【原】颅内感染影像表现大全（第一部分）

神经病学医学网 2021-12-07

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Neuroimag Clin N Am

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中枢神经系统（CNS）感染仍然是世界范围内的健康问题，尤其是在贫穷国家和发展中国家。由于大多数中枢神经系统感染都是可治疗的，因此必须尽早明确诊断。临床表现和实验室数据可用于鉴别诊断，而影像学也很重要。

磁共振（MR）成像是CNS感染患者的首选方法，因为它可以提供清晰的解剖结构和组织对比度，多平面采集以及对对比度增强的高敏感性。此外，特殊的MR成像技术，例如MRS，弥散加权成像（DWI），弥散张量成像（DTI）和动态敏感性对比增强灌注MR成像，可提供有关病变的代谢和功能信息，从而提高诊断结果。在这些影像技术中，DWI提供了有关脑组织活力的潜在独特信息，因为其图像对比度取决于水的分子运动，而水的分子运动会受感染的影响而改变。

本综述旨在探讨DWI在中枢神经系统感染鉴别诊断中的主要临床应用，评估不同感染类型中最常见的DWI表现。

病毒感染

▎疱疹性脑炎

1型单纯疱疹病毒（HSV-1）是疱疹性脑炎和致命性散发性脑炎的主要致病因素，死亡率很高。实验室检查具有非特异性，且从脑脊液中检出HSV-1的情况很少。MR成像可显示疱疹性脑炎早期水肿改变，在T2加权成像（T2-WI）上颞叶和下额叶呈高信号。这种高信号早期可在症状发作后48小时出现，累及皮层和白质。当炎症反应较严重时，典型的疱疹性脑炎在疾病早期即表现弥散受限。在某些情况下，即使在常规MR成像序列（例如T2-WI和FLAIR）上出现异常信号之前，即可表现出以DWI上高信号为特征的实质改变。水弥散减少是由细胞毒性水肿引起的，通常与不可逆的神经元损伤坏死、预后差有关（图1）。与T2-WI相比，DWI可能还表现出大范围的病变和更多的病灶，也是观察治疗效果的一种选择方法。而后发展在血管源性水肿和脑软化时可看到表观弥散系数（ADC）值增高（图2）

图1 疱疹性脑炎：FLAIR（A）和T2-WI（B）显示双侧岛叶、左额叶和颞叶皮层的特征性高信号，轻度斑块状增强（箭头C；钆给药后的T1-WI）。在DWI（D）上，相同的区域可以看到高信号（弥散受限）

图2 疱疹性脑炎：对同一例疱疹性脑炎的MR随访显示，在轴位T1-WI上，双侧岛状和左额叶，顶叶和周围区域（层状皮质坏死）的皮质高信号（A）。FLAIR（B）和DWI（C）显示出病变中细胞毒性水肿的减少。

▎人类免疫缺陷病毒

中枢神经系统受累是人类免疫缺陷病毒（HIV）感染的早期特征。尽管MR成像对于脑HIV感染很敏感，但无法显示早期的病理学改变。脑HIV感染的MR影像学特征包括T2-WI双侧脑白质高信号和脑萎缩。在这一阶段，DWI可能正常或显示“ T2穿透”效应（图3）。处于晚期的HIV阳性患者可能会发展为痴呆症，也称为AIDS痴呆综合症或与HIV相关的痴呆（HAD）。在未经治疗的成年患者中，有20％至30％会发生HAD。HAD的临床症状包括伴有运动功能障碍、行为改变或两者兼有的致残性认知障碍。最近的研究数据表明，DTI可能对检测早期HIV相关中枢神经系统感染敏感。HIV阳性患者的额叶白质和内囊的各向异性分数（FA）异常已经证实了。在另一项研究中，胼胝体FA的减少及皮质下白质平均弥散率的增加与高病毒载量和低CD4计数相关。但是，DWI和DTI异常的大脑区域的发现以及这些变量与临床和实验室数据之间的关系与其他研究不一致。

图3 艾滋病毒脑炎：轴位FLAIR（A）显示脑室周围白质不对称高信号，无占位效应，有轻度脑萎缩。T1加权增强扫描（B）未显示增强。ADC图像（C）显示在同一病灶部位水弥散性增加。轴位FA图（D）显示脑白质中FA的减少，这大概反映了HIV感染继发纤维完整性破坏。

▎进行性多灶性白质脑病

进行性多灶性白质脑病（PML）是由JC多瘤病毒感染少突胶质细胞引起的一种严重的CNS亚急性脱髓鞘疾病。约70％的人会感染JC病毒，并且通常保持潜伏状态，直到被免疫缺陷状态重新激活为止（在AIDS患者中很常见）。提示PML的MR影像学表现包括双侧不对称白质病变的存在，这些病变在T2-WI上呈高信号，在T1-WI上呈低强度，并累及皮层下“ U”型纤维，呈“扇形”表现。PML病变通常没有明显的占位效应并且一般不增强。

已有研究使用DWI评估患有PML的患者，并建议DWI可能比其他序列更有效地检测出活动性疾病区域。因此，DWI可能是监测疾病活动和对治疗的最终反应的首选方法。通过DWI评估时，许多PML病变的特征是低信号的中央核心被高信号的边缘（疾病活动区域）包围（图4）。随着时间的推移，外周高信号边缘逐渐失去其信号强度，而在T2-WI上保持高信号。近期研究还表明DWI可能有助于记录PML对高效抗逆转录病毒的治疗反应。Usiskin及其同事使用3000s/mm2的b值获得了一系列ADC测量值，发现损伤ADC显著降低，并且在与治疗反应相关的受影响区域重建了各向异性。

图4 进行性多灶性白质脑病：轴位FLAIR（A）显示在顶叶可见无占位效应的白质高信号病灶，右侧较大。T1-WI增强扫描（B）显示无强化。轴位DWI（C）和ADC图（D）显示DWI和ADC上中心低信号周边高信号包围（箭头），对应于“T2透过效应”（血管源性水肿）。

▎其他感染

单纯疱疹病毒2型是新生儿脑炎的主要原因，其中约30%的患儿感染中枢神经系统，感染可导致小头畸形、癫痫发作、小眼、多发性脑软化和死亡。磁共振成像的早期发现包括灰质-白质界面的差异减少，相关的水肿可能很难与周围无髓的未成熟白质区分，因为两者在T2-WI上的信号都增加。最近的数据证明DWI对早期疱疹性脑炎的诊断是有用的。单纯疱疹病毒性脑炎的病变在DWI上表现为减少（细胞毒性水肿）或水分子的增加（血管源性水肿）运动。巨细胞病毒是疱疹家族中的一种病毒，大多数婴儿在出生后的第一年易感染，虽然在成人中很少见，但在免疫功能低下的患者中也很常见。特征性病变是脑病，室管膜下扩散，更罕见的是结节性局灶性病变。脑病发生可以一种少见的急性形式，或更常见的亚急性/慢性形式，导致脑室脑炎。磁共振成像显示局灶性脑病，T2-WI高信号，T1-WI常为低信号，无增强。室管膜下扩散通常仅在造影剂给药后出现，并表现为沿脑室呈细线增强。室管膜下病变可因炎症和细胞毒性水肿而表现出弥散减少（图5）。

图5 巨细胞病毒感染：轴位FLAIR（A）显示侧脑室后角附近的白质高信号改变，右侧明显。T1-WI增强扫描（B）显示轻度室管膜下强化。DWI（C）和相应的ADC图（D）显示增强病灶的弥散减少（箭头所示）。

流感病毒与各种中枢神经系统损害有关，其中许多表现出不良预后（急性坏死性脑病、Reye综合征和其他类型的流感相关脑炎/脑病）。在急性流感相关脑病/脑炎中，磁共振成像显示大脑皮层、整个大脑或双侧丘脑弥漫性或局灶性受累。近年来，以双相发作和迟发性弥散减少为特征的急性脑病综合征被报道。磁共振成像显示在临床发病后的前2天没有急性异常，但在第3到9天显示额叶或额顶叶皮层下白质的弥散减少。弥散异常在第9-25天消失，最终出现脑萎缩。

亚急性硬化性全脑炎（SSPE）是一种由麻疹病毒属病毒感染引起的缓慢进行性神经退行性疾病，其特征是致命的炎症和脑硬化。临床表现、脑脊液（CSF）和血清中麻疹抗体滴度升高、脑电图异常复合物等可确定诊断。影像学表现与临床分期关系不大。早期发现包括额叶、颞叶和枕叶白质的T2-WI信号增强；较少出现软脑膜和实质对比增强、局部占位效应和水肿。基底节，尤其是壳核可见T2-WI上局限性的高信号区域。萎缩可能是进展缓慢的亚急性硬化性全脑炎的唯一表现。对于DWI结果，Kanemura和Aihara显示随着临床分期的进展，额叶区域ADC显著降低，在临床改善期间增加到正常范围。Oguz和他的同事证明脑室周围白质和半卵圆心扩散增加，弓状纤维弥散减少。最后，Trivedi和同事们发现，与对照组相比，SSPE患者的脑室周围白质的FA值和常规显像的正常值在所有脑叶中都显著降低。

脑炎和化脓性脑炎是脑部化脓性感染的最早表现，可能会发展为脑脓肿。在病理学研究中，组织病理学发现的特征是局部但界限不清的脑实质性软化灶，伴有散发性坏死、水肿、血管充血、斑片状出血和血管周炎性浸润。T1-WI显示等信号或低信号的模糊区域以及轻微的占位效应，而对比度增强却很少或没有。在FLAIR和T2-WI上，感染部位呈高信号。脑炎可表现为DWI弥散稍减，可能与细胞过多，脑缺血或细胞毒性水肿有关。

脑脓肿仅占颅内肿块病变的2%，脑脓肿可发生于颅外病灶的血行播散、脑膜炎或鼻窦炎的扩散、外伤和外科手术后。典型脓肿合并中央液化性坏死的磁共振成像显示，腔中心相对脑脊液呈轻微的高信号改变，而周围水肿的脑组织在T1-WI上较正常脑实质呈稍低信号。中央病灶在T2-WI上信号强度是可变的，这取决于液化坏死成分的蛋白质含量和粘稠度。中央边缘通常在T1-WI上表现等信号到稍高信号，在T2-WI上表现低信号。增强后常可见环形强化，环光滑且壁薄，沿内侧边缘较薄。DWI通常显示化脓性脑脓肿中心的弥散减少（图6）。这种表现可能与脓液的高粘度和细胞数有关，这限制了水分子的流动。然而，在解释化脓性脓肿的DWI和ADC图时需要小心，因为小病灶的ADC值可能正常。

图6 化脓性脓肿：轴位T1-WI增强（A）显示一个环强化病灶，其周围有血管源性水肿，右侧顶叶有占位效应，病灶内侧也有一个病灶（箭头）。冠状位T2-WI（B）显示病灶环壁呈低信号，与脓肿包膜内出血和自由基形成有关。DWI（C）和ADC图（D）显示脓肿内容物弥散受限的特征。

此外，化脓性脑脓肿的早期，在囊壁形成过程中，弥散受限可能仅局限在病变壁上，使得脑脓肿和坏死肿瘤的其他感染性病因的鉴别诊断变得困难（图7）。

图7 化脓性脓肿：轴向FLAIR（A）显示由左额叶血管源性水肿所包围的圆形低信号肿块。T1-WI增强（B）显示病灶呈环状强化。DWI（C）和ADC图（D）显示脓肿包膜内弥散受限，病灶中心的弥散更容易。组织学评价明确了早期链球菌脓肿的诊断。

ADC值可能随脓肿的年龄和治疗过程而变化。Ketelslegers和Collegues报告了一例化脓性脑脓肿，在治疗3周后，ADC值从0.63 *0.79 ×10^3mm2，增加到1.10 *1.29×10^3mm2。另一个可能影响脓肿ADC值的潜在因素是宿主免疫状态。在许多研究中，使用绝对ADC值而不是ADC比率，绝对值可能更容易受到测量误差的影响。DWI还可用于区分脑脓肿和坏死性或囊性肿瘤。Fertikh和collagues评估了53例脑环形强化肿块（26例脓肿和23例肿瘤）的DWI表现。肿瘤的平均ADC比值明显高于脓肿（2.45比1.12）。由受试者工作特性曲线下面积确定的ADC比值在区分脓肿和肿瘤中的准确性高，为0.91±0.04（平均值±平均标准误差）。肿瘤的ADC比值明显高于化脓性脓肿，但肿瘤性脓肿与非细菌性脓肿的ADC比值无明显差异。此外，当添加T2低信号边缘的信息时，DWI的效率从87%增加到94.3%。研究人员得出结论，ADC测量有助于区分脑脓肿和坏死性或囊性肿瘤，并且ADC测量在细菌性脓肿病例中比在非细菌性病例中更可靠。这个发现很重要，因为脑脓肿可以立体定向抽吸，避免了肿瘤治疗中的开颅手术（图8）。

图8 坏死性脑肿瘤（肺癌转移）：FLAIR图像（A）显示左侧颞叶囊性肿块伴周围血管源性水肿。T1-WI增强（B）显示病灶和子病灶的环形强化。DWI（C）和ADC图（D）显示病灶内有利于弥散。相对脑血容量图（灌注成像）和平均曲线（F）显示病灶壁高灌注，提示诊断为肿瘤而不是脓肿。

结核

脑膜炎是结核最常见的颅内表现。它通常在基底池中更为突出，尤其是在Willis环周围。然而，结核瘤、结核性脓肿、脑缺血和脑梗死也不少见。与中枢神经系统结核相关的最常见影像学表现包括基底池强化、肉芽肿、钙化、脑积水、脑膜强化和梗死，最常见的是基底神经节区。25%～83%的CNS TB患者并发肺结核。结核性软脑膜炎患者可通过炎性浸润直接进入颅内动脉，或间接反应导致闭塞性动脉内膜炎，导致血栓形成和梗死，梗死常见于儿童，大脑中动脉及其分支最常受到影响，尤其是供应基底节的小穿支。在这些病人中，DWI对于区分感染直接侵犯到脑实质和梗死是必不可少的，扩散减少通常见于梗死，而感染的直接扩展导致DWI和ADC图上信号强度不均匀。

结核球是肉芽肿，通常由血行播散或经皮质静脉或小动脉从脑脊液扩散而来。在T2-WI上，它们通常是低信号，早期呈结节状强化，在这一阶段，结核球可能在DWI和ADC图上呈现不均匀的信号强度，显示弥散减少或增加（图9和10）。发展到成熟后，出现T2-WI低信号中心，周围有一个等信号包膜，对应于固体干酪坏死，并有环状强化。结核性脓肿在HIV感染者中更为常见，这些脓肿的范围从3到20cm3，在T1-WI上呈低信号，在T2-WI上呈高信号，在增强图像上显示清晰的边缘强化。尽管结核性脓肿的壁内弥散减少，病灶中心弥散增加，但化脓性脓肿、结核性脓肿和真菌性脓肿壁内ADC值的对比分析没有显示出显著差异。

图9 肺结核：FLAIR（A）和T2-WI（B）显示右额叶病变，信号强度不均匀，周围有广泛的血管源性水肿。T1-WI增强（C）有明显强化。DWI（D）显示病灶中心的高信号，表示弥散受限（未显示ADC图）。

图10 肺结核：T2-WI（A）和T1-WI增强（B）表现为一种特异性病变，T2-WI上高信号，位于右侧海马。双侧小脑幕脑膜强化不明显。DWI（C）和ADC图（D）显示病灶中心弥散受限。

梅毒

神经梅毒是一种由梅毒螺旋体引起的性传播疾病。根据主要临床特征，症状性病例可分为4种类型：脑膜型、血管型、全身轻瘫型和脊髓型。神经梅毒最常见的形式是脑膜和血管，病理上脑膜有急性炎性浸润，伴有神经炎和肉芽形成。血管形态以血管内膜炎为特征，导致中、大血管不规则狭窄；梅毒性胶质瘤可发生于实质或外，其特征是由单核细胞和上皮成纤维细胞包围的颗粒组织区域。神经梅毒有广泛的影像学表现，如萎缩、白质病变、梗塞、树胶肿、脑膜强化、还有动脉炎。可以看到不同年龄段的梗死迹象，在评估出现脑梗死的HIV感染患者时，应始终考虑脑膜血管梅毒。梗塞通常位于基底节和脑干的穿支动脉区（图11）。DWI对这些病人很重要，因为它显示急性梗塞的弥散受限。脑胶质瘤，影像学表现为T1-WI上的低至等信号，T2-WI上的高信号伴有中央结节强化和周围水肿。在这些病变中也可以看到水分子的弥散受限。限制性扩散在胶质瘤中的确切机制尚不清楚，但可能是由于炎性细胞的细胞毒性水肿。

图11 脑膜血管梅毒：FLAIR（A）和T2-WI（B）显示基底节病变与脑脊液呈相同信号，与先前的脑梗死（脑软化）相适应。DWI（C）显示低信号，相应的ADC图（D）显示这些病变呈高信号，表明弥散不受限。

▎感染性栓塞

脑血管闭塞通常发生在细菌性心内膜炎、静脉药物滥用史或紫绀性心脏病患者。MR表现可能从主要动脉分支梗死到多发性小脓肿位于灰质-白质交界处，取决于栓塞的大小。与其他脓肿一样，由于脓液的含量，DWI显示病灶内扩散受限。对于非常小的病变，可能看不到弥散受限。

▎脑膜炎

脑膜炎是蛛网膜下腔炎的一种急性或慢性炎症过程，由于可能发展为脑梗塞，在儿童期有潜在的严重性。DWI是评估细菌性脑膜炎的血管和神经系统并发症的简单方法。频繁发生的梗死可能与败血性血管炎有关，多见于额叶。梗塞的大小、位置和多发性与预后相关。慕下病变与不良预后相关，而具有良好预后的患者仅会出现一些小的散在病变。

▎积脓

硬膜下和硬膜外积脓约占颅内感染的30%。积脓通常由鼻窦炎、中耳炎、脑膜炎、外伤或开颅手术发展来。硬膜下和硬膜外积脓均表现为脑外积液，显示周围脑膜明显强化。在轴位上，硬膜下积脓患者在DWI上显示高信号，这是在ADC图上证实为弥散受限。然而，硬膜外积脓也可能表现为低信号影，或DWI上高信号和低信号的混合影（图12）。因此DWI高信号和ADC明显低信号可以区分积脓和炎性渗出液。化脓性脑室内积脓（PIE）的特征是脑室内有脓液，脑脓肿破裂是最常见的原因，但也可能由脑膜炎扩展到脑室以及神经外科手术或装置。DWI是用于PIE诊断的最灵敏的MR序列，其特点是脑室相关部分的高信号，而ADC图上的低信号。

积脓。T1-WI（A）和T2-WI（B）显示中线前额病变，T2-WI高信号伴病灶边缘强化。DWI（C）和ADC图（D）显示病灶内弥散受限。此外，右额顶硬膜下少量积液，混杂信号，部分明显弥散受限。

真菌感染

▎隐球菌病

隐球菌病是由新生隐球菌引起的，是艾滋病患者最常见的中枢神经系统真菌感染。隐球菌感染的主要形式是脑膜炎、假性囊肿和隐球菌瘤。脑膜炎的组织病理学表现为软脑膜增厚，伴有轻度炎性浸润。假性囊肿呈肥皂泡状，多见于基底节。组织学上的隐球菌瘤可以表现为慢性肉芽肿反应和较少的隐球菌，也可以表现为含有大量与轻度炎症相关的隐球菌的病灶，在白质T2-WI上可以看到轻度脑膜强化和高信号区，代表血管源性水肿。基底节假性囊肿的信号强度与脑脊液相似，DWI和ADC图可以显示T2透过效应，弥散不受限（图13）。隐球菌瘤很少见，通常出现在MR呈长T1和长T2环形或结节状，周围血管源性水肿。虽然只有少数报告描述了隐球菌病变的DWI表现，但通常隐球菌瘤没有表现出弥散受限，这一发现可能有助于将它们与化脓性脓肿区分开来。据报道，环状强化的病灶和有活力的生物体有助于坏死中心的扩散，然而，慢性肉芽肿反应的病灶在DWI和ADC图上可能呈现不均匀的信号强度，并且偶尔包含弥散受限的区域。

图13 隐球菌感染：隐球菌性脑膜脑炎患者的轴位T2-WI（A）显示双侧基底节高信号病灶，左侧尾状核头更明显。这些病变在T1-WI增强（B）上没有明显强化。DWI（C）显示低信号，相应的ADC图（D）显示高信号，表明无弥散受限。

未完待续......

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