多模态磁共振成像在病毒性脑炎中的诊断价值

袁 川，戴 辉

(遵义医科大学附属医院 影像医学科，贵州 遵义 563099)

病毒性脑炎(Viral encephalitis，VE)是中枢神经系统常见感染性疾病之一，是由病毒侵犯脑组织，导致脑细胞变性、坏死而引起一系列临床症状，如发热、头痛、精神及神经症状。起病急，症状重，不及时治疗，会导致不可逆的后遗症，因此治疗前明确诊断尤为重要。近年来，MRI检查在中枢神经系统疾病诊断中发挥不可替代的作用。本文回顾性分析我院自2016年8月至2020年2月经临床证实的病毒性脑炎30例，探讨病毒性脑炎的常规MRI、弥散加权磁共振成像(Diffusion weighted imaging DWI)、1H-磁共振波谱(1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)、动脉自旋标记(Arterial spin labeling，ASL)影像表现特征，为其早期临床诊断、及时治疗提供可靠有效的影像学支持。

1 资料与方法

1.1 临床资料 本研究纳入的30例患者均符合病毒性脑炎的临床诊断标准[1]。男16例、女14例；年龄2～71岁，平均(37.6 ± 10)岁；临床症状表现为头痛、发热、抽搐、发作性意识障碍、肢体活动障碍等精神及神经症状。所有患者均行MRI检查并都有阳性表现。脑电图有典型的波形25例，腰椎穿刺脑脊液检查：颅内压升高24例，脑脊液内白细胞增多22例，蛋白质增高19例。

1.2 检查方法 MR检查使用GE公司(Signa HDxt)3.0T超导型磁共振扫描仪，头颅表面线圈。患者闭目平躺于扫描仪内，嘱其保持安静，头颅两侧放置海绵垫尽可能减少头部活动，双耳放置棉塞，采用表面头线圈进行图像采集。MRI序列：每例均行常规轴位T1WI、T2WI、FLAIR、DWI、MRS、ASL序列扫描及MRI增强检查，常规MRI扫描序列参数：层厚6 mm，层间距1 mm，在平扫的基础上进行测量区域的定位，选择病灶最大层面及相邻正常组织作为1H-MRS的定位层面进行扫描，扫描时间约10 min，利用系统自带软件进行图像后处理，获得感兴趣区波谱，并测量N-乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)等物质的峰下面积，进而计算出Cho/Cr、NAA/Cho、Cho/NAA比值。增强扫描按0.1 mmol/kg体重静脉团注钆喷替酸葡胺(Gd-DTPA)后行MRI T1WI相扫描。

2 结果

2.1 病毒性脑炎患者多模态MRI表现

2.1.1 常规MRI平扫及增强扫描 30例患者表现为脑实质内单发或多发斑片状、片状异常信号，T2WI呈稍高或高信号(见图1A)，T1WI呈等或低信号，边界不清，FLAIR序列上病变显示更清楚，位于脑叶者脑回轻度肿胀，脑沟变窄、变浅。累及单一脑区有8例，其中额叶、颞叶分别3例，脑干和小脑分别1例，累及多个脑区有22例，位于额顶叶、颞岛叶各2例，位于大小脑及脑干1例，其余17例双侧大脑半球多发病变。MRI增强扫描显示17例见斑片状、条形、脑回状强化(见图1B)，13例无强化。

2.1.2 DWI表现 DWI序列显示8例呈不均匀等、高信号(见图1C)，8例呈等信号，14例呈稍高及高信号，ADC图显示26例呈等、稍高及高信号，4例呈低信号。

2.1.31H-MRS表现 29例病毒性脑炎的Cho峰值轻度增高，1例Cho峰值明显升高，NAA峰值降低、Cr峰值无明显变化(见图1D、E)，2例患者乳酸峰(Lac峰)升高。病灶区与正常组织区的Cho/Cr、NAA/Cho、Cho/NAA比较差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.1.4 ASL表现 ASL灌注检查显示11例呈稍高、高灌注，4例等、高灌注，3例不均匀高低灌注，8例呈低灌注(见图1F)，4例灌注未见异常。

A：右额顶叶病变T2W呈高信号，脑回肿胀、脑沟变浅；B：增强扫描病灶无明显强化，邻近脑膜增厚强化；C：DWI上呈等、稍高信号；D、E：MRS显示Cho峰升高，NAA峰减低，Cho/NAA最大值约2.05；F：ASL示右侧额顶叶病变血流灌注减低。图1 11岁男性病毒性脑炎患者的影像资料

2.21H-MRS结果 病毒性脑炎病灶区与正常对照区相比，Cho/Cr、Cho/NAA值均升高，NAA/Cho值降低，差异均有统计学意义(P<0.05，见表1)。

表1 VE病灶区与正常区1H-MRS结果比较

3 讨论

病毒性脑炎(Viral encephalitis，VE)是中枢神经系统常见感染性疾病之一，主要通过病史、实验室检查、脑电图、影像学检查和抗病毒治疗等方法进行诊断和治疗。通常由疱疹病毒、肠道病毒、虫媒病毒等经结膜、呼吸道、肠道或蚊虫叮咬侵入躯体引起，可直接侵入中枢神经系统，也可滋生、繁殖于淋巴系统内并经血液传播至全身各部位。病毒进入中枢神经系统之后，通过直接侵袭神经组织、机体免疫性病理损害、免疫性血管炎3种机制导致脑炎或脑膜脑炎。病理上脑实质局灶性或广泛性充血、水肿，淋巴细胞和浆细胞为主的炎性细胞浸润，神经元变性、坏死、细胞膜解体和脱髓鞘、胶质细胞增殖等干扰脑细胞代谢，损害脑组织[2]。某些病毒类型在病变早期无典型临床表现，阴性率居高不下，临床医师确诊该病充满挑战[3]，磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)在病毒性脑炎诊断中病灶检出率比CT更具优势[4]，病变多位于大脑、丘脑和脑干，也可双大脑广泛发生，病灶呈等或长T1信号、长T2信号，FLAIR序列上呈高信号、显示更清晰，增强扫描大部分无强化，少数斑片状、条形或脑回状强化。病毒性脑炎主要分布于在额颞叶等边缘系统，与神经上皮源性的低级别胶质瘤和缺血性脑卒中，无论临床症状还是MRI表现十分类似，很难鉴别。而多模态磁共振成像是多种磁共振新技术的联合应用，较常规MRI检查方法，能进一步反映组织的微观结构、血流状况、代谢和功能情况，为病毒性脑炎的诊断及鉴别诊断提供了更多的参考依据。

DWI运用水分子布朗运动的原理，反映人体组织所处的微环境不同及细胞内外水分子转运情况。由于DWI 会受到弥散敏感系数、T2 穿透效应、各向异性等多因素影响，有时会出现弥散受限的假阳性表现，为了消除这种现象，我们一般采用ADC图来反映病理情况下水分子真实弥散情况，ADC图呈低信号，提示弥散受限，反之亦然。病毒性脑炎早期由于神经元变性、坏死导致Na+-K+-ATP泵机能障碍，Na+内流，细胞内水分子增加，细胞外水分子减少，水分子扩散受限，DWI呈明显高信号，ADC值减低。随着疾病的进展，血脑屏障破坏，毛细血管通透性增加，血浆蛋白和水分通过毛细血管壁渗出到细胞外，即由细胞毒性水肿过渡到血管源性水肿，DWI呈不均匀高信号，ADC图信号不均匀。病变后期则以血管源性水肿为主，组织水分子增加，ADC呈高信号，水分子扩散不受限。因此，常规MRI结合DWI序列可以反映病毒性脑炎的病理过程。

1H-MRS是目前唯一的无创性检测活体组织代谢物浓度的技术，能较早体现脑神经组织生长分化、能量代谢、髓鞘破坏、缺失过程[5]，MRS通过N-乙酰天冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)和乳酸(Lac)等代谢物变化定量分析病灶特征。NAA在神经细胞中占比高，其峰值位于2.02ppm，是线谱中的最高峰，下降提示神经元受损(如缺血、感染、肿瘤等)，受损程度与NAA的下降成正比。Cr代表能量代谢，其波峰位于3.03ppm，为线谱中第二大峰；Cho反映细胞膜代谢的变化，峰值出现在3.2ppm，Cho升高反映神经胶质细胞增生。有学者[6]认为，Cr在不同代谢条件下比较稳固，可额外充当别的代谢物浓度变化基准，所以用NAA/Cr、Cho/Cr值体现神经元功能、髓鞘完整性[7]。通常，脑炎Cr不会改变，因此，脑炎和肿瘤的鉴别可以用Cho/Cr来阐述，即前者Cho轻度升高，因细胞膜代谢快，后者Cho值明显高于脑炎，即Cho/Cr显著增加。陆梦如[8]通过对45例VE和低级别胶质瘤两组的MRS实验获得前者Cho略有升高，NAA略有降低，Cr变化不大；后者Cho明显升高，NAA明显降低，Cr中度下降。当Cho/Cr取界值2.46，鉴别低级别胶质瘤及VE的敏感度和特异度较高。这与吴俊峰、尹子铭等[9-10]研究基本一致。本研究中Cho/Cr值为1.81±0.76，低于2.46的临界值，与文献报道相符。Lac因对早期脑缺血较敏感，充当无氧代谢的标志，正常情况下Lac检测几乎为零，但当脑组织细胞坏死、无氧代谢增加、恶性肿瘤囊性变、病毒性脑炎时，Lac的含量伴随糖无氧酵解的能力加强而显著增加，反映出细胞缺氧程度，本研究中有2例Lac峰升高。Kozic[11]通过对3例进行性多灶性白质脑病(PML)(其中2例HIV阳性患者和1例慢性淋巴细胞白血病患者广泛的脑损伤)行常规MRI和MRS检查中得到Cho/Cr比值升高，NAA/Cr比值降低，Lac峰值显著升高。因此，在颅脑感染性病变中，MRS能够体现神经细胞受损区域病灶内代谢产物含量变化波动情况，并且利用代谢物峰值比对脑炎和低级别胶质瘤进行鉴别诊断。

动脉自旋标记(Aterial spin lableing，ASL)，不需要外源性造影剂，它通过将动脉内1H标记为自由扩散示踪剂(内源性示踪剂)，在单位时间内无创性反应单位体积脑组织的血容量，定性和定量评估血流灌注情况，进而实现全脑灌注成像。ASL由于无造影剂增强、无创、简便、安全等优点逐步应用于脑血管疾病、颅内感染性疾病、颅脑肿瘤、癫痫等疾病的研究[12]。VE早期细胞充血肿胀，周围血流加快，毛细血管扩张、水分子扩散受限，组织反应性异常高灌注(DSC、ASL成像灌注均增高)。Tyrakowska-Dadeo等[13]通过对12例确诊的急性期蜱传脑炎患者进行常规MRI和DSC-MRI灌注研究，显示存在脑血流灌注障碍，脑血流和脑血容量略有增加，呈高灌注显像。Nagesh等[14]研究表明，VE病灶区域呈异常高灌注，而癫痫病灶区域呈低灌注，这对我们鉴别急性期脑炎或癫痫有一定帮助。本研究中18例有异常高灌注表现，反映病灶部分或全部处于急性期，8例患者病灶呈低灌注，考虑与血管收缩、局部组织坏死或继发性癫痫导致局部脑血流量减少所致，4例未见异常灌注，推测与患者接受过治疗、病程处于后期或个体敏感性等因素有关。由此可见，脑血流量灌注高低与病毒性脑炎严重程度、病程长短及治疗有关。

常规MRI联合MRS、3D-ASL多模态MRI成像技术通过反映组织的微观结构、代谢改变及血管灌注情况，为VE的诊断及鉴别诊断提供了新思路，这对VE的及时治疗有极大帮助。