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第一部分中轴型脊柱关节炎早期骶髂关节病变MRI定量评估背景脊柱关节炎（spondyloarthritis,Sp A）是一组慢性炎症性风湿性疾病,它包含两型:中轴型脊柱关节炎（axial spondyloarthritis,axSpA）和外周型脊柱关节炎。中轴型脊柱关节炎包括强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis,AS）和放射学阴性中轴型脊柱关节炎（non-radiographic axial Sp A,nr-axSpA）,其中强直性脊柱炎最常见,是中轴型脊柱关节炎的经典原型。磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）是目前检测早期骶髂关节炎最敏感的影像学技术,骶髂关节MRI已被纳入脊柱关节炎的诊断指南当中。而联合磁共振体素内不相干运动扩散加权成像（intravoxel incoherent motion diffusion weighted imaging,IVIM-DWI）序列和非对称回波的最小二乘估算法迭代水脂分离（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation-iron sequence,IDEAL-IQ）序列应用在早期中轴型脊柱关节炎中的报道很少。因此本课题利用IVIM-DWI、IDEAL-IQ序列研究中轴型脊柱关节炎早期骶髂关节病变微循环灌注及脂肪含量的变化。目的探讨IVIM-DWI及IDEAL-IQ序列对早期中轴型脊柱关节炎患者骶髂关节活动性病变的定量评估效能。方法前瞻性收集我院2020年10月-2021年12月因腰背部疼痛诊断为中轴型脊柱关节炎早期骶髂关节病变患者37例（29例强脊炎者及8例非强脊炎者）,均符合国际脊柱关节炎评估协会（Assessment of Spondyloarthritis International Society,ASAS）制定的诊断评分标准（Ankylosing Spondylitis Disease Activity Score,ASDAS,2009年）,同期收集年龄、性别匹配的健康志愿者20例,记录临床资料,如年龄、性别、病程、BASDAI临床评分,以及CRP、ESR实验室指标,同时所有受检者均行骶髂关节3.0T MRI检查,包括常规MRI序列、IVIM-DWI及IDEAL-IQ功能成像序列的扫描。按照axSpA分型标准,分为强直性脊柱炎（强脊炎,AS）组和非强直性脊柱炎（非强脊炎,NAS）组。根据骶髂关节骨髓水肿情况将强脊炎患者的骶髂关节分为强脊炎水肿区组（29个）和非水肿区组（29个）。测量AS水肿区组、AS非水肿区组、NAS组及对照组IVIM-DWI及IDEAL-IQ序列的标准表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,Dstand)、慢速表观扩散系数(slow apparent diffusion coefficient,Dslow)、快速表观扩散系数(fast apparent diffusion coefficient,Dfast)、灌注分数（pseudo diffusion coefficient,f）、骨髓脂肪分数（fat fraction,FF）（%）值并重建IVIM-DWI伪彩图。采用单因素方差分析（analysis of variance,ANOVA）对比以上四组参数,并绘制ROC曲线,分析各参数对早期骶髂关节病变的诊断效能。数据的正态性分布用Shapiro-Wilk检验进行分析。使用Spearman相关系数评估IVIM-DWI各参数值与IDEAL-IQ参数FF值的相关性。P＜0.05具有统计学意义。结果（1）IVIM-DWI及IDEAL-IQ序列的参数值比较:AS水肿区组、AS非水肿区组、NAS组及对照组中的Dstand、Dslow、Dfast、f及FF均符合正态分布。强脊炎水肿区组Dstand、Dslow、Dfast、f及FF值的平均值分别为[（0.89±0.35）×10-3mm2/s、（0.95±0.27）×10-3mm2/s、（98.86±26.94）×10-3mm2/s、（0.28±0.03）、（38.38±13.99）%];强脊炎非水肿区组分别为[（0.62±0.13）×10-3mm2/s、（0.59±0.18）×10-3mm2/s、（117.65±14.21）×10-3mm2/s、（0.22±0.03）、（73.90±8.95）%];非强脊炎组分别为[（0.61±0.12）×10-3mm2/s、（0.87±0.22）×10-3mm2/s、（122.92±12.47）×10-3mm2/s、（0.26±0.04）、（67.15±8.51）%];对照组分别为[（0.59±0.04）×10-3mm2/s、（0.73±0.17）×10-3mm2/s、（133.28±5.69）×10-3mm2/s、（0.25±0.02）、（62.38±8.44）%]。强脊炎组、非强脊炎组及对照组的参数Dstand、Dslow、Dfast、f及FF值均有统计学差异（p＜0.05）,两两比较显示强脊炎水肿区组Dstand、Dslow、f值均高于其它组,差异有统计学意义（p＜0.05）;强脊炎水肿区组Dfast、FF值均低于其它组,差异有统计学意义（p＜0.05）。（2）IVIM-DWI和IDEAL-IQ序列诊断效能的比较:根据受试者工作特征曲线（Receiver operating characterisitic,ROC）分析得知Dstand、Dslow、Dfast、f及FF的最佳截断值分别为0.74×10-3mm2/s、0.67×10-3mm2/s、103.71×10-3mm2/s、0.27、57.71%时,预测早期活动性中轴型脊柱关节炎患者骶髂关节病变的曲线下面积（Area under curve,AUC）分别为0.77（95%CI:0.65～0.86,P＜0.001）、0.81（95%CI:0.70～0.89,p＜0.001）、0.78（95%CI:0.67～0.87,P＜0.001）、0.64（95%CI:0.52～0.75,p=0.037）和0.98（95%CI:0.91～0.99,P＜0.001）,敏感性为65.52%、93.10%、55.17%、37.39%和96.55%,特异性为90.48%、61.90%、90.48%、88.10%和88.10%,其中Dstand、Dslow、Dfast及FF值均具有良好的诊断效能。Dstand+FF、Dslow+FF、Dfast+FF、f+FF的AUC分别为0.99（95%CI:0.98～1.00,p＜0.001）、0.99（95%CI:0.98～1.00,p＜0.001）、0.99（95%CI:0.97～1.00,p＜0.001）和0.99（95%CI:0.97～1.00,p＜0.001）,敏感性为93.10%、96.55%、96.55%和96.55%,特异性为93.10%、93.10%、96.55%和93.10%,表明联合IVIM-DWI和IDEAL-IQ序列的诊断效能更好。（3）axSpA患者IVIM-DWI相关参数与IDEAL-IQ参数FF值的相关性分析:由Spearman相关分析显示,Dstand、Dslow、f与FF呈负相关,相关系数分别为-0.460（p=0.000）、-0.440（p=0.000）、-0.331（p=0.005）,Dfast与FF呈正相关,相关系数为0.359（p=0.002）。结论（1）IVIM-DWI技术可以定量反映中轴型关节炎早期骶髂关节病变水分子扩散及微循环灌注情况。（2）IDEAL-IQ技术可以定量反映中轴型关节炎早期骶髂关节病变脂肪含量的变化。（3）IVIM-DWI及IDEAL-IQ参数中的Dstand值、Dslow值、Dfast值及FF值均有助于中轴型脊柱炎患者的早期骶髂关节活动性病变的诊断,联合IVIM-DWI和IDEAL-IQ序列更有利于诊断和评估中轴型脊柱关节炎患者的早期活动性骶髂关节病变,能够为早期骶髂关节病变患者提供有效的影像学标志物。第二部分中轴型脊柱关节炎骶髂关节病变QCT初步研究背景中轴型脊柱关节炎是一种慢性炎症性疾病,其典型病理学特征为骶髂关节炎、脊柱炎、椎间盘炎和后脊柱的炎症,导致骨重塑、反应性硬化和吸收、新骨形成,伴随骨质疏松（Osteoporosis,OP）,严重骨质疏松时常出现脊柱的骨质疏松性骨折,尤其是骶骨的骨质疏松性骨折,后者临床表现不典型,极易与骶骨的肿瘤性病变相混淆。而关于axSpA的骶骨定量CT（Quantitative computed tomography,QCT）测量骨密度至今鲜有研究,骶骨与腰椎骨密度测量的一致性及骨密度变化与axSpA严重程度的关系的研究也少有报道。因此本课题拟利用定量CT研究中轴型脊柱关节炎骶髂关节的骶骨骨量变化与骨质疏松风险间的关系。目的利用QCT研究axSpA患者骶骨骨密度与腰椎的相关性以及骶骨的影响因素,为axSpA患者骶骨区骨密度评估和骨折风险预测提供一种新的技术手段。方法前瞻性收集我院符合2009年国际脊柱关节炎评价工作组诊断标准为axSpA患者83例（axSpA组）,同期纳入年龄、性别匹配的健康志愿者37例作为对照组,记录临床资料,如年龄、性别、病程,以及C反应蛋白（C-reactive protein,CRP）、血沉（Erythrocyte sedimentation rate,ESR）等实验室指标。axSpA组及对照组均行胸部及骶髂关节CT检查、axSpA组行骶髂关节MRI检查。将胸部及骶髂关节CT图像导入QCT Pro骨密度测量软件,测量腰椎（T12-L2）和骶骨（S1-S3）的骨密度。参考腰椎QCT骨质疏松诊断指南:BMD￡80 mg/cm~3为骨质疏松。两位医师依据1984年修订的纽约标准（0-4级）,分别对axSpA患者的骶髂关节进行分级,若两位意见不一致时同第三位医师商讨后进行分级。采用独立样本t检验比较axSpA组及对照组在年龄、性别和骨密度的差异;通过方差分析比较腰椎、骶骨侧块和中央区间以及不同CT分级间的骨密度差异,并采用最小显著差值法进行两两比较;通过Pearson相关分析评估骶骨与腰椎骨密度的相关性。采用多元线性回归分析评估年龄、性别、病程、CRP、ESR对axSpA患者骶骨骨密度的影响。P＜0.05具有统计学意义。结果（1）axSpA组符合骨量减少者32/83例（38.6%）,符合骨质疏松者18/83例（21.7%）,对照组符合骨量减少者3/37例（8.1%）,符合骨质疏松者0例（0.0%）,axSpA患者骨量减少及骨质疏松的发生率明显高于对照组（X~2osteopenia=4.345,p＜0.05;X~2osteoporosis=4.540,p＜0.05）。（2）axSpA组T12-L2、S1-S3骨密度分别为[（151±38）mg/cm~3、（153±41）mg/cm~3、（150±36）mg/cm~3、（104±42）mg/cm~3、（72±34）mg/cm~3、（82±39）mg/cm~3],对照组T12-L2、S1-S1骨密度分别为[（167±25）mg/cm~3、（170±25）mg/cm~3、（162±30）mg/cm~3、（131±29）mg/cm~3、（120±9）mg/cm~3、（123±24）mg/cm~3],axSpA组腰椎、骶骨的骨密度均低于对照组腰椎、骶骨骨密度（t T12=1.994,p＜0.05;t L1=2.058,p＜0.05;t L2=1.288,p＜0.05;t S1=3.151,p＜0.05;t S2=9.438,p＜0.05;t S3=5.297,p＜0.05）。两组腰椎、骶骨骨密度呈逐渐减低趋势。axSpA组与对照组骶骨侧块骨密度[（55±33）mg/cm~3、（97±17）mg/cm~3]分别低于中央区骨密度[（143±44）mg/cm~3、（178±31）mg/cm~3],差异有统计学意义（t=-12.371,p＜0.05;t=7.373,p＜0.05）;axSpA组侧块与中央区骨密度分别低于对照组,差异有统计学意义（t=-7.618,p＜0.05;t=-3.721,p＜0.05）。axSpA患者骶骨骨髓水肿区骨密度[（105±20）mg/cm~3]低于骶骨正常区骨密度[（137±36）mg/cm~3],差异有统计学意义（p＜0.05）。axSpA患者骶骨骨密度在不同CT分级下均有统计学差异（F=23.496,p（27）0.05）,随着CT分级的升高,axSpA患者的骶骨骨密度逐渐减低[Grade 0:（131±30）mg/cm~3,Grade 1:（121±14）mg/cm~3,Grade 2:（88±26）mg/cm~3,Grade 3:（63±24）mg/cm~3,Grade 4:（54±21）mg/cm~3],两两比较结果显示:除0级、1级间无统计学差异（p=0.904）外,其余各分级间均有统计学差异（p＜0.05）。（3）病程在1年以内组的axSpA患者合并骨量减少者15/39例（38.5%）,合并骨质疏松者3/39例（7.7%）,病程在在1年至5年组的axSpA患者合并合并骨量减少者11/26例（42.3%）,合并骨质疏松者6/26例（23.1%）,病程在5年以上组的axSpA患者合并骨量减少者6/18例（33.3%）,合并骨质疏松者9/18例（50%）,不同病程的亚组间骨量减少发生率无统计学差异（p＞0.05）,骨质疏松发生率存在统计学差异（p＜0.05）,其中病程在5年以上组的axSpA患者骨质疏松的发生率大于病程1年内组的axSpA患者。（4）由Pearson相关分析显示axSpA患者骶骨与腰椎骨密度间相关性良好（r=0.665,p=0.001）;QCT对检测axSpA患者骶骨骨量异常的检出率高于腰椎,分别为:骶骨为65.9%,腰椎为50.6%,（X~2=0.403,p＜0.05）。（5）多元线性回归分析结果显示,年龄（t=-2.184,p=0.034）、病程（t=-2.161,p=0.036）和CRP（t=2.167,p=0.036）是影响axSpA患者骶骨骨密度的危险因素。回归模型有统计学意义,F=3.787,p＜0.05,调整后R2=0.218,纳入模型的年龄、病程和CRP值对骶骨骨密度的影响有统计学意义（p＜0.05）。结论（1）中轴型脊柱关节炎患者的骶骨及腰椎均存在骨量减少,甚至骨质疏松,病程较长（＞5年）的axSpA患者发生骨质疏松的风险更高。（2）中轴型脊柱关节炎患者的骶骨骨密度与腰椎骨密度间存在中度正相关。（3）年龄、病程和CRP值是axSpA患者骶骨骨密度减少,甚至骨质疏松的危险因素。