MELAS綜合征的MRI和ASL及1H-MRS特征

吳 珂，李 銳，馬 林，李 穎，王 巖，王玉林，婁 昕

（解放軍總醫院放射診斷科，北京 100853）

線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和腦卒中樣發作（Mitochondrial encephalopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes，MELAS）綜合征是由于線粒體基因或細胞核基因突變導致的線粒體結構和功能異常，導致神經元和神經膠質細胞的線粒體呼吸鏈缺陷和氧化磷酸化障礙，ATP生成減少，引起多器官能量供應障礙。臨床表現多樣，腦和肌肉受累最嚴重[1]。由于臨床表現缺乏特異性，極易誤診。本研究回顧性分析我院經肌肉活檢及基因檢測確診的9例MELAS患者的臨床及影像學資料，旨在提高對該病的診斷水平。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

9例患者，男6例，女3例，年齡7～35歲，平均23.5歲，病程 3～8年。

所有患者均沒有明確的陽性家族史。2例以頭痛、惡心、不耐受疲勞起病，5例以癲癇起病。其他表現：身材矮小和智力降低3例，視物模糊1例，肢體無力2例，意識喪失1例。實驗室檢查：4例患者血清乳酸水平升高。7例行肌肉活檢并病理證實，2例行基因檢測。肌肉活檢病理見肌纖維肌絲線粒體排列紊亂、增多，肌細胞變性。

1.2 掃描方法

采用GE 3.0T 750MR成像系統，32通道頭線圈，所有患者均行頭部MR常規及增強掃描、ASL灌注成像及1H-MRS檢查。頭顱常規掃描：FSE序列T2WI軸位，T1WI軸位，冠狀位FLAIR，層厚 5 mm，層間距 1 mm，FOV 24×24 cm，矩陣 288×224。

DWI：采用 EPI序列，TR 6 000 ms，TE 68 ms，b值 1 000 s/mm2，矩陣 128×128，層厚 5 mm，層間距1 mm，FOV 24×24 cm。

增強掃描：頭顱軸位、矢狀位及冠狀位T1WI掃描，對比劑為釓噴酸葡胺，劑量0.2 mL/kg。

3D動脈自旋標記成像（Arterial spin labeling，ASL）：TR 4 865 ms，TE 10.5 ms，矩陣 512×512，層厚 4 mm，層間距 1 mm，FOV 24×24 cm，標記后延長時間（Post-labeling delay，PLD）2 025 ms，掃描時間4 min 41 s。

1H-MRS：采用單體素掃描，TR 1 500 ms，TE 分別為35 ms和144 ms，將感興趣區置于病變部位及側腦室腦脊液區。利用GE公司后處理軟件FUNCTOOL軟件重建代謝譜線。分析各主要代謝物N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿（Cho），觀察1.33 ppm處乳酸（Lac）峰。

2 結果

2例雙側發病，7例單側發病，病變主要分布于頂葉、枕葉、顳葉皮層，1例位于小腦半球。MRI特點：平掃病變大腦皮層腫脹，1例累及小腦半球，皮層及皮層下白質T1WI呈稍低信號，其中1例患者T1WI皮層見線狀腦回樣高信號，T2WI呈稍高信號，FLAIR呈高信號，DWI呈高信號，ADC呈低信號。增強掃描腦皮層呈腦回樣強化（圖1～5）。

ASL：病變區呈明顯高灌注（圖6）。

1H-MRS：TE為 35 ms時，NAA峰不同程度降低，Cho峰升高，見Lac雙峰；當TE為144 ms時，見倒置 Lac 雙峰（圖 7，8）。

3 討論

1984年，Pavlakis等首次報道了MELAS綜合征，腦卒中樣發作和高乳酸血癥是其常見的臨床癥狀[2]，發病年齡10～40歲，兒童多見。神經元過度興奮學說認為其特征是毛細血管通透性增加、過度灌注和神經元過度興奮。臨床表現為頭痛和癲癇發作，這也是腦卒中樣發作最常見的先兆癥狀。腦組織基本病理改變為海綿樣變性，膠質細胞增生、脫髓鞘，神經元退變、壞死、基底節區鐵質沉積[3]。

圖1～8 男，28歲，視物模糊，雙耳聽力下降1月余，發作性頭痛。圖1～8分別為T2WI軸位、T1WI軸位、DWI、ADC、增強掃描軸位、ASL、MRS（TE=35 ms）、MRS（TE=144 ms）圖像。顯示右側顳、頂、枕葉病變區腦回腫脹，皮層及皮層下白質T2WI呈片狀稍高信號，T1WI呈稍低信號，DWI呈高信號，ADC呈低信號，增強掃描軸位病變呈腦回樣強化。ASL呈明顯高灌注。MRS單體素掃描：當TE=35 ms，NAA峰降低，Cho峰升高，Lac雙峰；當TE=144 ms，見倒置Lac峰，如箭頭所示。Figure 1～8. Male,28 years old,blurred vision,hearing loss in both ears more than a month,headache.Figure 1～8:Axial T2WI,T1WI,DWI,ADC,axial enhancement scanning,ASL,MRS(TE=35 ms),MRS(TE=144 ms).Unilateral temporal,apical,occipital lobe lesions.Gyrus were swelling,there are higher signal in cortex and subcortical white matter on axial T2WI,hypointensity on Axial T1WI,high signal on DWI,and hypointensity on ADC.Gyriform enhancement on axial enhancement scanning,high perfusion on ASL.TE=35 ms,NAA peak decreased,Cho peak increased,double Lac peak was showed;TE=144 ms,inverted Lac peak was showed,as the arrow showed on voxel MRS.

由于灰質核團較白質纖維神經細胞代謝活躍，灰質比白質更易受累[4]。病變主要部位為顳葉、頂葉、枕葉，雙側病變對稱或不對稱。本研究病變主要位于顳、頂以及枕葉，與以往研究報道一致[5]。其中1例T1WI皮層見線狀腦回樣高信號，可能為皮質層狀壞死改變[6]。增強掃描腦皮層呈腦回樣強化，Yonemura等[7]認為可能為血腦屏障破壞引起局部滲出所致。

DWI作為一項無創性MR功能成像技術，在中樞神經系統疾病診斷中得到廣泛應用。本研究發現病變DWI呈高信號，可能為神經元能量嚴重缺失造成細胞不可逆功能損害，導致細胞毒性水腫，ADC值降低。以往研究認為MELAS綜合征腦中風樣發作時ADC值升高，研究發現MELAS綜合征腦卒中樣發作時ADC值升高、降低可以同時存在。這與線粒體功能損害程度有關，細胞中度能量損害造成細胞中度功能損害，引起血管源性水腫，ADC值升高；細胞重度損害引起細胞毒性水腫，則ADC值降低[8-9]。

ASL作為一項無創、全新的容積灌注成像技術，能定量分析腦血流量等血流動力學指標，在臨床工作中有重要的價值。本研究中病變區為高灌注，推測與ATP的能量供應減少有關。由于能量供應需求和供給不平衡，導致無氧酵解和乳酸酸中毒，病變周圍的乳酸酸中毒引起血管平滑肌細胞pH值降低，導致血管擴張和充血[3，10]。因此，在MELAS綜合征的急性期，病變表現為高灌注。

1H-MRS檢查能夠檢測腦組織代謝，NAA被認為是神經元特定的氨基酸，它的降低反映了神經元的丟失或者損害，乳酸峰升高反映了無氧代謝。已有報道MELAS綜合征患者1H-MRS檢查NAA降低，乳酸升高，Cho/NAA略升高[11]，與我們的研究一致，也論證了線粒體無氧代謝理論。由于溶酶體破裂并大量釋放，導致神經元破壞，表現為NAA峰降低。由于線粒體氧化呼吸鏈功能障礙，氫或電子無法通過電子傳遞鏈生成氧，ATP生成減少，糖酵解增加，導致乳酸生成增多[12]。1H-MRS乳酸雙峰的檢測較傳統腦脊液有創檢測有重要的價值，然而MELAS綜合征的1H-MRS表現沒有特異性，其他疾病如腦梗死、脫髓鞘病變也會有同樣表現，診斷需要結合患者的臨床病史。另外，波譜分析時還應該把感興趣區放在腦室腦脊液及正常腦實質區，如也能發現乳酸峰，對臨床確診更有幫助。

由于MELAS臨床表現復雜，常造成誤診，臨床主要需與腦梗死、單純皰疹病毒性腦炎鑒別。腦梗死與MELAS綜合征常規MRI表現相似，但腦梗死病變范圍與血管供血范圍一致，另外，患者年齡較大，常有腦血管病的危險因素，沒有經過溶栓治療病變區為低灌注。單純皰疹病毒性腦炎好發于邊緣系統，易累及顳葉、島葉皮層、額葉眶回、扣帶回，首發癥狀常為高熱，可伴有腦膜刺激征。

綜上所述，MELAS綜合征的 MRI和 ASL及1H-MRS表現具有特征性，結合患者的年齡及臨床病史，有助于MELAS綜合征的診斷及鑒別診斷。