熱射病中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI應(yīng)用進展

徐浩然，李軍

作者單位：濱州醫(yī)學院煙臺附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，煙臺 264100

熱射病的典型臨床特征是核心體溫超過40.5℃，并出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)異常，包括記憶喪失、癱瘓、癲癇發(fā)作、譫妄、意識受損或昏迷，其他軀體并發(fā)癥包括休克、彌散性血管內(nèi)凝血、急性呼吸窘迫綜合征、急性心、腎、肝功能障礙和衰竭、酸堿或電解質(zhì)紊亂、橫紋肌溶解[1-3]。熱射病可分成經(jīng)典型(非勞力型)和勞力型，前者發(fā)生機制與機體產(chǎn)熱與散熱失衡有關(guān)，常見于運動量過大的年輕人，如消防員、軍人、工人；后者常發(fā)生于暴露在高熱環(huán)境中體溫調(diào)控能力較差的老年人，勞力型熱射病的典型表現(xiàn)是大量出汗和皮膚潮濕，而在經(jīng)典型熱射病中，皮膚通常干燥，這反映了老年人在熱應(yīng)激下汗腺反應(yīng)功能下降的特征。熱射病的診斷主要基于高熱、神經(jīng)系統(tǒng)異常和近期暴露于炎熱天氣(經(jīng)典型)或體力活動(勞力型)[1]，是一種致命性急癥，具有較高的致死率[4-5]。

熱射病導致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的病變部位包括小腦、基底節(jié)、腦干、大腦皮層、皮層下白質(zhì)、海馬、胼胝體壓部、外囊、島葉等[6-14]，其中小腦病變主要集中在小腦皮層、小腦蚓部、小腦上腳及齒狀核，且多為雙側(cè)對稱性受累。熱射病中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的病理生理基礎(chǔ)是腦血液灌注不足、炎癥反應(yīng)、血栓形成及微出血等[1-2,6-8]。一方面，在熱應(yīng)激初期，下丘腦體溫調(diào)控中樞通過擴張周圍血管和提高心排血量來增加散熱，同時伴隨代償性內(nèi)臟血管及腎臟血管收縮以防止循環(huán)血量不足，晚期持續(xù)性熱暴露導致體溫調(diào)節(jié)能力下降，微血管收縮能力下降及心輸出量減低導致平均動脈壓降低，腦灌注減少腦血流量不足，從而并發(fā)腦缺血[1-2,15]；另一方面，炎性細胞因子破壞血腦屏障致其通透性增加，腦內(nèi)靜脈充血和腦水腫，引發(fā)的顱內(nèi)壓升高也可引起腦缺血[16]。導致顱內(nèi)出血的機制是蛋白質(zhì)C，蛋白質(zhì)S和抗凝血酶Ⅲ的減少以及血管內(nèi)皮的損傷[1]，類似于彌散性血管內(nèi)凝血及膿毒血癥。以上不同機制導致熱射病影像表現(xiàn)各異，因此磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、磁共振擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)、磁共振靜脈成像(magnetic resonance venography，MRV)、磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)、磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、擴 散 張 量 纖 維 束 成 像(diffusion tensor tractography，DTT)具有為熱射病的診斷提供定量、客觀依據(jù)的潛力，筆者將應(yīng)用于熱射病中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各項MRI技術(shù)進行綜述。

1 常規(guī)MRI

常規(guī)磁共振成像是目前最常用于診斷熱射病的技術(shù)，典型患者可出現(xiàn)特征性異常信號，且往往呈現(xiàn)對稱性分布[6,8,10-17]。在以往的報道中，熱射病病變類型主要為細胞毒性水腫、微出血、腦炎、出血性腦梗死、血管源性水腫[1,18]。磁共振信號特點復雜多樣，T1WI多為等信號或稍低信號，T2WI和FLAIR成像可顯示熱射病引起的腦損傷，多為高信號，磁共振增強掃描部分熱射病導致的病變可以伴有不均勻強化[6]。

2 DWI

DWI通常比T2WI或FLAIR成像更明確地顯示病灶，或病變僅局限于DWI[13-14]。細胞毒性水腫導致的擴散受限是與熱射病發(fā)生腦缺血相關(guān)的MRI表現(xiàn)之一。腦缺血或梗死時鈉鉀泵功能受損，細胞內(nèi)鈉離子聚集，滲透壓升高，水從細胞外流入到細胞內(nèi)而導致的水擴散的相對限制，因此在DWI上表現(xiàn)為高信號[16-17]，ADC圖量化了擴散受限的程度。尸檢發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)DWI高信號另一個有關(guān)因素是髓鞘或神經(jīng)元的空泡化[16]。

Ookura等[13]報道過1例老年熱射病患者，在積極進行一系列降溫治療后，于入院第7天行磁共振檢查，結(jié)果顯示在DWI序列上小腦、雙側(cè)小腦上腳和丘腦存在對稱性高信號，第21天復查磁共振結(jié)果顯示僅小腦仍存在輕度高信號，并出現(xiàn)小腦萎縮，所有這些異常信號均未在T1WI、T2WI上顯示。Kobayashi等[16]報 道的1例熱 射病 患者，在b值 為3000和2000 s/mm2的DWI顯示雙側(cè)齒狀核和雙側(cè)丘腦為明顯高信號，但在常規(guī)b值(b=1000 s/mm2)的DWI僅顯示部分齒狀核和右側(cè)丘腦為輕度高信號，所有上述信號在T2WI未顯示任何異常。這些異常信號出現(xiàn)的區(qū)域常提示小腦傳出通路受損[13]。

高b值通過改善信噪比可以提高對熱射病引起的腦損傷的檢測。b值高時，所有組織的信號強度都會下降，但下降程度取決于組織的ADC值，ADC值較低(擴散受限)的組織的信號下降程度低于正常腦實質(zhì)，從而改善病變組織和正常的腦實質(zhì)之間的信噪比，提升病變的檢出率[16]。在獲取較高b值的DWI時，考慮到信噪比或成像時間的延長，b值為2000 s/mm2可能更適合檢測熱射病引起的腦損傷[16]。高b值DWI能夠改善擴散受限病變與正常腦實質(zhì)之間的對比，從而提高異常信號的檢測能力。因此，在熱射病腦損傷的檢測過程中，MRI常規(guī)序列或常規(guī)b值DWI觀察不到的異常信號可能在獲得高b值DWI后較明確地顯示。

3 MRV

熱射病導致的休克是顱內(nèi)靜脈血栓(cerebral venous thrombosis，CVT)的危險因素之一[19]。CVT常見的臨床表現(xiàn)包括高顱內(nèi)壓癥狀(頭痛、嘔吐、視乳頭水腫)、局灶性癥狀和腦病樣癥狀(癲癇、精神障礙和意識混亂、昏迷)[20]，Cao等[6]報道了1例熱射病伴發(fā)CVT的患者，MRV檢查顯示上矢狀竇、直竇、大腦大靜脈內(nèi)出現(xiàn)充盈缺損，且MRI提示雙側(cè)基底節(jié)出血。該患者經(jīng)過積極的抗凝治療(低分子肝素)上述靜脈的血流信號在MRV隨訪中明顯改善。釓對比增強后，MRI顯示雙側(cè)基底節(jié)病變范圍縮小。關(guān)于此病例中CVT合并雙側(cè)基底節(jié)出血較合理的解釋是大腦大靜脈引流包括基底節(jié)在內(nèi)的深部區(qū)域，此靜脈閉塞增加小靜脈和毛細血管壓力，導致紅細胞滲出，引起雙側(cè)基底節(jié)出血。雖然經(jīng)過抗凝治療后該患者獲得良好的預后，但也遺留了視力障礙。

4 SWI

SWI在顱內(nèi)出血的檢測中起著重要作用。SWI是基于T2加權(quán)序列，通過不同組織間的磁敏感差異來增強圖像對比度，在顯示腦內(nèi)小靜脈及微出血等方面比常規(guī)梯度回波序列具有更高的敏感度。脫氧血紅蛋白及含鐵血黃素具有較高的順磁性，可通過改變局部磁場引起質(zhì)子失相位，從而改變質(zhì)子自旋頻率，此時施加一個足夠長的回波時間，質(zhì)子間自旋頻率的不同使組織間發(fā)生相位失調(diào)從而造成相位差，并同時被相位圖所探測，形成較明顯的組織對比。Zhang等[21]報道過一組8例熱射病患者，其中3例通過SWI檢測到顱內(nèi)出血(部位包括腦干、右側(cè)放射冠、右側(cè)額葉)，且最終死亡，余5例未發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)出血的患者逐漸恢復，但小腦仍存在不同程度的功能障礙。進而推測熱射病引起的顱內(nèi)出血(包括微出血)是預后不良的重要指標。Sonkar等[22]報道過1例熱射病患者繼發(fā)彌散性血管內(nèi)凝血伴有雙側(cè)放射冠區(qū)腦出血，經(jīng)過積極治療后幸存，且未遺留神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。因此早期監(jiān)測和防治熱射病患者顱內(nèi)出血具有重要意義。

5 MRS

MRS是一種能無創(chuàng)性檢測活體組織內(nèi)化學組成及代謝變化等信息的磁共振成像技術(shù)，廣泛應(yīng)用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)如腫瘤等疾病診斷領(lǐng)域。NAA峰被認為是神經(jīng)元活性的標志物，Cho/Cr被認為是細胞膜轉(zhuǎn)運功能的標志物。由于熱射病一系列的病理生理變化(包括浦肯野細胞的嚴重彌漫性丟失、滲透性脫髓鞘和浦肯野細胞軸突退化)可導致小腦NAA峰值降低。Li等[17]曾對8例熱射病患者進行MRS檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱射病患者小腦NAA/Cr及Cho/Cr比值較正常對照組明顯降低，且NAA/Cr比值與格拉斯哥昏迷評分呈顯著正相關(guān)，這項試驗表明熱射病患者小腦神經(jīng)元受損，浦肯野細胞嚴重彌漫性丟失。此研究還發(fā)現(xiàn)有2例熱射病患者出現(xiàn)顯著Lac峰，乳酸為無氧代謝產(chǎn)物，這表明腦組織存在代謝性酸中毒的可能。盡管小腦對熱損傷極其敏感，但僅限于體溫的升高，不受季節(jié)性溫度的影響，體溫升高導致小腦Cho/Cr比值升高，原因可能是體溫升高導致的細胞內(nèi)外跨膜物質(zhì)的交換速率的增強[23]。因此MRS是評價熱射病小腦代謝物水平變化的一種有效工具，通過NAA/Cr比值可有效評價病情的嚴重程度。

6 DTI

DTI可以無創(chuàng)性測量體內(nèi)水分子的運動，提供不同組織中水的各向異性信息，通常被用于定量測量可能被疾病損害的神經(jīng)組織的完整性。DTI可提供特征性定量參數(shù)，包括表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)及各向異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)。當軸突或神經(jīng)元受損時，這種各向異性效應(yīng)就會減弱，因此DTI序列能較好地量化神經(jīng)損傷的嚴重性。Li等[24]研究發(fā)現(xiàn)，熱射病患者小腦白質(zhì)和灰質(zhì)的FA值明顯降低，其合理的解釋是浦肯野細胞嚴重彌漫性丟失及其軸突的退化。也有研究表明熱射病亦可導致大腦半球類似的改變，出現(xiàn)大腦白質(zhì)纖維束廣泛的FA值降低[25]。

7 DTT

DTT是基于擴散張量成像可以實現(xiàn)神經(jīng)束的三維可視化，DTT可通過測量重建神經(jīng)束的各向異性分數(shù)和纖維體積(fiber volume，F(xiàn)V)來量化特定通路的完整性和結(jié)構(gòu)連接性水平[26]。FA值代表軸突、髓鞘和微管等微觀結(jié)構(gòu)的方向性程度，而FV值代表神經(jīng)束中包含的體素數(shù)量。

在熱射病持續(xù)性神經(jīng)功能障礙病例中，小腦功能障礙如共濟失調(diào)、構(gòu)音障礙和協(xié)調(diào)障礙是主要癥狀。Chang等[25]報道過1例熱射病患者，DTT顯示皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract，CST)、皮質(zhì)網(wǎng)狀束(corticoreticular pathway，CRP)和弓狀束(arcuate fasciculus，AF)變窄；穹窿腳、AF和內(nèi)側(cè)丘系(medial lemniscus，ML)局部中斷，且除ML外所有檢查的神經(jīng)束中FA和FV值較對照組均下降，這被認為是神經(jīng)束中神經(jīng)元微結(jié)構(gòu)的退化所導致的。研究者推測該患者出現(xiàn)的步態(tài)障礙、語言障礙和認知障礙可能是與CPR、ML的退變及AF損傷導致的傳導性失語癥有關(guān)。這些結(jié)果表明，即使常規(guī)腦MRI成像未顯示明確異常，DTT也可能是檢測神經(jīng)功能缺陷的有用工具，并有助于為伴發(fā)神經(jīng)功能癥狀的熱射病患者建立適當?shù)目祻筒呗浴?/p>

8 小結(jié)與展望

綜上所述，熱射病較特異性的MRI征象為腦內(nèi)對稱性異常信號，尤其小腦容易受累，DWI在熱射病的應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢。MRV、SWI、MRS、DTI、DTT有助于早期發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)血栓及微出血改變、評估神經(jīng)元的存活狀態(tài)、定性及定量分析神經(jīng)纖維束的損傷，為臨床治療提供不可替代的價值。但由于熱射病發(fā)病后常需氣管插管、呼吸機維持等條件的制約，磁共振技術(shù)尚未廣泛應(yīng)用于臨床。隨著磁共振技術(shù)的不斷提升，相信在未來的熱射病診治指南中，磁共振成像能為其診療及預后提供更大的參考價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。