多发性硬化(multiple sclerosis, MS)是一种中枢神经系统慢性进行性炎性脱髓鞘疾病,病理特征为中枢神经系统多灶性炎症、脱髓鞘、轴索缺失、神经胶质增生,病灶常累及侧脑室周围白质、小脑、脑干、脊髓及视神经。复发-缓解型MS(relap sing remitting MS, RRMS) 是临床最常见的类型,约占85%,约80%RRMS转变为继发-进展型MS(secondary pro-gressive MS, SPMS),其他类型包括原发-进展型MS(primary progressive MS, PPMS)、进展-复发型MS(progressive relapsing MS, PRMS)。临床初次发作被称为临床孤立综合征(clinically isolated syndrome, CIS)。临床常用扩展残疾状态量表(expanded disability status scale, EDSS)评价MS患者的残疾程度。

　　MRI是临床诊断MS的重要依据。常规MRI能动态显示病灶随时间的演变情况,增强扫描T1WI能判断病灶的新旧及活动,病灶负荷常被临床作为评价患者病情进展、判断药物疗效的客观指标。磁化传递成像(magnetization transfer imaging, MTI)、扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)、扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spect roscopy, MRS)等除发现位于脑白质的MS病灶外,还能显示常规MRI表现正常的脑白质和脑灰质存在的弥漫性异常改变。视觉、运动、认知等功能磁共振成像(functional MRI, fMRI)研究,还能显示MS脑功能损害及其代偿改变,反映皮层重塑的情况。

    1 　诊断标准

　　MS临床表现缺乏特异性,诊断须以病史、症状和体征为基础,结合脑、脊髓MRI表现、诱发电位主要是视觉诱发电位(visual evoked potentials, VEP)、脑脊液(免疫球蛋白IgG指数,寡克隆区带oligoclonal bands,即OCB),并排除其他类似疾病。在Poser(1983)标准基础上,McDonald(2001)标准采用修订后的Barkhof标准判断病灶空间播散,并提出病灶时间播散MR标准。与McDonald 2001标准相比,2005年修订后的McDonald标准中的空间播散标准进一步明确了脊髓病灶的价值,并将临床首次发作1个月后出现1个新的T2WI病灶作为时间播散标准之一。Swanton等将空间播散标准简化为≥2个特征性部位(皮层下、脑室周围、幕下、脊髓), ≥1个T2病灶, 时间播散标准为随访出现1个新的T2WI病灶。新标准相对简单易行,不足之处则为缺少病灶增强信息,其应用价值仍有待于进一步印证。

    2 　常规MRI的定量研究

　　MS病灶T2WI表现为高信号,呈圆形或卵圆形,直径≥5mm,多见于侧脑室周围白质、胼胝体、皮层下白质、小脑、脑干、脊髓等部位。位于侧脑室周围病灶的长轴垂直于侧脑室呈指状分布,称为“Dawson指”。液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery,FLAIR) 序列显示脑室旁及皮层下病灶优于T2WI,但显示后颅窝和脊髓病灶受限。约10%～20%的T2WI高信号病灶在T1WI上呈低信号,被称为“黑洞”,病灶幕上多见,后颅窝和脊髓少见,短期存在的“黑洞”提示为急性期病灶,持续存在则提示慢性期病灶,局部组织呈不可逆性损害。新发或活动性病灶在增强扫描T1WI上表现为均匀一致强化、完整或不完整环形强化,强化一般持续1～4周。量化病灶负荷为临床监测病情进展、评价药物疗效提供了客观依据,但病灶负荷与扩展残疾状态(expanded disability status scale, EDSS)评分的相关性报道不一致。临床与常规MR表现的分歧与以下因素有关: ①病理改变的异质性和常规MR组织定性能力不强,病灶内外的脱髓鞘、胶质增生、水肿、Wallerian变性和轴索缺失等均致T2WI呈高信号;②常规MR不能反映表现正常脑灰质(normal-appearing gray matter, NAGM)和表现正常脑白质(normal-appearing white matter, NAWM)的隐匿性病灶; ③未将视神经、脊髓病灶考虑在内; ④皮层的重塑和功能重组。

    3 　DTI和DWI

　　DTI是在DWI基础上发展起来的成像技术,可同时获得组织内水分子扩散的幅度和方向信息。DTI常用参数包括表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、平均扩散率(mean diffusivity, MD)、分数各向异性(fraction anisot ropy, FA)等。DTI研究可以反映MS不同时期病灶的病理变化。李郁欣等报道急性期病灶94.3%(33/35)DWI上呈高信号,5个环形强化病灶在DWI上亦呈环形高信号。急、慢性期病灶ADC 值均升高,但慢性期病灶ADC值明显高于急性期病灶。急性期环形强化病灶ADC值较非环形强化病灶高,慢性期非强化病灶T1WI低信号病灶ADC值较T1WI等信号病灶高, T1WI明显低信号病灶ADC值最高。急、慢性期病灶FA值均降低。利用直方图分析PPMS和SPMS的灰质MD ,发现PPMS的MD峰值低于SPMS,由于直方图的峰值反映剩余的正常脑组织,说明PPMS的灰质损害更广泛,而SPMS的灰质损害更严重,这与SPMS患者常出现较明显的认知障碍是一致的。Rovaris等对不同类型MS的脑灰、白质变化观察发现,RRMS的灰质MD变化不明显,而PPMS和SPMS的灰质MD明显增高。Valsasina等研究发现RRMS的脑灰质体积随着病程的延长逐渐萎缩。研究发现CIS的NAGM、NAWM存在隐匿性病灶,且与T2WI病灶负荷、脑萎缩相关。笔者进行RRMS的DTI研究,发现表现正常脑组织的MD、FA表现与常规MRI病灶改变一致,MD值增高、FA值减低。MD直方图峰高增加、峰位置右移,提示正常脑实质存在隐匿性病灶。MD或FA直方图峰高、峰位置与病程、EDSS评分均未发现相关性,MD直方图峰高和FA直方图峰高、峰位置与T2WI病灶负荷及脑实质体积相关。感兴趣区法测量复发性视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)和RRMS胼胝体的MD、FA值,差异均存在统计学意义,并证实这些指标有助于复发性NMO与RRMS的鉴别。

    4 　MRS

　　MRS技术是目前惟一活体无创显示组织代谢的技术。1H-MRS主要能检测的代谢物包括:N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)、肌酸(creatine,Cr)和胆碱(choline,Cho)。1H-MRS测定脑组织代谢产物中的质子,通过定量分析评价病变的进展。急性期MS病灶主要表现为NAA峰下降,Cho峰、乳酸(lactate, Lac)峰、脂质(Lipid)峰、肌醇(myoinositol, mI)峰增高。随着病灶再髓鞘化及伴发的炎细胞浸润、水肿消退,NAA 峰基本不恢复或部分恢复,说明轴索已发生不可逆损伤。Cho、Lac、Lipid、mI等峰可在数天到数月恢复正常。MRS可显示MS病灶内外的异常生化代谢改变。研究发现,NAWM的NAA峰值减低随距离病灶中心的距离增加而减弱。在病程早期,NAGM的NAA峰值可表现正常或轻度减低,在病程进展阶段NAA峰值显著减低。有研究进行MS病灶、NAWM及健康受试者的NAA/Cr及NAA/Cho比值研究发现,NAWM存在着隐匿性病灶,但MS病灶、NAWM的NAA/Cr及NAA/Cho比值与EDSS评分均无相关性。Miller等报道SPMS、PPMS患者NAWM的NAA峰值下降较RRMS明显,与EDSS评分相关。Inglese等进行全脑NAA定量分析,发现NAGM亦存在神经元受损。

    5 　MTI

　　MTI是一种选择性的组织信号抑制技术。人体组织中的水分子处于自由水和结合水两种不同的状态。在成像脉冲前施加MT预饱和脉冲,结合水被激发而饱和,通过结合水的质子与自由水中的质子的交换,自由水池中存在部分被饱和的质子,当真正成像脉冲施加时,被饱和的自由水不能产生信号,导致组织信号减低。磁化率传递率(magnetization transfer ratio,MTR)是反映髓鞘完整性的指标之一,MTR减低程度主要反映脱髓鞘和轴索缺失。感兴趣区法研究比较MS患者的NAWM和健康志愿者脑白质,发现MTR明显减低,说明NAWM存在隐匿性病灶。MTR亦可大体反映病灶病理改变的严重程度及演变。RRMS患者较CIS患者的病灶MTR低,T1WI低信号灶的MRT较T1WI等信号病灶低。轻、中度MTR减低病灶可转变为T1WI等信号病灶,MTR显著减低的病灶可逐渐演变为慢性病灶。有研究通过分析RRMS患者NAWM的MTR直方图发现,与正常志愿者比较,RRMS患者的NAWM的MTR直方图明显左移且峰高降低,且该直方图峰高和峰位置明显低于正常志愿者,表明RRMS患者存在NAWM损伤;RRMS患者的NAWM的平均MTR值、MTR直方图峰高和峰位置与EDSS评分均未发现相关性。

    6 　fMRI

　　fMRI指被试在完成特定任务时,应用EPI序列获取脑功能影像,分析研究任务相关的脑区激活。fMRI基于血氧水平依赖法(blood-oxygenation-level-dependent, BOLD)成像。BOLD效应与神经元活动之间的空间一致性较好,但与脑电信号相比,其时间分辨率相对不足。研究MS脑认知功能常用的试验任务主要有:同步听觉系列加法测验(paced auditory serial addition test, PASAT)、数字-符号测验(symbol digit modalities test, SDMT)、Stoop字色干扰测验等。其中PASAT、SDMT属于注意测验,Stoop字色干扰测验属于执行功能与运动操作的测验。同步视觉系列加法测验(paced visual serial addition test, PVSAT)是PASAT的改进。健康者实施PVSAT或Stoop字色干扰测验的同时进行fMRI研究显示,脑功能区主要位于额叶、顶叶。额叶在人的认知功能中具有重要作用,不仅是认知,还包括如信息编码、反应等相关过程。工作(或短期)记忆功能区主要位于前额叶皮质的6、44、9、46区,顶叶主要在7和40区。40%～65%的MS患者有不同程度的认知功能下降,表现为注意力不集中、工作(或短期)记忆力下降、信息处理速度减慢、视觉空间判断受损。对MS患者的视觉、运动、认知研究发现,功能区激活程度和范围改变,并出现额外激活区。脑功能区的重组与MS病灶负荷有中度或高度相关,且存在病程阶段差异,有助于减轻MS所致的功能障碍。目前静息态fMRI应用于MS报道较少。

    7 　小结

　　MRI的应用使MS诊断、发现病灶以及对病理改变的理解都有显著提高。联合应用常规MRI、MRS、MTI、DTI和fMRI等多种MRI技术,有助于更好地理解MS 的病情进展、患者残疾程度与影像学表现的不一致,以及揭示其发生机制。由于各研究中心所用设备、序列、参数不同,病例选取的抽样误差,文献报道结论不尽一致,今后研究应该注意进行上述指标的优化,以矫正这些差异所导致的偏倚。

（本文作者：首都医科大学宣武医院医学影像学部放射科  王飞等）