强直性脊柱炎的放射学改变可以表现在全身多个关节，以骶髂关节炎最为突出，X线征象出现较迟，几乎完全是双侧性。最初是关节附近有斑片状骨质疏松区，特别是骶髂关节的中下段最为明显。
接着便出现骨腐蚀与软骨下骨皮质硬化。在骶髂关节的中下段，髂骨面覆盖着薄层软骨，因此该处首先出现骨骼变化，且比较明显。在骶髂关节的上1/3处，有坚强的韧带连接着骨面，也可以有类似的X线征象。
软骨下骨侵蚀的X线表现为关节间隙的假性增宽。随后是纤维化、钙化、骨桥形成与骨化。一般说来，软骨下骨皮质硬化比骨腐蚀明显些，数年后骶髂关节最终完全强直。
在脊柱方面主要表现在椎间盘、脊椎小关节、肋脊关节、后纵韧带与寰枢关节。很少有上述关节出现病变而骶髂关节却不受侵犯。早期阶段，椎间盘纤维环浅层有炎症，伴反应性骨硬化与邻近椎体腐蚀，使椎体变成方形。
纤维环逐渐骨化，并有骨桥形成。同时脊椎后关节和邻近韧带亦有类似的变化，最终脊柱完全融合。还可以出现椎间盘周围椎体骨质腐蚀和硬化，竹节状改变亦在此阶段中断，通常发生在疾病的后期。
周围大关节炎症表现为对称性、均匀性关节间隙狭窄，软骨下骨板不规则骨硬化，关节外缘骨刺形成，最后骨性强直。肩关节为第二好发部位，病变情况与髋关节相类似，骨腐蚀主要发生在肱骨头外上方。
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