研究背景视神经脊髓炎(Neuromyelitis optica,NMO)是视神经和脊髓同时或相继受累的急性或亚急性脱髓鞘病变,以髓鞘破坏或脱失为主要特征的疾病,脱髓鞘是其病理过程中具有特征性的突出表现。曾经长期以来被认为是多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)的一个临床亚型,好发于包括中国在内的亚洲人群中青年女性[1,2],复发率高和预后差。NMO与MS主要是在疾病的早期阶段不容易鉴别,随着疾病病程的延长,临床的典型特征性症状和影像学表现出现改变而逐渐呈现。随着影像学技术,尤其是磁共振不同后处理技术及序列的发展,发现NMO和MS的病变特点有较大差异,从而两种疾病得以正确区分。因为MS的有效治疗方法、药物用于治疗NMO效果差,所以及早明确该病诊断显得非常重要。我国复发型NMO患者居多,MS和NMO的临床表现相似,常规影像学却缺乏特征性表现,并且二者临床治疗明显不同。目前如何把常规MRI影像学以及各种功能MR成像技术联合应用于显示脱髓鞘病变及隐匿性损伤的病灶中,并成功鉴别NMO和MS疾病已成为进一步研究的重点。三维双反转恢复序列(three dimensional double inversion recovery sequence,3D-DIR)通过施加两个反转脉冲,显著提高不同组织间信号强度的对比,对灰质病变及皮层下病变显像更加清晰。MR三维双反转恢复脉冲序列是一种相对较新的成像序列,在临床实践中尚未得到普及应用。与常规MR成像序列相比较,该序列检测脑部及脊髓的灰白质病变的改变更加敏感,在多种中枢神经系统疾病的鉴别诊断、治疗疗效评估、病人病情的监测随访等方面都有广泛的应用价值。本研究对该成像序列在视神经脊髓炎的应用进行了研究。磁共振三维双翻转恢复(3D-DIR)序列使用两个脉冲,第一个脉冲抑制脑脊液的信号,第二个脉冲抑制大脑白质的信号,因此可以更好地显示大脑灰质和皮层下的病变。近年来[3,4,5],磁共振反转恢复序列得到进一步的完善和发展,并且应用了三维采集技术,使其图像的空间分辨力和对比分辨力都得到了明显提高,成为检测中枢神经系统疾病灰质病灶的新方法。3D-DIR已经逐渐应用在癫性、多发性硬化等疾病的诊断中,效果较好。本文研究3D-DIR序列在视神经脊髓炎诊断中是否有较大的应用价值,并对比分析NMO和MS的临床资料及MR表现,以期进一步鉴别诊断。第一部分 MR三维双反转恢复序列在视神经脊髓炎诊断中的价值研究目的:通过对3D-DIR序列与磁共振常规序列对视神经脊髓炎病灶的显示,分析探讨3D-DIR序列的优势,研究其在诊断NMO中是否有较大的应用价值。方法:连续选择自2013年10月至2015年10月入我院治疗的资料齐全的36例NMO患者,其诊断根据2015年Wingerchuck等人修订的诊断标准来确诊[6]。采用Siemens MAGNETOM Skyra 3.0T超导型扫描仪,8通道头线圈,所有病人行常规MR检查,快速自旋回波(Turbo spin echo,TSE)T2WI,液体衰减反转恢复(Fluid attenuated inversion recovery,FLAIR)序列和 3D-DIR 序列。其中 3D-DIR序列参数(TR 7500 ms,TE 308 ms;T1 3000 ms;矩阵 190× 192;视野 FOV 256 mm×256mm;层数128;厚度1.3 mm),两个反转脉冲,TI1(第一个180°反转脉冲与90°激励脉冲之间的时间)3400 ms,TI2参数(第二个180°反转脉冲与90°激励脉冲之间的时间)325 ms。T2WITSE序列(TR5000ms;TE87 ms;矩阵 256×256;FOV256 mm×256 mm;层数 35;厚度 4 mm)扫描。所得图像数据由两位具有副主任医师以上职称的放射科医生独立分析确定脑部病灶的有无,意见不一致时共同商讨达到一致意见。记录T2WI、T2FLAIR、3D-DIR序列在脑部分布特点及数目,对比三种序列对NMO患者的脑部和脊髓病变信号特点、显示病变范围以及病灶的检出率,P<0.05有统计学意义。记录T2WI、T2FLAIR、3D-DIR在视神经及脊髓病灶的图像特点进行分析。结果:1、36例NMO患者均行脑部及脊髓磁共振扫描,脑部病灶患者有20例共计发生病灶249个,其中发生于灰白质结合部6例、室管膜下12例、皮层内(穿支血管表面)4例、白质内(远离穿支血管)2例、四脑室底(脑干背侧)9例,其他不典型部位有2例(未计入本研究内)。T2WI、T2FLAIR、DIR序列分别在以上部分检测病灶统计如下:检测出灰白质结合部分别为43、48、50个,检测出室管膜下病灶分别为56、80、106个,检测出皮层内病灶分别为15、23、32个,检测出白质内病灶(远离穿支血管)分别为23、25、26个,检测出四脑室底(脑干背侧)病灶分别为28、30、35个。把T2WI、T2FLAIR发现病灶个数分别与DIR序列进行比较,发现3D-DIR序列对脑部总体病灶、室管膜下及皮层内病灶的检出均明显高于前二者,差异有统计学意义(P<0.05)。脑部所有病灶在DIR序列均呈现相对明显高信号,而相比之下,其他两个序列病灶则呈现略高信号,DIR显示病灶边界更清晰(见图1及图2)。2、36例患者中均有脊髓病灶,病灶长度均大于3个椎体以上,病灶发生于颈髓15例,胸髓8例,颈胸髓同时累及11例,颈胸腰部脊髓累及病灶2例。从NMO患者脊髓病灶的影像图可见,与T2WI信号相比,DIR图像显示脊髓病变更高信号,轴位像显示病灶呈中心性分布31例(86%),累及中央部位的灰质和白质,呈横贯性(见图3A),偏心分布5例(14%)。轴位图可见,DIR图像能够显示出常规磁共振信号显示不出的脊髓病灶(图3及图7)。3、36例患者中视神经损害有24例,病灶均位于中段及后段,其中累及中段患者11例,中段及后段均累及者12例,其中1例显示仅累及视交叉。视神经和视交叉的3D-DIR影像图显示,无论是横轴位还是冠状位,其病灶信号强度比T2WI和T2FLAIR更明显(见图4及图5)。结论:1、3D-DIR序列较T2WI及T2FLAIR序列能明显提高NMO患者脑部病灶检出率,尤其是脑部总病灶、室管膜下及皮层内病灶,差异有统计学意义,说明3D-DIR序列在视神经脊髓炎诊断中有较大的应用价值。2、3D-DIR序列可以验证部分脊髓小病灶,提高病灶检出。与T2WI信号相比,DIR信号能更明显的显示脊髓,86%病例累及中央部位的灰质和白质,呈横贯性。3、视神经及视交叉的3D-DIR影像图显示,无论是横轴位还是冠状位,其病灶相对信号强度比T2WI更高,且均累及视神经中段及后段。且横轴位的病灶位置显示也比T2WI图像更明显。第二部分视神经脊髓炎和多发硬化的临床研究及MRI表现目的:为进一步探讨NMO与MS的临床资料和MRI常规图像及DIR图像的异同,本部分我们对36例NMO患者和68例MS患者的基本临床资料和磁共振常规图像及3D-DIR图像进行回顾性研究,并对病灶进行初步分析,为有效的诊断NMO疾病提供基础。方法:(1)收集2013年10月至2015年10月期间,在我院就诊的36例NMO和68例MS患者,对患者性别、年龄、既往病史、临床表现等进行登记,NMO诊断标准根据2015年Wingerchuck等人[6]修订的诊断标准来确诊,MS患者诊断标准符合2010年MCdonald诊断标准[7]。(2)对患者行腰穿抽取脑脊液检查。(3)使用德国西门子MAGNETOM Skyra 3.0T超导型扫描仪,对NMO和MS组患者的脑部、视神经及脊髓进行磁共振常规及DIR扫描。结果:1、36例NMO患者和68例MS患者男女比例分别为1:5和1:2.09。有26例NMO患者(72.22%)和49例MS患者(72.06%)发病前无任何异常症状,两组之间无明显统计学差异(P = 0.389)。2、36例NMO患者中,发现脑部病灶20例,病灶多位于分布于侧脑室周围、延髓、室管膜周围、背侧丘脑区、大脑白质、三脑室、中脑导水管周围、脑桥、间脑,MS患者单纯脑部受累共30例(44.12%),单纯脊髓受累19例(27.94%),脑和脊髓均受累19例(27.94%)。而49例MS患者脑部病灶则主要发生在侧脑室旁(n = 36)和胼胝体(n= 17),其余分布在脑干、皮层等部位。MS患者脑部病灶呈圆形或椭圆、斑点或斑片状,DIR图像显示信号更高。3、36例NMO患者有24例(66.67%)最终发展为视神经损害,30例MS患者(44.11%)表现为视神经损害,脊髓损害主要表现在肢体麻木、行走困难和排便困难。NMO和MS患者的脊髓损害主要表现为肌体麻木和行走困难,NMO患者这两种症状分别占45.45%和45.45%;MS患者这两种症状分别为50.00%、37.50%(见表 2)。4、36例NMO患者中均有脊髓病灶,病灶长度均大于3个椎体以上,病灶发生于颈髓15例,胸髓8例,颈胸髓同时累及11例,颈胸腰部脊髓累及病灶2例。轴位像显示病灶呈中心性分布31例(86%),偏心分布5例(14%)。68例MS患者脊髓受累38例,其中单纯脊髓受累19例(27.94%),脑和脊髓均受累19例(27.94%)。NMO患者的脊髓病灶形态以居中病灶为主,且呈现纵向融合。而MS患者病灶以类圆形、斑片状为主,且靠周边不对称分布(见图2及图3)。与T2WI信号相比,DIR图像显示脊髓病变更高信号,两种疾病患者的病灶均主要分布在颈段和胸段脊髓。5、NMO患者组抗体阳性30例,阴性6例,阳性率为83.33%;MS组患者抗体阳性的有2例,阴性的67例,阳性率为2.94%。经统计分析,NMO患者的AQP4抗体阳性率显著高于MS组(P<0.05)。结论:1.NMO多发生在青年或中年人群中,且女性患者比男性患者多。2.大部分NMO患者和MS患者发病前无任何异常症状。而少部分患者发病前存在可能病因,主要表现为上呼吸道感染、脊髓炎、动脉硬化、颈椎病和劳累等。3.NMO和MS的临床表现特征类似,均表现为视力下降、肌体麻木、行走困难和排便困难等。4.常规磁共振及DIR图像显示,NMO患者的脊髓病灶显著多于MS患者。前者的脊髓病灶形态以居中病灶为主,且呈现纵向融合。而后者病灶以卵圆形为主,且靠周边不对称分布。5.MS患者脑部病灶显著多于NMO患者。NMO患者中,脑部病灶多位于侧脑室周围、延髓、室管膜周围、侧背侧丘脑区、大脑白质、三脑室、中脑导水管周围、脑桥、间脑(即AQP4蛋白CSF高表达处);NMO患者的AQP4抗体阳性率显著高于MS组(P<0.05)。而MS患者脑部病灶则主要发生在侧脑室旁和胼胝体,呈圆形、类圆形、点片状和斑片状,DIR图像可以更清晰显示皮层及室管膜下病变。6.NMO和MS患者影像学总体表现有较大差别,所以当患者就诊时或者随访时均应该做颅脑和脊髓的MR,对鉴别诊断有较大的价值