熱射病影像研究進展

濱州醫(yī)學院煙臺附屬醫(yī)院影像科 (山東 煙臺 264100)孔超男 李 軍

熱射病(又稱中暑高熱)是中暑最嚴重的類型，特征是核心體溫升高到40℃以上，伴有中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙(包括譫妄、抽搐或昏迷)[1]。盡管適當降低了體溫并采取了積極的治療措施，熱射病通常還是致命的，那些幸存下來的人可能會遭受永久性神經(jīng)損傷[2]。以往關(guān)于熱射病病理生理機制的研究較多，但其影像學研究的報道較少。本文主要對熱射病患者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像表現(xiàn)進行綜述，為熱射病的診治及預(yù)后評估提供依據(jù)。

臨床上將熱射病分為典型性(又稱非勞力型)和勞力性兩種類型。典型性多見于兒童，老年，體弱、有慢性疾病的患者，其體溫調(diào)節(jié)能力較低，當處于高溫高濕環(huán)境中易患熱射病。勞力性多見于健康成人，由于在高溫、高濕環(huán)境中持續(xù)工作或運動所致。這兩種類型均可引起體溫調(diào)節(jié)機制失代償，導致核心體溫升高及中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能損傷。

1 病理生理學

有研究按照病理生理學改變把熱射病定義為一種高溫綜合征，與全身性炎癥反應(yīng)有關(guān)，導致多器官功能不全，其中腦病占主導地位[1]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害是多種機制相互作用的結(jié)果，主要包括一下幾個方面：

1.1 循環(huán)衰竭高熱引起腦血流量改變的機制可能是：(1)高熱時，人體通過皮膚血管擴張、心排血量增加使血液從中央循環(huán)流向肌肉和皮膚，以利于散熱，血液大量流向皮膚、肌肉可能會引起腦灌注不足。(2)研究顯示，正常的心血管對嚴重熱應(yīng)激的適應(yīng)性是心輸出量每分鐘最多增加20公升[3]。持續(xù)高熱使心臟負荷加重，引起心臟功能障礙，心排血量下降，進一步加重腦灌注不足，從而導致腦缺血、缺氧。

1.2 直接的細胞熱毒性高熱能導致脊髓和腦細胞的快速死亡。研究已經(jīng)證實了小腦Purkinje細胞對熱致?lián)p傷的選擇性易感性[4]。

1.3 炎癥炎癥在熱射病患者中感染的發(fā)生率很高[2]。其與內(nèi)臟灌注不足等熱應(yīng)激相關(guān)的局部和全身性損傷會改變腸道的免疫和屏障功能，這種改變允許內(nèi)毒素泄漏進入血液循環(huán)，誘導炎性細胞因子產(chǎn)生增加，并釋放一氧化氮和內(nèi)皮素等內(nèi)皮血管活性因子[1]。研究發(fā)現(xiàn)熱射病患者血液中可溶性腫瘤壞死因子受體(sTNFR 60、sTNFR 80)的濃度明顯增加，而將身體冷卻到正常溫度不會導致這些因素的抑制，殘余神經(jīng)功能缺損可能與冷卻前白介素-6(抗炎細胞因子)和冷卻后腫瘤壞死因子(促炎細胞因子)受體濃度較高有關(guān)[5]。

1.4 凝血障礙血管內(nèi)皮細胞損傷和凝血障礙導致彌散性血管內(nèi)凝血可能是熱射病的重要病理機制[1]。熱射病顱內(nèi)出血患者常伴有彌散性血管內(nèi)凝血[6-7]。

2 臨床表現(xiàn)

熱射病的診斷必須存在兩個表現(xiàn)：高熱(直腸溫度≥41℃)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。腦功能障礙通常是嚴重的，但也可以是輕微的，可以僅表現(xiàn)為不當行為或判斷力受損，然而患者更常出現(xiàn)的是譫妄或昏迷。小腦Purkinje(浦肯野)細胞對高熱非常敏感，是熱射病最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)易損區(qū)，病人常遺留有共濟失調(diào)的癥狀。海馬區(qū)受損常出現(xiàn)記憶障礙。

除了顱腦損傷，熱射病還可引起肝、腎、心臟等多器官功能衰竭以及代謝性酸中毒、橫紋肌溶解癥等并發(fā)癥。

3 影像表現(xiàn)

熱射病患者顱腦損傷的表現(xiàn)主要有：細胞毒性水腫、微出血、腦炎等。

3.1 病變部位的特征性熱射病患者磁共振檢查常出現(xiàn)雙側(cè)小腦對稱分布的異常信號，這與小腦富含Purkinje細胞有關(guān)。Bazille等[4]通過尸檢證明熱射病患者的主要神經(jīng)病理學改變是Purkinje細胞嚴重彌漫性丟失；該研究還發(fā)現(xiàn)丘腦中央中核、齒狀核的神經(jīng)元死亡機制與浦肯野細胞中的神經(jīng)元死亡機制不同，并且更可能是由于傳入神經(jīng)阻滯所致。小腦傳出途徑通過小腦上腳進入中腦被蓋，然后分為兩部分：一部分組成小腦紅核纖維束，止于紅核；一部分構(gòu)成小腦丘腦束，穿過紅核后，止于丘腦腹外側(cè)核。Fushimi等[8]報道了一例熱射病患者入院時磁共振檢查DWI未發(fā)現(xiàn)異常，第9天復查DWI顯示雙側(cè)齒狀核、雙側(cè)小腦上腳及中腦被蓋出現(xiàn)異常高信號，這例患者的顱腦異常信號分布區(qū)顯示了小腦傳出途徑的廣泛參與。在先前關(guān)于熱射病磁共振表現(xiàn)的研究中8例熱射病患者中有5例顱腦MRI發(fā)現(xiàn)異常信號，其中有3例患者均出現(xiàn)了雙側(cè)小腦對稱分布的異常信號[6]。

以往的病例報道表明：除小腦外，熱射病患者中樞神經(jīng)系統(tǒng)易損傷的部位還包括海馬、中腦被蓋、尾狀核、丘腦、皮層下白質(zhì)，亦多呈對稱性[7-13]。其中有一例年輕的勞力性熱射病患者經(jīng)過3天的治療后神志清醒但非常健忘，在發(fā)病7天后MR檢查發(fā)現(xiàn)雙側(cè)海馬及胼胝體壓部DWI高信號、ADC圖低信號，9個月后隨訪觀察DWI及ADC圖異常信號消失，但他仍患有嚴重的順行性失憶癥，并且隨訪的FDG PET顯示患者雙側(cè)海馬區(qū)出現(xiàn)嚴重的葡萄糖低代謝[13]。

關(guān)于血管源性水腫的報道比較少。Mahajan等[10]報道過一例患者出現(xiàn)短暫性彌漫性腦水腫，初次CT顯示彌漫性腦水腫，入院2天后隨訪CT顯示腦水腫完全消失，由于患者繼續(xù)表現(xiàn)出精神狀態(tài)改變，進一步的磁共振檢查發(fā)現(xiàn)雙側(cè)小腦半球，雙側(cè)尾狀核頭部和海馬體呈對稱性高信號。

3.2 磁共振對熱射病顱腦病變最有價值的序列部分熱射病患者顱腦磁共振檢查時常規(guī)T1WI和T2WI序列沒有異常信號顯示，而在DWI序列卻發(fā)現(xiàn)明顯的異常信號，說明DWI對熱射病患者缺血、缺氧所致細胞毒性水腫的顯示具有很大的優(yōu)勢[6,12]。在先前關(guān)于熱射病磁共振表現(xiàn)的研究中就有兩例，其中一例熱射病患者DWI上發(fā)現(xiàn)雙側(cè)小腦齒狀核對稱性高信號，伴ADC圖信號減低，但常規(guī)MRI T1WI、T2WI、T2-FLAIR均未發(fā)現(xiàn)異常改變；另一例熱射病患同樣在常規(guī)序列未檢測到異常改變，而在DWI顯示出右側(cè)半卵圓中心的斑點狀缺血灶[6]。雖然治療后部分患者這種細胞毒性水腫的MRI信號異常是可逆的，但遠期隨訪患者常出現(xiàn)小腦萎縮的情況，表明熱射病會引起不可逆的神經(jīng)元損害[11,14]。

SWI(磁敏感加權(quán)成像)對順磁性物質(zhì)具有非常高的敏感性，出血的代謝產(chǎn)物脫氧血紅蛋白以及含鐵血黃素都屬于高順磁性物質(zhì)，可以改變局部磁場而引起質(zhì)子去相位，并被相位圖探測到。由于出血量小、且微量出血周圍常無水腫，常規(guī)序列難以發(fā)現(xiàn)。與常規(guī)序列相比，SWI為顱內(nèi)微出血灶的檢出提供了更高的可靠性和靈敏性，是檢測顱內(nèi)微出血的首選序列[15]。已經(jīng)有多例關(guān)于熱射病患者出現(xiàn)顱內(nèi)出血的報道，其病理機制主要是伴發(fā)了彌散性血管內(nèi)凝血[6-7]。先前的一項研究[6]中3名出現(xiàn)顱內(nèi)出血的熱射病患者最終均死亡，其余5名未檢測到顱內(nèi)出血的患者治療后僅遺留共濟失調(diào)的癥狀，進而推測SWI檢測到顱內(nèi)出血灶(包括微出血)可能提示患者預(yù)后不良。Sonkar等[7]報道過一例被診斷為患有DIC伴雙側(cè)腦內(nèi)出血的熱射病患者，經(jīng)過積極的治療后得以幸存，并且沒有留下神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。因此熱射病患者顱內(nèi)出血病的預(yù)防及早期治療是非常有意義的。

熱射病患者感染的發(fā)生率很高，但顱內(nèi)感染的報道較少。在先前的研究中有1例熱射病患者于發(fā)病后第16天出現(xiàn)了腦炎，其MRI表現(xiàn)為T2-FLAIR及DWI序列左顳葉海馬明顯腫脹并呈稍高信號[6]。這可能與內(nèi)毒素泄漏機制及促炎和抗炎細胞因子的過度分泌有關(guān)。

3.3 擴散張量成像及磁共振波譜在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷中的重要性

擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)不僅可以直觀的觀察白質(zhì)纖維束的走行，并且能通過定量研究反映白質(zhì)纖維束功能的改變。研究發(fā)現(xiàn)熱射病患者小腦各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)下降，提示熱射病患者白質(zhì)纖維束受損[6]。

磁共振波譜(m a g n e t i c r e s o n a n c e spectroscopy，MRS)能直接觀測活體組織中許多與病理生理過程有關(guān)的代謝物及其體內(nèi)分布，可用于許多疾病的早期診斷與鑒別診斷，許多病變在還未出現(xiàn)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化之前已經(jīng)出現(xiàn)一些微觀改變，比如生化的改變。利用氫質(zhì)子磁共振譜可以無創(chuàng)檢測腦內(nèi)NAA(N-乙酰門冬氨酸)、Cho(膽堿)、Cr(肌酸)和Lac(乳酸)等代謝產(chǎn)物的濃度。NAA峰被視為神經(jīng)元密度和活性的標記，Cho波檢測的是細胞膜轉(zhuǎn)換過程中水溶性膽堿化合物，Cho/Cr被認為是細胞膜轉(zhuǎn)運功能的標記。研究發(fā)現(xiàn)熱射病患者小腦組織中NAA/Cr明顯降低，表明小腦神經(jīng)元受損，其降低的程度有助于判斷熱射病的病情和預(yù)后；8例熱射病患者中有2例出現(xiàn)顯著Lac峰，乳酸為無氧代謝產(chǎn)物[6]，表明腦組織存在缺氧的情況，正常腦組織沒有明顯乳酸峰。進一步的研究觀察到小腦代謝物的水平不受季節(jié)溫度的影響，但可能受體溫的影響，體溫升高小腦的Cho/Cr會增加；該研究還顯示體溫在38℃至40℃之間時NAA峰不受影響[16]。

綜上所述，熱射病可伴發(fā)多種并發(fā)癥[17-18]，熱射病患者常于小腦、中腦被蓋、海馬、丘腦、尾狀核、胼胝體等部位出現(xiàn)代表細胞毒性水腫的DWI高信號，并且常呈對稱性分布，雖然治療后部分患者這種細胞毒性水腫的MRI信號異常是可逆的，但近期或遠期隨訪中常出現(xiàn)小腦萎縮。除了細胞毒性水腫，熱射病患者顱腦損傷主要表現(xiàn)還有微出血。SWI能靈敏的檢測到顱內(nèi)微出血灶，熱射病患者出現(xiàn)顱內(nèi)出血可能提示預(yù)后不良。DTI可定量研究反映白質(zhì)纖維束功能的改變，熱射病患者小腦組織FA值降低程度有助于判斷小腦神經(jīng)纖維損害情況。MRS可探測熱射病患者小腦代謝物異常，NAA/Cr降低的程度可以提示神經(jīng)元受損的程度，幫助評估熱射病患者病情的輕重。