高场强磁共振扩散张量成像对单纯脑白质疏松症及多发性硬化的鉴别诊断价值

王　勇，张　晖，耿左军，宋　鹏，柳　青，宋振虎，玉　鉴，田　欣，王　哲

(　1.河北医科大学第二医院医学影像科，石家庄 050000； 2.河北省人民医院医学影像科，石家庄 050051；

3.河北医科大学临床学院计算机教研室，石家庄 050031)

高场强磁共振扩散张量成像对单纯脑白质疏松症及多发性硬化的鉴别诊断价值

王勇1※，张晖2，耿左军1，宋鹏1，柳青1，宋振虎1，玉鉴1，田欣1，王哲3

(1.河北医科大学第二医院医学影像科，石家庄 050000； 2.河北省人民医院医学影像科，石家庄 050051；

3.河北医科大学临床学院计算机教研室，石家庄 050031)

摘要：目的评价3.0 T磁共振扩散张量成像(DTI)对鉴别脑白质疏松症(LA)与多发性硬化(MS)急性期病灶的诊断价值。方法选取2010年1月至2011年10月在河北医科大学第二医院及河北省人民医院神经内科就诊的已确诊为LA的患者68例以及确诊为MS的患者36例作为研究对象，应用3.0 T磁共振对68例LA患者及36例MS患者行常规MRI及DTI检查，重建出表观扩散系数(ADC)部分及各向异性(FA)图，测量LA病灶及MS急性期病灶的FA值及ADC值并进行比较。结果单纯LA及急性期MS病灶常规MRI均表现为长T1长T2信号，急性期MS患者中脑室周围高信号(PVH)分型为1型的患者比例显著高于单纯LA组PVH1型的比例(χ2=18.457，P<0.01)。表现为PVH 1型的LA患者，其侧脑室前角周围、侧脑室后角的ADC值与PVH 1型急性期MS患者在上述区域的ADC值比较差异无统计学意义(t=1.447，1.862，P>0.05)，而位于放射冠区域的ADC值比较差异有统计学意义(t=2.885，P<0.01)，这3个区域的FA值比较差异均有统计学意义(t=3.425，4.531，7.226，P<0.01)。结论DTI技术能够更为准确地量化指标，有助于在不进行增强扫描的情况下较为准确的分辨LA与急性期MS病灶，为MS的早期诊断、早期治疗提供参考。

关键词：脑白质疏松症;多发性硬化；磁共振成像;扩散张量成像

脑白质疏松症(leukoaraiosis，LA)是由多种原因引起的、广泛的室周区脑白质损害，范围较局限的LA病灶与多发性硬化(multiple sclerosis，MS)病灶，尤其是急性期MS病灶在常规MRI中的信号强度较为相似，因此依靠常规MRI平扫鉴别两者比较困难，很多患者因过敏体质、经济原因或医师诊断水平有限而未行增强MRI检查，最终导致误诊；临床上单纯LA通常只需临床观察，而MS患者则须积极干预治疗，如治疗不及时，就有可能发展成为血管性痴呆，因此及时发现急性期MS病灶并早期给予干预治疗，对改善患者的预后有积极意义。

本研究对LA患者和MS患者行常规MRI及弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)检查，旨在应用3.0 T高场强磁共振DTI技术描述及测量室旁LA及急性MS病灶的部分各向异性(fraction anisotropy，FA)、表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)及白质纤维束的走行情况，探讨DTI在鉴别两者中的价值，以期降低患者检查费用、缩短检查时间、消除患者过敏风险，使患者得到早期明确的诊断和治疗。

1资料与方法

1.1一般资料选取2010年1月至2011年10月在河北医科大学第二医院及河北省人民医院神经内科就诊并确诊为LA的患者68例以及确诊为MS的患者36例。LA患者中男42例、女26例，年龄46～81岁，平均(63.1±10.4)岁；MS患者中男13例、女23例，年龄32～65岁，平均(46.8±8.2)岁，36例患者均为复发缓解型MS，病程4个月至8年；本研究经河北医科大学第二医院及河北省人民医院医学伦理学委员会批准，患者检查前均已签署MRI增强检查知情同意书，并知情同意本次研究。

1.2纳入标准详细询问患者既往病史，进行神经科查体及颅脑影像学检查；采用简易精神状态量表[1](mini-mentao state examination，MMSE)进行心理学测试，MMSE<23分者为认知功能减退。LA的诊断参考Kinkel等[2]和郭洪志[3]提出的诊断标准；MS患者符合McDonald等[4]制订的关于MS的诊断标准。

1.3排除标准①LA及MS患者合并其他脑部疾病者；②检查前1个月内接受过激素治疗的MS患者；③Alzheimer病、正常颅压脑积水、Bnswanger′s病、脑肿瘤、放射性脑白质损伤、脑白质营养不良及一氧化碳中毒等其他白质变性疾病[5]。

1.4检查方法104例患者均应用3.0 T MRI行常规序列成像和DTI序列成像，其中36例MS患者同时还需行增强MRI检查。全部序列扫描结束后，通过工作站测量，确定急性期MS病灶及典型LA病灶的ADC及FA。留存所有患者的影像学资料及测量数据。

MRI检查：使用美国GE Signa Excite 3.0 T磁共振扫描机，使用八通道头线圈，受检者均行常规MRI平扫，包括矢状位及轴位快速自旋回波(fast spin echo，FSE)T2WI、T1WI，液态衰减反转恢复序列(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)，扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)，冠状位 FSE T2WI检查。DTI检查：脉冲序列为单次激励EPI SE序列，层厚5 mm，层间距0 mm，层数22层，采用21个非线性梯度方向，b值为0和1000 s/mm2，重复时间为6000 ms；回波时间为minimum；视野(field of view，FOV)为240 mm×240 mm；图像矩阵128×128；采集次数为2；采集时间为152 s。36例MS患者在常规MR及DTI检查后行T1WI增强扫描(静脉注射钆喷酸葡胺)。

本研究主要观察侧脑室旁的急性期MS病灶，此区域及类型病灶往往是导致患者临床症状的责任病灶，较易与范围局限的LA病灶相混淆，而其他部位的MS病灶和稳定期MS病灶不包括在本研究中。病灶最大截面短径<5 mm者由于有可能受到容积效应的影响也被排除在本研究之外。

1.5影像学分析将全部患者的DTI图像数据传递到工作站(Advantage Workstation 4.2P)，原始图像应用DTI专用软件处理。由3名有经验的神经影像医师，采用盲测法在工作站上对受检者的室旁LA及急性期MS病灶的ADC值以及FA值进行测量。为减小部分容积效应，LA及MS病灶的感兴趣区域(region of interes，ROI)边缘应距脑室边缘及正常脑白质至少2 mm(相当于1个像素宽度)。在FA和ADC图像上，在相同部位取相等的ROI进行测量，每个病灶测量3次后取其均值。在ADC图上可显示受累脑白质病灶信号强度改变，FA图上可见病灶信号强度改变及受损白质纤维束的走行方向。

1.6脑白质病灶的分型采用半定量法对脑白质病灶进行分型，由3名有经验的神经影像科医师在不了解受检者临床资料的情况下，参考Kinkel等[2]的分型方法分型：根据T2WI所显示的脑室周围高信号(periventricular hyperin-tensity，PVH)分为5型：0型，未发现脑室周围异常高信号；1型，仅见于侧脑室前部和后部或中部的小灶性病变；2型，侧脑室周围可见局灶非融合或融合的双侧病变；3型，侧脑室周围可见月晕状异常高信号；4型，大片状白质高信号累及大部分白质区。

2结果

2.1单纯LA患者与MS患者PVH分型的比较MS患者中PVH分型为1型的患者比例显著高于单纯LA组PVH 1型的患者(P<0.01)，但PVH 2、3、4型患者的比例显著低于LA组(P<0.01)，两组PVH分型比较差异有统计学意义(u=4.075,P<0.05),见表1。

表1　单纯LA患者和MS患者

LA：脑白质疏松症；MS：多发性硬化；PVH：脑室周围高信号

2.2MS病灶的分型36例MS患者经常规MRI检查共发现MS病灶129个，根据强化扫描后MS病灶是否强化将病灶分为急性期病灶和稳定期病灶，其中急性期病灶86个、稳定期病灶43个。

2.3LA患者与MS患者ADC值及FA值的变化PVH分级越高，LA病灶的ADC值呈逐渐升高的趋势(r=0.783,P=0.002)，而FA值呈逐渐降低的趋势(r=-0.582,P=0.007)；急性期MS的ADC值亦升高(r=0.642,P=0.002)，FA值降低(r=-0.416,P=0.005)，见表2。

表2LA、MS患者不同分型ADC值及FA值的变化

组别病灶总数ADC1型2型3型4型FA1型2型3型4型单纯LA组681.31±0.051.33±0.111.34±0.081.37±0.150.36±0.030.32±0.060.29±0.020.22±0.07MS组361.34±0.131.38±0.08000.36±0.130.31±0.0700

LA：脑白质疏松症；MS：多发性硬化；ADC:表观扩散系数；FA:部分各向异性

2.4PVH为1型的LA患者与MS患者ADC值、FA值的比较表现为PVH 1型的LA患者，其侧脑室前角周围、侧脑室后角的ADC值与PVH 1型的急性期MS患者在上述区域ADC值的比较差异无统计学意义(P>0.05)，而位于放射冠区域的ADC值比较，急性期MS组ADC值高于单纯LA组，差异有统计学意义(P<0.01)，见表3；这3个区域的FA值比较差异均有统计学意义(P<0.01)，见表4，图1为1例LA合并右额叶MS男性患者磁共振平扫/增强及DTI扫描图，既往LA病史6年，原查体MRI显示双侧放射冠、半卵圆中心多发斑片状LA病灶；此次MRI显示右额叶白质区斑片状长T1长T2病灶(图1A，1B)，FLAIR(图1C)呈高信号，ADC图(图1E)显示病灶区域ADC值升高，FA图(图1F)显示病灶FA值降低；其ADC值及FA值变化均较左侧放射冠LA病灶显著。增强扫描后证实右额叶病灶为MS急性期病灶。

表3　不同部位脑白质病灶ADC值的比较　±s)

ADC:表观扩散系数；LA：脑白质疏松症；MS：多发性硬化

表4　不同部位脑白质病灶FA值的比较　±s)

FA:部分各向异性；LA：脑白质疏松症；MS：多发性硬化

图1ALA合并右额叶MS患者磁共振平扫、增强及DTI扫描图图1A：T1加权成像；图1B：T2加权成像；图1C：液体反转恢复序列；图1D：T1加权成像增强；图1E：表观扩散系数图；图1F：各向异性系数图

3讨论

3.1LA的临床及影像学特征LA是由多种原因引起的脑白质异常，Hachinski等[6]于1987年首先提出这一影像学术语用来描述脑CT检查时室周及半卵圆中心脑白质的斑片状低阴影或T2WI上斑片状高信号。LA病变主要位于脑室周围的深部白质，多对称分布，临床症状常以轻度记忆力减退及步态欠平稳为主要特征，也常见于无任何临床症状的健康查体者。

单纯老年LA病灶常规MRI显示为长T1长T2斑片状或片状异常信号，DTI检查显示病灶的ADC值升高而FA值降低，这与LA的轴索缺失、胶质细胞增生范围及扩散方向减弱相一致[7]。

本研究显示，单纯LA患者中PVH 1型占全部LA患者的51%，且该型患者是LA发病的最早期，早期将LA与其他脑白质病相甄别可避免延误其他脑白质疾病的诊治。表现为PVH 2～4型的LA患者随分型级别的升高，例数逐渐减少，病灶信号越高，范围越广泛，提示病灶越严重，此3种类型的病变性质基本明确，无需进一步鉴别诊断[8]。

3.2MS的相关临床及影像学特征MS是一种自身免疫性脑白质病，以中枢神经系统白质脱髓鞘病变为主要特征，MRI常规检查显示，侧脑室旁、放射冠及胼胝体等部位出现斑片状或斑块状长T1、长T2异常信号改变，部分患者在脑干、小脑及脊髓亦可出现不规则长T1、长T2斑块，增强扫描后急性期病灶出现异常对比增强，稳定期病灶则不出现。现阶段临床及影像检查常以此作为诊断MS的主要影像学依据[9]。但在实际临床工作中，众多MS患者早期临床症状表现轻微或不典型，常被误诊为LA或脑梗死而未进一步行MRI增强检查，以致延误了干预治疗的最佳时机。

本研究中，MS患者中PVH 1型占全部的88%，其影像表现最轻，属于MS进程最早期，DTI检查显示病灶的ADC值明显升高而FA值明显降低。这对同表现为PVH 1型的单纯LA与MS患者的区分有重要意义。

3.3单纯LA与急性期MS的ADC、FA值的比较在以往的临床工作中，大部分单纯LA病灶与早期MS病灶在常规MRI检查中不易区分，只能通过增强MRI检查才能进一步确诊[10]。

磁共振新技术的开发应用为两者在不注射造影剂的情况下区分病变性质提供了可能[11-12]。本研究显示，通过DTI检查，急性期MS病灶的ADC值有轻度增加，而FA值则明显减少。这一结果与其组织病理学基本相符，急性期MS病灶呈进展性改变，病变内呈炎性表现，可伴有坏死、炎性细胞以及髓鞘崩解产物的堆积，这些潜在地限制了水分子的扩散，形成了无方向性的水分子扩散屏障，从而使FA值降低[13-14]。另外有学者对早期MS患者进行研究发现，在MS病灶未出现之前，白质区就已经出现了FA值的明显降低[10，15]。由此得知，DTI可以敏感地检测到脑白质的细微、早期病变，从而使早期诊断、治疗MS成为可能。

本研究中，单纯LA和急性期MS病灶在侧脑室前角、后角区域测量的ADC值比较，差异无统计学意义(P>0.05)，而在放射冠区域的测量值比较，差异有统计学意义(P<0.05)，这可能与年龄相关大脑白质退化的选择性有关，即随着年龄的增长，大脑各部位老化程度和脑白质脱髓鞘程度不尽相同。也有学者认为，大脑不同部位血供的差异以及白质对缺血的敏感性差异也可能是导致侧脑室周围脑白质髓鞘改变，产生差异的原因[16]。

本研究结果表明，LA及MS急性期患者脑白质病灶的DTI均有共性改变，即在ADC值增加的同时FA值降低。这种变化与脑白质病变的轴索缺失及胶质细胞的增生相一致，轴索缺失和胶质细胞增生越显著，其ADC值增加、FA值降低也就越明显。LA及MS急性期患者脑白质病灶的DTI表现又不尽相同，LA病灶ADC值的升高幅度远低于MS病灶，而急性期MS病灶FA值较LA病灶下降的也更为明显。这是因为急性期MS病灶内轴索缺失较LA病灶更为严重，其可导致明显的组织内水成分增加及屏障程度减弱，从而引起ADC值和FA值的明显改变。

研究证实，DTI技术有助于鉴别单纯LA和早期急性期MS病灶的差异，有助于临床医师在疾病早期明确诊断、评估疾病的进展阶段。在DTI扫描进程中，0、300、800及1000等b值的选取及序列参数的校正对两种病灶的ADC值和FA值都将产生一定的影响。

神经科及影像科医师曾普遍认为，LA是多种脑白质疾病的前期表现，但并不能明确其所发现的早期LA病灶究竟是哪一种脑白质病的早期表现，在接下来疾病的亚临床阶段，神经科医师常常由于不知其最终转归而束手无策，由此导致早期脑白质患者缺乏及时且必要的干预治疗，从而直接影响患者的预后[17]。相信在不久的将来，磁共振设备及DTI技术的不断完善，序列及参数的进一步优化，将使脑白质病灶的定量观察指标更具敏感性和特异性，进而使脑白质病患者的早期诊断和干预治疗成为可能。

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Value of High Filed Intensity MR Diffusion Tensor Imaging in Differential Diagnosis of Leukoaraiosis and Multiple SclerosisWANGYong1,ZHANGHui2,GENGZuo-jun1,SONGPeng1,LIUQing1,SONGZhen-hu1,YUJian1,TIANXin1,WANGZhe3.(1.DepartmentofRadiology,theSecondHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050000,China; 2.DepartmentofRadiology,HebeiGeneralHospital,Shijiazhuang050051,China; 3.DepartmentofComputerScience,HebeiMedicalUniversityClinicalCollege,Shijiazhuang050031,China)

Abstract:ObjectivesTo evaluate the diagnostic value of 3.0 T MR diffusion tensor imaging(DTI) in distinguish acute lesions of multiple sclerosis(MS) from simple leukoaraiosis (LA).MethodsFrom Jan.2010 to Oct.2011,in the Second Hospital of Hebei Medical University and Hebei General Hospital,68 patients diagnosed as LA and 36 cases diagnosed as MS were studied as the objects.All the patients were examined by 3.0 T conventional MRI and DTI.Reconstruction of the apparent diffusion coefficient (ADC) map and the fraction anisotropy (FA) maps was done to measure and compare FA values and ADC values of simple LA lesions and acute lesions of MS.ResultsBoth LA and MS showed low signal intensity on T1-weighted images and high intensity on T2-weighted images.The number of patients with MS in acute stage of PVH typing for type 1 was significantly higher than that in LA group (χ2=18.4571，P<0.01).Comparing the value of ADC between the patients in acute stage and PVH type 1 MS and PVH type 1 LA,it was found that,the ADC value of the regions around the anterior horn of lateral ventricle and posterior horn of lateral ventricle were shown no statistically significant difference (t=1.447,1.862,P>0.05),but in the corona regions,the ADC value had statistically significant difference (t=2.885，P<0.01).The FA values of the 3 regions had statistically significant difference(t=3.425,4.531,7.226,P<0.01).ConclusionDTI technology,which can provide more accurate quantitative indicators,can distinguish acute lesions of MS from simple LA lesions without enhancement scanning,providing reference for the early diagnosis and treatment of MS.

Key words:Leukoaraiosis; Multiple sclerosis; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging

收稿日期：2014-09-16修回日期：2014-03-12编辑：辛欣

基金项目：河北省医学科学研究重点课题计划项目(20140399)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.049

中图分类号：R743.3; R445.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)17-3203-04