磁共振彌散加權成像及灌注加權成像在顱內結核與病毒性腦炎鑒別診斷中的應用

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

顱內結核為結核菌感染腦組織和腦膜后所引起的一組結核感染性疾病，發病率占顱內感染性疾病的60%以上。顱內結核是重癥結核病，預后差，致死率、致殘率均較高。顱內結核診斷及治療的延誤是導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致顱內結核發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核菌株的出現，使顱內結核的診治面臨新的挑戰，如顱內結核感染途徑、受累的中樞神經系統范圍以及病程早期臨床表現形式較為多樣且不典型，從而使顱內結核的診斷成為臨床上的難題。顱內結核診斷的金標準是腦脊液中找到抗酸桿菌、培養出抗酸桿菌，但由于技術問題，其陽性率較低，涂片陽性率一般＜10%[1]，而在解放軍總醫院該值也僅為1.3 %(2/160)[2]。

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

本研究旨在探索性地研究彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)、灌注加權成像(perfusion weighted imaging，PWI)兩種檢測手段在顱內結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。其中顱內結核瘤者19例，伴發活動性肺結核者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例顱內結核在發病的14～75d行MRI檢查，23例病毒性腦炎在發病的7～33d行MRI檢查。

結核性腦膜炎臨床診斷標準：符合《2009國際結核病專家診斷共識》中確定的結核性腦膜炎或高度可能的結核性腦膜炎[8]。病毒性腦(膜)炎臨床診斷標準參見《臨床診療指南-神經病學分冊》[9]。19例顱內結核均經臨床表現、抗結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準。

1.2 檢查方法 采用MRI超導型磁共振成像系統(Signa Twinspead 3.0T，GE公司)，對所選病例在治療前行MRI平掃+增強、DWI、PWI檢查。使用MRI機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，套管針經肘前靜脈注射。

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

P W I數據處理：采用A D W 4.0工作站的FuncTool 2軟件包中的PWI處理軟件，對灌注區域的原始資料進行后處理，重建得到CBV、CBF圖。檢查結束后，將灌注圖像進行處理(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)參數圖。為計算rCBV的比值(病灶區CBV值/對側CBV值)，將ROI(面積20～40mm2)置于橫軸位病灶明顯的區域和對側相對正常的腦白質內，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最能代表正常腦白質的區域內。掃描結束后，對所得圖像在工作站(GE Advantage Workstation，AW4.2)進行后處理，得到每一選定層面的CBV偽彩圖。

1.4 統計學處理 采用SPSS 17.0軟件進行統計學分析。所有計量資料均經過正態性檢驗，符合正態性條件下以±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法進行兩兩比較，方差不齊則采用Dunnett's T3法進行比較。作圖采用Graphpad Prism軟件(版本5.0)及Excel 2007。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

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

表1 病毒性腦炎與顱內結核ADC和rADC值比較Tab.1 Comparison of ADC and rADC between intracranial tuberculosis and viral encephalitis

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

圖1 顱內結核和病毒性腦炎患者MRI圖像Fig. 1 MRI images of patients with intracranial tuberculosis and with viral encephalitis

3 討 論

3.1 顱內結核與病毒性腦炎的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散能力，水分子擴散能力越強，ADC值越大[10]，反之則水分子擴散運動越弱，ADC值越小。因此細胞構成不同的組織水分子擴散能力存在差異，具體可通過測量ADC對疾病做出診斷[11]。DWI的信號強度除與ADC相關外，還受T2加權像的影響，即存在光亮通過(shine-through)效應，因此雖然一般來講ADC 值下降，DWI 像呈現高信號，但DWI 高信號不一定預示ADC值下降[12]。關于腦實質結核瘤的DWI表現及其ADC值測定的文獻報道不一。Vasudev等[13]觀察33例腦實質結核，發現病變在DWI上呈等或低混雜信號，絕大部分腦結核瘤擴散不受限。關于腦實質結核DWI表現的確切機制目前尚不清楚，可能與結核的病理基礎有關，腦實質結核病灶病理成分為炎性肉芽組織，含炎性細胞、成纖維細胞及膠原纖維；同時，因血管源性水腫導致細胞外間隙擴大，水分子擴散加快，這些可能是結核病灶擴散不受限，甚至ADC 值升高的原因[13-14]。

大多數文獻報道病毒性腦炎急性期ADC值降低，與神經元變性壞死導致的能量代謝障礙、Na+-2K+-2ATP 泵機能失調和Na+內流增加造成的細胞毒性水腫有關。隨著病程進展，血管源性水腫增加，脫髓鞘、神經元壞死及炎癥細胞的浸潤導致細胞外間隙擴大，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值較對側相應正常腦白質區域ADC值減低，與Peng等[17]和Li[18]等報道的大多數ADC值較對側相應正常腦白質區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病后7～33d，DWI呈稍高或高信號，與病毒性腦炎急性期細胞毒性水腫有關。

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

綜上，本研究初步表明DWI的ADC和rADC值能夠較好的應用在病毒性腦炎與顱內結核的鑒別中。PWI的rCBV、rCBF能夠為鑒別顱內結核、病毒性腦炎提供依據。所以，雖然MRI常規序列對不典型顱內結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，能為不典型顱內結核的診斷提供有效依據，兩者結合，可相互補充，提高診斷準確率。

[1] Trusov A, Bumgarner R, Valijev R, et al. Comparison of lumin LED fluorescent attachment, fluorescent microscopy and Ziehl-Neelsen for AFB diagnosis[J]. Int J Tuberc Lung Dis, 2009,13(7): 836-841.

[2] Hu J, Zhang JT, Lang SY, et al. Analysis of cerebrospinal fluid from 167 cases of tuberculous meningitis[J]. Med J Chin PLA,2010, 35(5):580-583. [胡佳, 張家堂, 郎森陽, 等. 結核性腦膜炎167例腦脊液分析[J].解放軍醫學雜志, 2010, 35(5): 580-583.]

[3] Wu JH, Li DY, Li H, et al. A collective review of syndrome of transient headache and neurological deficits with cerebrospinal fluid lymphocytosis[J]. Med J Chin PLA, 2016, 41(4): 343-347.[吳建華, 李登英, 李花, 等. 短暫頭痛、神經功能缺損伴腦脊液淋巴細胞增多綜合征病例綜述[J]. 解放軍醫學雜志,2016, 41(4): 343-347.]

[4] Lammie GA, Hewlett RH, Schoeman JF, et al. Tuberculous cerebrovascular disease: a review[J]. J Infect, 2009, 59(3): 156-166.

[5] Xu GY, Li H, Ao GK, et al. Diagnostic value of MRI for intracerebral infarctions accompanied by tuberculous meningitis[J]. Chin J Clin (Elect Edit), 2011(20): 5939-5944.[許國宇, 李紅, 敖國昆, 等. 磁共振成像對結核性腦膜炎伴發腦梗死的診斷價值[J]. 中華臨床醫師雜志(電子版),2011(20): 5939-5944.]

[6] 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.

[7] Li CY, Li NN, Wang GS, et al. The diagnosis of one side herpes simplex virus encephalitis with function magnetic resonance imaging (FMRI)[J]. J Brain Nerv Dis, 2010, 18(2): 108-110. [李彩英, 李寧寧, 汪國石, 等. 功能MRI診斷單純皰疹病毒性腦炎一例[J]. 腦與神經疾病雜志, 2010, 18(2): 108-110.]

[8] Marais S, Thwaites G, Schoeman JF, et al. Tuberculous meningitis: a uniform case definition for use in clinical research[J]. Lancet Infect Dis, 2010, 10(11): 803-812.

[9] Chinese Medical Association. Guidelines for clinical diagnosis and treatment- Neurology Division[M]. Beijing: People's Health Press, 2016. 28-29. [中華醫學會. 臨床診療指南-神經病學分冊[M]. 北京: 人民衛生出版社, 2016. 28-29.]

[10] Li TQ, Takahashi AM, Hindmarsh T, et al. ADC mapping by means of a single-shot spiral MRI technique with application in acute cerebral ischemia[J]. Magn Reson Med, 1999, 41(1): 143-147．

[11] Cheng B, Jin GH, Shi MH, et al. Diagnostic value of DWI, ADC in patients with primary central nervous system non-hodgkin's lymphoma[J]. J Ningxia Med College, 2008, 30(3): 319-322.[陳兵, 金國宏, 侍明海, 等．DWI和ADC 值在原發性中樞神經系統非霍奇金淋巴瘤中的鑒別診斷價值[J]. 寧夏醫學院學報, 2008, 30(3): 319-322.]

[12] Xiao XH, Kong XQ, Liu DX, et al. Time course of changes in signal intensity and apparent diffusion coefficient on diffusionweighted images in cerebral infarction[J]. Chin J Radiol, 2000,34(5): 325-329. [肖學宏, 孔祥泉, 劉定西, 等. 腦梗死在擴散加權像上信號強度及表面擴散系數變化的時間過程[J]. 中華放射學雜志, 2000, 34(5): 325-329.]

[13] Vasudev MK, Jayakumar PN, Srikanth SG, et al. Quantitative magnetic resonance techniques in the evaluation of intracranial tuberculomas[J]. Acta Radiol, 2007, 48(2): 200-206.

[14] Gupta RK, Prakash M, Mishra AM, et al. Role of diffusion weighted imaging in differentiation of intracranial tuberculoma and tuberculous abscess from cysticercus granulomas-a report of more than 100 lesions[J]. Eur J Radiol, 2005, 55(3): 384-392.

[15] 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.

[16] Qu JY, Li WH. The application of MRI in diagnosis and prognostic evaluation for viral encephalitis[J]. Intern J Med Radiol, 2015, 38(6): 520-522. [曲健藝, 李文華. MRI對病毒性腦炎的診斷及預后評價[J]. 國際醫學放射學雜志, 2015,38(6): 520-522.]

[17] Peng J, Luo TY, Lu FJ, et al. MRI, DWI and 1H-MRS features of viral encephalitis: report of 36 cases[J]. Acta Academiae Med Militaris Tertiae, 2009, 31(3): 257-260. [彭娟, 羅天友, 呂發金,等. 病毒性腦炎的核磁共振成像、擴散加權成像和質子MR波譜表現[J]. 第三軍醫大學學報, 2009, 31(3): 257-260.]

[18] Li F, Wang ZH. The application of magnetic resonance imaging and diffusion-weighted imaging in viral encephalitis[J]. Chin J Clin Res, 2011, 24(3): 179-181. [李芳, 王振海. 病毒性腦炎的磁共振成像和擴散加權成像表現[J]. 中國臨床研究, 2011,24(3): 179-181.]

[19] Gupta RK, Haris M, Husain N, et al. Relative cerebral blood volume is a measure of angiogenesis in brain tuberculoma[J]. J Comput Assist Tomogr, 2007, 31(3): 335-341.

[20] Haris M, Gupta RK, Husain M, et al. Assessment of therapeutic response in brain tuberculomas using serial dynamic contrastenhanced MRI[J]. Clin Radiol, 2008, 63(5): 562-574.