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多发性硬化和视神经脊髓炎的MRI比较研究 [复制链接]

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多发性硬化和视神经脊髓炎的MRI比较研究进展

多发性硬化(MS)是中枢神经系统最常见的脱髓鞘疾病,是中青年人群中非外伤性致残的最常见原因。视神经脊髓炎(NMO)曾被认为是MS的一个亚型,主要累及视神经和脊髓。近年来随着NMO抗体(NMO-IgG)的发现、NMO脑内较为特异位置病灶的报道以及新的治疗药物开发和临床应用等,从基础到临床的一系列证据均提示,NMO更加倾向于是一种独立疾病,且与MS存在不同的预后和最优治疗方式。因此,准确区分和全面评价两种疾病可以提高疾病的早期诊断率,为治疗提供更加准确的信息,从而减轻患者残疾程度,提高患者生活质量,减少社会经济负担,具有极其重要的临床和社会意义。笔者着重就两种疾病的MRI异同及研究进展进行综述。

一、MS和NMO的诊断标准

MS的诊断主要依据脱髓鞘时间和空间的播散,并且需要排除其他可能的诊断。MS诊断标准中包含了临床和亚临床的证据,其中亚临床证据包括诱发电位、脑脊液寡克隆区带以及MRI等,年修订的McDonald诊断标准,MRI提供空间播散的标准为下述2个以上部位出现1个以上T2WI病灶:脑室周围、皮层下、幕下、脊髓;而MRI提供时间播散的标准为:(1)出现新的T2WI或强化病灶,或(2)同时出现未引起临床症状的强化病灶和非强化病灶。

NMO现用的诊断标准为年Wingchuck标准。诊断标准主要包括必要条件视神经炎和急性脊髓炎,以及以下3条中的2条:(1)MRI上脊髓病灶超过3个椎体节段;(2)脑MRI不符合MS诊断标准;(3)NMO抗体阳性。

二、MS和NMO临床和常规MRI的比较

1.MS和NMO临床特点的比较:

(1)发病年龄:MS患者发病平均年龄约为29岁,而NMO平均年龄约为39岁,高于MS。

(2)性别:MS患病男女比率为1:2,NMO为1:9,女性比率明显高于男性。

(3)临床症状:MS为多发累及中枢神经系统的症状和体征,以白质纤维束受损为主要症状,而NMO症状主要集中在视神经炎和脊髓炎。

(4)临床病程:MS85%左右为复发缓解型,约15%为原发进展型或良性MS;NMO80%~90%为复发型,两10%一20%为单时相的。

(5)脑脊液中寡克隆区带阳性率在MS的出现率明显高于NMO,在MS约为85%,而在NMO约为20%。

(6)血液中的NMO—IgG是NMO的特异性抗体,鉴别MS和NMO的敏感度为73%,特异度为91%。

2.MS和NM0常规MRI的特点比较:

MS脑内病灶常多发,符合McDonald空间播散的标准。典型部位为脑室周围、皮层下、胼胝体一透明隔交接处(CSI)、脑干等,病灶一般为圆形或卵圆形,直径3mm,脊髓病灶常小于2个椎体节段、偏心性、病灶小于脊髓横断面积50%、单发或多发;而NMO脑MRI多数表现正常或出现非特异性病灶,国际上报道约10%可表现为特异性的病灶,与水通道蛋白4高表达区域一致(下丘脑、第三或第四脑室周围等),另有约10%符合MSMcDonald标准中空间播散的标准。肖慧等报道54例NMO患者中55.6%存在脑MRI异常,特异性病灶位置包括脑室室管膜下、胼胝体、下丘脑、脑干等区域,并提出合并自身免疫病或前驱感染史与脑部MRI异常有关联。NMO脊髓病灶常3个椎体节段,主要位于脊髓中央,可出现坏死。对于MS和NMO脑内病灶的比较,Chen等发现胼胝体下“点征”常见于视神经脊髓型MS,可以作为和NMO的鉴别点之一。

常规MRI对于脑萎缩的研究主要集中在MS,对NMO的脑结构改变研究较少,脑萎缩作为MS的重要特征,主要表现为弥漫的脑结构萎缩,与临床病程和残疾程度密切相关,且依据疾病临床阶段和亚型的不同全脑萎缩模式有所不同,而笔者所在课题组对NMO和MS脑萎缩进行了对比研究,发现MS灰质显著萎缩区域位于双侧丘脑、左侧尾状核、右侧海马和岛叶,提示深部灰质的萎缩可能是MS和NMO主要鉴别点。肖慧等也报道了NMO的灰质萎缩,并发现灰质体积减少主要集中在左侧岛叶和双侧后扣带同,而白质体积减少区主要位于左侧额叶和左侧顶叶皮层下白质。

三、MS和NMOMRI新技术的研究比较

MRI新技术包括MRS、DTI、fMRI等,可以从脑组织代谢、白质纤维束完整性以及脑功能改变等不同角度更加深入反映病变,因此通过新的MRI技术可更加全面细致地评价和比较两种疾病,对于增进对两种疾病的认识,提高鉴别诊断率,早期给予最佳治疗均有重要作用。

1.MS和NMO的MRS研究:1H—MRS能在活体定量显示脑组织代谢,主要代谢物包括:N-乙酰天冬氨酸(NAA)是神经元标记物;肌酸(Cr)和磷酸肌酸的复合共振峰,因其浓度变化不明显,常被作为内源性参照物;胆碱(Cho)是髓鞘崩解的标志物,在临床型常规设备,1H—MRS由磷酸胆碱、甘油磷酸胆碱和少量胆碱组成复合共振峰;肌醇(mI)为神经胶质标志物。MS患者在病灶区域和表现正常脑白质(NAWM)部位均可见NAA降低、mI增高,分别反映神经元、轴索损伤及胶质细胞激活。MS脑内表现正常脑白质、T1WI上等、低信号病灶NAA逐渐减低,均提示了程度不断加重的病理改变。早期MS的1H—MRS研究显示病灶中NAA降低,Cr和mI增高,而在NAWM中未见异常改变,也有学者发现临床孤立综合征(CIS)患者NAWM中mI及Cr浓度升高,其他代谢指标无变化。关于NMO的MRS研究尚未发现脑内NAWM的代谢物异常。

2.MS和NMO的DTI研究:DTI能检测水分子的随机运动(即布朗运动),可提供关于组织结构,尤其脑白质纤维走行的信息。DTI重要参数包括:平均扩散率(MD)反映平均扩散幅度;部分各向异性(FA)反映扩散方向信息;本征向量中λ1反映平行于白质纤维走行的扩散值,λ2λ3反映垂直于白质纤维走行的扩散值,以上指标可以测量结构连接的改变及反映其可能的病理生理基础。DTI研究发现MS病灶和表现正常脑组织均有DTI指标异常,以FA降低和MD升高为主,应用全脑的DTI分析发现MS存在弥漫的白质纤维损伤,而特定白质纤维束的损伤与相应的功能评分存在一定的相关关系,如锥体束扩散值与扩展残疾状况量表(EDSS)评分。在DTI的各项指标中,笔者所在课题组的研究提示,λ2λ3反映了脑白质的主要病理改变,是反映疾病残疾程度、监测疾病进程的最佳指标。关于NMO的DTI研究中,Rocca等发现了NMO脑灰质DTI直方图的异常,未发现白质DTI直方图的异常改变,而笔者所在课题组的早期研究揭示脑白质DTI的异常主要位于视放射(视觉系统)和锥体束(运动系统),可能的病理机制为源于视神经和脊髓病灶的逆行性轴索变性,进一步着重分析作为两侧大脑半球间的连接纤维胼胝体结构,发现MS较NMOMD值明显增高,而FA显著减低,利用胼胝体扩散值的这种差异可以有效协助MS和NMO的鉴别诊断,特异度和敏感度可分别达到92.3%和93.5%。而最近应用基于纤维束的空间统计分析方法分析DTI数据发现,NMO全脑多个白质纤维束存在MD、λ2λ3升高等改变,提示NMO存在轻度弥漫的脑白质损伤,而并非仅存在于视觉和运动系统。

3.MS和NMO的功能MR研究:BOLDfMRI作为一种可以反映脑高级皮层功能改变的无创技术,可以用来分析结构改变所造成的功能改变,目前国内外的研究都集中在任务状态下脑功能的改变,如Rocca等的研究表明MS患者执行运动功能时,脑功能代偿在MS疾病早期主要为相关脑区功能的增强,而随着疾病进程更多执行复杂任务的正常脑区参与其中。同时其另一项对于NMO患者的fMRI研究发现,NMO患者类似于MS患者在执行同样运动功能时较正常志愿者有更多的脑区参与,但所涉及脑区与MS有所差异。

尽管既往的任务状态下脑功能研究为MS和NMO的脑损伤和脑重塑提供了依据,并对可能的病理生理基础进行了阐述,但任务状态下的脑功能代谢只占全脑代谢的5%,并且任务状态下的脑功能存在依赖于患者配合程度、任务属性差异等不足。年,Biswal等提出用静息fMRI研究脑的自发活动。进一步,年Raichle等提出了静息状态默认网络(defaultmodenetwork,DMN)的概念,认为大脑在无任务的清醒、静息状态时存在由特定脑区(如楔前叶、扣带回后部和额叶内侧等)组成的主动性脑活动网络,执行着重要功能(如清醒状态维持、自我意识及情景记忆等)。静息态fMRI具有任务相关fMRI无法比拟的一些独特优势,具有临床应用的广泛前景,已在早老性痴呆、早盲、注意力缺陷等各种疾病中有了初步的研究报道。最近关于MS静息态脑功能的报道中,Roosendaal等应用独立成分分析的方法发现脑重塑主要发生在早期的MS(CIS阶段),而在复发缓解型MS时消失,提示脑重塑随着MS疾病进程而减弱,其进一步的研究还发现了海马的功能连接改变先于患者空间认知障碍的出现。另有研究表明进展型MS患者较正常志愿者DMN活动度显著降低,且前扣带回(ACC)作为DMN的重要部分,在认知障碍的进展型MS减低尤为明显,提示DMN尤其是ACC的功能障碍可能是进展型MS认知障碍的重要基础。笔者所在课题组应用静息态fMRI对MS和NMO开展了研究,所应用的方法为低频振幅(ALFF)和局部一致性(ReHo),其中ALFF反映了局部神经元活动度,而ReHo反映了局部脑区神经元活动的协调性,分析结果显示MS脑重塑主要来自丘脑功能的增高,而NMO全脑ALFF的改变主要集中在视觉、运动和认知网络中,并结合近期NMO认知障碍的报道,提出NMO认知改变的基础可能主要源于DMN局部一致性的降低,这为NMO进一步脑功能及结构连接改变的深入研究提供了依据。关于脑功能和DTI的联合研究,Rocca等对MS患者作了初步的尝试,其结果显示MS患者运动网络的功能连接和锥体束及齿状核、红核、丘脑的白质纤维束连接相关,功能连接的改变可能是结构连接损伤的代偿,提示联合功能和结构连接可能对于解释特定脑网络损伤出现的临床症状和判断预后起到重要作用。

四、MRI新技术对MS和NMO脊髓病变的研究比较

由于脊髓成像技术存在许多限制包括脊髓面积较小、磁敏感伪影以及对于呼吸心跳运动、脑脊液波动伪影的敏感性等,应用MRI新技术对于MS和NMO脊髓的研究甚少,其中MRS显示MS脊髓病灶和表现正常组织均可出现NAA的降低,提示轴索代谢功能的异常或减少的轴索密度。应用DTI技术,采用感兴趣区的方法发现MS病灶和表现正常脊髓组织均有FA值下降,而Benedetti等引应用DTI直方图对NMO和MS的脊髓进行了比较,发现MS和NMO患者脊髓较正常志愿者均有FA值下降,MD值升高,而NMO较MS为著。对于脊髓功能研究近期也有报道,研究发现对腕关节进行被动的感觉任务,MS患者的脊髓较正常志愿者出现范围广泛和信号增强的激活区域,提示了脊髓的代偿功能或功能重塑。

(本文来源:中华放射学杂志,年11月第46卷第11期,作者刘亚欧、段云云、李坤成,有删节)

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