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第二节 神经系统影像学检查
一、头颅X线平片
头颅X线平片,简称头颅平片。检查简便、价廉、无创,但特异性、敏感性不高。目前广泛采用计算机X线摄影术(CR),极大提高了图像清晰度和对比度。数字X线摄影(DR)是应用平板检测器采集X线信号技术,除X线摄影外还可用于透视和动态观察。头颅平片目前已被更先进的影像学检查方法如CT、MRI等取代,仅在疑有骨折、头颅畸形、垂体窝异常、肿瘤侵犯颅骨等时作为选择。
二、脊柱X线平片
脊柱X线平片,简称脊柱平片。是检查脊柱病变的基本方法,对确定骨质病变如骨折等,仍为首选检查方法,还可了解脊柱生理弯曲的改变,有无骨质破坏、脱位、骨折、骨质增生及椎旁软组织影等。颈椎平片常采用正、侧位及双斜位片,正、侧位可观察椎管、椎体及附件形态,斜位可观察椎间隙、椎间孔等结构。通过观察有无椎体破坏、椎间隙狭窄和破坏、椎弓根变形或间距增宽、椎管内异常钙化等病变,用于椎管内肿瘤、椎体或附件病变引起的脊髓压迫症等的诊断。
三、数字减影血管造影
数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)是普通X线血管造影与计算机图像处理相结合的一种血管成像检查方法。其原理是将组织X线图像转变为数字信号输入计算机内,再将对比剂注入血管后获得的2次组织图像也转变为数字信号输入计算机。两次数字图像相减,消除了骨骼、软组织等图像,仅留含对比剂的血管图像。不仅可清晰地显示近端血管结构,而且也能清楚地观察到远端小血管(图4-1)。
图4-1 DSA脑血管造影
常采用股动脉或肱动脉插管法,可作全脑血管造影,以观察血管走行、有无移位、闭塞和有无异常血管等。操作快捷简便,血管成像清晰,不仅三维显示减影血管,还可观察血流的动态图像。是头颈部血管病变如动脉瘤、血管畸形、颅内外动脉狭窄、颅内静脉窦血栓形成等疾病诊断的金标准,也是血管内介入治疗和动脉内溶栓治疗的必需技术,介入治疗需通过DSA检查以明确病变的部位、供养血管、侧支循环和引流血管等。缺点是该方法仍为有创性检查,需要插管和注射对比剂。
四、电子计算机断层扫描
电子计算机断层扫描(computerized tomography,CT)是20世纪70年代开始应用于临床的一项划时代的影像学技术,目前与磁共振成像(MRI)共同构成影像诊断的核心技术。原理是利用各种组织对X线的吸收系数不同,通过电子计算机处理得到图像。X线吸收高于脑实质表现为高密度影,如钙化、脑出血等;X线吸收低于脑实质则表现为低密度影,如坏死、水肿、囊肿等。CT经过第二代、第三代、第四代(螺旋CT),目前已发展到第五代电子束CT。目前可以0.5~1秒/转的转速、薄至亚毫米的分辨率快速扫描0.5~1mm的层面,完成整个脑扫描需2~10秒。CT与MRI相比,其最大的优势在于在患者体内有金属植入物时仍然安全可行、易于显示出血。CT的其他优点包括快速,简便,易于显示钙化及颅底骨结构等。
常规头部CT平扫主要用于颅内肿瘤、脑血管病、颅脑损伤、炎症、脑积水、脑萎缩及某些脊柱疾病的辅助诊断,特别是对脑出血,一旦发生即可在头部CT可清楚显示出高密度出血灶(图4-2)。对脑梗死早期则不能显示,一般在梗死发生24小时后方能清楚显示出低密度梗死灶(图4-3)。
图4-2 CT示左侧基底节区脑出血
图4-3 CT示左侧颞叶、岛叶、外囊及颞枕交界大片脑梗死
常规CT平扫的一大缺陷是,在后颅窝扫描时,易出现骨假影干扰,从而影响对脑干和小脑病变的判断。有些病变通过注射对比剂(如碘海醇),增强组织密度,以提高不同组织的显影差异,即为CT增强扫描检查,常用于肿瘤、炎症等病变的检查。
CT血管成像(computerized tomography angiography,CTA)是静脉注射含碘对比剂后,行快速血管成像CT扫描,经计算机整合图像信息,三维显示颅内血管系统。目前多采用64排或更先进螺旋CT,具有空间分辨率高、显示血管精细度好、无创等优点,可部分取代DSA检查。CTA能可靠检测颅内血管病变和颅外颈动脉狭窄,对Willis环及分支的解剖显示高度敏感,对显示血管与毗邻的脑和骨组织位置关系有独特的优势,亦可显示静脉系统。对闭塞性血管病变、血管狭窄、动脉瘤、血管畸形等具有重要诊断价值(图4-4)。
图4-4 CTA示血管畸形
CT灌注成像(CT perfusion imaging,CTP):注射造影剂后进行动态扫描,观察脑组织造影剂浓度变化,利用数学模型计算出局部脑血容量(rCBV)、局部脑血流量(rCBF)、平均通过时间(MTT)、达峰时间(TTP)等,用于监测缺血性脑血管病、脑组织肿瘤等疾病患者脑血流供应和代偿状态。
五、磁共振成像
磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)于20世纪80年代初用于临床,是继CT之后影像学技术的又一次飞跃,目前在神经科已成为诊断颅内和脊髓病变最重要的检查手段。基本原理是利用射频脉冲激发人体内氢质子产生共振信号,经计算机放大、图像处理和重建后得到磁共振影像。患者被置于磁场中接受一定脉冲序列后,使组织内质子处于激发状态,脉冲停止后质子的能级和相位恢复到基础状态,这一过程称为弛豫。弛豫分为纵向弛豫(简称T 1)与横向弛豫(简称T 2)。
MRI信号与可移动的质子密度相关,不同组织的T 1与T 2长短不一,在MRI上,凡是组织为长T 1或短T 2的MR信号均为低信号;反之,短T 1或长T 2的MR信号则为高信号。脑脊液、脑梗死病灶、水肿组织为长T 1长T 2信号,所以在T 1加权像上呈低信号,在T 2加权像上呈高信号;脑出血、某些肿瘤为短T 1长T 2信号,在T 1加权像和T 2加权像上则均为高信号。空气、骨质因含氢质子很少或质子紧密结合在分子内不易移动,则无论T 1加权像还是T 2加权像均为低信号;流动较快的液体如血液,由于信号在快速流动中丢失而呈无信号的黑色,称为流空效应。T 1加权像可清楚显示解剖结构,T 2加权像有利于显示病变。
液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)序列是在自旋回波或快速自旋回波序列前加180°反转脉冲,抑制在常规T 2WI表现为高信号的脑脊液,脑脊液在T 2加权像呈明显的低信号,增加T 2权重,提高病灶与脑组织、脑脊液的对比。常于常规MR扫描后进行,用于蛛网膜下腔出血、多发性硬化、脑白质病等疾病的诊断,特别有利于脑室周围及蛛网膜下腔疾病的检出。
根据场强的不同,目前临床主要运用1.5T和3.0T MRI。MRI对大多数颅内和椎管内异常都是首选的影像学检查方法。MRI与CT相比,无辐射损伤,图像清晰度高,成像参数多,能提供多方位多层面的解剖学信息,无气体和骨性假影,对脑干和后颅窝病变显示更清楚,对脊髓病变的诊断也具有明显优势。但对颅骨骨折、急性颅脑损伤、组织钙化等病变的诊断则不如CT。需要注意的是,体内有义齿等金属植入物的患者不能使用MRI检查。
(一)MRI增强
常用的增强对比剂为钆复合物(Gd-DTPA),根据不同组织对强化表现不同,可进一步对组织及病变进行鉴别,诊断肿瘤、脱髓鞘性病变可选增强扫描检查。
(二)磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)
MRA是建立在MRI特殊的流空效应或流动质子位相变化基础上的血管影像重建技术。不同于CTA的是无需注射对比剂,方便省时,是一种无损伤性成像技术。可选择动脉血管成像或静脉及静脉窦成像(图4-5)。不足之处是空间分辨率较CTA和DSA差,不能清晰显示远端小血管,易产生血管假影,不能分辨完全闭塞与近乎完全闭塞的血管。目前MRA主要用于颅内外大血管(包括动脉、静脉窦)狭窄及闭塞、脑动脉瘤、脑血管畸形等疾病的检查。
图4-5 3.0TMRA脑动脉成像
(三)功能磁共振成像
广义的功能磁共振成像包括弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)、灌注加权成像(perfusionweighted imaging,PWI)、弥散张量成像(diffusion-tensor imaging,DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)、血氧水平依赖性成像(blood oxygen level dependent,BOLD)及磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)等,这些新技术的发展大大拓展了医学影像学的视野和范畴,推动了神经科学的发展。
1.弥散加权成像(DWI)
是根据高场强下组织中水分子弥散运动特点而建立的成像技术,主要用于检测可发生水分子弥散运动受限的病变,对缺血性脑血管病发病30分钟内就可发现缺血改变,比常规MRI检查更加敏感。
2.灌注加权成像(PWI)
主要有两种方法:一种是传统的通过静脉注射增强对比剂钆复合物(Gd-DTPA)来显示脑组织血流灌注情况的动态磁敏感对比增强(DSC)-PWI,其成像速度快、灌注参数多;另一种是近年来新出现的无需注射对比剂的动脉自旋标记成像(arterial spin labeling,ASL)技术,安全无创、可重复性强。PWI能得到常规MRI不能获取的血流动力学和脑血管功能状态信息,评价组织微循环的灌注情况,有助于脑血管疾病的诊治。
3.弥散张量成像(DTI)
是DWI基础上的新的MR成像技术,利用组织中水分子弥散的各向异性来探测组织微观结构的成像方法。可显示髓鞘或轴突的完整性破坏及弥散的各向异性降低,提供脑白质纤维结构位置和走行特点。临床常用于缺血性脑血管病、白质疏松、胶质瘤、脑膜瘤、肌萎缩性侧索硬化症等疾病的诊断。
4.磁共振波谱(MRS)
是利用MRI获得如乳酸、N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌醇、肌酸、ATP等机体生化物质磁共振波谱信息的方法,借这些物质的变化来判断相应区域脑组织的能量代谢情况和生化代谢信息,对中枢神经系统代谢性疾病、肿瘤等诊断有一定的帮助。如神经胶质瘤时NAA水平下降、Cho水平上升。但目前尚不能作为独立的指标用于疾病的诊断。
5.血氧水平依赖性成像(BOLD)
是以检测脑局部脱氧血红蛋白水平变化,从而反映局部脑功能的检查技术。当大脑皮质某一功能区兴奋时,局部脑血流增加,代偿性出现氧合血红蛋白增加,脱氧血红蛋白减少,这可应用BOLD技术检测到相应信号在T 2加权像上增高改变。通过BOLD可显示大脑皮质功能区情况,如视觉、听觉、感觉、运动BOLD等,从而有助于中枢功能区的定位。
6.磁敏感加权成像(SWI)
利用不同组织间磁敏感性不同而成像的技术。对颅内微出血及深静脉、铁沉积检测敏感,常用于脑出血、脑梗死出血转化、脑肿瘤、神经变性疾病及多发性硬化的诊断。