第二章 颅 脑 疾 病
第一节 颅脑疾病影像学检查新进展
医学功能影像领域各种新技术层出不穷，已成为多学科交叉的研究热点，特别是CT、MR成像技术飞速发展，改变了中枢神经系统疾病的诊断现状。后高端的64排CT大量涌现，在不降低图像质量的同时，极大地降低了辐射剂量；MRI新技术如磁共振血管成像、灌注成像、功能成像、弥散加权成像、张量成像以及波谱分析和代谢物浓度测定等的开发不仅可以更好地显示病变的形态学变化，而且还可以反映组织的功能性变化。作为影像医学工作者应主动适应新世纪相关影像设备、技术发展带来的机遇和挑战，不断丰富和拓展自身知识深度、广度，更多地接受、运用新技术，才能使自己立于不败之地。
一、CT新技术
（一）脑CT血管造影（computered tomography angiography，CTA）
国内外众多文献认为，64层螺旋CT血管成像结合先进的减影技术能无创、快速、有效地诊断常见脑血管疾病，特别是比较少见的脑静脉系统疾病，其诊断准确率高，结合常规CT检查能为临床提供全面的信息，可作为脑血管疾病患者的首选检查方法。
采用64排CT先行颅脑平扫，再行CTA容积扫描，利用减影技术除去颅底骨和颈椎对血管观察的影响，得到类似DSA的清晰血管成像，利用图像后处理软件（MIP和VR）立体、多方位地重建、重组成像，避免人工去骨结构可能对图像的影响，使图像更准确可靠。
（二）脑CT灌注成像（computered tomography perfusion，CTP）
该检查主要应用于急性脑缺血患者或超急性脑缺血患者的早期诊断。24h内脑梗死在普通CT上可能是阴性结果，CT灌注成像则可以更早发现缺血病灶，并显示病灶的部位、形态、范围及程度，而且可以证实脑缺血半暗带的存在。
选择一个可能发生梗死的层面，静脉注射对比剂，通过对选定层面连续多次扫描获得每一像素的时间密度曲线，根据不同的数学模型计算出各像素的脑血流图（cerebral blood flow，CBF）、脑血容量图（cerebral blood volume，CBV）、对比剂平均通过时间图（mean transit time，MTT）和对比剂峰值时间图（time to peak，TTP）。另外CT灌注成像可以通过对时间-密度曲线和相对脑血容量（relative cerebral brain volume，r CBV）的综合分析来反映脑肿瘤血管的情况。
（三）宝石能谱CT
能谱CT应用于临床实现了CT成像技术质的突破，它将能量分辨率和化学分辨率的概念引入CT成像，可以同时提供单能量图像和基础物质密度图像，为我们进行脑血管病的影像学研究提供了更高的技术平台。CT能谱成像在脑血管方面应用的贡献主要包括以下几方面：降低辐射剂量、降低后颅窝伪迹、去除金属伪影利于小动脉瘤夹闭术后的CT血管成像复查、容积螺旋穿梭扫描技术获得四维CTA图像和全脑CT灌注等。
容积螺旋穿梭扫描技术能获得全脑的灌注CT成像（CTP），有助于术前快速、准确评估烟雾病，结合重建的4D-CTA原始图及VR、M IP图可全面评价烟雾病患者术前血管狭窄程度、侧支循环形成及脑灌注情况。4D-CTA与全脑CTP联合还可以作为颅内肿瘤、血管性病变手术血管选择的依据。VHS技术在术后吻合血管通畅性及灌注改善情况的评价中也具有极大价值。
（四）640层动态容积能谱CT
640层动态容积能谱CT因为拥有160mm宽的探测器，任何脏器（除了成年人肺部）用非螺旋轴扫模式均可以一圈完全覆盖。在扫描床不动的情况下，一圈完成头颅扫描，同时采集由动脉至静脉全期像血流过程，经4D-DSA后处理技术动态观察血流情况以及病灶的供血对病灶进行术后评价，利用此种检查方法和后处理技术可以清楚显示血管的变异，明确血管的起源，无一漏诊。通过4D-DSA动态观察血流状况，能动态观察血管的狭窄、闭塞及血管畸形、动脉瘤等情况，得到与DSA数字造影同样的动态图像，而且可以观察血管与脑组织之间的解剖关系，为临床提供手术的入路。并且能够观察到静脉窦血栓情况和上矢状窦炎性血栓形成后静脉侧支建立情况，与其DSA图像相当，而且可以观察与颅骨的解剖位置关系，明确与哪支静脉形成侧支循环。
二、磁共振新技术
（一）磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）
磁共振血管成像已是各类型MRI设备的常规功能。目前常用的非增强MRA有2种，即时间飞跃法（TOF）和相位对比法（PC），有二维和三维采集方式。目前3D-TOF技术在头颈部血管成像中广泛运用，PC技术可用于脑动脉瘤。但在遇到不同血流类型，非增强MRA则有一定的局限性。采用一些新技术可以弥补非增强MRA技术的不足，但不可避免地存在血流相关伪影。
对比增强磁共振血管造影（contrast-enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA）是近年来发展起来的一种新的MRA方法，它应用快速成像技术进行大剂量造影剂对比增强MRA，在一次屏气时间完成扫描。主要用于小血管、生理运动区血管（屏气扫描）、搏动、迂曲等复杂血管、区分动脉、静脉、动静脉畸形（arteriovenous malformation，AVM）、动静脉漏（arteriovenous leakage，AVL）等。用造影剂团注跟踪法可做动态扫描，MRA正逐渐替代常规的颅脑X线血管造影。三维动态对比增强磁共振血管造影（three dimensional dynamic contrast-enhanced magnetic resonance angiography，3D DCE MRA）基本克服了非增强MRA技术的缺点，提供了高质量的血管影像，成为一种无创伤性评价颅内静脉系统病变的新技术。3D DCE MRA能较好地显示静脉、静脉窦血栓，还能显示2D TOF不能显示的静脉窦闭塞后代偿的皮层侧支引流静脉，发育不良的静脉窦在2D TOF上表现为信号缺失，3D DCE MRA能清晰显示窦腔狭小但仍通畅，窦壁尚光整，可与血栓鉴别。对于窦旁脑膜瘤侵犯上矢状窦致慢性闭塞的病例，3D DCE MRA能无创伤性评价上矢状窦受侵的部位、范围、残留窦腔是否开放以及皮层静脉是否受侵，对于术前制订手术方案有重要指导意义。3D DCE MRA能显示中至高流量的硬膜动静脉瘘中静脉窦的早期充盈，并能同时显示3D TOF不能显示的逆向引流的皮层静脉及闭塞的静脉窦。3D DCE MRA还能显示DSA上可显示的所有动静脉畸形。
（二）磁共振灌注成像（perfusion weighted imaging，PWI）
磁共振灌注成像是反映组织微血管血流灌注情况，评估局部组织活力及功能的磁共振成像技术。磁共振灌注成像根据示踪剂不同，可以分为利用外源性示踪剂（顺磁性造影剂）产生灌注成像的动态磁敏感对比和利用内源性示踪剂（自身血流）产生灌注成像的动脉自旋标记。
1.动态磁敏感对比（dynamic susceptibility contrast，DSC），是经静脉团注造影剂，利用快速扫描序列进行连续多层面多次成像，获得一系列动态图像，然后通过工作站绘制信号强度-时间曲线，获得局部相对脑血容量（rCBV）、局部相对脑血流量（rCBF）、造影剂平均通过时间（MTT）等反映血流动力学的指标。可用于脑梗死的早期诊断，评价脑功能的灌注情况等。PWI可早期发现急性脑缺血灶，观察血管形态和血管化程度，评价颅内肿瘤的不同类型。
2.动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）技术作为一种完全非侵入性、不用注射对比剂的新的灌注成像方法逐渐应用于临床。急性脑卒中患者早期表现脑缺血，ASL可以清晰地显示脑组织灌注缺损或低灌注区。在显示血流量（cerebral blood flow，CBF）的改变方面，ASL与DSC具有可比性，与DWI相结合可成为脑卒中早期诊断和早期指导治疗的重要手段。测定肿瘤血流量对肿瘤分级及评价肿瘤的治疗效果非常重要，肿瘤周围水肿区血容量（cerebral blood volume，CBV）的差异可以反映肿瘤的生长方式。病理检查显示转移瘤周围的血管性水肿仅有组织间隙水分的增加而无肿瘤组织的浸润，水肿区rCBV降低，与水肿压迫毛细血管有关；而胶质瘤周围存在血管源性水肿和不同程度的肿瘤细胞浸润，常有血流量的增加。利用ASL通过测量治疗前后rCBF的变化，可以区分坏死或复发，间接反映肿瘤的预后情况。ASL与DSC相比，有以下2个优点：ASL不用注射对比剂、完全为非侵入性的方法。对于有出血、钙化或位于颅底的病变，ASL测量数据稳定，明显优于DSC。而ASL技术的缺点是，时间和空间分辨力相对较差。
（三）血氧水平依赖性成像（bIood oxygen IeveI dependent imaging，BLOD）
血氧水平依赖性成像属于功能成像（functional magnetic resonance imaging，f MRI），其原理为通过外在的刺激增加脑局部的血流量，由于局部脑组织耗氧量增加不明显，使得脑局部氧血红蛋白数量相对增多，由于去氧血红蛋白T2WI或T2*WI比氧血红蛋白T2WI或T2*WI短，并且去氧血红蛋白具有强顺磁性，可在血管周围产生不均匀磁场，使局部组织质子相位分散加速，因此使用顺磁性EPI序列扫描，可在T2WI或T2*WI加权图像上，显示局部MR信号增强。
临床应用上已从简单地显示视觉、听觉、肢体运动在皮层功能区信号的变化，向更高级的语言信号在皮层功能区引起的MR信号改变发展。目前正在研究嗅觉的皮层功能定位与吞咽功能的研究。氧饱和度的测量、组织灌注和局部血流的测量等，这几方面的功能也在进一步完善。脑f MRI检查：目前更多的仍在研究阶段，用以确定脑组织的功能部位。f MRI检查：可协助脑外科医生制定手术计划，避免术中损伤皮层；对卒中患者中枢损害及功能重组情况的评估，以及精神疾病神经活动的研究等。综上，脑功能成像在脑疾病诊断应用上有很大的开发潜力。
（四）弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）
水分子在体内的随机热运动（布朗运动）即为弥散，磁共振是目前检测人体内水分子弥散的唯一方法。弥散加权成像是在原有脉冲序列的基础上加一对梯度脉冲，对于静止水分子磁共振信号不降低，弥散水分子磁共振信号降低。影响弥散信号的因素主要有b值、表观弥散系数（apparent diffusion coeffieient，ADC）、各向异性、T2WI穿透效应等，其中表观弥散系数（ADC）反映体内水分子在各个方向上弥散的平均值，水分子弥散越明显ADC值越高。
对于缺血性脑梗死的早期诊断，用常规成像序列（SE或CRE）检查时，一般需要发病6h后方能检测到病理变化，而弥散加权成像检查则在发病后20～30min甚至更短的时间内即可见到局部的扩散作用减低，呈现相应的病理MR信号。DWI还用于鉴别诊断表皮样囊肿和蛛网膜囊肿，蛛网膜囊肿手术后软化灶及表皮样囊肿在磁共振常规扫描序列中信号变化均与脑脊液一致，部分病例从解剖部位和形态学上仍无法明确诊断，在磁共振弥散加权序列中蛛网膜囊肿的表观弥散系数值与静止水相似，而表皮样囊肿的表观弥散系数值与脑实质相似。近来，DWI技术也被用于脑肿瘤的研究，通过表观弥散系数能可靠地鉴别肿瘤组织、瘤周水肿、肿瘤坏死、囊变及正常组织。增强的肿瘤组织表观弥散系数值较低，而囊变坏死区表观弥散系数值增高，表观弥散系数值有助于鉴别肿瘤囊变坏死区及肿瘤实质。在肿瘤研究中，DWI最重要的研究趋势是定量测量技术，准确地判断肿瘤的级别，对指导、判断预后有重要的临床意义。另外，DWI能比常规MR更早、更准确地发现弥漫性轴索损伤（diffuse axonal injury，DAI）病灶的变化，DAI的病灶均表现为DWI高信号，ADC值减低；对多发性硬化急慢性病灶进行鉴别，急性硬化斑在DWI和e指数ADC图呈高信号，而慢性病灶在DWI上及e指数ADC图上均未见高信号。
（五）扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）
扩散张量成像是最近二十年发展起来的一项磁共振新技术，它是在弥散加权成像的基础上增加6～55个采集方向，最高可达10 000个方向，同时反映弥散运动的快慢和各向异性，而DWI只反映了弥散运动的快慢。因此，DTI在显示水分子的弥散特性上比DWI更全面准确。DTI常用的参数有分数各向异性（fractional anisotropy，FA），其反映了水分子各向异性成分在整个扩散张量中的比例，其值与髓鞘的发育、白质纤维的排列相关。DTI序列处理后可得FA图、彩色编码张量图、扩散张量纤维束示踪成像（diffusion tensor fiber bundle tracer imaging，DTT）。
由于采集方向增加和分辨力提高，已可获得三维的白质纤维束图像。现在可应用扩散张量成像对脑白质病变进行定量分析和诊断，如白质纤维束微细结构改变（纤维束的密度、髓鞘的厚度、走行的一致性）和各向弥散的早期受损。动态显示并监测脑白质的生理演变过程，而白质纤维束在脑功能的实现中起着非常重要的作用。DTI可以发现发育过程中大脑组织的结构变化，对临床评价大脑成熟性有一定价值。对缺血性脑卒中、脑白质病、变性疾病、感染性病变、肿瘤性病变等都有一定诊断价值。DTI成像可以显示患有痴呆和神经退变性疾病患者的额外异常。一个对早期帕金森病患者的研究中显示黑质各向异性减少，但是壳核和尾状核各向异性正常。在阿尔茨海默病和雷维小体痴呆患者中，胼胝体和额、颞、顶部的白质扩散增加、各向异性减少，但是只有后者枕叶也受累。DTI成像显示精神病患者白质的异常同神经精神试验的行为相关。许多研究表明在脱髓鞘疾病中扩散增加、各向异性减少，且其随对比增强的类型和程度变化而变化。脑卒中患者早期应用DTT显示由于急性缺血导致感觉运动通路的受累，其与临床症状紧密相关。用DTT分析癫痫患者的语言中枢，有利于为术中导航图提示有说服力的白质位置。DTT还被用于决定是否癫痫发作病灶累及到视放射，其结果同皮层视觉激发潜力试验相一致。DTI成像及DTT还被用于感染性和外伤性疾患中，其可识别FA值及ADC值的异常，并能显示外伤后纤维束的完整性和连接性方面的改变。
（六）扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）
扩散峰度成像反映的是生物组织的不均匀性对水分子扩散的影响。肿瘤微环境、创伤后组织引起更多组织微结构改变，形成组织不均质区域，水分子扩散位移偏离，引起峰度系数改变。相比于ADC和FA值，平均峰度对水分子扩散受阻情况进行量化分析，同时径向峰度和轴向峰度也是DKI的量化指标。扩散系数和峰度系数定量反映水分子扩散受限情况以及组织复杂度，通过量化真实水分子的扩散位移与理想高斯分布水分子扩散位移的偏离，表征水分子扩散受限的程度以及扩散的不均质性，进而反映组织异常区域。同时，随着b值的增加，组织的不均匀性对扩散的影响增加，水分子运动的非高斯效应更明显，常用2000s/mm2。
DKI技术是DWI技术发展的延伸，传统弥散序列多反映的是水分子正态分布的扩散运动情况，然而由于水分子环境的差异性，扩散的正态分布被破坏，DKI技术则描述了水分子非正态分布的扩散运动。其在DWI的基础上施加多个方向的扩散敏感梯度，通过最小二乘法沿各扩散方向拟合得到扩散系数和峰度系数。
（七）磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）
常规MRI是研究人体器官组织形态的病理生理改变，而磁共振波谱研究人体细胞代谢的病理生理改变。在许多疾病中，代谢改变先于病理形态改变，而MRS对这种代谢改变的潜在敏感性很高，故能提供信息以早期检测病变。目前，MRS作为无创伤性地研究人体器官组织代谢及生化改变，进行化合物定量分析的方法，广泛用于肿瘤、缺血性脑卒中、脑出血、老年性痴呆、新生儿重症监护、脑外伤的预后、脑白质病变、感染性疾病以及艾滋病的临床和基础研究中。
1 H-MRS的临床应用，主要是颅脑MRS检测。NAA峰下降，在脑肿瘤及脑缺血缺氧中常见，而脑膜瘤NAA几乎缺失。脑肿瘤中NAA/Cho下降，恶性较良性肿瘤其比值下降更明显。Lac为糖酵解终产物，化学位移在1.32ppm可形成双峰，各种疾病导致脑缺血缺氧时，Lac峰均可发生相应变化。31 P-MRS广泛用于研究活体组织能量代谢和生化改变。婴幼儿脑瘤中Pcr/Pi下降，PME升高，p H值正常或改变。随着高场强MRI/MRS一体化装置的问世，MR扫描速度的提高及功能的完善，MRS除了应用于临床医学研究，必将在疾病诊治中发挥越来越重要的作用。
（八）磁共振弹性成像（magnetic resonance eIastography，MRE）
磁共振弹性成像是一种特殊的磁共振技术，通过评价机械波在组织中的传播，从而提供关于组织弹性的信息。在大多数疾病中，组织的弹性会发生改变，如恶性肿瘤会导致组织弹性的增加，这些特点使MRE在疾病诊断方面的应用成为可能。利用磁共振弹性成像技术评价脑组织的力学特性是另一个研究热点，脑组织的弹性模量具有很高的诊断潜能，因为它可能与一些疾病相关，如阿尔茨海默病、脑积水、脑肿瘤以及多发硬化等均可能会引起脑组织弹性的变化。脑组织弹性模量很难通过以超声为基础的技术获得，而磁共振弹性成像技术则可以对脑组织的弹性模量进行定量的测量。
（九）磁共振磁化传递成像（magnetization transfer imaging，MTI）
磁共振磁化传递成像是在常规脉冲前施加偏共振频率饱和脉冲，使大分子的结合水达到饱和磁化状态，在机体内自由水与结合水进行着动态交换，从而结合水将饱和磁化状态通过化学交换传递给自由水，产生信号来成像。MTI主要特点是增加对比度和提高组织特征。
磁化传递对比时间飞跃法 MRA（magnetization transfer contrast time of flight MRA，MTC-TOFMRA）是一种较新的MRI技术，它可以充分抑制背景组织信号使末梢血管清晰可见。另外，MTI技术能提高钆（Gd-DTPA）的增强作用，增加小病灶和多发肿瘤的检出率。脑内的磁化传递效应与卵磷脂、胆固醇、脑苷脂含量有关，因此MTI技术可用于神经系统疾病的定量定性分析，目前在多发性硬化和癫痫等疾病的研究中进展较快。