磁共振技术在细菌性脑脓肿诊疗中的应用首席医学网2008年01月03日00:02:52Thursday中华临床医师杂志征稿内科临床新进展研讨班重症与血流动力学大会血液净化技术学习班医学类核心期刊征稿第六届世界中医药大会2009世界高血压大会第四届中国国际白血病急危重病护理交流会IOF亚洲骨质疏松班2009年中国药学大会医学影像学术交流会结直肠肛门外科会议口腔正畸学术会议征稿广东研究生学术论坛作者：郑峥，宿英英，于爱红作者单位：100053北京，首都医科大学宣武医院神经内科ICU（郑峥现在福建省立医院神经内科）近年来，磁共振（MRI）对细菌性脑脓肿的诊断和治疗提供了可靠的影像学依据，尤其对脑脓肿与脑肿瘤坏死囊变的鉴别诊断极有意义。这些技术包括弥散加权成像（DWI）和表观弥散系数（ADC）、灌注加权成像（PWI）、质子MRI波谱（1HMRS）。加入收藏夹【关键词】磁共振1MRI常规扫描脑脓肿MRI表现与其各发展阶段的病理改变密切相关。急性化脓性脑炎或脑膜脑炎期，病灶小血管发生脓毒性炎症，脑组织坏死软化，出现若干小液化区，灶周血管扩张伴炎症细胞浸润和水肿，MRI呈T1WI低信号、T2WI高信号，边界不清，与周边水肿融为一体；增强后病灶呈不规则强化，可伴脑膜线状强化；化脓期液化区扩大融合成脓腔，周围炎性肉芽组织和淋巴细胞浸润构成薄壁，与周边水肿脑组织无明显界限，MRI呈不规则环形强化；包膜形成期脓肿壁随着脓腔周围结缔组织和胶质纤维不断增生、增厚而形成包膜，此时脓肿由内向外通常分为5个带：中心坏死带、含巨噬细胞和纤维细胞的炎性增生带、胶原包膜带、新生血管和成纤维细胞炎性增生带、反应性星形胶原细胞增生和脑水肿带。包膜在MRI增强后为完整、薄壁、厚度均一的环形强化。有研究［1］发现，在包膜壁范围内有一环形“暗带”，T1WI呈等或略高信号，T2WI呈低或等信号，认为暗带与脓肿病理中的第2带相对应，主要是由于脓肿壁上丰富巨噬细胞的吞噬活动产生的顺磁物质使该区域T1、特别是T2时间缩短所致［2］；而环形强化影位于暗带外侧，说明强化环与脓肿第4带的新生血管有关。脑脓肿与脑肿瘤MRI表现鉴别，主要是后者增强后环形强化不规则、厚薄不均，但此仅限于包膜期的脑脓肿，而且转移瘤有时也可呈薄壁环形强化，使二者鉴别困难。王金林等［3］研究发现，T1WI呈高信号的脓肿壁，强化后厚度明显增加［（4.9±0.6）mmvs（2.1±0.3）mm，P＜0.01］，而对照组脑肿瘤囊壁厚度在强化前后差异无统计学意义。另外强化后出现的“多房征”、“印戒征”和脑室内异常强化灶均是脑脓肿特征性表现。PWI是利用快速成像序列获得对比剂首过效应期间选择层面内多个像素的信号强度时间曲线，以评价兴趣区血流灌注情况，区别不同性质的病灶，主要用于脑梗死和脑肿瘤的研究。钱银锋等［4］对31例脑脓肿、胶质瘤和脑转移瘤患者应用PWI绘制出病灶及其周边区和对侧半球对称区的信号强度时间曲线，计算双侧兴趣区最大信号强度下降百分比（SRRmax）、相对脑血流容积（rCBV）之比值。结果3种病变病灶本身的灌注指标SRRmax和rCBV的差异无统计学意义。因此，根据病变本身的灌注特征不能对3者作出鉴别，其原因是3者均为血供丰富的病变，这也是常规MRI中无法根据强化程度对其进行鉴别的原因之一。脑脓肿灶周SRRmax和rCBV与对照区大致相当（QSRR为0.95±0.09，QrCBV为1.01±0.10），Ⅲ～Ⅳ级胶质瘤灶周SRRmax和rCBV均大于对照区（QSRR为1.88±0.32，QrCBV为2.61±0.43），脑转移瘤灶周SRRmax和rCBV则小于对照区（QSRR为0.31±0.07，QrCBV为0.26±0.07），3种病变之间两两QSRR和QrCBV比较，差别有统计学意义（均P＜0.01），这与3者灶周组织病理情况不同有关：脑脓肿包膜形成时，病灶与周围正常脑组织分界明显，灶周组织因炎症而形成的新生血管少，rCBV增加不明显，故PWI信号强度变化与对照区相差无几；胶质瘤常浸润至正常脑组织中，并含有丰富发育不成熟的血管，瘤周rCBV明显增加，PWI随时间产生较大的信号强度下降，幅度显著大于对照区；脑转移瘤呈膨胀性生长，瘤周组织水肿明显，使血管受压变细，rCBV降低，PWI随时间产生信号强度下降较少，幅度明显小于对照区。因此，占位性病灶周边组织PWI信号下降程度可以为3种不同性质病变的鉴别提供重要依据。但有关PWI对脑脓肿诊断和鉴别诊断的研究工作仍较有限，相关资料还有待进一步积累和完善。3DWI和ADC值DWI是在活体组织内无损伤的测量和描述组织弥散系数的全新MRI技术，能够研究分子微观运动，提供组织各部分的空间结构信息，了解正常和疾病状态下的组织间水交换。但在活体DWI中所观察到的弥散效应实际上还叠加了可能存在的非随机运动因素，如呼吸、脉搏等，所以实际研究中多采用ADC值来表征。Ebisu等［5］研究发现，脑脓肿DWI表现为高信号，ADC值降低，而多数脑肿瘤坏死、囊变DWI为低信号，ADC值增高，以此可鉴别二者。此后国内外多项研究［6-13］证实这一规律，并认为导致脑脓肿弥散受限DWI呈高信号的首要原因是脓液的高黏滞度和多细胞性。由于脓液是一种含有较多炎性细胞、坏死组织、蛋白分泌物和细菌的黏稠液体，水分子在其中弥散减慢，造成ADC值明显降低，约为正常白质的50％～80％［13］。脑肿瘤坏死、囊变区内以浆液性坏死物为主，其黏稠度较低，因此ADC值增高与脑脊液相近［7］。Chang等［10］的研究表明脑脓肿DWI表现为高信号的敏感性为93.33%，特异性为90.91%；Mishra等［11］的研究中其敏感性为72％。方维东等［13］研究发现，由于脓肿壁由炎性细胞、胶原纤维和新生肉芽组织构成，其弥散较白质快；灶周水肿主要为炎性介质所致的血管源性水肿，水分弥散明显加快，二者ADC值与脓腔明显不同，因此认为DWI和ADC值有助于脑脓肿各组成部分的区分。DWI在临床应用亦存在局限性。郑文斌等［12］研究发现，脑脓肿DWI信号高低与其病理分期有关，在脓肿形成早期脓腔中的内容物黏稠度高，故DWI显示高信号，ADC值较低；脓肿成熟期其内容物逐渐液化，DWI呈低信号，ADC值往往较高，此时脑脓肿与脑肿瘤相似，二者难以依靠DWI鉴别［5-7］。故结合DWI和ADC值，仍约有15％的假阴性和5％的假阳性。颅内其他性质的病变，如急性脑梗死、特定阶段脑出血（包括瘤出血）以及其他细胞毒性过程，都可在DWI表现为高信号，ADC值降低，所以使脑脓肿的诊断和鉴别诊断变得较为困难。因此有研究［13］认为DWI必须和常规MRI相结合来诊断脑脓肿。1HMRS是新近发展并应用于临床的一种研究活体组织代谢和生化指标的非侵袭性技术，方法上它与MRI的最大差异在于1HMRS的信号是在不加梯度磁场时采集的。由于不同化学环境中的原子核在不同频率波谱段产生信号，这一磁共振频率分离过程称为化学位移，通常以所加磁场中频率的百万分之一（ppm）来表示。用傅立叶变换将感兴趣区所记录到不同频率信号分量的总和转换成频率分量的峰值，这种以频率函数所表示的信号就是磁共振波谱。细菌性脑脓肿脓腔中多种细胞的膜破坏导致胞液内蛋白和脂质（Lip）释放，特别是大量嗜中性粒细胞破裂后大量蛋白水解酶释放，将蛋白水解为氨基酸（AA），主要成分为缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸［11］。另外由于病灶缺氧，乳酸（Lac）在腔内堆积。因此多项研究［11,1416］均发现，活体内1HMRS在1.3ppm和0.9ppm处分别出现Lac和AA的共振峰，由于Lip有两种不同共振核（CH2，CH3），也分别在1.3ppm和0.9ppm处形成共振峰。其次由于存在细菌糖酵解和无氧代谢，1HMRS还可出现乙酸峰（Ac峰，1.9ppm）、琥珀酸峰（Suc峰，2.4ppm）、丙氨酸峰（Ala峰，1.5ppm），特别是前二者均是细菌感染的标志物。Kim、Grand和Dev等先后观察到［14,15,17］，活体内脑肿瘤坏死或囊变中未检测到AA峰，这主要与肿瘤内的AA浓度较低，白细胞数较少有关。其中Grand等［15］的研究中，AA峰及Lac峰在细菌性脑脓肿的出现率接近100％，而Ac峰及Suc峰的出现率则分别为88％和35％，故认为AA峰是诊断细菌性脑脓肿的关键标志物，而Ac峰及Suc峰的出现与否依赖于细菌的种类。以上提到对于DWI呈低信号、ADC值增高的脑脓肿容易与脑肿瘤混淆，在Mishra等［11］的研究中，对29例DWI无法鉴别的脑脓肿（8例）患者行1HMRS检测，均发现AA峰和Lac峰，最终得以确诊。而且联合运用DWI和1HMRS诊断细菌性脑脓肿的敏感性达100％，优于单独使用DWI的结果，这与Lai等［8］的研究结论一致。5MRI技术在脑脓肿治疗和监测中的应用MRI引导的手术开始于上世纪80年代中期，主要用于穿刺针定位的影像学监控、显示和引导。由于MRI具有高度的软组织对比、高空间和时间分辨力、任意平面三维成像能力、对流动及温度敏感、无电离辐射等优势，成为影像引导技术的首选。新近发展起来的开放式MRI与神经导航系统结合，将影像信息和手术器械虚拟影像注册到三维空间定位图上，应用实时术中影像对手术器械进行精确引导，克服了神经导航只能应用术前影像的缺陷，能对神外手术进行有效的术中监控。以往临床研究认为，MRI定位监控下脑脓肿抽吸治疗具有命中率高、损伤小、并发症少的优点，适用于任何部位、任何类型的脑脓肿的优点，尤其是位于重要功能区、脑干、脑室周围的脓肿。陈海宁等［18］采用MRI引导的立体定向开颅技术切除6例脑功能区脓肿病灶，均得以全切除，无手术死亡，且骨窗小、术中脑组织暴露少、出血少、术后并发症少。王清河等［19］采用MRI导航引导下无框架立体定向技术，对4例脑脓肿实施穿刺抽吸术，均取得成功。国内外目前已开展功能性MRI（fMRI）定位手术技术，能对颅内需要手术的病灶实施更为精确的功能区皮质定位。无论是药物保守治疗，还是外科穿刺引流或手术切除治疗，影像学监测脑脓肿形态变化以判断治疗效果十分重要。Mamelak等［20］建议脑脓肿治疗期间必须2～4周复查1次头颅CT或MRI，治疗有效的指征为病灶缩小或消失，水肿带减轻或消失，此时应继续抗菌药物治疗2周以上。在Dev等［17］的研究中，12例脑脓肿患者经抗生素和穿刺抽吸术联合治疗1周后，复查1HMRS显示Lac/AA比值上升，认为可能为Lac增高或AA下降所致，其中5例Ac峰完全消失，均提示病灶对治疗有积极的反应。精确、敏感的影像学检查技术对细菌性脑脓肿准确诊断以及治疗方法和治疗时机的合理选择至关重要。以上总结的MRI新技术为脑脓肿诊断提供了崭新的思路，解决了绝大部分颅内囊性占位性病变的鉴别诊断问题，并将在未来脑脓肿的治疗中发挥积极作用。【参考文献】［1］盛三兰,李惠民,舒锦尔,等.中华放射学杂志,2001,35:434.［2］PyhtinenJ,PaakkoE,JarttiP.Neuroradiology,1997,39:857.［3］王金林,肖湘生,施增儒,等.第二军医大学学报,2003,24:1137.［4］钱银锋,余永强,郑斐群,等.中国医学影像技术,2003,19:149.［5］EbisuT,TanakaC,UmedaM,etal.MagnResonImaging,1996,14:1113.［6］DesprechinsB,StadnikT,KoertsG,etal.AJR,1999,20:1252.［7］NoguchiK,WatanabaN,NagayoshiT,etal.Neuroradiology,1999,41:171.［8］LaiPH,HoJT,ChenWL,etal.AJNR,2002,23:1369.［9］MukherjiSK,ChenevertTL,CastilloM.NeuroOphthalmology,2002,22:118.［10］ChangSC,LaiPH,ChenWL,etal.ClinImaging,2002,26:227.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