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李咏梅多发性硬化型脊髓炎MRI研究进展

  • 来源:本站原创
  • 时间:2021/10/19 17:42:53
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来源:磁共振成像传媒

谢艳君,罗琦,李咏梅,付佳亮,韩永良,彭钰玲,代林泉,丁爽.多发性硬化型脊髓炎MRI研究进展.磁共振成像,,10(6):-.

李咏梅,重庆医科大学附一院放射科副主任兼放射科支部书记,医学影像诊断教研室主任,医学影像技术系副主任,博士,教授,博士生导师

研究方向:中枢神经影像特别是中枢脱髓鞘疾病和腹盆部影像研究

学术任职:第十五届中华医学会放射学会磁共振学组和神经学组委员、中国医师协会放射医师分会第四届泌尿生殖影像专业委员会委员、中国医师协会放射医师分会第四届质量控制专业委员会委员兼秘书、重庆医学会放射学分会第六届副主任委员兼神经学组组长、重庆医师协会放射医师分会第一届委员兼秘书、第十四届中华放射学会神经专业组青年委员、第十四届中华放射学会磁共振组腹部组委员、医院感染和炎症放射专委会常委、中国医师协会神经内科医师分会第一届神经放射专委会委员、国家自然科学基金一审评议成员,任17会诊网首席会诊专家,《中华放射学杂志》、《临床放射学杂志》、《实用医学杂志》、《实用放射学杂志》《中国临床医学影像学杂志》、《中国CT和MRI杂志》、《磁共振成像》杂志等审稿专家。

获得奖励或荣誉称号:主持国家自然科学基金2项,重庆市科委和卫健委多项面上和重点基金资助;曾获重庆医科大学博士基金资助和优秀博士论文、重庆医科大学优秀硕士导师指导奖等奖项,多次在国内外放射学术会议发言。以第一完成人的身份获得重庆市卫健委科技进步一等奖和重庆市科委三等奖。以第一作者或通讯作者发表论文余篇,SCI论文25余篇。

脊髓炎是一种脊髓炎性病变导致运动、感觉及自主神经功能障碍的综合征,病理改变主要为早期脊髓髓鞘崩解、灶周水肿、血管周围炎性细胞浸润,晚期胶质细胞增生形成斑块。主要包括疾病相关性脊髓炎和特发性横贯性脊髓炎,脊髓炎类型不同,患者可出现不同程度的运动、感觉和自主神经功能障碍,若确诊时间延长、误诊及治疗方案的不合理都有可能加重患者症状,甚至导致死亡。临床中对多发性硬化(multiplesclerosis,MS)型脊髓炎的诊断存在一定的困难。近几年关于MS型脊髓炎的诊断除了对脊髓常规MRI出现的病灶进行鉴别外,还将高级MRI技术延用到脊髓病变的检测,如扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)、扩散峰度成像(diffusionalkurtosisimaging,DKI)、磁共振波谱成像(magneticresonancespectrumimaging,MRS)、髓鞘水成像(myelinwaterimaging,MWI)、磁转化成像(magnetizationtransferimaging,MTI)等。高级MRI在脊髓病变发生形态学改变前就可以发现脊髓内隐匿性病灶,进而早期干预疾病进展。本文主要对MS型脊髓炎MRI研究进行综述。

1MS型脊髓炎常规MRI表现

MS型脊髓炎常累及颈胸髓,急性期表现为脊髓无或很少肿胀,慢性期可出现脊髓萎缩。病灶的长轴与脊髓的长轴一致,呈非对称性偏心分布,为多发小病灶,且数量平均为3个,纵向累及范围较少超过1个椎体节段[1]。病灶的范围一般小于脊髓横截面积的1/2,主要累及脊髓白质区,如脊髓的后索、外侧索、软脊膜下区等[2]。国内外关于MS累及脊髓长节段病灶的文献报道很少见,研究发现2例MS患者脊髓为“长节段”病灶,但并非同时相、连续性病变,而是新老病变断续呈“串珠样”,轴位上脊髓多呈部分受累,T1WI上呈等低信号,T2WI和FLAIR上病灶呈高信号[3],增强扫描部分病灶可出现强化,提示病灶处于活动期。另一项研究发现79%的患者表现为急性部分性横贯性脊髓炎,病灶呈不对称分布,42%的病灶区脊髓肿胀,68%的病灶呈条状、结节状强化,但脊髓受累节段平均长度为3、4个节段,这与国外文献报道的长度有一定的差别,该报道解释可能与亚洲人脊髓节段较长、且部分病灶为非连续、受累节段间存在着看似正常的脊髓有关[4]。Gilmore等[5]还发现除脊髓白质受损外,脊髓灰质也可累及,患者可表现为急性完全性横贯性脊髓炎,提示MS病灶也可发生于脊髓灰质。对于首发的急性横贯性脊髓炎患者,在其随访过程中出现典型的脑内脱髓鞘病灶(病灶呈卵圆形,沿侧脑室放射状分布,呈“垂直征”)和/或脑脊液中寡克隆蛋白阳性,有助于临床确诊MS型脊髓炎。常规MRI能够发现MS患者脊髓内可视化病灶,但对监测早期MS型脊髓炎患者脊髓结构及代谢的改变存在局限性。

2MS型脊髓炎高级磁共振成像2.1MS型脊髓炎的DTI研究

在MS脊髓病变中,只有60%~70%的病灶可以在T2WI或FLAIR上检出[6],常规MRI无法准确评估脊髓受累程度,而DTI可定量评估脊髓纤维束受损情况。DTI是依据质子扩散为对比进行成像的,其相关系数包括分数各向异性(fractionalanisotropy,FA)、平均扩散(meandiffusivity,MD)、轴向扩散(axialdiffusivity,AD)及径向扩散(radialdiffusivity,RD)。MS患者脊髓病灶区白质纤维束明显破坏、FA降低、MD升高,这些变化与轴索和髓鞘破坏有关[7],还可以发现RD升高、AD降低[8-9],前者可能与轴突损伤有关,后者与髓鞘丢失相关。此外,病灶周围看似正常的白质FA也减少[10](以脊髓侧索和后索减少明显),这可能表现了脊髓原发性缺血和轻微的炎症性改变[11]。VanHecke等[12]也进一步证实了这一发现。有研究对MS相关亚型进行了比较,发现在原发-进展型MS(primaryprogressiveMS,PPMS)中脊髓病灶区FA降低的程度大于复发-缓解型MS(relapsingremittingMS,RRMS)或继发-进展型MS(secondaryprogressiveMS,SPMS)[13],与良性MS相比,SPMS脊髓FA降低、MD增高更明显[14]。测量FA、RD还可以判断临床残疾严重程度,对MS型脊髓炎复发后DTI的纵向研究表明,受损皮质脊髓束RD增加较少、FA下降较少,提示功能恢复较好。所以,DTI可以评估MS亚型、判断脊髓受累程度,更好地为临床治疗和预后提供依据。但病灶在脊髓灰质时,DTI判断脊髓受累程度就存在一定的局限性。

脊髓体积小、周围结构复杂,导致脊髓DTI在临床实施中存在挑战。3.0T比1.5T磁共振的脊髓DTI图像质量高、速度快、信噪比高,目前多用3.0T磁共振行脊髓DTI成像,但增加了因人体内磁场不均匀性及各组织磁化率差异所造成的伪影及图像变形。最近发现小视野的DTI成像可克服这些缺点,随着技术改进,DTI将广泛运用于MS型脊髓炎患者的监测。

2.2MS型脊髓炎的DKI研究

DTI可用于研究各向异性的白质束,但对于各向同性的组织(如灰质)就比较局限,而DKI通过测量水扩散的高斯和非高斯特性比例,可提供各向异性和各向同性的结构变化的多种指标。Glenn等[15]发现DKI对纤维束方向的估计比DTI的系统误差小,且有研究发现颈髓DKI重复性和可行性强,可用于对脊髓显微结构的评估[16]。Raz等[17]通过脊髓DKI发现,与健康对照组相比,MS患者整个脊髓FA、平均峰度(meankurtosis,MK)、白质FA、灰质MK显著降低,整个脊髓MD升高,表明DKI能够更全面地提供MS患者脊髓灰质和正常表现的白质损伤情况,但DKI图像受微循环灌注的干扰,虽然可通过增大b值得到改善,但对硬件设备要求高,且用于MS型脊髓炎的研究报道还比较少,今后在这方面还需要进一步探讨。

2.3MS型脊髓炎的MRS研究

MRS是一种非侵入性MRI技术,它可提供有关组织细胞生化功能信息、评估各种病变组织中的代谢物积分值,并将这些改变与组织病理学相关联,区分脊髓良恶性病变,从而防止不必要的活检及手术。MS残疾通常与脊髓损伤有关,MS脊髓内轴突损伤及脱髓鞘的严重程度可以通过MRS来量化。MS型脊髓炎患者脊髓中N-乙酰基天冬氨酸峰(N-acetylasparticacidpeak,NAA)显著降低,但胆碱峰(choline,Cho)没有升高[18],且病灶内总NAA/Cho、总NAA/肌酸(creatinine,Cr)显著降低,Cho/Cr和肌醇/肌酸含量增加[19]。此外,不同亚型的MS其脊髓代谢也存在差异,有研究指出与健康对照组相比,RRMS和SPMS患者脊髓病灶区具有更高的磷酸肌酸和更低的磷酸二酯,RRMS患者的三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate,ATP)高于SPMS患者[20],而且扩展残疾状态量表与总NAA/Cr比率、ATP呈负相关,表明脊髓MRS可用于评估疾病严重情况,还可以监测药物治疗后脊髓代谢情况的改善。

但是,脊髓MRS并不像脑内MRS那样准确,其结果受到若干因素的影响,如脊髓解剖结构不均匀性导致磁化系数不同以及用于单体素放置的小尺寸脊髓,MRS图像质量还受脑脊液流动、吞咽、心脏和呼吸运动的影响。使用精确的动态匀场、水和脂质抑制技术及心电门控可优化脊髓MRS图像,随着脊髓MRS相关技术的不断成熟,这些局限性能够得到不断改善,从而获得高质量的MRS图像。

2.4MS型脊髓炎的MWI研究

整个MRI信号来自于水分子中的质子,因水分子处于不同组织内使其所处的化学环境不同,可以检测那些结合在髓鞘中的水成分(myelinwaterfraction,MWF)来评估髓鞘完整性,有效提高MS型脊髓炎诊断率,以及更好地跟踪病情的发展和预后。

Laule等[21]对MS患者进行MRI和组织病理学研究发现脊髓病灶区MWF减低,髓鞘染色显示MWF减低区与组织学异常区相吻合。MWF可区分脊髓斑块形成时间。Levesque等[22-23]对脊髓斑块进行MWI研究发现,随着时间的推移,一些MWF减少的病灶经过再髓鞘化会使MWF增加。MWF还可区分MS的不同亚型,有研究显示常规MRI颈髓正常的PRMS患者中,两年后其颈髓MWF减少10%,而对照组MWF则保持稳定,提示持续性脱髓鞘可能是导致这一亚型患者疾病进展的原因[21]。也有研究发现PPMS患者动手能力减退和行走障碍与WMF降低有关[24]。Vavasour等[25]发现MS患者使用免疫调节剂治疗后两年内MWF趋于稳定。Combes等[26]对无复发的视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitisopticaspectrumdisorders,NMOSD)与MS脊髓进行MWI研究,发现与健康对照组相比,两组患者病灶区与非病灶区MWF均减少,但随访一年发现MS脊髓病灶区外MWF仍在下降,前者MWF无明显下降,表明MS患者短时间内病变区外仍存在脱髓鞘。通过WMF不仅可以评估MS亚型及预后情况,而且对MS及NMOSD的鉴别诊断提供了一种新的指标。

基于多自旋回波的MWI方法因受主磁场不均匀性和较低信噪比的影响,对后处理技术要求较高,而直接髓鞘水成像技术ViSTa对髓鞘水具有高敏感性、不需要进行后处理,可准确识别脊髓病灶区,但扫描时间极长,限制了其在临床上的应用。目前提出并行成像技术可对ViSTa进行加速,因技术还不够成熟,故脊髓MWI应用到临床还存在挑战。

2.5MS型脊髓炎的MTI研究

MTI是指将组织内结合水饱和的磁化状态传递给自由水,从而降低结合水信号强度的一种磁共振成像技术[27]。由于中枢神经系统中结合水主要与髓鞘、脂类和蛋白质有关,故信号减少可提示髓鞘或轴突的损伤[28]。磁化传递率(magnetictransferrate,MTR)是根据打开磁化转移和关闭磁化转移计算出来的,用来评估磁转化的大小,故根据MTR可发现MS患者脊髓病灶[29]。此外,不同亚型、不同症状的MS患者其MTR可能存在差异。Rovaris等[30]发现在临床孤立综合征(clinicalisolationsyndrome,CIS)、RRMS患者中脊髓MTR没有任何异常,而PPMS和SPMS患者MTR显著降低;运动障碍患者与非运动障碍患者相比,前者MTR降低更明显。也有研究发现MTR与残疾和复发率相关[31]。此外,非均匀磁化转移也可用于脊髓成像。Girard等[32]发现其用于脊髓成像图像质量更好,还能起到量化的作用,更有利于对脊髓病理机制的探讨。有研究提出单点定量磁化转移用于脊髓显像,它是一种通过减少磁化传递(magnetictransfer,MT)加权获取次数,利用受经验确定常数约束的双池模型,在临床可行的扫描时间内提供对潜在大分子组成敏感的高分辨率指标的方法,其相关参数有R1m、R1f、T2m、T2f、PSR=M0m/M0f和Kmf=Kfm/PSR。Smith等[33]发现与健康对照组和MS患者脊髓正常区相比,MS患者脊髓病灶区Kmf、PSR下降;而Laule[34]等发现进展病灶内若组织大量丢失、水含量增加,也可出现类似结果。此外,该研究未涉及到年龄对PSR的影响,这可能会使结论产生偏差。因此,在今后的研究中应将年龄纳入分析。

脊髓MTI对磁场的均匀性要求高,故将其广泛运用到临床监测MS型脊髓炎还存在挑战,最近提出的非均匀磁化转移、单点定量磁化转移脊髓成像对磁场均匀性及扫描时间得到了一定程度的优化。随着技术不断改进,MTI技术可用于临床监测MS型脊髓炎患者脊髓病变情况。

3总结

MS型脊髓炎诊断主要基于脑和脊髓病灶的空间及时间的多发性,并结合患者临床病史及脑脊液中寡克隆带检查。常规MRI能够发现MS脊髓内的可视化病灶,在一定程度上可以帮助临床确诊MS型脊髓炎,但对于定量评估脊髓受累情况及病理生理改变存在一定的局限性。若联合高级MRI将会更精确地评估患者脊髓病变情况、监测其脊髓病变演变过程,使病情得到及时有效的控制,减少患者致残率风险。如DTI可判断脊髓白质纤维束破坏情况,且通过测量FA、RD评估残疾程度;DKI是DTI的扩展,其优势在于能够发现脊髓灰质内病灶;MRS能够监测脊髓内病变组织的代谢情况;MWI用于评估脊髓髓鞘完整性;MTI用于评估髓鞘及轴突损伤情况。以上技术各有优势,但由于脊髓体积小、周围结构复杂以及扫描时间、图像获取技术、后处理技术等方面的限制,将高级MRI应用于临床监测脊髓病变还需要不断改进技术。目前在脊髓高级MRI技术中,DTI是最成熟的,不过在临床领域采用之前,还需要进一步标准化。

利益冲突:无。

参考文献[References]

[1]LiR,QiuW,LuZ,etal.AcutetransversemyelitisindemyelinatingdiseasesamongtheChinese.JNeurol,,(12):-.

[2]FengF,ChinJ.Analysisofthe


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