强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一种主要影响中青年男性骶髂关节的慢性自身免疫炎性疾病^[1-2]，具有高度致残性，给患者和家庭造成沉重的经济负担^[3]。骶髂关节炎是诊断AS最具特征性的表现^[4]，早期以骨髓水肿为主^[5]，晚期出现脂肪化生、骨性强直等^[6-7]。骨髓水肿反映了疾病的活动性^[8]。骨髓水肿内脂肪含量随病程进展逐渐增加，反映出其在AS骨髓微环境中的动态增加过程，提示脂肪含量随炎症的消退和吸收而逐渐增加。目前，基于化学位移编码（chemical shift encoded，CSE）的MRI水脂分离技术已逐渐应用于AS的定量研究，尤其在骶髂关节炎评估中受到关注^[9-11]。CSE序列可一次扫描同时获得脂肪相、水相、同相位、反相位、脂肪分数（fat fraction，FF）图、T₂^*图等，能够定量反映骨髓微环境中相对脂肪含量的变化。本研究针对目前水脂分离技术在AS评估中多局限于区分活动性、与MRI分级关系不明确等现状，应用CSE-MRI序列定量评估AS患者骶髂关节病变中脂肪含量的变化情况，并探讨骶髂关节病变内FF值与MRI分级的关系，以期为AS患者的病情判断提供客观依据。

收集2022年11月至2023年9月于我院就诊的AS患者62例，其中男44例，女18例；年龄18~38岁，平均（27.82±4.80）岁。纳入标准：①符合2009年国际脊柱关节炎评估协会（Assessment of SpondyloArthritis International Society，ASAS）中轴型脊柱骨关节炎分型标准^[12]；②有MRI检查禁忌证。排除标准：①腰椎出现脊椎滑脱、腰椎侧凸、腰椎骨折或外伤等；②患有影响骨代谢的内分泌疾病，如糖尿病、甲状腺功能亢进、库欣综合征等；③合并其他风湿性疾病和血液系统性疾病；④近1个月内曾使用激素、免疫抑制剂。记录所有患者扫描前及扫描2周内实验室指标：C反应蛋白（C-reactive proten，CRP）、红细胞沉降率（erythrocyte sedimentation rate，ESR）。

本研究经医院伦理委员会批准（批号：2024伦审第007号），所有患者均签署知情同意书。

使用Philips Ingenia Elition 3.0 T MRI扫描仪和mDxion-Quant扫描方案完成图像采集。所有患者在检查前无剧烈运动，平静休息30 min后，取仰卧位，头先进，行骶髂关节常规MRI（斜冠状位STIR-T₂WI、斜冠状位T₁WI、轴位STIR-T₂WI、轴位T₁WI序列）和轴位CSE检查。轴位CSE序列扫描参数：TR 3 360 ms，TE 1.15 ms，层厚4 mm，层距1 mm，视野280 mm×220 mm，体素2.50 mm×3.72 mm×6.00 mm，矩阵320×300，采集次数2，扫描时间31 s。

将CSE原始数据传至Philips后处理工作站（IntlliSpace Portal Release 10.1，ISP10.1），系统自动生成水相、脂肪相、同相位、反相位、FF图及T₂^*图。由2位分别具有10、5年骨骼肌肉系统诊断经验的影像医师观察常规MRI、CSE序列图像，对骶髂关节骨髓水肿、脂肪化生区进行判定。病变区FF值测量：选择两侧骶髂关节骶侧、髂侧关节面骨髓水肿和脂肪化生最明显区域勾画ROI，大小20~50 mm²，尽量避开骨皮质、硬化区、血管等区域；取4个区域的平均值为最终值；若病变仅出现在单侧骶髂关节面，其测量值为该患者的最终值。于AS患者两侧第1骶神经孔间骨髓信号均匀区域勾画病变外区ROI，大小20~50 mm²，避开第1、2骶骨椎体连接区域，测量2次，取平均值。2位医师分别独立测量各区域内FF值，取平均值为最终测量值。

由上述2名医师在未知患者临床信息的情况下，参照Bollow等^[13]提出的分级方法，在斜冠状位STIR-T₂WI及斜冠状位T₁WI上完成对骶髂关节炎的分级（表 1），结果不一致时，经商议确定。

表 1

表 1 骶髂关节炎的MRI分级标准

表 1 骶髂关节炎的MRI分级标准 级别 影像学表现 0级 骶髂关节无慢性炎症表现 Ⅰ级 轻度软骨下硬化，T1WI上未见硬化导致的关节腔模糊；伴或不伴关节旁脂肪沉积；和/或骨侵蚀数量＜2处 Ⅱ级 中度软骨下硬化，T1WI上硬化造成的关节腔模糊范围＜关节腔总面积1/3；伴或不伴关节旁脂肪沉积；和/或散在骨侵蚀≥2处，无融合征象 Ⅲ级 显著软骨下硬化，硬化覆盖关节腔范围＜关节腔总面积1/3；T1WI上可伴/不伴关节旁脂肪沉积、关节腔假性增宽[宽度（4.0±0.5）mm]；伴融合骨侵蚀，和/或局限骨性融合（受累面积＜关节腔总面积1/4） Ⅳ级 明确骨性强直，受累面积＞关节腔总面积1/4

使用SPSS 26.0统计软件及Origin 2021绘图软件进行统计学分析。采用ICC评价2名影像科医师测量骨髓水肿、脂肪化生内及病变外区FF值的一致性，ICC值在0~0.20为一致性差，<0.20~0.40为一致性较差，<0.40~0.60为一致性中等，<0.60~0.80为一致性较好，<0.80~1.00为一致性很好。计量资料先行Levene方差齐性检验及Shapiro-Wilk正态性检验，符合正态分布的数据以x±s表示，组间比较行方差分析；不符合正态分布则以M（IQR）表示，组间比较采用Kruskal-Wallis秩和检验。采用Spearman相关分析评估FF值与CRP及ESR的相关性。以P<0.05为差异有统计学意义。

对2名放射科医师测量AS患者骶髂关节中骨髓水肿、脂肪化生内及病变外区内FF值行ICC检验，组内相关性一致性较好（ICC=0.906，0.681，0.778；均P<0.001）。

骨髓水肿STIR-T₂WI表现为关节面下均匀一致的高信号，相应FF伪彩图呈蓝色或紫色；脂肪化生STIR-T₂WI表现为低信号，相应FF伪彩图呈橙色或红色（图 1）。

图 1

注：患者，男，18岁，骶髂关节炎MRI分级Ⅱ级。图1a，1b分别为STIR-T2WI和FF伪彩图，示骶髂关节骨髓水肿STIR呈高信号，FF伪彩图呈蓝色或绿色（细箭）；脂肪化生STIR呈低信号，FF伪彩图呈红色（粗箭） 图 1 强直性脊柱炎（AS）患者骶髂关节STIR-T2WI图像与脂肪分数（FF）伪彩图

62例骶髂关节骨髓水肿、脂肪化生内和病变外区FF值分别为33.43%（9.25%）、79.28%（16.34%）、38.89%（6.23%），差异有统计学意义（Hc=139.249，P<0.001）；两两比较，脂肪化生内FF值显著高于骨髓水肿区与病变外区FF值，骨髓水肿内FF值低于病变外区FF值，差异均有统计学意义（均P<0.05）。

62例中Ⅱ级32例（51.61%），Ⅲ级19例（30.65%），Ⅳ级9例（14.52%）；Ⅰ级仅2例（3.22%），不纳入统计分析。骶髂关节炎Ⅱ~Ⅳ级AS患者骶髂关节骨髓水肿及脂肪化生内FF值差异均无统计学意义（均P>0.05）（表 2）。

表 2

表 2 不同骶髂关节炎分级AS患者骶髂关节病变内FF值比较（%，x±s）

表 2 不同骶髂关节炎分级AS患者骶髂关节病变内FF值比较（%，x±s） MRI分级 例数 骨髓水肿内FF值 脂肪化生内FF值 Ⅱ级 32 30.89±9.52 77.53± 8.27 Ⅲ级 19 32.76±9.32 82.08± 9.51 Ⅳ级 9 32.69±5.44 79.29±13.11 F值 -0.684 -1.797 P值 0.497 0.079 注：AS为强直性脊柱炎，FF为脂肪分数。

骶侧与髂侧骨髓水肿内FF值差异有统计学意义（P=0.048）。同侧髂侧、骶侧之间骨髓水肿内FF值差异无统计学意义（均P>0.05），左髂侧与右骶侧骨髓水肿内FF值差异有统计学意义（P=0.011），右髂侧与左骶侧骨髓水肿内FF值差异无统计学意义（P=0.649）（表 3）。骶侧与髂侧脂肪化生内FF值差异无统计学意义（P=0.068）。同侧骶侧与髂侧之间脂肪化生内FF值差异均有统计学意义（均P<0.05），而右髂侧与左骶侧、左髂侧与右骶侧脂肪化生内FF值差异均无统计学意义（均P>0.05）（表 4）。

表 3

表 3 AS骶侧与髂侧骨髓水肿内FF值比较（%，x±s）

表 3 AS骶侧与髂侧骨髓水肿内FF值比较（%，x±s） 项目 差值 t值 P值 髂侧与骶侧 1.70±6.13 2.024 0.048 右髂侧与左骶侧 0.55±8.64 0.458 0.649 右髂侧与右骶侧 0.72±6.67 0.777 0.441 左髂侧与右骶侧 2.95±8.17 2.629 0.011 左髂侧与左骶侧 -0.16±8.69 -0.141 0.889 注：AS为强直性脊柱炎，FF为脂肪分数。

表 4

表 4 AS骶侧与髂侧脂肪化生内FF值比较（%，x±s）

表 4 AS骶侧与髂侧脂肪化生内FF值比较（%，x±s） 项目 差值 t值 P值 髂侧与髂侧 -2.03± 8.63 -1.859 0.068 右髂侧与左骶侧 -1.39±12.19 -0.898 0.372 右髂侧与右骶侧 -4.47±11.47 -3.067 0.003 左髂侧与右骶侧 0.39±11.17 0.276 0.783 左髂侧与左骶侧 -2.69± 9.98 -2.119 0.038 注：AS为强直性脊柱炎，FF为脂肪分数。

Spearman相关分析表明，骨髓水肿内FF值与CRP呈负相关（r=-0.486，P=0.002）（图 2），与ESR无显著相关性（r=-0.297，P=0.078）。

图 2

图 2 骨髓水肿内FF值与C反应蛋白（CRP）的相关性散点图

AS是一种常见的慢性自身免疫性炎性疾病，常累及中轴骨骼，尤其是骶髂关节^[1]，典型的临床表现为背部炎症性疼痛和僵硬^[14]。CSE-MRI序列能够精准定量脂肪，且无辐射、操作简单、可重复性好，在FF图上勾画ROI即可直接得出FF值^[15]。有研究表明，CSE序列能够通过FF值实现骨髓脂肪含量的定量分析，从而反映炎症后脂肪化生过程，并在一定程度上用于疾病评估^[16]；同时，DWI、动态对比增强MRI及脂肪定量技术的联合应用，可从水分子扩散、微循环灌注及脂肪沉积等多个维度综合评价骶髂关节炎活动性^[9]。此外，既往研究还发现，MRI定量参数（如ADC、增强扫描参数等）与CRP、ESR及巴斯强直性脊柱炎疾病活动指数（Bath ankylosing spondylitis disease activity index，BASDAI）等临床指标具有一定相关性，提示影像学定量分析在疾病活动性评估中具有潜在价值^[17]。然而，现有研究仍存在一定局限：研究多集中于多模态MRI联合评估，虽提高了诊断准确性，但检查流程复杂、时间较长，且动态对比增强MRI需使用对比剂，存在一定侵入性；关于单一水脂分离技术在不同病理阶段（如骨髓水肿与脂肪化生）中的定量差异及其与MRI分级关系的研究仍相对不足，尤其缺乏针对病变内不同区域脂肪含量差异的精细化分析。与既往研究相比，本研究基于CSE技术的FF值能够快速、无创和准确地定量评估AS患者骶髂关节分区的脂肪含量，弥补了既往研究的不足。此外，通过FF伪彩图基于对颜色的分析可直观判断骨髓的脂肪含量。

本研究发现骶髂关节骨髓水肿、脂肪化生内及病变外区脂肪含量差异有统计学意义，脂肪化生区脂肪含量明显高于骨髓水肿区及病变外区，与文献^[18]报道一致。骨髓水肿能反映AS的活动性，是AS早期诊断和分类的重要依据。有研究认为慢性炎症病变中，通过激活免疫细胞（如M1型巨噬细胞）释放促炎因子，抑制胰岛素信号通路并促进脂肪分解，同时诱导脂肪细胞分化和脂质合成相关基因表达，导致脂肪在肝脏、肌肉等非脂肪组织异常沉积及全身性脂质代谢紊乱^[19]。在AS骶髂关节炎中，活动性炎症与脂肪含量此消彼长，当骶髂关节炎进入低度活动期或稳定期后，虽然此时骨髓水肿区尚未出现肉眼可见的脂肪信号，但实际上脂肪含量已开始增加，因此，推断骨髓水肿区脂肪含量的增加提示急性炎症开始消散^[20-22]。林竹强等^[16]研究表明，随着疾病活动性趋于稳定，AS患者骶髂关节骨髓水肿区的平均FF值逐渐增大；Pearson相关分析显示，骨髓水肿内FF值与AS患者的疾病活动度呈显著负相关。虽然传统的实验室炎症标志物，如CRP和ESR升高可以提供客观信息，但其敏感度和特异度不足。本研究显示骨髓水肿内FF值与CRP呈负相关，提示随着炎症消退吸收，脂肪成分逐渐增多。然而，ESR与骨髓水肿内FF值无显著相关性，这可能是由于纳入的AS患者中存在活动性炎症者太少，且部分接受药物治疗者的血清ESR也正常。

既往对骶髂关节炎的MRI分级依赖于对骶髂关节骨髓水肿、软骨下骨质硬化、关节面下脂肪沉积及关节强直等的综合评估。本研究进一步尝试通过在CSE序列图上测量骨髓水肿和脂肪化生内脂肪含量，判断是否可以通过脂肪含量进行骶髂关节炎MRI分级，结果显示，骶髂关节Ⅱ~Ⅳ级AS患者骶髂关节骨髓水肿及脂肪化生内FF值差异均无统计学意义。这可能是因为MRI分级标准是一项综合性指标，涵盖了软骨下骨质侵蚀、硬化、脂肪化生范围及关节强直等多种病理改变。而CSE序列测得的FF值是对局部病灶脂肪含量的量化，主要反映单位体积内脂肪分子的密集程度，当脂肪沉积累积到一定程度就不再增长（即存在平台期）。因此，不能通过脂肪化生内的FF值进行骶髂关节炎分级。同时，本研究对骶髂关节骶侧面、髂侧面骨髓水肿及脂肪化生内FF值进行比较，发现骶侧与髂侧骨髓水肿内FF值差异有统计学意义，说明AS侵及骶髂关节骶侧面和髂侧面程度不一致。骶侧和髂侧脂肪化生内FF值差异无统计学意义，但同侧骶侧面与髂侧面之间脂肪化生内FF值差异有统计学意义，与既往研究^[23]一致。传统MRI分级方法属于半定量评估体系，其结果易受主观因素影响，且难以精确反映病变内部组织成分的微观差异。而脂肪含量定量技术基于体素水平测量脂肪含量，不仅能够客观量化炎症相关脂肪沉积程度，还可在同一关节内不同解剖区域进行精细化分析，从而揭示病变的空间异质性，可作为传统影像评估的重要补充。

本研究存在的局限性：样本量较小，部分患者在MRI检查前后2周内未检测血清ESR和CRP；AS的诊断不推荐穿刺活检，定量MRI技术测量骶髂关节病变区的准确性未与病理学结果对比，且未分析药物治疗对骨髓水肿内脂肪含量变化的影响。

综上所述，AS患者骶髂关节不同病变区脂肪含量不同，脂肪含量的增加提示骨髓水肿内炎症的消散，但与骶髂关节炎不同MRI分级的病变区内脂肪含量无差异。