Med J Chin PLA, Vol. 43, No. 6, June 1, 颅内结核为结核菌感染脑组织和脑膜后所引起的一组结核感染性疾病, 发病率占颅内感染性疾病的 60% 以上 颅内结核是重症结核病, 预后差, 致死率 致残率均较高 颅内结核诊断及治疗的延误是导致其病死率高的

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1 494 解放军医学杂志 2018 年 6 月 1 日第 43 卷第 6 期 论 著 磁共振弥散加权成像及灌注加权成像在颅内结核与病毒性 脑炎鉴别诊断中的应用 邢小微, 张家堂, 娄昕, 王玉林, 李金锋, 田成林, 黄旭升, 郎森阳, 马林, 于生元 [ 摘要 ] 目的评价磁共振 (MRI) 弥散加权成像 (DWI) 和灌注加权成像 (PWI) 在颅内结核 病毒性脑炎鉴别诊断中的价值和作用 方法对 19 例颅内结核患者和 23 例病毒性脑炎患者在急性或亚急性阶段进行 MRI 常规扫描 DWI 和 PWI 检查 测量并计算两组病例的相对表观弥散系数 (radc) 相对脑血流量(rCBF) 和相对脑血容量 (rcbv) 值, 并比较数值的差异 结果 DWI 结果显示病毒性脑炎病灶区平均 ADC 值低于对侧正常脑白质区, 颅内结核病灶区的平均 ADC 值高于对侧正常脑白质区, 而病毒性脑炎组的 radc 值小于颅内结核组 (P<0.05), 差异有统计学意义 ;PWI 结果显示, 颅内结核组 rcbv rcbf 值小于病毒性脑炎组 (P<0.05), 差异有统计学意义 结论 radc rcbv rcbf 能为鉴别颅内结核 病毒性脑炎提供依据, 即病毒性脑炎病灶区 radc 低于颅内结核 颅内结核病灶区的灌注 (CBF CBV) 较对侧正常脑组织灌注减低, 而病毒性脑炎病灶区灌注较对侧正常脑组织升高 [ 关键词 ] 颅内结核 ; 病毒性脑炎 ; 弥散加权成像 ; 灌注加权成像 [ 中图分类号 ] R445.2;R512.3 [ 文献标志码 ] A [ 文章编号 ] (2018) [DOI] /j.issn Application of diffusion weighted imaging and perfusion weighted imaging in the differentiation of intracranial tuberculosis and viral encephalitis XING Xiao-wei 1, ZHANG Jia-tang 1*, LOU Xin 2*, WANG Yu-lin 2, LI Jin-feng 2, TIAN Cheng-lin 1, HUANG Xu-sheng 1, LANG Sen-yang 1, MA Lin 2, YU Sheng-yuan 1 1 Department of Neurology, 2 Department of Radiology, Chinese PLA General Hospital, Beijing , China * Corresponding author. ZHANG Jia-tang, LOU Xin, This work was supported by the "Twelfth Five-Year Plan" Medical Science and Technique Foundation of PLA (CWS11J064), and the Medical Science and Technology Innovation Project of Sanya City (YW1308) [Abstract] Objective To evaluate the value and effects of diffusion weighted imaging (DWI) and perfusion weighted imaging (PWI) of magnetic resonance imaging (MRI) in differential diagnosis of intracranial tuberculosis and viral encephalitis. Methods The conventional MRI, DWI and PWI were performed in 19 patients with intracranial tuberculosis and 23 patients with viral encephalitis during their acute or subacute phase. The values of relative apparent diffusion coefficient (radc), relative cerebral blood volumes (rcbv) and relative cerebral blood flow (rcbf) in the two groups were detected and calculated, and then statistical analyses were performed. Results DWI results revealed that the average value of ADC was lower in the focal area of viral encephalitis than in the contralateral normal white matter area, but was higher in the focal area of intracranial tuberculosis than in the contralateral normal white matter area, and the radc value in patients with viral encephalitis was lower than in patients with intracranial tuberculosis (P<0.05). The PWI results revealed that the values of rcbv and rcbf were lower in patients with intracranial tuberculosis than in patients with viral encephalitis (P<0.05). Conclusion The values of ADC, radc, rcbv and rcbf are helpful in differential diagnosis of intracranial tuberculosis and viral encephalitis. [Key words] intracranial tuberculosis; viral encephalitis; diffusion weighted imaging; perfusion weighted imaging. [ 基金项目 ] 全军医学科技 十二五 科研项目 (CWS11J064); 三亚市医疗卫生科技创新项目 (YW1308) [ 作者简介 ] 邢小微, 医学硕士, 主治医师 主要从事神经内科方面的临床和基础研究 [ 作者单位 ] 北京 解放军总医院神经内科 ( 邢小微 张家堂 田成林 黄旭升 郎森阳 于生元 ), 放射科 ( 娄昕 王玉 林 李金锋 马林 ) [ 通讯作者 ]

2 Med J Chin PLA, Vol. 43, No. 6, June 1, 颅内结核为结核菌感染脑组织和脑膜后所引起的一组结核感染性疾病, 发病率占颅内感染性疾病的 60% 以上 颅内结核是重症结核病, 预后差, 致死率 致残率均较高 颅内结核诊断及治疗的延误是导致其病死率高的主要因素 近年来, 肿瘤 化疗 移植 抗生素和激素的滥用导致颅内结核发病率及病死率明显增高, 特别是由于人类免疫缺陷病毒 (HIV) 感染上升和多重耐药结核菌株的出现, 使颅内结核的诊治面临新的挑战, 如颅内结核感染途径 受累的中枢神经系统范围以及病程早期临床表现形式较为多样且不典型, 从而使颅内结核的诊断成为临床上的难题 颅内结核诊断的金标准是脑脊液中找到抗酸杆菌 培养出抗酸杆菌, 但由于技术问题, 其阳性率较低, 涂片阳性率一般 <10% [1], 而在解放军总医院该值也仅为 1.3 %(2/160) [2] 此外, 由于不合理化疗 滥用抗生素, 耐药性结核病逐渐增加, 导致临床试验性用药无效 颅内结核与病毒性脑炎的早期临床症状较为相似, 均可出现头痛 发热 高颅压及脑膜刺激征 [3] 虽然典型颅内结核可出现低糖 低氯化物 蛋白增高, 但不典型颅内结核发病率逐渐上升, 容易造成误诊 基于此, 首先我们提出假说, 即颅内结核常见的血管病理改变包括增殖 坏死过程, 从而导致血管管腔狭窄, 甚至闭塞 [4-5], 其血流灌注减低, 病毒性脑炎病理改变为脑组织炎性充血改变, 脑实质血管扩张 充血 [6-7], 其血流灌注应升高 本研究旨在探索性地研究弥散加权成像 (diffusion weighted imaging,dwi) 灌注加权成像 (perfusion weighted imaging,pwi) 两种检测手段在颅内结核与病毒性脑炎鉴别诊断中的作用 1 资料与方法 1.1 一般资料选取 2010 年 10 月 年 6 月行磁共振 (MRI) 检查的 59 例患者, 男 34 例, 女 25 例 其中颅内结核瘤者 19 例, 伴发活动性肺结核者 8 例, 年龄 22~59( 平均 46.4) 岁 病毒性脑炎 23 例, 均可见 DWI 稍高或高信号, 年龄 18~72( 平均 37.9) 岁 19 例颅内结核在发病的 14~75d 行 MRI 检查,23 例病毒性脑炎在发病的 7~33d 行 MRI 检查 结核性脑膜炎临床诊断标准 : 符合 2009 国际结核病专家诊断共识 中确定的结核性脑膜炎或高度可能的结核性脑膜炎 [8] 病毒性脑( 膜 ) 炎临床诊断标准参见 临床诊疗指南 - 神经病学分册 [9] 19 例颅内结核均经临床表现 抗结核治疗和随访临床确诊 23 例病毒性脑炎均符合病毒性脑炎的临床诊断标准 1.2 检查方法采用 MRI 超导型磁共振成像系统 (Signa Twinspead 3.0T,GE 公司 ), 对所选病例在 治疗前行 MRI 平扫 + 增强 DWI PWI 检查 使用 MRI 机配套高压注射器注射造影剂 Gd-DTPA( 剂量 0.1mmol/kg), 注射速率 3~5ml/s, 套管针经肘前静 脉注射 1.3 图像处理与分析 DWI 数据处理 : 采集数据 由 ADW 4.0 工作站的 FuncTool a 软件包中的 DWI 处理软件对 DWI 原始图像进行后处理, 重建得 到表观弥散系数 (ADC) 图 在 ADC 图上选择并测量 病灶区与对侧相应正常区域, 得出 DWI 的 ADC 值 在 ADC 图上, 将感兴趣区 (ROI, 面积 25~40mm 2 ) 分别置于病变最明显区和对应正常参照区域 ; 正常 参照区域分别各放置 2~3 个 ROI, 取其平均值, 然 后测量记录 ADC 值, 单位为 10 3 mm 2 /s, 将病变最 明显区域的 ADC 值与对侧正常参照区域的 ADC 值比 较, 定为相对 ADC(rADC) 值 PWI 数据处理 : 采用 ADW 4.0 工作站的 FuncTool 2 软件包中的 PWI 处理软件, 对灌注区域 的原始资料进行后处理, 重建得到 CBV CBF 图 检查结束后, 将灌注图像进行处理 (GE Advantage Windows 工作站 ), 得到相对脑血流量 (relative cerebral blood flow,rcbf) 相对脑血容量 (relative cerebral blood volume,rcbv) 参数图 为计算 rcbv 的比值 ( 病灶区 CBV 值 / 对侧 CBV 值 ), 将 ROI( 面积 20~40mm 2 ) 置于横轴位病灶明显的区域和对侧相 对正常的脑白质内, 为尽可能减少人为因素的影 响, 测量 3 次取平均值 ; 以同样方法计算 rcbf 值 正常脑白质的 ROI 尽可能放在与病灶对称的位置, 如有困难则放在同层对侧最能代表正常脑白质的 区域内 扫描结束后, 对所得图像在工作站 (GE Advantage Workstation,AW4.2) 进行后处理, 得到每 一选定层面的 CBV 伪彩图 1.4 统计学处理采用 SPSS 17.0 软件进行统计学 分析 所有计量资料均经过正态性检验, 符合正 态性条件下以 x±s 表示, 多组间比较采用单因素方 差分析, 符合方差齐性时采用 LSD-t 法进行两两比 较, 方差不齐则采用 Dunnett's T 3 法进行比较 作 图采用 Graphpad Prism 软件 ( 版本 5.0) 及 Excel 2007 P<0.05 为差异有统计学意义 2 结果 2.1 颅内结核与病毒性脑炎的 DWI ADC 值比较 19 例颅内结核 23 例病毒性脑炎病变区域以及正 常对照区的 ADC 值及其 radc 值分别见表 1 结果 可见, 颅内结核瘤的平均 ADC 值 [(1.146±0.096) 10 3 mm 2 /s] 较对侧正常脑白质 [(0.795± 0.038) 10 3 mm 2 /s] 明显升高 ( P <0.01) 病毒性脑炎的平

3 496 解放军医学杂志 2018 年 6 月 1 日第 43 卷第 6 期 Tab.1 表 1 病毒性脑炎与颅内结核 ADC 和 radc 值比较 Comparison of ADC and radc between intracranial tuberculosis and viral encephalitis Parameter Intracranial tuberculosis (n=19) Viral encephalitis (n=23) ADC of focal area 1.146±0.096 (1) 0.410±0.193 (1) ADC of normal area 0.795± ±0.089 radc 1.442± ±0.207 (2) ADC. Apparent diffusion coefficient; radc. Relative ADC. (1) P<0.01 compared with ADC of normal area; (2)P<0.01 compared with intracraial tuberculosis 均 ADC 值 [(0.410±0.193) 10 3 mm 2 /s] 较对侧正 常脑白质 [(0.846± 0.089) 10 3 mm 2 /s] 明显降低 (P<0.01) 病毒性脑炎 radc(0.483±0.207) 明显小于颅内结核 (1.442±0.084,P<0.05) 2.2 颅内结核与病毒性脑炎的 PWI 参数 rcbv rcbf 值比较分析 18 例颅内结核 (18/19) 与 22 例病毒性脑炎 (22/23) 病变区域以及正常对照区的 rcbv rcbf 值, 结果可见, 颅内结核 rcbv(0.494± 0.086) 明显小于病毒性脑炎 (1.976±0.649), 差异有统计学意义 (P<0.05) 颅内结核 rcbf(0.559±0.153) 明显小于病毒性脑炎 (2.123±0.649), 差异有统计学意义 (P<0.05) 颅内结核瘤病灶区灌注减低, 而病毒性脑炎病灶区灌注增高 ( 图 1) A B C D E F 图 1 颅内结核和病毒性脑炎患者 MRI 图像 Fig. 1 MRI images of patients with intracranial tuberculosis and with viral encephalitis Hyper-intense signal changes on fluid attenuated inversion recovery (FLAIR; A, thin arrow), normal signal intensity on diffusion-weighted imaging (DWI, B) and decreased perfusion (C, thin arrow) on perfusion-weighted imaging(pwi) were observed in patients with intracranial tuberculosis in the lesions. Hyper-intense signal changes on FLAIR and DWI (D, E, wide arrow) and increased perfusion (F, wide arrow) on PWI were observed in patients with viral encephalitis in the left temporal and insular lobe. 3 讨论 3.1 颅内结核与病毒性脑炎的 DWI-ADC 比较 DWI 是目前唯一能反映人体活体组织空间组成信息及病理状态下各组织成分之间水分子交换功能状况的检查方法, 可以从细胞及分子水平来研究疾病状况 DWI 常用 ADC 值来表示人体组织中水分子的扩散能力, 水分子扩散能力越强,ADC 值越大 [10], 反之则水分子扩散运动越弱,ADC 值越小 因此细胞构成不同的组织水分子扩散能力存在差异, 具体可通过测量 ADC 对疾病做出诊断 [11] DWI 的信号强度除与 ADC 相关外, 还受 T 2 加权像的影响, 即存在光亮通过 (shine-through) 效应, 因此虽然一般来讲 ADC 值下降,DWI 像呈现高信号, 但 DWI 高信号不一定预示 ADC 值下降 [12] 关于脑实质结核瘤的 DWI 表现及其 ADC 值测定的文献报道不一

4 Med J Chin PLA, Vol. 43, No. 6, June 1, [13] Vasudev 等观察 33 例脑实质结核, 发现病变在 DWI 上呈等或低混杂信号, 绝大部分脑结核瘤扩散不受 限 关于脑实质结核 DWI 表现的确切机制目前尚不 清楚, 可能与结核的病理基础有关, 脑实质结核病 灶病理成分为炎性肉芽组织, 含炎性细胞 成纤维 细胞及胶原纤维 ; 同时, 因血管源性水肿导致细胞 外间隙扩大, 水分子扩散加快, 这些可能是结核病 灶扩散不受限, 甚至 ADC 值升高的原因 [13-14] 大多数文献报道病毒性脑炎急性期 ADC 值降 低, 与神经元变性坏死导致的能量代谢障碍 Na + - 2K + -2ATP 泵机能失调和 Na + 内流增加造成的细胞毒 性水肿有关 随着病程进展, 血管源性水肿增加, 脱髓鞘 神经元坏死及炎症细胞的浸润导致细胞外 [15] 间隙扩大, 此时 ADC 值升高 Tokunaga 等报道病 毒性脑炎 ADC 值降低可反映病程处于早期, 随着病 程延长,ADC 值可逐渐升高, 因此 ADC 值的测量对 诊断及治疗病毒性脑炎具有重要的指导作用 [16] 在 本研究中, 我们所选的病毒性脑炎病例的 ADC 值较 [17] 对侧相应正常脑白质区域 ADC 值减低, 与 Peng 等 和 Li [18] 等报道的大多数 ADC 值较对侧相应正常脑白 质区 ADC 值升高不符, 我们考虑其原因是本研究中 的病毒性脑炎患者的病程为发病后 7~33d,DWI 呈 稍高或高信号, 与病毒性脑炎急性期细胞毒性水肿 有关 3.2 颅内结核 病毒性脑炎的 PWI 比较 PWI 是一 种无创性测量脑灌注的新技术, 与常规磁共振增 强显示的意义不同,PWI 反映的是区域性脑血容量 [19] 变化 Gupta 等认为相对 rcbv 可以反映脑结核瘤 的血管再生, 对结核病疗效的监测有意义 Haris [20] 等利用 PWI 参数评价脑结核瘤的治疗效果 本研 究的目的并非评价脑结核瘤的治疗效果, 而是探 索 PWI 对于早期诊断颅内结核的应用价值 病毒性 脑炎病理改变是脑组织炎性充血改变, 脑实质血管 扩张 充血, 主要是病毒对脑实质细胞的损害表现 为弥漫性或局灶性神经元变性 坏死, 白质脱髓鞘 改变, 淋巴细胞和浆细胞浸润, 周围血管炎性反应 等 [6] [7] 李彩英等对一例单纯疱疹病毒性脑炎进行 的功能 MRI 研究结果显示 : 病变区呈高灌注信号改 变, 灌注曲线显示, 病侧相对 rcbv 及 rcbf 均较对 侧升高, 峰值时间 (TTP) 值缩短 ; 磁共振血管成像 (MRA) 显示右侧大脑中动脉主干及分支增粗, 远端 分支数目较左侧大脑中动脉增多, 管腔增粗 单纯 疱疹病毒性脑炎的 PWI 高灌注可能与病变脑组织炎 性充血, 血管扩张 脑组织反应性异常高灌注有 关, 符合脑炎诊断 在本研究中, 颅内结核瘤病灶 区 rcbv 为 0.494±0.086, 较对侧正常脑组织减低, 而病毒性脑炎病灶区 rcbv 为 1.976±0.649, 较对侧 正常脑组织升高, 且颅内结核与病毒性脑炎之间的差异有统计学意义 从而证实了本文研究目的中所提出的假说, 即颅内结核病灶区灌注减低, 病毒性脑炎病灶区灌注升高 综上, 本研究初步表明 DWI 的 ADC 和 radc 值能够较好的应用在病毒性脑炎与颅内结核的鉴别中 PWI 的 rcbv rcbf 能够为鉴别颅内结核 病毒性脑炎提供依据 所以, 虽然 MRI 常规序列对不典型颅内结核的诊断仍有一定难度, 但 DWI 的 ADC 值和 PWI 的 rcbv rcbf 却有重要的诊断价值, 能为不典型颅内结核的诊断提供有效依据, 两者结合, 可相互补充, 提高诊断准确率 参考文献 [1] Trusov A, Bumgarner R, Valijev R, et al. Comparison of lumin LED fluorescent attachment, fluorescent microscopy and Ziehl- Neelsen for AFB diagnosis[ J]. Int J Tuberc Lung Dis, 2009, 13(7): [2] Hu J, Zhang JT, Lang SY, et al. Analysis of cerebrospinal fluid from 167 cases of tuberculous meningitis[ J]. Med J Chin PLA, 2010, 35(5): [ 胡佳, 张家堂, 郎森阳, 等. 结核性脑膜炎 167 例脑脊液分析 [ J]. 解放军医学杂志, 2010, 35(5): ] [3] Wu JH, Li DY, Li H, et al. A collective review of syndrome of transient headache and neurological deficits with cerebrospinal fluid lymphocytosis[ J]. Med J Chin PLA, 2016, 41(4): [ 吴建华, 李登英, 李花, 等. 短暂头痛 神经功能缺损伴脑脊液淋巴细胞增多综合征病例综述 [ J]. 解放军医学杂志, 2016, 41(4): ] [4] Lammie GA, Hewlett RH, Schoeman JF, et al. Tuberculous cerebrovascular disease: a review[ J]. J Infect, 2009, 59(3): [5] Xu GY, Li H, Ao GK, et al. Diagnostic value of MRI for intracerebral infarctions accompanied by tuberculous meningitis[ J]. Chin J Clin (Elect Edit), 2011(20): [ 许国宇, 李红, 敖国昆, 等. 磁共振成像对结核性脑膜炎伴发脑梗死的诊断价值 [ J]. 中华临床医师杂志 ( 电子版 ), 2011(20): ] [6] Akasaka M, Sasaki M, Ehara S, et al. Transient decrease in cerebral white matter diffusivity on MR imaging in human herpes virus-6 encephalopathy[ J]. Brain Dev, 2005, 27(1): [7] Li CY, Li NN, Wang GS, et al. The diagnosis of one side herpes simplex virus encephalitis with function magnetic resonance imaging (FMRI)[ J]. J Brain Nerv Dis, 2010, 18(2): [ 李彩英, 李宁宁, 汪国石, 等. 功能 MRI 诊断单纯疱疹病毒性脑炎一例 [ J]. 脑与神经疾病杂志, 2010, 18(2): ] [8] Marais S, Thwaites G, Schoeman JF, et al. Tuberculous meningitis: a uniform case definition for use in clinical research[ J]. Lancet Infect Dis, 2010, 10(11): [9] Chinese Medical Association. Guidelines for clinical diagnosis and treatment- Neurology Division[M]. Beijing: People's Health Press, [ 中华医学会. 临床诊疗指南 - 神经病学分册 [M]. 北京 : 人民卫生出版社, ] [10] Li TQ, Takahashi AM, Hindmarsh T, et al. ADC mapping by

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