摘要: 强直性脊柱炎(AnkylosingSpondylitis，AS)是一种自身免疫性疾病，炎症通常始于骶髂关节，逐渐发展为中轴骨钙化和骨化，最终演变为关节强直畸形，严重影响患者生活质量。早期骶髂关节炎常无特异的临床症状，多表现为下腰背部疼痛、晨僵、外周关节疼痛... 展开 强直性脊柱炎(AnkylosingSpondylitis，AS)是一种自身免疫性疾病，炎症通常始于骶髂关节，逐渐发展为中轴骨钙化和骨化，最终演变为关节强直畸形，严重影响患者生活质量。早期骶髂关节炎常无特异的临床症状，多表现为下腰背部疼痛、晨僵、外周关节疼痛等。影像学和遗传学的发展为骶髂关节炎的早期诊断和及时治疗提供可能。数字化X线摄影(Digitalradiography，DR)和计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)检查对于早期骶髂关节炎不够敏感，可表现为DR/CT检查阴性的脊柱关节炎（Non-radiograhicaxialspondyloarthritis，nr-axSpA），且受限于电离辐射不利于患者随访复查。磁共振成像(MagneticResonanceImaging，MRI)凭借其无电离辐射、软组织分辨率高、多参数、多方位成像的优势，国际脊柱关节炎评估协会(AssessmentofSpondyloarthritisinternationalSociety，ASAS)指南推荐MRI为骶髂关节早期诊断的影像学手段。早期骶髂关节炎MRI骨髓水肿征象(Bonemarrowedema，BME)检出率高，而早期慢性骨质结构性病变检出的敏感性低，容易被漏诊和误诊。近年来，纹理分析(Textureanalysis，TA)的方法，凭借其强大的图像特征识别能力在医学图像分析任务中展现出优越的性能。目前已有文献报道机器学习在骶髂关节炎BME征象识别分析中的研究，但在骶髂关早期诊断中的研究尚少。因此，本文第一部分研究基于MRT1加权成像(T1weightedimage，T1WI)和压脂T2加权成像(FatsaturationT2weightedimage，FsT2WI)斜轴位图像，构建纹理分析模型在骶髂关节炎早期诊断中的应用价值。 AS患者的个体异质性较大，一些患者可仅表现为轻微症状，而另一些患者可以出现严重的关节受损症状，病程进展迅速预后较差。若出现炎症活动频繁发作往往预示着疾病的进展，需要积极干预治疗。对比临床广泛认可应用的类风湿和系统性红斑狼疮的活动性监测指南，AS疾病活动性评估由于缺乏客观可量化的临床或生化标志物而显得尤为困难。临床实践中，AS活动性评估常采用Bath脊柱病情活动指数评分系统(BathAnkylosingSpondylitisDiseaseActivityIndex，BASDAI)，可快速通过患者自我评估获得评分，但结果受主观影响较大。脊柱关节炎国际评估协会工作组(AssessmentofSpondyloArthritisinternationalSociety，ASAS)推荐采用强直性脊柱炎疾病活动评分(AnkylosingSpondylitisDiseaseActivityIndex，ASDAS)和MR影像学检查相结合的方式判断患者的炎症活动度。因此，本文第二部分研究拟通过分析磁共振动态对比增强(DynamicContrastEnhanced，DCE)与高分辨扩散加权成像(ZOOMit-Diffusionweightedimaging，DWI)的定量和半定量参数评估骶髂关节炎活动性。定量参数包括:ZOOMit-DWI表观扩散系数(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)和DCE-MRI的容积转移常数(Volumetransferconstant，Ktrans)、速率常数(Rateconstant，Kep)、血管外细胞外容积分数(Extravascularvolumefraction，Ve)。DCE-MRI的半定量参数包括:初始曲线下面积(Initialareaunderthetimeconcentrationcurve，iAUC)，增强因子(Factorofenhancement，Fenh)，增强斜率(Slopeofenhancement，Senh)，达峰时间(Timetopeak，TTP)。 第一章:基于T1WI和FsT2WI序列的纹理分析在骶髂关节炎早期诊断中的价值 目的:通过分析MRT1WI和FsT2WI图像纹理特征，旨在评估纹理分析方法在骶髂关节炎早期诊断中的价值。 方法:回顾并纳入2015年1月至2018年1月本院行骶髂关节MR检查的患者。参考修订的纽约放射学分级标准和MR检查7天内的DR和/或CT检查结果，将两侧骶髂关节DR和/或CT分级＜2级，或单侧骶髂关节DR和/或CT分级＜3级病例归为DR/CT检查阴性组(Non-radiograhicaxialspondyloarthritis，nr-axSpA组);而两侧骶髂关节DR和/或CT分级2～3级，或单侧骶髂关节DR和/或CT分级3级归为DR/CT检查阳性组(Radiographicaxialspondyloarhtitis，r-axSpA组);排除单侧或双侧4级严重强直，易明确诊断的患者。纳入年龄、性别与病例组相匹配的健康群体作为对照组。两名阅片者基于骶髂关节斜冠状位T1WI和FsT2WI序列图像进行独立阅片，并针对六类影像特征赋值评估分级，行两名阅片者之间各类征象诊断结果Kappa一致性检验，进一步绘制受试者工作特征曲线(Receiveroperatingcharacteristiccurve，ROC)并计算曲线下面积(Areaundercurve，AUC)，对比阅片者诊断效能。通过特征提取、特征筛选，最终构建两种纹理分析模型（T1WI-TA模型和FsT2WI-TA模型）。采用Delong检验比较两种TA模型之间，以及TA模型与阅片者之间的诊断效能。 结果:研究共纳入nr-axSpA组32例，r-axSpA组30例，健康对照组30例。两名阅片者的定性评分结果可显著区分健康对照组和nr-axSpA组，nr-axSpA组和r-axSpA组（P均＜0.05）。对比两名阅片者鉴别健康对照组和nr-axSpA组的AUC值为0.7880和0.8050，（P=0.838）;鉴别nr-axSpA组和r-axSpA组的AUC值为0.7490和0.7110(P=0.645)。基于T1WI和FsT2WI构建的两个TA模型亦能够显著鉴别健康对照组和nr-axSpA组，nr-axSpA组和r-axSpA组（P均＜0.05）。对比两种TA模型鉴别健康对照组和nr-axSpA组的AUC值分别为0.934和0.976（P=0.1838）;鉴别nr-axSpA组和r-axSpA组的AUC值为0.917和0.848（P=0.2592）。两个TA模型对于健康对照组与nr-axSpA组的鉴别诊断效能均优于两名阅片者（P均＜0.05）;对于nr-axSpA组与r-axSpA组的鉴别诊断，T1WI-TA模型显著优于两名阅片者的定性评分结果(P=0.023和P=0.007)，而FsT2WI-TA模型与两名阅片者定性评分结果无显著差异(P=0.134和P=0.065)。 结论:基于MR影像构建的T1WI-TA和FsT2WI-TA模型对于骶髂关节炎早期诊断效能较高。与放射科医师的定性评分相比，T1WI-TA模型显著提高骶髂关节炎早期诊断效能，而FsT2WI-TA模型与放射科医师的诊断效能相当。 第二章:DCE-MRI与ZOOMit-DWI在骶髂关节炎活动性评价中的价值 目的:对于骶髂关节炎的确诊患者，探讨动态对比增强磁共振成像(Dynamiccontrastenhancedmagneticresonanceimaging,DCE-MRI)定量和半定量参数及ZOOMit-DWI表观扩散系数(Apparentdiffusioncoefficient，ADC)在骶髂关节炎活动性评估中的应用价值。 方法:本研究根据ASAS指南纳入2017年4月至2018年12月确诊的骶髂关节炎患者，依据ASDAS-CRP评分进行分组，ASDAS-CRP＞2.1为活动组，ASDAS-CRP＜2.1为非活动组，并招募性别、年龄匹配的健康人群作为健康对照组。基于患者和对照组骨髓区、滑膜区的动态增强磁共振定量参数(Ktrans，Kep，Ve)及半定量参数(iAUC，Fenh，Senh，TTP)和ZOOMit-DWIADC值，筛选判断骶髂关节炎活动性的独立危险因素，绘制ROC曲线并计算曲线下面积(AUC)以评估判断独立危险因素的诊断效能。 结果:本研究共纳入axSpA患者71例，健康对照组26例。活动组的定量参数如骶骨(Ktrans、Ve、ADC)，髂骨(Ktrans、Ve)和滑膜(Ktrans)参数值均高于非活动组（P均＜0.05）;活动组半定量参数如骶骨(iAUC、Fenh)，髂骨(iAUC、Fenh)，滑膜(iAUC)均高于非活动组（P均＜0.05）;多因素Logistic回归分析结果显示骶骨Ktrans、骶骨Fenh、髂骨iAUC和滑膜iAUC是鉴别活动与非活动组的独立危险因素，AUC值分别为0.9317，0.7937,0.8794和0.7127。 结论:DCE-MRI定量及半定量参数:骶骨Ktrans、骶骨Fenh、髂骨iAUC和滑膜iAUC可作为判断骶髂关节活动性的独立危险因素。因此DCE-MRI有望为骶髂关节炎活动性评估提供无创、精准的参考依据。 收起