布氏桿菌性脊柱炎磁共振的研究進(jìn)展

趙鵬飛，高陽，牛廣明*

布氏桿菌性脊柱炎磁共振的研究進(jìn)展

趙鵬飛1，2，高陽2，牛廣明2*

布氏桿菌病是一種全球分布的人畜共患疾病，發(fā)病率呈逐年上升趨勢，主要在地中海國家或中東國家相對集中。它是由布氏桿菌引起的全身性感染，涉及多個器官組織，其中脊椎是最常見的受累部位。磁共振成像是目前診斷脊柱感染的最佳影像學(xué)工具，特別是動態(tài)增強(qiáng)磁共振在臨床上的應(yīng)用，使脊柱病變的臨床確診率越來越高。本文將從布氏桿菌性脊柱炎的磁共振成像、鑒別診斷及動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像、鑒別診斷進(jìn)行綜述。

布氏桿菌；脊柱炎；磁共振成像，動態(tài)增強(qiáng)；鑒別診斷

布氏桿菌病在世界許多地方是一種常見的人畜共患病，是一個重大的公共衛(wèi)生問題，主要在地中海地區(qū)和中東地區(qū)，美洲中部和南部的部分地區(qū)［1］。該病主要影響中青年和中年人，嬰兒和老年人較少［2］。感染人體的有4種類型布魯氏菌：流產(chǎn)布魯氏菌、豬布魯氏菌、犬布魯氏菌和羊布魯氏菌，后者是最致命和侵襲性最強(qiáng)［3-4］。

該疾病往往是直接與受感染的動物接觸或攝入受感染的乳制品導(dǎo)致的，農(nóng)民、獸醫(yī)、外科醫(yī)生是主要受感染的職業(yè)群體，實(shí)驗(yàn)室工作人員加工標(biāo)本也很容易受到感染。布魯氏菌感染主要影響器官富含單核吞噬細(xì)胞，如肝、脾、淋巴結(jié)和骨髓［2］。

布氏桿菌性脊柱炎是脊柱多個部位感染布魯氏菌引起的疾病，即椎體、椎間盤、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、脊柱旁組織、硬膜外腔等部位感染性疾?。?］。據(jù)報(bào)道，腰椎被感染的人數(shù)超過50%，引起脊柱血供和退行性病變的可能性也更高，胸椎被感染的人數(shù)約占19%，頸椎被感染的機(jī)會很小，但是一旦感染，危險性很高，可能出現(xiàn)癱瘓，甚至危及生命［6-7］。世界衛(wèi)生組織流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，每年布氏桿菌性脊柱炎的發(fā)病人數(shù)約為50萬。目前，醫(yī)學(xué)界對布氏桿菌性脊柱炎的影像學(xué)診斷的研究主要包括普通X線平片、CT、磁共振成像。普通X線平片的敏感性較低，對于早期布氏桿菌性脊柱炎尤為不敏感［8-9］。CT在許多方面優(yōu)于X線平片，主要通過三維成像提供骨關(guān)節(jié)的詳細(xì)信息［10］。在對比劑的協(xié)助下，CT能夠提供椎旁軟組織和椎管的信息［11］。但是與磁共振成像相比，前兩者在成像精確度與軟組織分辨率均不如后者［12］。本文將從布氏桿菌性脊柱炎磁共振成像及鑒別診斷進(jìn)行綜述，為今后診斷布氏桿菌性脊柱炎提供可靠的文獻(xiàn)基礎(chǔ)。

1 磁共振表現(xiàn)及病理機(jī)制

目前，磁共振成像是診斷和隨訪脊柱感染的最佳影像學(xué)工具，它以較強(qiáng)的敏感性和特異性為特點(diǎn)，能提供較全面的解剖結(jié)構(gòu)，特別是軟組織結(jié)構(gòu)（如椎間盤、硬膜外、椎旁軟組織、椎管、脊髓、神經(jīng)根）［13］。布氏桿菌性脊炎分為局灶性和擴(kuò)散性兩種影像形式，局灶性主要局限于終板前部，擴(kuò)散性主要涉及整個椎體、椎間盤、相鄰的椎骨、硬膜外間隙、腦膜及脊髓等。布氏桿菌病最常見的并發(fā)癥是骨關(guān)節(jié)?。?4］。磁共振成像可以檢測到椎體最早的反應(yīng)，多為脊髓水腫。盡管骨髓水腫的特點(diǎn)是在T1加權(quán)像上呈低信號、T2加權(quán)像或FLAIR上呈高信號，飽和脂肪短時間序列反轉(zhuǎn)恢復(fù)、飽和脂肪T2WI或光譜序列反轉(zhuǎn)恢復(fù)還能夠檢測椎體感染更早的變化［15］。

布氏桿菌性脊柱炎早期是以終板上緣前部的破壞為特點(diǎn)。骨愈合與炎癥發(fā)生同時開始，常導(dǎo)致前骨贅（鸚鵡嘴）形成和硬化，但是椎體形態(tài)在整個過程保持不變［16］。一般說來，慢性布氏桿菌性脊柱炎骨性強(qiáng)直和硬化導(dǎo)致脊柱本身變穩(wěn)定，而椎體塌陷、成角、脊柱側(cè)彎是罕見的。異常分割必須區(qū)別于骨性強(qiáng)直，因?yàn)樗赡鼙徽`以為是布氏菌性脊柱炎椎體的前扇形完整體系結(jié)構(gòu)［17］。T1WI一般是對這些形態(tài)異常的顯示有幫助的。椎體終板感染在脂肪抑制增強(qiáng)后T1WI表現(xiàn)為異常強(qiáng)化，但是它很難區(qū)分病變發(fā)生在已知的腫瘤、外傷、退行性疾病、脊柱手術(shù)前、感染的初始階段、血液系統(tǒng)疾病和慢性疾病的患者，特別是在腰椎的情況下，相鄰椎體的腹膜可增厚和主動脈周圍淋巴結(jié)腫大［18］。椎體被布氏桿菌感染后，椎間盤才會受到影響。感染能引起椎間盤膨脹，導(dǎo)致在T2WI和STIR圖像信號強(qiáng)度增高，注射對比劑T1WI增強(qiáng)掃描顯著強(qiáng)化［19］。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于區(qū)分脊柱的非感染性退化性疾病。椎間盤的腫脹圓形凸起可能導(dǎo)致椎間隙增大，類似椎間盤突出癥的早期階段［20］。這種感染會導(dǎo)致整個椎體破壞，導(dǎo)致椎間盤進(jìn)入終板，造成椎間盤突出癥。

布氏桿菌性脊柱炎的特征在于小集合空氣的椎間隙和受影響的終板之間截留，被稱為“外圍真空現(xiàn)象”，這種現(xiàn)象高達(dá)18%，可能引起長期缺血和相鄰終板椎間盤壞死感染［21］。在所有的磁共振成像序列呈現(xiàn)低信號，疾病晚期椎間隙稍微減小。手術(shù)后的變化應(yīng)該從基礎(chǔ)強(qiáng)化方式與椎間盤炎進(jìn)行鑒別，良性的手術(shù)后變化表現(xiàn)在平行終板邊緣的椎間盤線性條帶樣強(qiáng)化，感染的間盤表現(xiàn)為無定形非解剖樣強(qiáng)化［22］。

椎旁膿腫的發(fā)生率較低，約為16%，體積較?。?3］。與結(jié)核相比，椎旁鈣化更少見。椎旁軟組織水腫或肉芽組織引起的T2WI信號增高可能被認(rèn)為是伴隨椎旁感染。膿腫在布氏桿菌性脊柱炎不同階段呈現(xiàn)不同的信號強(qiáng)度，即為不同形態(tài)的環(huán)形強(qiáng)化。這個病理過程也可能導(dǎo)致感染和肉芽組織擴(kuò)散到硬膜外腔（有或沒有脊髓壓迫）。遠(yuǎn)處局限性感染病灶經(jīng)血源性擴(kuò)散是所有硬膜外膿腫的最常見機(jī)制，相鄰脊髓炎的感染傳播是布氏桿菌性脊髓炎的最常見途徑［24］。由穿透性創(chuàng)傷或外科干預(yù)引起椎旁化膿灶和直接播散是布氏桿菌性脊髓炎的其他致病因素。然而，血源性途徑僅影響硬外膜間隙，相鄰骨結(jié)構(gòu)大多趨于正常。硬膜外的結(jié)構(gòu)形態(tài)被形容為“幕征”或“披簾征”，由于后縱韌帶的位移，可以在T2WI或軸向脂肪抑制增強(qiáng)T1WI清楚地看到［25］。靜脈注射釓對比劑前后的軸位和矢狀位掃描對確診疾病的播散程度是至關(guān)重要的，硬外膜或椎旁膿腫顯示強(qiáng)化［26］。強(qiáng)化程度的增加對診斷非常重要，硬膜外膿腫包括有液體和壞死的成分，顯示為環(huán)形強(qiáng)化，硬膜外蜂窩組織炎沒有液化或膿液的形成，呈彌漫型強(qiáng)化模式。硬膜外膿腫可能需要緊急手術(shù)干預(yù)，以避免神經(jīng)功能惡化，而硬膜外蜂窩織炎可以用抗生素等藥物治療［27］。這可以用來區(qū)分硬膜外膿腫與硬膜外蜂窩織炎。布氏桿菌性腦膜炎可導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，導(dǎo)致腦膜血管堵塞和炎癥，增加血-腦屏障的通透性，并且代謝物在蛛網(wǎng)膜下腔聚集，引起腦脊液信號變化［28］。蛛網(wǎng)膜下腔的蛋白水平升高和增厚的腦膜、脊膜，導(dǎo)致腦、脊髓和腦脊液之間清晰度減低，腦、脊髓的輪廓模糊，在T1WI和FLAIR圖像閉塞區(qū)的高信號腦脊液和腦膜、脊膜顯示為低信號［29］。腦脊液流動受阻導(dǎo)致腦膜、脊膜增厚、滲出，并造成粘連，形成小腔、結(jié)塊，在晚期的腰段神經(jīng)根部增厚。FlAIR圖像中的高信號并不是腦、脊膜炎的特異性標(biāo)志，也可能出現(xiàn)在腰穿后或顱內(nèi)壓降低相關(guān)疾病、蛛網(wǎng)膜下腔出血、軟腦膜轉(zhuǎn)移、特發(fā)性肥厚性脊膜炎、吉蘭巴雷綜合征等其他情況中，也應(yīng)予鑒別［30］。當(dāng)懷疑腦、脊膜炎時，應(yīng)當(dāng)注射對比劑，因?yàn)檫@些結(jié)果可能在最早的階段不是顯而易見的。腦膜和神經(jīng)根鞘的線性和/或結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化在早期可以發(fā)現(xiàn)，但是慢性期很難出現(xiàn)。局灶性瘢痕腦膜炎阻止腦脊液流到脊髓中央管胞外空間，能引起局灶性囊腫，最終凝聚形成一個空洞，并發(fā)血管炎和表面的軟腦膜血管血栓形成，導(dǎo)致脊髓缺血、梗死［31］。

布魯氏菌可以通過不同的機(jī)制影響脊髓，如生物體的傳染過程，造成脊髓炎及脊髓布氏桿菌膿腫，并發(fā)生免疫變態(tài)反應(yīng)，導(dǎo)致脊髓病，如急性橫貫性脊髓炎或急性播散性腦脊髓炎、多發(fā)性神經(jīng)炎和急性神經(jīng)根炎［32］，也能導(dǎo)致膿毒性栓子或布氏桿菌血管炎靜脈血栓形成，引起脊髓炎。持續(xù)性皮膚竇、椎管閉合不全將會引發(fā)脊髓內(nèi)膿腫的發(fā)展，常常影響脊髓背側(cè)，手術(shù)是主要的治療方法［33］。

在脊髓炎急性期，磁共振圖像可能是正?；蚍翘禺愋缘模顾璨≡钪饾u擴(kuò)大，周圍輕度水腫，在T2WI上兩者之間明確的界線是不確定的；肉芽腫也較少見，其T2WI信號顯示為低信號結(jié)節(jié)［32］，在這種情況下，增強(qiáng)信號會表現(xiàn)為輕微或無強(qiáng)化。在脊髓炎亞急性期，隨著膿腫形成不同的階段出現(xiàn)明顯周圍炎癥及水腫，表現(xiàn)為彌漫性、斑片狀或環(huán)形強(qiáng)化［34］。同時，感染的空洞會導(dǎo)致脊髓內(nèi)膿腫，特別是小兒。70%的脊髓內(nèi)膿腫患者會出現(xiàn)持續(xù)的神經(jīng)功能缺損，其中8%～12%會病死。

2 鑒別診斷

在成功鑒別其他感染或非感染脊柱疾病后即可對布氏桿菌性脊柱炎作出診斷。結(jié)核性脊柱炎是第一個要被排除，其次是化膿性脊椎炎，椎間盤突出、頸椎病、轉(zhuǎn)移性病變、漿細(xì)胞瘤等疾病在鑒別診斷中也應(yīng)該被考慮［35］。

結(jié)核性脊柱炎在早期階段會引起脊椎結(jié)構(gòu)不完整，椎體塌陷和破壞，可引起駝背；結(jié)核性脊柱炎也往往有較大的脊柱或硬膜外膿腫，椎旁軟組織受累［36］。同時，跳躍性病變和多發(fā)椎體受累是有利于結(jié)核性脊柱炎的診斷，此外結(jié)核性脊柱炎椎弓根和椎板頻繁受累［34］。椎旁鈣化是脊柱結(jié)核的顯著特點(diǎn)，在X平片或CT可以清晰地顯示。而布氏桿菌性脊柱炎的椎體破壞塌陷是罕見的，在晚期才可以表現(xiàn)。在布氏桿菌性脊柱炎中，常有小關(guān)節(jié)受累。

腰椎間盤退行性疾病與布氏桿菌性脊柱炎的鑒別是非常重要的。布氏桿菌性脊柱炎早期發(fā)現(xiàn)僅僅是骨髓水腫，不易與同樣表現(xiàn)為炎癥和水腫的Modic 1型椎體終板退變進(jìn)行區(qū)分［37］。布氏桿菌性脊柱炎和Modic 1型退變都表現(xiàn)為T2WI高信號和T1WI低信號，但在布氏桿菌性脊柱炎DWI的結(jié)果可能會出現(xiàn)“爪征”［38］。

化膿性脊柱炎通常比布氏桿菌性脊柱炎更嚴(yán)重，膿腫壁厚與不規(guī)則的椎旁軟組織增強(qiáng)表明化膿性脊柱炎，在轉(zhuǎn)移性疾病中，通常椎間盤不被累及［35］。但是對于上述疾病不典型者僅憑磁共振常規(guī)平掃及普通增強(qiáng)掃描仍然難以鑒別。而近年來，隨著磁共振的不斷發(fā)展，新技術(shù)的臨床應(yīng)用，為脊柱病變的臨床診斷及鑒別診斷提供了新的方向［39］。

3 動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像

在脊柱，MRI動態(tài)增強(qiáng)掃描（dynamic contrastenhanced MRI， DCE-MRI）已被應(yīng)用于表征正常骨髓和不同起源及不同階段的血液系統(tǒng)惡性腫瘤［39］。常規(guī)MRI及DCE-MRI的主要區(qū)別是，在注射對比劑后獲得的圖像的數(shù)量。常規(guī)的磁共振成像通常只有一組圖像是釓類對比劑注入后幾分鐘獲得的。在DCE-MRI，動態(tài)連續(xù)成像可獲得釓類對比劑注入之前和之后多組圖像，可用于注射前、后不同時間點(diǎn)測量信號強(qiáng)度曲線。這個曲線通常稱為DCE動力學(xué)曲線，可以揭示釓對比劑輸送到病變，以及對比劑在病變的分布和清除［40］。這些動態(tài)特征與病變的血管及細(xì)胞相關(guān)，可為臨床診斷提供更多的信息。其次，動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像定量分析可以量化組織內(nèi)亞結(jié)構(gòu)即通過藥物代謝動力學(xué)分析來評估組織微血管生成及其功能［41］。DCE-MRI的4個定量參數(shù)：對比劑從血漿滲透至血管外細(xì)胞外間隙（extravascular extracellular space，EES）的容量轉(zhuǎn)移常數(shù) Ktrans（min-1）；血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)Ve；血漿容積分?jǐn)?shù)Vp；對比劑從EES返回至血漿的速率常數(shù)Kep（Kep=Ktrans/Ve）。Ktrans表示組織血管滲透性的高低，其值越大血管滲透性越高，內(nèi)皮細(xì)胞損傷越嚴(yán)重；Ve表示組織壞死及組織細(xì)胞化程度，其值越大血管外細(xì)胞外間隙容積越大，壞死程度越高或細(xì)胞化程度越低；Vp表示單位體積組織內(nèi)血漿的體積［42］。脊柱炎性病變的Ktrans、Ve值低于脊柱轉(zhuǎn)移瘤等腫瘤性病變，結(jié)核性脊柱炎Ktrans、Ve值低于布氏桿菌性脊柱炎［36］。

4 結(jié)語

布氏桿菌性脊柱炎的早期診斷往往已被延誤，因?yàn)榕R床表現(xiàn)癥狀不明顯，甚至無癥狀，同時影像學(xué)改變較輕微或沒有變化。與普通X線、CT相比，MRI是檢測早期布氏桿菌性脊柱炎的最有效手段，具有高靈敏度，并能較好的顯示椎旁與硬膜的外侵范圍。同時隨著布氏桿菌性脊柱炎的發(fā)展，MRI顯示T2WI和T1WI信號的高低進(jìn)行診斷及鑒別?？梢姡琈RI是布氏桿菌性脊柱炎常用的診斷和隨訪的影像檢查方法，能夠提供更多有用的信息，有助于更早地發(fā)現(xiàn)布氏桿菌性脊柱炎，尤其DCE-MRI在布氏桿菌性脊柱炎早期診斷及鑒別診斷中發(fā)揮更積極的作用，可以有效防治不可逆的骨壞死與神經(jīng)受損。

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The research progress of MR diagnosis of spondylitis caused by brulles infection

ZHAO Peng-fei1，2， GAO Yang2， NIU Guang-ming2*
1Graduate School of Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010000， China
2Department of MRI， First Affliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010000， China
*

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of National Natural Science Foundation of China （No. 81460259）.

Brucellosis is a zoonotic disease all over the world which is mainly distributed in Mediterranean countries and Middle East countries. The incidence increased every year. It is a systemtic infection involving multiple organs caused by brucellosis， while the spine is the most affected. MR imaging is the currently the best imaging tool for diagnosis and follow-up in patients with spinal infections. Especially dynamic enhanced magnetic resonance in clinical applications， making the spine lesions of the clinical diagnosis rate is getting higher and higher. MRI and Dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging of brucella spondylitis and the differential diagnosis will be reviewed in this article.

Brucellosis； Spondylitis； Magnetic resonance imaging， dynamic contrastenhanced； Differential diagnosis

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：81460259）

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，呼和浩特 010000

2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院核磁共振室， 呼和浩特 010000

牛廣明，E-mail：cjr.niuguangming@ vip.163.com

2016-03-29

接受日期：2016-04-26

R445.2；R681.51

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.08.014

趙鵬飛， 高陽， 牛廣明. 布氏桿菌性脊柱炎磁共振的研究進(jìn)展. 磁共振成像，2016， 7（8）： 625-629.