DWI聯(lián)合MRS對病毒性腦炎和腦低級別膠質(zhì)瘤的診斷價值

北京市門頭溝區(qū)醫(yī)院影像中心(北京 102300)

尹子銘 石建軍 續(xù)秋艷巫志勇

病毒性腦炎是一種常見的中樞系統(tǒng)感染性病變，由病毒直接侵犯腦實質(zhì)引起，病毒包括單純皰疹病毒、腸道病毒、粘液病毒等，在磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)上表現(xiàn)多種多樣[1]。而病毒性腦炎的一個重要的鑒別診斷是低級別膠質(zhì)瘤，如果臨床癥狀及影像學(xué)表現(xiàn)典型，那么MRI診斷并不是很困難。然而，當(dāng)病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤MRI表現(xiàn)不典型時，則MRI很難做出準(zhǔn)確的定性診斷[2-3]。MRI由于具有較高的組織分辨率，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)能夠反映活體組織內(nèi)水分子的微觀運動狀況，對腦血管疾病也已經(jīng)有比較明確的診斷價值，且DWI用于病毒性腦炎診斷的研究已有文獻(xiàn)報道[4]；磁共振波譜(Hydrogen proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)可以根據(jù)代謝物濃度的變化鑒別正常腦組織和顱內(nèi)病變，在疾病發(fā)生的早期對其進(jìn)行診斷和病情監(jiān)控，是一種很有潛力的活體生化分析技術(shù)[5-7]。本研究通過應(yīng)用DWI聯(lián)合MRS對病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的診斷效能，旨在提高醫(yī)學(xué)影像科醫(yī)生對病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的鑒別診斷能力。

1 材料與方法

1.1 研究對象回顧性的收集了我院從2010年3月～2016年8月在我院臨床診斷病毒性腦炎的患者19例和低級別膠質(zhì)瘤20例的臨床資料和影像數(shù)據(jù)，所有的患者均行常規(guī)MRI序列、DWI和MRS序列。19例病毒性腦炎表現(xiàn)為急性或亞急性起病，表現(xiàn)多種多樣，其中頭痛的患者17例，發(fā)熱13例，嘔吐12例，癲癇發(fā)作8例，意識障礙5例，其它精神癥狀3例。病毒性腦炎患者中男性11例，女性8例，平均年齡在(47±19)歲。所有的病例均進(jìn)行腰椎穿刺進(jìn)行腦脊液檢查，同時排除了顱內(nèi)其它病變引起。20例低級別膠質(zhì)瘤均經(jīng)過手術(shù)病理證實(按照2000年WHO分級標(biāo)準(zhǔn))，男性14例，女性6例，平均年齡在(55±15)歲。20例低級別膠質(zhì)瘤患者，臨床表現(xiàn)為頭痛5例，癲癇12例，嘔吐2例，不同程度的感覺或運動障礙13例。兩組在性別與年齡上的差異無顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

1.2 掃描方案采用GE Signa HDe 1.5T超導(dǎo)磁共振成像設(shè)備進(jìn)行掃描，應(yīng)用8通道的頭顱線圈，掃描序列包括常規(guī)序列(T1WI、T2WI、T2FLAIR)、DWI和MRS。DWI(b=1000)采用單次激發(fā)SE-EPI序列，TR=4000ms，TE=Minimum，層厚為5mm，層間距為1mm。MRS檢查參數(shù)為：TR=1500 ms，TE=35ms，F(xiàn)OV=24cm×24cm，NEX=8，VOI=2cm×2cm×2cm。MRS掃描所選擇的感興趣區(qū)(Region of interest,ROI)需盡可能包括病變區(qū)域及對側(cè)或相鄰的正常腦實質(zhì)，盡量避免含有脂肪、骨骼及氣體區(qū)域；掃描時要在掃描范圍周邊加飽和帶來避免其它組織的干擾，掃描前均行抑水、勻場，保證基線平穩(wěn)，確保數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性。上述檢查完成后，經(jīng)前臂靜脈注射Gd-DTPA對比劑進(jìn)行增強(qiáng)掃描。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析掃描后的圖像數(shù)據(jù)傳入GE ADW 4.4工作站，采用Function Tool對DWI和MRS數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，獲得ADC圖像和MRS相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)合常規(guī)MR序列，觀察病變發(fā)病位置，選取病變實質(zhì)區(qū)域及相應(yīng)部分正常腦實質(zhì)畫ROI，并對其測量ADC值，同時分別計算出Cho/Cr，NAA/Cr和Cho/NAA等比值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法所有的數(shù)據(jù)均采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，計量資料均采用(±s)表示。病毒性腦炎與低級別膠質(zhì)瘤兩組間的比較采用獨立樣本t檢驗。P＜0.05認(rèn)為差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)MRI表現(xiàn)19例病毒性腦炎，單病灶7例，多病灶12例；病變在T1WI上表現(xiàn)為低信號，在T2WI上表現(xiàn)為高信號，T2FLAIR上主要呈高信號。20例腦實質(zhì)低級別膠質(zhì)瘤單病灶17例，多病灶3例；病變在T1WI上主要表現(xiàn)為低信號，在T2WI上表現(xiàn)為高信號，T2FLAIR上呈高信號，信號欠均勻。兩組病例病灶周均有不同程度水腫，見圖1-8。

2.2 ADC值在病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的比較病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的平均ADC值分別為(1.471±0.032)×10-3mm2/s和(1.079±0.201)×10-3mm2/s,兩組間比較差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見表1、圖9。

表1 病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤ADC值比較

2.3 MRS代謝物在病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的比較病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的平均Cho/Cr值分別為(2.442±0.648)和(3.992±0.965)，差異均勻顯著統(tǒng)計學(xué)意義；Cho/NAA值分別為(3.623±1.221)和(6.585±2.52)，差異均勻顯著統(tǒng)計學(xué)意義；NAA/Cr值分別為(0.767±0.334)和(1.292±0.465)，差異均勻顯著統(tǒng)計學(xué)意義，見表2、圖10。

表2 病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤MRS參數(shù)比較

2.4 ADC值和MRS代謝物對病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的診斷效能ADC值ROC曲線下面積為0.861，95%置信區(qū)間(0.700～1.000)；Cho/Cr值ROC曲線下面積為0.903，95%置信區(qū)間為(0.808～0.997)；NAA/Cr值ROC曲線下面積為0.832,95%置信區(qū)間為(0.691～0.972)；Cho/NAA值ROC曲線下面積為0.816,95%置信區(qū)間為(0.678～0.953)(見圖11)。ADC值的截斷值為1.241，敏感度和特異度為100%和84.2%；Cho/Cr截斷值為3.554，敏感度和特異度分別為75.0%和94.7%；NAA/Cr的截斷值為0.996，敏感度和特異度分別為70.0%和84.2%；Cho/NAA截斷值為5.418，敏感度和特異度分別為76.2%和95.4%。

3 討 論

圖1-4 為病毒性腦炎，圖5-10為低級別膠質(zhì)瘤，其中圖1和5為T1WI，圖2和6為T2WI，圖3和7為T2FLAIR，圖4和8為DWI。圖9 “*”與病毒性腦炎組比較，差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義。圖10 “*”與病毒性腦炎組比較，差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。圖11 DWI和MRS對病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤診斷效能。

MRI是診斷病毒性腦炎和膠質(zhì)瘤重要的檢查方法，DWI和MRS技術(shù)能無創(chuàng)性檢測腦實質(zhì)內(nèi)細(xì)胞生化代謝物和功能的變化，為臨床提供有價值的診斷信息[8-9]。DWI運用不良運動的原理，主要反應(yīng)了人體組織的微觀幾何結(jié)構(gòu)的變化和細(xì)胞內(nèi)水分子的布朗運動等信息，水分子所處的微環(huán)境不同使得其擴(kuò)散能力也不相同。通過DWI圖像后處理得到ADC圖，在ADC圖上測量得到ADC值，ADC值反應(yīng)了人體內(nèi)水分子的擴(kuò)散能力，水分子擴(kuò)散能力越強(qiáng)，所對應(yīng)的ADC值越大，水分子擴(kuò)散能力越弱，所對應(yīng)的ADC值越小[10]。因此用ADC值對病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤進(jìn)行鑒別診斷上提供了可能，主要是因為不同的疾病，病理過程不一樣，水分子擴(kuò)散能力存在差異，具有反應(yīng)功能的信息。MRS可以從生化的角度的區(qū)反應(yīng)病變的信息,NAA波峰位于2.0ppm處，是正常腦組織的第一大峰，NAA峰降低標(biāo)志這神經(jīng)元功能受損、破壞及數(shù)目的減少。Cho峰位于3.2ppm處，膽堿是細(xì)胞膜構(gòu)成的重要物質(zhì)之一，并且是細(xì)胞代謝、髓鞘形成和膠質(zhì)增生的重要指標(biāo)。而Cr峰位于3.0ppm處，Cr存在于3.0ppm處，主要存在于膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元中，參與體內(nèi)能量代謝，是腦內(nèi)能量代謝的標(biāo)志物，由于Cr波峰相對比較穩(wěn)定，常被作參照物[2]。

病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤是臨床上比較常見的病變，病毒性腦炎在臨床主要以單皰疹病毒感染所致最常見，低級別膠質(zhì)瘤是常見的顱內(nèi)原發(fā)腫瘤，起源于神經(jīng)上皮組織，是一種浸潤性生長的腫瘤。由于病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的MRI表現(xiàn)有點相似，都可以表現(xiàn)為強(qiáng)化、不同程度壞死、病灶周圍水腫及占位效應(yīng)[4,9-11]，這個時候僅僅憑借常規(guī)的影像學(xué)表現(xiàn)很難鑒別開來，而DWI和MRS具有定量的診斷信息，反應(yīng)不同病理及生化的過程，可以反應(yīng)不同組織及細(xì)胞的功能及代謝變化，為兩者的鑒別診斷提供了新的思路與方法。

病毒性腦炎主要是病毒對腦實質(zhì)細(xì)胞的損害，包括白質(zhì)、灰質(zhì)及周圍血管的病理變化，表現(xiàn)為局灶性或者彌漫性的神經(jīng)元變性、壞死，甚至趨于軟化灶形成，白質(zhì)可有脫髓鞘改變、漿細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的浸潤、腦內(nèi)血管及周圍血管擴(kuò)張、充血及炎性反應(yīng)等等病理表現(xiàn)[12-14]。由于不同的病理的階段，病毒性腦炎DWI圖像上表現(xiàn)有所不同，可以表現(xiàn)為高信號或者低信號。根據(jù)以往的研究，病毒性腦炎病灶的ADC值降低，主要與神經(jīng)元變性、壞死及軟化灶形成有關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞的代謝障礙，導(dǎo)致細(xì)胞毒性水腫。病毒性腦炎也可以表現(xiàn)為ADC升高，可能跟血管源性水腫、脫髓鞘、神經(jīng)元壞死、漿細(xì)胞和淋巴結(jié)細(xì)胞浸潤導(dǎo)致細(xì)胞外間隙增大有關(guān)[9,15-17]。低級別膠質(zhì)瘤是腫瘤性病變，是一種彌漫生長的腫瘤，可以表現(xiàn)為邊界清晰的腫塊或囊性病變，也可以表現(xiàn)為浸潤生長而沒有形成腫塊，由于低級別膠質(zhì)瘤有細(xì)胞增殖，水分子擴(kuò)散受限，表現(xiàn)為ADC值降低。當(dāng)病變出現(xiàn)壞死、囊變，ADC值也可以表現(xiàn)為升高[2,9-10,15]。因此，除了在常規(guī)序列上病毒性腦炎及低級別膠質(zhì)瘤影像學(xué)表現(xiàn)具有一定的相似外，在ADC值上也存在一定程度的重疊。在我們的研究中，低級別膠質(zhì)瘤的平均ADC值要低于病毒性腦炎的平均ADC值，其差異具有顯著的統(tǒng)計學(xué)意義。

MRS在反應(yīng)病變組織的生化特征方面由于常規(guī)的MRI序列，可以檢測組織代謝濃度的變化，這些信息在常規(guī)的MRI序列上是無法實現(xiàn)，病變MRS通過NAA峰、Cho峰及Cr峰的代謝信息來定量的分析病變組織的特點[2,5,7-8]。病毒性腦炎的MAA降低要輕于低級別膠質(zhì)瘤，但是由于NAA在腦炎中波動比較大，對一些嚴(yán)重的病毒性腦炎，NAA下降的幅度甚至可以超過膠質(zhì)瘤，表面神經(jīng)元受損害嚴(yán)重。Cr在同一個體不同代謝條件下，其總量相對恒定，在腦炎中，Cr相對恒定；Cho在腦炎中輕度增加，膠質(zhì)瘤細(xì)胞膜更新加快，所以在膠質(zhì)瘤中Cho較腦炎要高，Cho/Cr可以作為鑒別病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的重要指標(biāo)[2]。

本研究具有一定的局限性。1.樣本量較小，結(jié)果可能存在一定的偏倚，需要加大樣本量，制定出DWI和MRS診斷病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤的診斷標(biāo)準(zhǔn)。2.病毒性腦炎主要由于病毒感染引起，然而病原體不同，毒力不一樣，產(chǎn)生的病理變化不同，因此，影像學(xué)表現(xiàn)也不一樣，需要對不同病原體引起的病毒性腦炎的影像學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行更細(xì)的分組和分析。這些也是我們下一步主要的研究方向。

綜上所述，DWI和MRS檢查對診斷病毒性腦炎和低級別膠質(zhì)瘤具有一定的臨床價值，但是由于兩者不管在常規(guī)序列上和功能序列上仍然具有一定的重疊，因此，在臨床上對兩者進(jìn)行鑒別時需要結(jié)合臨床進(jìn)行全面考慮，才能作出準(zhǔn)確的判斷。

[1] 陳艷瑞,伏冬梅,李文清.200例病毒性腦炎患者腦電圖與腦脊液、CT檢測分析[J].中國傷殘醫(yī)學(xué),2011,11(3):96-97.

[2] 陸夢如,曾麗,蔣小英,等.氫質(zhì)子磁共振波譜對腦低級別膠質(zhì)瘤與病毒性腦炎的鑒別診斷價值[J].臨床神經(jīng)病學(xué)雜志,2015,28(5):330-333.

[3] 陳亞賓,黃曉偉,王心田,等.病毒性腦炎的影像學(xué)診斷(附9例CT和MR檢查對比分析)[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,1996,10(3):135-136.

[4] 史震山,李躍明,翁淑萍,等.成人病毒性腦炎的磁共振成像及擴(kuò)散加權(quán)成像的特征[J].中國CT和MRI雜志,2012,10(5):8-11.

[5] 徐俊玲,李永麗,連建敏,等.二維氫質(zhì)子磁共振波譜分析鑒別膠質(zhì)瘤術(shù)后復(fù)發(fā)和放射性腦損傷[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2010,26(4):639-642.

[6] 吳雪斌,張偉國,譚勇,等.磁共振灌注及波譜成像在鑒別高級別膠質(zhì)瘤和轉(zhuǎn)移瘤中的應(yīng)用[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2010,21(6):381-384.

[7] 余光宏,許百男,陳曉雷.氫質(zhì)子磁共振波譜在膠質(zhì)瘤診斷與分級中的應(yīng)用進(jìn)展[J].華南國防醫(yī)學(xué)雜志,2010,24(3):233-236.

[8] 趙倩,史長征,羅良平,等.多體素磁共振波譜在低級別膠質(zhì)瘤鑒別診斷中的應(yīng)用[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2014,34(8):1167-1170.

[9] 戴景儒,戴世鵬,龐軍.DWI鑒別診斷病毒性腦炎與急性播散性腦脊髓炎[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2008.24(10):1561-1564.

[10]李芳,王振海,陳兵,等.磁共振DWI值對病毒性腦炎和腦低級星形細(xì)胞瘤的鑒別診斷價值[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2011,33(5):428-430.

[11]金巨光,孫光翠.病毒性腦炎的MR診斷[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),1999,10(4):33.

[12]Akasaka M,Sasaki M,Ehara S,et al.Transient decrease in cerebral white matter diffusivity on MR imaging in human herpes virus-6 encephalopathy[J].Brain Dev,2005,27(1):30-33.

[13]Sener RN.Subacute sclerosing panencephalitis findings at MR imaging, diffusion MR imaging,and proton MR spectroscopy[J].AJNR Am J Neuroradiol,2004,25(5):892-894.

[14]杜滂,秦越,崔光彬,等.病毒性腦炎的病理基礎(chǔ)與MRI診斷[J].實用放射學(xué)雜志,2010,26(4):470-472.

[15]Oguz KK,Celebi A,Anlar B. MR imaging,diffusion-weighted imaging and MR spectroscopy findings in acute rapidly progressive subacute sclerosing panencephalitis[J].Brain Dev,2007,29(5):306-311.

[16]Lee KY,Cho WH,Kim SH,et al.Acute encephalitis associated with measles: MRI features[J].Neuroradiology,2003,45(2):100-106.

[17]Tokunaga Y,Kira R,Takemoto M,et al.Diagnostic usefulness of diffusion-weighted magnetic resonance imaging in influenzaassociated acute encephalopathy or encephalitis[J].Brain Dev,2000,22(7):451-453.