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神经影像学

 

该检查包括X光照相、脊髓或头颅的CT以及MRI检查,对神经系统疾病的诊断具有重要的意义。

 

(一)头颅平片和脊柱X线平片 由于X线摄片价格便宜,对头颅骨、脊椎疾病的诊断价值较大,因此,目前仍不失为神经系统基本的检查手段之一。近几年产生了计算机X线摄影和数字X线摄影,大大提高了图像清晰度、对比度以及信息的数字化程度。

 

1.头颅X线检查 头颅平片包括正位和侧位,还可有颅底、内听道、视神经孔、舌下神经孔及蝶鞍像等特殊部位摄片。头颅平片主要观察颅骨的厚度、密度及各部位结构,颅缝的状态,颅底的裂和孔,蝶鞍及颅内钙化灶等。

 

2.脊柱X线检查 脊柱X线检查主要观察脊柱的生理弯曲,椎体有无发育异常、骨质破坏、骨折、脱位、变形或骨质增生、椎弓根的形态及椎弓根间距有无变化,椎间孔有无扩大、椎间隙有无狭窄、椎板及棘突有无破裂或脊柱裂、脊椎横突有无破坏、椎旁有无软组织阴影等。通常包括前后位、侧位和斜位。

 

(二)数字减影血管造影 数字减影血管造影(DSA)是将传统的血管造影与电子计算机相结合而派生的新型技术,具有重要的实用价值,尤其在脑血管疾病的诊断和治疗方面。其原理是将X线投照人体所得到的光学图像,经影像增强视频扫描及数模转换,最终经数字化处理后,骨骼、脑组织等影像被减影除去,而充盈造影剂的血管图像保留,产生实时动态的血管图像。

 

1.全脑血管造影术 全脑血管造影是经肱动脉或股动脉插管,在颈总动脉和椎动脉注入含碘造影剂(泛影葡胺等),然后在动脉期、毛细血管期和静脉期分别摄片,造影剂可显示颅内动脉、毛细血管和静脉的形态、分布和位置。

 

(1)适应证 颅内外血管性病变,例如动脉狭窄、动脉瘤、动静脉畸形、颅内静脉系统血栓形成等;自发性脑内血肿或蛛网膜下腔出血病因检查;观察颅内占位性病变的血供与邻近血管的关系及某些肿瘤的定性。

 

(2)禁忌证 碘过敏者(需经过脱敏治疗后进行,或使用不含碘的造影剂);有严重出血倾向或出血性疾病者;严重心、肝或肾功能不全者;脑疝晚期、脑干功能衰竭者。

 

2.脊髓血管造影术

 

(1)适应证 脊髓血管性病变;部分脑蛛网膜下腔出血而脑血管造影阴性者;了解脊髓肿瘤与血管的关系;脊髓富血性肿瘤的术前栓塞。

 

(2)禁忌证 碘过敏者;有严重出血倾向或出血性疾病者;严重心、肝或肾功能不全者;严重高血压或动脉粥样硬化患者。

 

3.正常脑血管DSA表现 常规脑血管造影常根据颅骨的自然标志来描述脑血管形态及走向。DSA已将颅骨及软组织影减去,仅显示脑血管影像,描述血管影像通常人为地将每条血管分成若干段。

 

DSA被认为是血管成像的金标准,但其费用较昂贵,为有创性检查,有放射性辐射。DSA和其他血管成像技术如CT血管成像(CTA)、MR血管成像(MRA)具有一定的互补性。

 

(三) 电子计算机断层扫描 电子计算机断层扫描(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新型医学影像技术。其扫描检查方便、迅速、安全,密度分辨率明显优于传统X线图像,可大大提高病变诊断的准确性,对中枢神经系统疾病有重要的诊断价值。

 

1.基本原理与装置 CT的基本原理是利用各种组织对X线的不同吸收系数,通过计算机处理获得断层图像。CT装置主要由数据收集、计算机图像处理、终端图像显示三大部分组成,另外尚有图像储存、输出装置、控制台和可移动诊断床。

 

2.CT扫描技术 以下是临床比较常用的扫描技术:

 

(1)平扫 又称非强化(非增强)扫描,即未用血管内对比剂的普通扫描。

 

(2)增强扫描 应用血管内对比剂的扫描。经静脉注入含碘有机化合物即造影剂,一般用60%泛影葡胺1.5~2.0ml/kg快速静脉注射,使血中含碘量维持一定水平,器官和病灶影像增强而显示更清楚。造影剂使用后可出现心悸、发热、出汗、荨麻疹、呼吸困难乃至休克,注射前应先做过敏试验,注药和扫描过程中应密切观察患者,若出现不良反应应立即采取有效抢救措施。

 

(3)薄层扫描 扫描层厚≤5mm的扫描,常用于较小结构病灶的观察,如垂体病变。

 

(4)螺旋扫描 在扫描过程中,X线球管围绕机架连续旋转曝光,曝光同时检查床同步匀速运动,探测器同时采集数据。由于扫描轨迹呈螺旋线,故称螺旋扫描,又称体积或容积扫描。 ·

 

(5)CT血管成像(CTA) 静脉注射含碘造影剂后进行CT扫描,可以同时显示血管及骨性结构,可清晰显示三维颅内血管系统,能多角度观察病变。由于该检查无创,且更经济、快速、便捷,在急症中的优势尤其明显,对闭塞性血管病变可提供重要的诊断依据,因此可部分取代DSA检查。

 

(6)CT灌注成像(CTP) 是在静脉注射造影剂后对选定兴趣层面行同层动态扫描,以获得脑组织造影剂浓度的变化,从而反映了组织灌注量的变化。利用数学模型可计算出局部脑血流量(rCBF)、局部脑血容量(rCBV)、平均通过时间(MTT)以及达峰时间(TTP),利用这些参数组成新的数字矩阵,最后通过数/模转换,获得直观、清楚的各参数彩色图像,即为脑CTP图像,对于急性缺血性血管病的早期诊断和指导溶栓治疗有重要价值。

 

3.常见中枢神经系统病变的CT表现 对于神经系统疾病,CT扫描主要用于脑出血、脑梗死、脑肿瘤、脑积水、脑萎缩以及某些椎管内疾病的诊断。特殊情况下,还可用碘造影剂增强组织显影,以明确诊断。

 

(1脑血管疾病 由于其快速和安全性,CT扫描是大部分脑血管病的首选辅助检查手段。然而,对于小脑幕下(小脑和脑干)的病变,由于骨伪影干扰影响其分辨率,诊断效果不理想。

 

CT扫描可诊断早期脑出血。脑内血肿的CT表现和病程有关。新鲜血肿为边缘清楚、密度均匀的高密度病灶,血肿周围可有低密度水肿带;约1周后,高密度灶向心性缩小,周边低密度带增宽;约4周后变成低密度灶。

 

脑梗死为低密度病灶,低密度病灶的分布与血管供应区分布一致。继发出血时可见高、低密度混杂。值得注意的是,CT扫描对于幕下病变显示效果较差,脑梗死发生后24小时内,由于梗死灶尚未完全形成,CT扫描也往往不能发现明显异常。对于疑似脑梗死的超早期(6小时之内)患者,可行CTP和CTA检查。可根据CTP区分梗死组织和半暗带,CBF轻度下降、CBV正常、TTP明显延迟的组织为缺血半暗带,而CBF下降伴 CBV下降、TTP无延迟的组织为梗死区。而CTA能够很好显示缺血区供血动脉的狭窄或闭塞,明确脑缺血的原因。CTP和CTA联合检查对于超早期脑梗死的诊断和治疗有重要价值。

 

(2)颅内感染 常需作增强扫描。脑炎在CT上表现为界限不清的低密度影或不均匀混合密度影;脑脓肿呈环状薄壁强化;结核球及其他感染性肉芽肿表现为小的结节状强化灶;结核性脑膜炎可因颅底脑池增厚而呈片状强化。

 

(3)颅内肿瘤 CT对颅内肿瘤的诊断主要根据:①肿瘤的特异发病部位,如垂体瘤位于鞍内,听神经瘤位于脑桥小脑角,脑膜瘤位于硬脑膜附近等;②病变的特征,包括囊变、坏死、钙化等,病灶数目和灶周水肿的大小也是判断病灶性质的依据;③增强后的病变形态是最重要的诊断依据。但某些特殊类型颅内肿瘤的诊断通常需要结合其他检查手段。

 

(4)颅脑损伤 CT可发现颅内血肿和脑挫伤,骨窗可发现颅骨骨折。

 

(5)脑变性疾病 脑变性疾病早期CT显示不明显,晚期可表现为不同部位的萎缩:小脑、脑干、局限性皮质或基底核萎缩。

 

(6)脊髓、脊柱疾病 常规CT扫描即能显示脊柱、椎管和椎间盘病变,对于诊断椎间盘突出、椎管狭窄比较可靠。CT平扫和增强还可用于脊髓肿瘤的诊断,但准确率不及 MRI。

 

(四)磁共振成像 磁共振成像(MRI)是20世纪80年代初用于临床的一种新的生物磁学核自旋成像技术。与CT相比,MRI能显示人体任意断面的解剖结构,对软组织的分辨率高,无骨性伪影,可清楚显示脊髓、脑干和后颅窝等病变。而且MRI没有电离辐射,对人体无放射性损害。但MRI检查时间较长,并且体内有金属置入物的患者不能接受MRI检查。

 

1.各种磁共振成像技术介绍 除传统的磁共振成像外,磁共振血管成像、磁共振灌注和弥散成像、波谱成像以及功能磁共振成像等技术已经应用于神经内科的临床和科研。以下将各种成像技术进行简要介绍。

 

(1)磁共振成像及增强扫描 MRI主要包括三个系统,即磁体系统、谱仪系统和电子计算机图像重建系统。检查时,患者被置于磁场中,其磁矩取向按磁力线方向排列接受一系列的射频脉冲后,低能级的原子核吸收射频能量并跃迁至高能级,打乱组织内的质子运动,脉冲停止后,质子的能级和相位恢复到激发前状态,该过程称为弛豫。所用的时间为弛豫时间,分为纵向弛豫时间(简称T1)和横向弛豫时间(简称T2)。T1加权像(T1WI)可清晰显示解剖细节,T2加权像(T2WI)更有利于显示病变。MRI的黑自信号对比度来源于患者体内不同组织产生MR信号的差异,T1短的组织(如脂肪)产生强信号呈白色,T1长的组织(如体液)生低信号为黑色;T2长的组织信号强呈白色,T2短的组织信号低为黑色。空气和骨皮质无论在T1和T2上均为黑色。T1WI像上,梗死、炎症、肿瘤和液体呈低信号,在T2WI上,上述病变则为高信号。

 

液体衰减翻转恢复序列(FLAIR)是一种脑脊液信号被抑制的T2加权序列,由于抑制了脑室及脑裂内的脑脊液信号,FLAIR成像可以更加清晰的显示侧脑室旁及脑沟裂旁的病灶,对于脑梗死、脑白质病变、多发性硬化等疾病敏感性较高,已经成为临床常用的成像技术。

 

增强扫描是指静脉注入顺磁性造影剂钆-二乙三胺五醋酸(Gd-DTPA)后再进行MR扫描,通过改变氢质子的磁性作用可改变弛豫时间,获得高MRI信号,产生有效的对比效应,增加对肿瘤及炎症病变的敏感性。

 

(2)磁共振血管成像 血管由于血流速度快,从发出脉冲到接收信号时,被激发的血液已从原部位流走,信号已经不存在,因此,在T1WI和T2WI上均呈黑色,此现象称流空效应。磁共振血管成像(MRA)是根据MR成像平面血液产生“流空效应”的一种磁共振成像技术。不应用造影剂,通过抑制背景结构信号将血管结构分离出来,可显示成像范围内所有血管。MRA优点是不需要造影剂、方便省时、无创及无放射损伤。缺点是信号变化复杂,易产生伪影。临床主要用于颅内血管狭窄或闭塞、颅内动脉瘤、脑血管畸形等的诊断。

 

(3)磁共振的灌注与弥散成像 MRI弥散成像(DWI)是广义的功能性MRI技术,是在常规基础上施加一对强度相等、方向相反的弥散敏感梯度,利用回波平面等快速扫描技术产生图像。DWI可早期诊断超急性脑梗死,发病2小时内即可显示缺血病变,对超急性脑梗死的诊断价值远优于CT和常规T2WI。目前对超急性和急性脑梗死的诊断,DWI已属不可缺少的手段。

 

MRI灌注成像(PWI)是利用快速扫描技术及对Gd-DTPA的首次通过脑组织进行检测,通过MR信号随时间的改变评价组织微循环的灌注情况。从原始数据还可以重建出相对脑血容量(rCBV)、相对脑血流量(rCBF)、平均通过时间(MTT)等反映血流动力学状态的图像,弥补常规MRI和MRA不能显示的血流动力学和脑血管功能状态的不足。常用于超急性和急性期脑梗死的诊断。

 

DWI和PWI对脑缺血半暗带的临床界定具有重要意义。PWI低灌注区可反映脑组织缺血区,而DWI异常区域可反映脑组织坏死区,DWI与PWI比较的不匹配区域提示为脑缺血半暗区,是治疗时间窗或半暗带存活时间的客观影像学依据,可为临床溶栓治疗以及脑保护治疗提供依据。

 

(4)磁共振波谱成像 MR波谱成像(MRS)是一种利用磁共振现象和化学位移作用进行一系列特定原子核及其化合物分析的方法,能够无创性检测活体组织内化学物质的动态变化及代谢的改变。目前临床上氮-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、肌醇(MI)和乳酸(Lac)的测定较为常用,用于代谢性疾病(如线粒体脑病)、脑肿瘤、癫痫等疾病的诊断和鉴别诊断。

 

(5)功能磁共振成像 功能磁共振成像(fMRI)借助快速MRI扫描技术,测量人脑在视觉活动、听觉活动、局部肢体活动以及思维活动时,相应脑功能区脑组织的血流量、血流速度、血氧含量和局部灌注状态等的变化,并将这些变化显示于MRI图像上。目前主要用于癫痫患者手术前的评估、认知功能的研究等。

 

(6)弥散张量成像 弥散张量成像(DTI)是活体显示神经纤维束轨迹的唯一方法,可以显示大脑白质纤维束的结构如内囊、胼胝体、外囊等结构,对于脑梗死、多发性硬化、脑白质病变、脑肿瘤等的诊断和预后评估有重要价值。

 

2.磁共振在神经系统疾病诊断中的临床应用 与CT比较,MRI有如下优势:可提供冠状位、矢状位和横位三维图像,图像清晰度高,对人体无放射性损害,不出现颅骨伪影,可清楚显示脑干及后颅窝病变等。MRI主要用于脑梗死、脑炎、脑肿瘤、颅脑先天发育畸形和颅脑外伤等的诊断;除此之外,MRI图像对脑灰质与脑白质可产生明显的对比度,常用于脱髓鞘疾病、脑白质病变及脑变性疾病的诊断;对脊髓病变如脊髓肿瘤、脊髓空洞症、椎间盘脱出、脊椎转移瘤和脓肿等诊断更有明显的优势。然而,MRI检查急性颅脑损伤、颅骨骨折、急性出血病变和钙化灶等不如CT。

 

(1)脑梗死 不同时期信号有所变化:①超急性期:发病12小时内,血管正常流空消失,T1WI和T2WI信号变化不明显,但出现脑沟消失,脑回肿胀,灰白质分界消失,DWI可出现高信号;②急性期:发病后12~24小时,梗死灶呈等T1或稍长T1、长T2信号,DWI可高信号;③起病后1~3天:长T1、长T2信号,DWI高信号,出现水肿和占位效应,可并发梗死后出血;④病程4~7天:水肿及占位效应明显,显著T1、长T2信号,DWI信号开始降低;⑤病程1~2周:水肿及占位效应逐渐消退,病灶呈长T1信号,T2信号继续延长,DWI信号继续降低,T2WI信号强于DWI信号;⑥2周以上:由于囊变与软化,T1与T2更长,边界清晰,呈扇形,出现局限性脑萎缩征象,如脑室扩大、脑沟加宽。

 

(2)脑出血 脑出血不同时期MRI信号不同,取决于含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、正铁血红蛋白和含铁血黄素的变化。大致说来,出血后7天内T1WI显示等信号、T2WI显示稍低信号;出血后1~4周,T1WI和T2WI均显示高信号;出血1个月后,T1WI显示低信号,T2WI显示中心高信号、周边低信号。出血后7天内,MRI诊断准确性不及CT。

 

(3)脑肿瘤 MRI在发现低分化的、比较小的肿瘤以及转移瘤方面优于CT。其信号强度特征与肿瘤的含水量有关,但瘤内和瘤周的出血、水肿、坏死、囊变、钙化等改变,均可影响肿瘤的信号强度和特征。增强扫描有助于肿瘤的诊断,特别是对软脑膜、硬脑膜和脊膜转移瘤的诊断有很大帮助。

 

(4)颅内动脉瘤和血管畸形 MRI可发现多种脑血管异常,利用流空效应可发现动静脉畸形,不仅可显示血管畸形的部位和大小,有时还能显示其供应动脉及引流静脉;MRI还可发现中等大小以上的动脉瘤,但小于lcm者易漏诊。

 

MRA在诊断闭塞性脑血管疾病方面优势较大,可以发现颅内和颅外较大血管分支的病变,但观察小动脉分支不可靠。MRA在发现颅内动脉瘤方面也有很好的应用,但难于观察到直径不足0.5cm的小动脉瘤。MRA还可发现软脑膜内的动静脉畸形,但分辨率不如传统的血管造影。

 

(5)脑白质病变和脱髓鞘病 MRI在观察白质结构方面非常敏感,如脑白质营养不良和多发性硬化。多发性硬化的典型MRI表现为脑室周围的白质内存在与室管膜垂直的椭圆形病灶,在T2WI上为高信号,T1WI为稍低或低信号。

 

(6)颅内感染 在诊断单纯疱疹脑炎时头颅MRI扫描非常敏感,典型表现为颞叶、海马及边缘系统的长T2信号。脑膜炎急性期MRI可显示脑组织广泛水肿,脑沟裂及脑室变小,有时可见脑膜强化;慢性结核性脑膜炎常有颅底脑膜的明显强化。

 

(7)神经系统变性疾病 MRI在诊断痴呆时比CT有优越性,可用海马容积测量法观察海马萎缩的程度,其程度与阿尔茨海默病的严重程度相关;橄榄脑桥小脑萎缩(OPCA)可见脑桥和小脑的萎缩。

 

(8)椎管和脊髓病变 MRI是目前检查椎管和脊髓的最佳手段。在矢状面MRI图像上,可直接地观察椎骨骨质、椎间盘、韧带和脊髓。对椎管狭窄、椎管内肿瘤、炎症以及脊髓空洞症等疾病有重要的诊断价值。

 

(9)神经系统发育异常疾病 MRI可清楚显示小脑扁桃体下疝、脊髓空洞症、脑积水等先天性疾病。