磁共振彌散加權(quán)成像及灌注加權(quán)成像在顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎鑒別診斷中的應(yīng)用

邢小微，張家堂，婁昕，王玉林，李金鋒，田成林，黃旭升，郎森陽，馬林，于生元

顱內(nèi)結(jié)核為結(jié)核菌感染腦組織和腦膜后所引起的一組結(jié)核感染性疾病，發(fā)病率占顱內(nèi)感染性疾病的60%以上。顱內(nèi)結(jié)核是重癥結(jié)核病，預(yù)后差，致死率、致殘率均較高。顱內(nèi)結(jié)核診斷及治療的延誤是導(dǎo)致其病死率高的主要因素。近年來，腫瘤、化療、移植、抗生素和激素的濫用導(dǎo)致顱內(nèi)結(jié)核發(fā)病率及病死率明顯增高，特別是由于人類免疫缺陷病毒(HIV)感染上升和多重耐藥結(jié)核菌株的出現(xiàn)，使顱內(nèi)結(jié)核的診治面臨新的挑戰(zhàn)，如顱內(nèi)結(jié)核感染途徑、受累的中樞神經(jīng)系統(tǒng)范圍以及病程早期臨床表現(xiàn)形式較為多樣且不典型，從而使顱內(nèi)結(jié)核的診斷成為臨床上的難題。顱內(nèi)結(jié)核診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是腦脊液中找到抗酸桿菌、培養(yǎng)出抗酸桿菌，但由于技術(shù)問題，其陽性率較低，涂片陽性率一般＜10%[1]，而在解放軍總醫(yī)院該值也僅為1.3 %(2/160)[2]。

此外，由于不合理化療、濫用抗生素，耐藥性結(jié)核病逐漸增加，導(dǎo)致臨床試驗性用藥無效。顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎的早期臨床癥狀較為相似，均可出現(xiàn)頭痛、發(fā)熱、高顱壓及腦膜刺激征[3]。雖然典型顱內(nèi)結(jié)核可出現(xiàn)低糖、低氯化物、蛋白增高，但不典型顱內(nèi)結(jié)核發(fā)病率逐漸上升，容易造成誤診。基于此，首先我們提出假說，即顱內(nèi)結(jié)核常見的血管病理改變包括增殖、壞死過程，從而導(dǎo)致血管管腔狹窄，甚至閉塞[4-5]，其血流灌注減低，病毒性腦炎病理改變?yōu)槟X組織炎性充血改變，腦實質(zhì)血管擴(kuò)張、充血[6-7]，其血流灌注應(yīng)升高。

本研究旨在探索性地研究彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)、灌注加權(quán)成像(perfusion weighted imaging，PWI)兩種檢測手段在顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎鑒別診斷中的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2010年10月－2014年6月行磁共振(MRI)檢查的59例患者，男34例，女25例。其中顱內(nèi)結(jié)核瘤者19例，伴發(fā)活動性肺結(jié)核者8例，年齡22～59(平均46.4)歲。病毒性腦炎23例，均可見DWI稍高或高信號，年齡18～72(平均37.9)歲。19例顱內(nèi)結(jié)核在發(fā)病的14～75d行MRI檢查，23例病毒性腦炎在發(fā)病的7～33d行MRI檢查。

結(jié)核性腦膜炎臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)：符合《2009國際結(jié)核病專家診斷共識》中確定的結(jié)核性腦膜炎或高度可能的結(jié)核性腦膜炎[8]。病毒性腦(膜)炎臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)參見《臨床診療指南-神經(jīng)病學(xué)分冊》[9]。19例顱內(nèi)結(jié)核均經(jīng)臨床表現(xiàn)、抗結(jié)核治療和隨訪臨床確診。23例病毒性腦炎均符合病毒性腦炎的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 檢查方法 采用MRI超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)(Signa Twinspead 3.0T，GE公司)，對所選病例在治療前行MRI平掃+增強(qiáng)、DWI、PWI檢查。使用MRI機(jī)配套高壓注射器注射造影劑Gd-DTPA(劑量0.1mmol/kg)，注射速率3～5ml/s，套管針經(jīng)肘前靜脈注射。

1.3 圖像處理與分析 DWI數(shù)據(jù)處理：采集數(shù)據(jù)由ADW 4.0工作站的FuncTool 9.4.05a軟件包中的DWI 處理軟件對DWI原始圖像進(jìn)行后處理，重建得到表觀彌散系數(shù)(ADC)圖。在ADC 圖上選擇并測量病灶區(qū)與對側(cè)相應(yīng)正常區(qū)域，得出DWI的ADC值。在 ADC 圖上，將感興趣區(qū)(ROI，面積25～40mm2)分別置于病變最明顯區(qū)和對應(yīng)正常參照區(qū)域；正常參照區(qū)域分別各放置2～3個ROI，取其平均值，然后測量記錄ADC值，單位為10–3mm2/s，將病變最明顯區(qū)域的ADC值與對側(cè)正常參照區(qū)域的ADC值比較，定為相對ADC(rADC)值。

P W I數(shù)據(jù)處理：采用A D W 4.0工作站的FuncTool 2軟件包中的PWI處理軟件，對灌注區(qū)域的原始資料進(jìn)行后處理，重建得到CBV、CBF圖。檢查結(jié)束后，將灌注圖像進(jìn)行處理(GE Advantage Windows工作站)，得到相對腦血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)、相對腦血容量(relative cerebral blood volume，rCBV)參數(shù)圖。為計算rCBV的比值(病灶區(qū)CBV值/對側(cè)CBV值)，將ROI(面積20～40mm2)置于橫軸位病灶明顯的區(qū)域和對側(cè)相對正常的腦白質(zhì)內(nèi)，為盡可能減少人為因素的影響，測量3次取平均值；以同樣方法計算rCBF值。正常腦白質(zhì)的ROI盡可能放在與病灶對稱的位置，如有困難則放在同層對側(cè)最能代表正常腦白質(zhì)的區(qū)域內(nèi)。掃描結(jié)束后，對所得圖像在工作站(GE Advantage Workstation，AW4.2)進(jìn)行后處理，得到每一選定層面的CBV偽彩圖。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。所有計量資料均經(jīng)過正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)性條件下以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，符合方差齊性時采用LSD-t法進(jìn)行兩兩比較，方差不齊則采用Dunnett's T3法進(jìn)行比較。作圖采用Graphpad Prism軟件(版本5.0)及Excel 2007。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎的DWI ADC值比較19例顱內(nèi)結(jié)核、23例病毒性腦炎病變區(qū)域以及正常對照區(qū)的ADC值及其rADC值分別見表1。結(jié)果可見，顱內(nèi)結(jié)核瘤的平均ADC值[(1.146±0.096)×10–3mm2/s]較對側(cè)正常腦白質(zhì)[(0.795±0.038)×10–3mm2/s]明顯升高(P＜0.01)。病毒性腦炎的平均ADC值[(0.410±0.193)×10–3mm2/s]較對側(cè)正常腦白質(zhì)[(0.846±0.089)×10–3mm2/s]明顯降低(P＜0.01)。病毒性腦炎rADC(0.483±0.207)明顯小于顱內(nèi)結(jié)核(1.442±0.084，P＜0.05)。

表1 病毒性腦炎與顱內(nèi)結(jié)核ADC和rADC值比較Tab.1 Comparison of ADC and rADC between intracranial tuberculosis and viral encephalitis

2.2 顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎的PWI參數(shù)rCBV、r CBF值比較 分析18例顱內(nèi)結(jié)核(18/19)與22例病毒性腦炎(22/23)病變區(qū)域以及正常對照區(qū)的r CBV、r CB F值，結(jié)果可見，顱內(nèi)結(jié)核rCBV(0.494±0.086)明顯小于病毒性腦炎(1.976±0.649)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。顱內(nèi)結(jié)核rCBF(0.559±0.153)明顯小于病毒性腦炎(2.123±0.649)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。顱內(nèi)結(jié)核瘤病灶區(qū)灌注減低，而病毒性腦炎病灶區(qū)灌注增高(圖1)。

圖1 顱內(nèi)結(jié)核和病毒性腦炎患者M(jìn)RI圖像Fig. 1 MRI images of patients with intracranial tuberculosis and with viral encephalitis

3 討 論

3.1 顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎的DWI-ADC比較DWI是目前唯一能反映人體活體組織空間組成信息及病理狀態(tài)下各組織成分之間水分子交換功能狀況的檢查方法，可以從細(xì)胞及分子水平來研究疾病狀況。DWI常用ADC值來表示人體組織中水分子的擴(kuò)散能力，水分子擴(kuò)散能力越強(qiáng)，ADC值越大[10]，反之則水分子擴(kuò)散運動越弱，ADC值越小。因此細(xì)胞構(gòu)成不同的組織水分子擴(kuò)散能力存在差異，具體可通過測量ADC對疾病做出診斷[11]。DWI的信號強(qiáng)度除與ADC相關(guān)外，還受T2加權(quán)像的影響，即存在光亮通過(shine-through)效應(yīng)，因此雖然一般來講ADC 值下降，DWI 像呈現(xiàn)高信號，但DWI 高信號不一定預(yù)示ADC值下降[12]。關(guān)于腦實質(zhì)結(jié)核瘤的DWI表現(xiàn)及其ADC值測定的文獻(xiàn)報道不一。Vasudev等[13]觀察33例腦實質(zhì)結(jié)核，發(fā)現(xiàn)病變在DWI上呈等或低混雜信號，絕大部分腦結(jié)核瘤擴(kuò)散不受限。關(guān)于腦實質(zhì)結(jié)核DWI表現(xiàn)的確切機(jī)制目前尚不清楚，可能與結(jié)核的病理基礎(chǔ)有關(guān)，腦實質(zhì)結(jié)核病灶病理成分為炎性肉芽組織，含炎性細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及膠原纖維；同時，因血管源性水腫導(dǎo)致細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，水分子擴(kuò)散加快，這些可能是結(jié)核病灶擴(kuò)散不受限，甚至ADC 值升高的原因[13-14]。

大多數(shù)文獻(xiàn)報道病毒性腦炎急性期ADC值降低，與神經(jīng)元變性壞死導(dǎo)致的能量代謝障礙、Na+-2K+-2ATP 泵機(jī)能失調(diào)和Na+內(nèi)流增加造成的細(xì)胞毒性水腫有關(guān)。隨著病程進(jìn)展，血管源性水腫增加，脫髓鞘、神經(jīng)元壞死及炎癥細(xì)胞的浸潤導(dǎo)致細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，此時ADC值升高。Tokunaga等[15]報道病毒性腦炎ADC值降低可反映病程處于早期，隨著病程延長，ADC值可逐漸升高，因此ADC值的測量對診斷及治療病毒性腦炎具有重要的指導(dǎo)作用[16]。在本研究中，我們所選的病毒性腦炎病例的ADC值較對側(cè)相應(yīng)正常腦白質(zhì)區(qū)域ADC值減低，與Peng等[17]和Li[18]等報道的大多數(shù)ADC值較對側(cè)相應(yīng)正常腦白質(zhì)區(qū)ADC值升高不符，我們考慮其原因是本研究中的病毒性腦炎患者的病程為發(fā)病后7～33d，DWI呈稍高或高信號，與病毒性腦炎急性期細(xì)胞毒性水腫有關(guān)。

3.2 顱內(nèi)結(jié)核、病毒性腦炎的PWI比較 PWI是一種無創(chuàng)性測量腦灌注的新技術(shù)，與常規(guī)磁共振增強(qiáng)顯示的意義不同，PWI反映的是區(qū)域性腦血容量變化。Gupta等[19]認(rèn)為相對rCBV可以反映腦結(jié)核瘤的血管再生，對結(jié)核病療效的監(jiān)測有意義。Haris等[20]利用PWI參數(shù)評價腦結(jié)核瘤的治療效果。本研究的目的并非評價腦結(jié)核瘤的治療效果，而是探索PWI對于早期診斷顱內(nèi)結(jié)核的應(yīng)用價值。病毒性腦炎病理改變是腦組織炎性充血改變，腦實質(zhì)血管擴(kuò)張、充血，主要是病毒對腦實質(zhì)細(xì)胞的損害表現(xiàn)為彌漫性或局灶性神經(jīng)元變性、壞死，白質(zhì)脫髓鞘改變，淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤，周圍血管炎性反應(yīng)等[6]。李彩英等[7]對一例單純皰疹病毒性腦炎進(jìn)行的功能MRI研究結(jié)果顯示：病變區(qū)呈高灌注信號改變，灌注曲線顯示，病側(cè)相對rCBV及rCBF均較對側(cè)升高，峰值時間(TTP)值縮短；磁共振血管成像(MRA)顯示右側(cè)大腦中動脈主干及分支增粗，遠(yuǎn)端分支數(shù)目較左側(cè)大腦中動脈增多，管腔增粗。單純皰疹病毒性腦炎的PWI高灌注可能與病變腦組織炎性充血，血管擴(kuò)張、腦組織反應(yīng)性異常高灌注有關(guān)，符合腦炎診斷。在本研究中，顱內(nèi)結(jié)核瘤病灶區(qū)rCBV為0.494±0.086，較對側(cè)正常腦組織減低，而病毒性腦炎病灶區(qū)rCBV為1.976±0.649，較對側(cè)正常腦組織升高，且顱內(nèi)結(jié)核與病毒性腦炎之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。從而證實了本文研究目的中所提出的假說，即顱內(nèi)結(jié)核病灶區(qū)灌注減低，病毒性腦炎病灶區(qū)灌注升高。

綜上，本研究初步表明DWI的ADC和rADC值能夠較好的應(yīng)用在病毒性腦炎與顱內(nèi)結(jié)核的鑒別中。PWI的rCBV、rCBF能夠為鑒別顱內(nèi)結(jié)核、病毒性腦炎提供依據(jù)。所以，雖然MRI常規(guī)序列對不典型顱內(nèi)結(jié)核的診斷仍有一定難度，但DWI的ADC值和PWI的rCBV、rCBF卻有重要的診斷價值，能為不典型顱內(nèi)結(jié)核的診斷提供有效依據(jù)，兩者結(jié)合，可相互補(bǔ)充，提高診斷準(zhǔn)確率。

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