显伪影及变形，可以较好地显示骶髂关节的“低信号(骨皮质)-中等信号(软骨)-低信号(骨皮质)”三层平行状结构；b值为800 s/mm2时，DWI图像欠清晰，比较容易出现磁敏感伪影，骶髂关节与周围组织对比度下降(图2)。

图1 健康志愿者骶髂关节骨髓区ADC值测量方法图

a：b=600 s/mm2时DWI图像清晰，骶髂关节与周围组织对比良好；b：b=800 s/mm2时DWI图像欠清晰，骶髂关节与周围组织对比度降低。

图2 不同b值时DWI图像骶髂关节与周围组织对比度

2.2 不同b值下两侧骶髂关节面下骨髓区ADC值的对比 两侧骶髂关节面下骨髓区的ADC值随着b值的增高而逐渐减小。3种b值下右髂侧、右骶侧、左骶侧以及左髂侧的骨髓区ADC值差异均有统计学意义，见表1。两两比较发现b值为400 s/mm2组的骶髂关节面下骨髓区ADC值高于b值为600 s/mm2组，b值为600 s/mm2组高于b值为800 s/mm2组。相同b值下，每组两侧髂骨与骶骨关节面下骨髓区ADC值间差异无统计学意义，见表2。b值为400 s/mm2时，两侧关节面下骨髓区ADC值的离散度较大；b值为600 s/mm2和800 s/mm2时，其离散度相对较小(图3)。

表1 不同b值时两侧髂骨、骶骨关节面下骨髓区ADC值比较

注：不同b值间两两比较采用q检验，两组间字母不同表示P<0.05。

表2 相同b值时骶骨、髂骨关节面下骨髓区ADC值比较

b值为400 s/mm2时，两侧骶髂关节面下骨髓区ADC值的离散度较大，b值为600 s/mm2和800 s/mm2时，其离散度相对较小。

图3 3种b值下骶髂关节面下骨髓区ADC值精确度比较

3 讨论

DWI是目前唯一能检测活体组织水分子扩散运动的影像学检查方法，其根据水分子的运动成像，可以通过测量检测区ADC值的大小来量化水分子的弥散程度。DWI序列在中枢神经系统中的应用已经被广泛认可[4]，目前也广泛应用在其他系统，包括疾病的诊断、病情的监测以及疗效的评估，如腹盆腔脏器、肌肉系统等[5-6]。近年来，DWI在骶髂关节的应用价值逐渐被重视，成为研究的热点。骶髂关节是微动的滑膜关节[7]，主要由两侧的髂骨及骶骨的耳状面构成。骶髂关节形态与结构复杂，不同个体间变异较多，髂骨以凸面紧密嵌入骶骨的凹面，关节腔狭长，呈裂隙状，关节面的凹凸不平是其正常生理表现[8]。骶髂关节分为滑膜部(前下2/3)及韧带部(后上1/3)。关节骶侧及髂侧均覆以薄层软骨，滑膜部的髂侧软骨常较薄、为纤维软骨，厚度不足1 mm；骶侧软骨较髂侧厚、主要为透明软骨，约2～4 mm，因此骶髂关节的病变多表现为髂骨侧最早受累。关节囊周围有多条韧带包绕，以加强关节的稳定性，如骶髂骨间、骶髂骨前及背侧韧带等；其中以骶髂骨间韧带最强，位于关节的后上部，填充其不规则形的关节间隙[9]。部分年龄超过60岁(尤其是男性)的人群中，其关节后上部的韧带可以发生钙化、部分甚至完全强直[10]；王俊山等[11]通过对骶髂关节的CT表现研究也发现，随着年龄的增长，骶髂关节逐渐退变，关节腔出现积气增多，部分老人关节间隙变窄，甚至部分融合，所以，本研究选择的志愿者年龄均在40岁以下，以便避免年龄因素带来的不必要干扰。

正常骶髂关节的DWI表现为“低-中等-低”信号三层平行状的结构，两侧的低信号为关节面骨皮质，中间中等信号为骨被覆的关节软骨，各层信号均匀、呈线状连续，关节面下骨髓区信号较均匀，DWI呈稍低信号，ADC图呈低信号。不同b值对DWI 图像质量及ADC值的影响：b值是对水分子弥散能力检测的指标。所选b值越高，DWI对水分子的弥散运动越敏感，弥散所占权重越大，所得ADC值显示组织中水分子的弥散情况越真实，受局部微循环灌注的影响相对较小，但与此同时图像的信噪比(SNR)降低，图像易变形；选取的b值越低，DWI图像的信噪比随之增高，但其对弥散运动的敏感度下降，微小病灶不易被检出，且ADC值受微循环灌注影响增大。因此，扫描时需要选择合适的b值，在提高病灶检出率的同时保证图像的质量。因使用设备的机型、场强的不同，目前磁共振DWI用于显示正常骶髂关节的最佳b值国内外报道不一，尚未有统一的标准[12-13]。本研究在SIEMENS公司Anovnto 1.5TMR上结果显示：b值为400 s/mm2及600 s/mm2时，DWI图像比较清晰，骶髂关节与周围组织对比良好，图像没有出现明显伪影及变形，可以较好地显示骶髂关节骨皮质及关节软骨的三层平行状结构；b值为800 s/mm2时，DWI图像欠清晰，比较容易出现伪影，骶髂关节与周围组织对比度下降。b值为400 s/mm2时两侧骶髂关节面下骨髓区ADC值最大，随b值的增加，ADC值逐渐减小；b值为400 s/mm2时，ADC值受微循环灌注的影响大，比较分散。b值分别为400、600及800 s/mm2时，两侧骶髂关节面下ADC值差异无统计学意义。综合DWI图像的质量及ADC值的精准度，我们认为600 s/mm2是显示骶髂关节的适宜b值。