临床神经遗传病学最新章节_唐北沙著

第三节
神经影像学检查

神经遗传病的影像检查主要包括X线成像、计算机体层成像（computed tomography，CT）及磁共振成像（MRI），此外还包括分子影像技术如单光子发射计算机断层摄影（single photon emission computed tomography，SPECT）、正电子发射断层成像（PET）与CT结合的PET/CT及与MRI结合的PET/MRI、超声成像技术等。X线成像可用于神经遗传病骨骼异常的检测。

（一）计算机体层成像

CT是以电子计算机数字成像技术与X线断层扫描技术相结合的医学成像技术。CT的基本成像原理是利用被测物体对X线的吸收与透过率不同，通过计算机重建出二维或三维图像的技术。CT对脑细微解剖结构的区分存在一定局限性，尤其是对脑白质改变敏感性不高，难以准确显示神经遗传病的早期病理改变，在神经遗传病的早期影像诊断中常用来寻找排除诊断和鉴别诊断的依据；神经遗传病晚期CT上可表现为不同部位的脑萎缩。但是CT对脑组织钙化的检测非常敏感性，对存在钙化病理改变的神经遗传病有较高的协助诊断价值，如结节性硬化症（tuberous sclerosis，TS）、原发性家族性脑钙化（primary familial brain calcification，PFBC）等，如图3-3-1。

图3-3-1　CT显示脑内钙化

A、B　结节性硬化患者室管膜下结节钙化；C　原发性家族性脑钙化患者双侧齿状核钙化；D　原发性家族性脑钙化患者双侧基底节钙化。

（二）磁共振成像

MRI基本原理是在外磁场的作用下，通过施加特定频率的射频脉冲使人体内自由水中的氢原子核产生共振现象，将探测器检测并接收的磁共振信号，经过计算机数据处理转换，最终获得人体各病变部位具有诊断意义的断层图像。MRI技术原理复杂，参数众多，具有无创伤、无辐射、多方位、多序列、高分辨等成像特点，被广泛应用于中枢神经系统疾病的定位、定性诊断、病程监测及疗效评估、发病机制探讨等相关研究，为神经遗传病的临床诊疗及科学研究提供更多客观影像学依据。MRI的优势之一是多序列成像，不同的序列有不同的作用。

1.T ₁ 加权成像（T ₁ -weighted imaging，T ₁ WI）

指磁共振图像信号强度的高低主要反映组织纵向弛豫的差别。常规T ₁ WI图像信噪比高，灰白质对比明显，临床上常用于显示解剖结构。利用磁共振T ₁ WI序列可以很好地评价神经遗传病的肌肉改变，如肌萎缩、肥大、脂肪化及水肿等，如图3-3-2、图3-3-3。肌肉在T ₁ WI上常表现为等、低信号；脂肪在T ₁ WI上呈高信号；水肿在T ₁ WI上呈低信号。2002年，Mercuri提出了5分六级法的脂肪化半定量分级标准。0分是正常肌肉，允许有散在肌间隔的脂肪；1分表现为散在斑点状高信号灶；2分表示高信号灶融合成片，但所占面积小于30%；3分代表高信号灶面积在30%~60%；4分指高信号灶面积大于60%，但仍可见低信号的肌肉；5分指终末期，代表肌肉完全被脂肪替代。

图3-3-2　大腿肌肉脂肪化T ₁ WI序列图像

A　T ₁ WI序列冠状位；B、C　T ₁ WI序列不同层面的轴位；显示双侧大腿肌肉脂肪化。

图3-3-3　小腿肌肉脂肪化T ₁ WI序列图像

A　T ₁ WI序列冠状位；B、C　T ₁ WI序列不同层面的轴位；显示双侧小腿肌肉脂肪化。

3D T ₁ 序列是特殊的T ₁ WI序列，其空间分辨率极高，常用于定量评估大脑白质/灰质的体积和/或密度，并在弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及其他功能MRI研究中可用于感兴趣区的解剖定位，对存在脑萎缩病理改变的神经遗传病有极高的辅助诊断价值。如额颞叶痴呆（FTD）表现为额叶皮质及前颞叶皮质变薄，局部脑回变窄、脑沟增宽、侧脑室额角扩大，以额叶和/或前颞叶萎缩相对明显，而顶枕叶很少受累，具有相对特征性。亨廷顿病晚期则主要表现为双侧基底节对称性萎缩，以双侧尾状核头萎缩显著，同时伴有双侧脑室前角对称性扩大。SCA以小脑萎缩显著，如图3-3-4。

图3-3-4　脑萎缩T ₁ WI序列图像

A、B　T ₁ WI序列轴位和冠状位，显示额颞叶痴呆患者额颞叶萎缩；C　T ₁ WI序列轴位，显示亨廷顿病患者双侧尾状核头对称性萎缩；D、E　T ₁ WI序列轴位和矢状位，显示脊髓小脑性共济失调患者小脑萎缩。

2.T ₂ 加权成像（T ₂ -weighted imaging，T ₂ WI）

指磁共振图像信号强度的高低主要反映组织横向弛豫的差别。T ₂ WI图像常用来显示病变。如HLD患者T ₂ WI红核呈对称性的低信号（此为大熊猫的眼）；红核周围的内侧丘系、大脑脚上部、红核脊髓束及皮质脑干束神经纤维受累在T ₂ WI上呈高信号（此为大熊猫脸上半部白色的轮廓）；双侧上丘、中脑导水管周围灰质神经核团呈T ₂ WI低信号，中脑导水管呈T ₂ WI高信号（此为大熊猫脸的下半部），即“大熊猫脸征”。泛酸激酶相关性神经变性病（pantothenate kinase associated neurodegeneration，PKAN）T ₂ WI示苍白球大部分呈低信号，而在苍白球的前内侧由于神经元死亡、胶质增生呈高信号，即“虎眼征（eye-of-tiger sign）”，如图3-3-5。

图3-3-5　磁共振T ₂ WI序列图像

A、B　T ₂ WI序列轴位，显示HLD患者“大熊猫脸征”；C、D　T ₂ WI序列轴位，显示泛酸激酶相关神经变性病患者“虎眼征”。

3.液体衰减翻转恢复（fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR）序列

是一种脑脊液信号被抑制的序列，由于脑室、脑沟脑裂及蛛网膜下腔的脑脊液信号被抑制，FLAIR序列可以更清晰地显示侧脑室旁及脑沟、脑裂旁的病灶。对遗传性脑白质营养不良（图3-3-6）伴有皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病（cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL）（图3-3-7）、肾上腺脑白质营养不良（ALD）（图3-3-8）等疾病的白质病变检测敏感性极高，已成为临床常规MRI技术。

图3-3-6　磁共振FLAIR序列图像

不同层面轴位，显示亚历山大病患者双侧额叶、侧脑室前角旁及基底节区广泛脑白质病变。

图3-3-7　磁共振FLAIR序列图像

不同层面轴位，显示CADASIL患者双侧额顶颞枕叶、侧脑室旁及基底节区广泛脑白质病变。

图3-3-8　磁共振FLAIR序列图像

不同层面轴位，显示肾上腺脑白质营养不良患者双侧顶枕叶、侧脑室后角旁及基底节区广泛脑白质病变。

4.扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）

通过施加扩散敏感梯度场以检测生物体内水分子扩散运动受限的方向和程度等信息，间接反映组织微观结构变化的成像方法。DWI对神经元核内包涵体病（NIID）及朊蛋白病等神经遗传病有极高的敏感性及特异性。如朊蛋白病早期表现为双侧基底节区（尾状核、壳核和丘脑枕）、皮质不对称性DWI序列和FLAIR序列高信号，病变常沿皮质呈条带状分布，称“花边征”或“缎带征”，如图3-3-9。而NIID则表现为皮髓质交界区的条状DWI高信号，称“飘带征”，如图3-3-10。线粒体DNA耗竭综合征（mitochondrial DNA depletion syndrome，MDS）表现为双侧额顶颞叶深部白质DWI高信号，如图3-3-11。

图3-3-9　磁共振DWI序列图像1

显示朊蛋白病患者双侧额顶颞枕叶皮层肿胀（颞顶枕叶为甚），DWI信号增高，呈“花边征”。

5.磁敏感加权成像（sensitivity-weighted imaging，SWI）

SWI是根据组织间磁敏感特性不同而产生图像对比的MRI技术，可同时获得磁矩图和相位图。某些神经遗传病的病理改变常伴有脑组织铁的异常沉积。SWI相位图可以量化分析不同脑结构的铁含量，定量分析方法能很好地检测疾病的病程，并在一定程度上预测预后。研究发现，正常人在SWI轴位上黑质小体-1位于黑质背外侧，呈线状或逗号样高信号，与周围低信号的黑质共同形成清晰的类似于“燕尾样”影像，称之为黑质“燕尾征”。PD患者由于铁沉积、黑质萎缩等病理改变，SWI上正常黑质小体-1高信号消失，表现为低信号，即“燕尾征”消失；与PD患者相比，肌张力障碍性震颤、原发性震颤（essential tremor，ET）患者的黑质小体-1高信号完整。

SWI有助于脑组织铁沉积神经变性病谱系疾病脑铁沉积的检出，如PKAN患者的SWI常表现为双侧苍白球对称性片状低信号，如图3-3-12。同时SWI序列有助于CADASIL患者脑微出血灶的检出，以评估和预测临床风险，如图3-3-13。

图3-3-10　磁共振DWI序列图像2

显示NIID患者双侧额顶枕叶皮髓质交界区条状DWI高信号，呈“飘带征”。

图3-3-11　线粒体DNA耗竭综合征（MDS）患者颅脑MRI图像

A　T ₁ WI序列轴位图像，显示双侧额顶颞叶深部白质可见片状低信号；B　T ₂ WI序列轴位图像，显示相应病灶呈高信号；C　FLAIR序列轴位图像，显示相应病灶呈高信号；D　DWI序列轴位图像，显示相应病灶呈高信号；E　T ₁ WI序列轴位增强图像，显示原病灶内可见斑片状、斑点状强化。

6.定量磁敏感图（quantitative susceptibility mapping，QSM）

QSM与SWI技术原理类似，是以梯度回波序列为基础序列，结合模图信息，对相位信息进行解缠绕和去除背景场等预处理，再经过特殊的重建算法，最终反演出可以精确显示局部场发生变化的磁化率分布图。从磁化率成像原理可知，QSM反映磁化率分布情况，而铁是大脑主要的磁敏感源，因此QSM可间接反映脑内铁分布、准确定量脑内铁含量。某些神经遗传病的发生发展与脑内铁质沉积相关，其中以深部核团铁质沉积最明显。QSM研究是通过对特定脑深部核团内的铁沉积评估，以探索其是否可作为神经遗传病早期准确诊断的影像学标志物，如探讨PD、HD、ALS等脑内深部核团铁沉积、铁分布的变化。研究发现，PD患者表现为黑质致密部与纹状体的铁沉积和超负荷，其程度与疾病严重程度相关。

7.磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）

MRS是目前唯一能无创检测活体组织代谢及生化变化的MRI技术。 ¹ H、 ³¹ P、 ¹³ C、 ⁷ Li、 ¹⁹ F、 ²³ Na等均可以产生MRS信号，在特定的静磁场中，他们发射的电磁波频率段不同，因此很容易区分。脑组织的 ¹ H-MRS谱线中可探测到的代谢物主要包括N-乙酰天冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）、胆碱化合物（choline，Cho）、肌酸/磷酸肌酸（creatine，Cr）、肌醇（myo-inositol，mI）、谷氨酸类化合物（glutamate，glu/glutamine，Gln）及乳酸（lactate，Lac）等。MRS有利于显示神经遗传病的代谢异常，如线粒体脑肌病（ME）患者的MRS可见高耸的Lac峰，如图3-3-14。

图3-3-12　磁共振SWI序列图像1

A　正常人黑质“燕尾征”；B　帕金森病患者黑质“燕尾征”消失；C、D　泛酸激酶相关神经变性病患者双侧苍白球铁沉积。

图3-3-13　磁共振SWI序列图像2

不同层面轴位，显示CADASIL患者广泛脑微出血灶。

图3-3-14　磁共振MRS序列图像

线粒体脑肌病患者左额叶病变区MRS图像。A　短回波MRS图像，于1.33ppm处可见高耸的双峰；B　长回波MRS图像，显示原1.33ppm处高耸双峰呈倒置改变，提示此峰为乳酸峰。

（三）分子成像

SPECT和PET的问世有助于神经系统疾病诊断水平的提高。放射性核素显像是非侵入性的，不仅能提供解剖图像，还能显示细胞和分子层面的改变。其中，PET是目前应用最广泛的分子影像学技术。SPECT相对PET价格低廉，但在敏感度和特异度上不及PET。与PET/CT相比，PET/MRI能提供更好的图像质量，对疾病具有较高的诊断准确性。

针对特定靶标分子的影像学得到快速发展与应用，如 ¹⁸ F-脱氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose，FDG）可在体内显示葡萄糖消耗速率， ¹¹ C-甲基-N-2 β-甲基酯-3 β-（4-F-苯基）托烷（ ¹¹ C-CFT）、二氢丁苯那嗪（［ ¹¹ C］DTBZ）及其衍生物 ¹⁸ F-FP-（+）-DTBZ可反映多巴胺能神经元突触前膜功能，多巴胺D ₂ 受体靶向示踪剂 ¹¹ C-Raclopride、 ¹⁸ F-Fallypride能较好地评估纹状体突触后膜，匹兹堡化合物（Pittsburgh compound B，PiB）、 ¹⁸ F-Florbetapir、 ¹⁸ F-Florbetaben、 ¹⁸ F-Flutemetamol等可明确Aβ是否沉积或沉积模式， ¹⁸ F-Flortaucipir、 ¹¹ C-PBB3等可选择性示踪tau蛋白，在PD与帕金森叠加综合征、AD、FTD与路易体痴呆（Lewy body dementia，DLB）等诊断与鉴别诊断、早期预测、病情进展与疗效评估中发挥作用。如图3-3-15。

（四）超声成像

经颅超声（transcranial sonography，TCS）是通过颞窗获取中脑、丘脑等深部脑组织结构高分辨率图像的检查方法。目前TCS主要应用于PD等锥体外系运动障碍疾病。TCS相关研究提示，诸多神经遗传病患者的基底节存在回声信号的改变；如部分HD患者可能存在黑质、豆状核及尾状核回声阳性改变，神经型HLD患者存在豆状核、黑质回声阳性，部分SCA患者（包括SCA2、SCA3、SCA1、SCA6、SCA7、FRDA等）存在黑质回声阳性。关于TCS在神经遗传病中的应用有待深入探讨。

图3-3-15　神经变性病多模态脑PET显像

¹¹ C-CFT PET显像中，PD、PDD可出现壳核及尾状核的多巴胺转运体明显丢失，且壳核受累首先以背侧后壳核受累，腹侧后壳核相对正常；AD未见异常； ¹⁸ F-FDG PET显像中：PD、PDD常呈现双侧壳核和丘脑糖代谢相对增高，双侧顶叶糖代谢相对减低；AD常见顶叶、颞叶和额叶，特别是双侧颞叶的海马区葡萄糖代谢降低； ¹¹ C-PIB PET显像中：PDD、AD可见脑皮质广泛β淀粉样蛋白沉积，而PD未见沉积。

（秦燕　师玉亭　郭纪锋）

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