颅内结核的磁共振成像

贾文霄

新疆医科大学第二附属医院，830063

近年来AIDS的流行导致结核病患者迅速增加以及耐药性菌株产生，使结核病的流行成为全球严重的公共卫生问题。世界卫生组织(WHO)估算全球有20亿人已受结核杆菌感染，结核病发病率每年平均增加0.4%。我国年结核分枝杆菌感染率为0.72%，西部地区活动性肺结核的患病率明显高于全国平均水平，每年全国约有13万人死于结核病[1]。随着结核发病率的增高,颅内结核感染率有明显的上升趋势，而且随着CT、MRI等成像技术的飞速发展，颅内结核的检出率也有上升的趋势。颅内结核并发症严重，病死率高，其MRI表现具有一定的特征性，可为临床早期诊治提供可靠依据。本文将就颅内结核的临床表现、基本病理变化及转归、MRI表现与相关病理以及MRI新技术对其研究的现状作以简要介绍。

1 临床表现

颅内结核感染通常继发于肺、骨及泌尿生殖系统结核，经血行播散种植于软脑膜、蛛网膜及脑实质。主要有两种类型，即结核性脑膜炎、结核瘤[2]。本病多数为慢性和亚急性起病,临床表现多样, 最常见的表现是结核中毒症状以及颅内压增高现象，如：发热、盗汗、头痛、呕吐、视乳头水肿、烦躁不安、意识丧失、癫痫等；也可有局灶性中枢神经系统损害表现，如：肢体运动障碍、感觉障碍、共济失调、肢体瘫痪等。脑膜刺激征阳性。脑脊液性质为浆液性改变，白细胞数增加，以单核细胞为主，蛋白质含量升高，葡萄糖、氯化钠含量降低。

2 基本病理变化及转归

结核性炎症与一般炎症不同，在病理上表现为血管改变而致的炎性渗出，组织改变出现的增生、变质。这三种病理变化多同时存在，也可以某一种变化为主，而且可以相互转化，主要取决于结核分枝杆菌的感染数量、毒力大小以及机体抵抗力和变态反应状态。结核病的免疫是细胞免疫，表现为由T淋巴细胞引发的迟发型超敏(变态)反应。渗出为主的病变表现为局部中性粒细胞浸润，继之由巨噬细胞及淋巴细胞取代，主要出现在结核性炎症初期阶段或病变恶化复发时；增生为主的病变表现为典型的结核结节，直径约为0.1 mm，数个融合后肉眼能见到，由淋巴细胞、上皮样细胞、朗格汉斯巨细胞以及成纤维细胞组成，结核结节的中间可出现干酪样坏死，增生为主的病变发生在机体抵抗力较强，病变恢复阶段；干酪样坏死为主的病变含脂质多，肉眼观察为淡黄色，状似奶酪，多发生在结核分枝杆菌毒力强、感染菌量多、机体超敏反应增强、抵抗力低下的情况。病变的转归是进展或被限制、吸收。

3 MRI表现与相关病理

3.1 结核性脑膜炎(tuberculous meningitis, TBM)

结核性脑膜炎常见于脑底部，是结核杆菌经血循环播散，侵入蛛网膜下腔引起脑膜结核性炎症，病变除累及软脑膜外，蛛网膜、脑实质、脑血管也常常受累。它在结核杆菌感染疾病中表现形式最严重，是死亡主要原因之一。Dastur[3]等的研究显示：结核菌经血循环侵入颅内，首先沉积在脑底软脑膜或室管膜上，通过免疫反应引起脑膜的水肿、渗出，这些胶样的渗出物主要积聚在脑底池，如鞍上池、脚间池、侧裂池，向下可以延续到桥脑池、延髓池内，向上可以波及大脑凸面的脑沟。MRI平扫可显示因渗出物的堆积所致不对称增宽的脑底池及侧裂池，或可见脑底池、侧裂池狭窄、闭塞，且信号增高；MRI增强扫描比平扫更敏感，可反映出脑膜水肿、渗出，主要表现为脑底池及外侧裂池、纵裂池呈线状、条带状或小结节状强化，Gupta[4]等对26例TBM患者MRI增强扫描研究显示100%的结脑患者有此征象，可以认为这是TBM较为特征性的影像表现，且是MRI诊断TBM的最重要的直接依据(图1)。

图1 结核性脑膜炎：鞍上池及环池右侧变窄、闭塞，T1WI、T2WI、T2抑水呈等信号(1A、1B、1C)；增强扫描脑池呈片状、线状显著强化(1D)

图2 结核瘤(未成熟型)：右枕叶可见一等信号小结节灶，周围水肿较重，呈不规则长T1、长T2信号(2A、2B)；增强扫描病灶呈显著均匀强化，周围水肿无强化(2C)

图3 结核瘤(干酪性伴实性中心)：右侧小脑结节灶，T1WI呈等信号(3A)；T2WI边缘呈环形高信号，中心呈等信号(3B)；增强扫描病灶边缘环形强化，中心无强化(3C)

图4 结核瘤(干酪性伴液性中心)：左侧颞叶结节灶，T1WI呈边缘呈环形稍低信号，界限欠清楚，中心呈等低混杂信号(4A)；T2WI边缘明显低信号，中心呈等高混杂信号(4B)；T2抑水边缘呈环形低信号，中心呈等低混杂信号，周围水肿呈高信号(4C)；增强扫描病灶边缘呈环形强化，中心无强化(4D)

图5 脑膜结核瘤：左侧颞部团块状等信号，与脑膜紧密相贴，周围脑组织水肿明显，呈不规则长T1、长T2信号(5A、5B)；增强扫描病灶呈显著均匀强化，邻近脑膜增厚，呈线形强化，周围水肿无强化(5C)

图6 粟粒性结核瘤：脑内多发边缘环形稍长T2信号、中心低信号结节，周围水肿明显，呈不规则长T1、长T2信号(6A)；增强扫描呈病灶呈环形或结节状强化(6B)

图7 男性，17岁，多发结核瘤无周边水肿。7A.FLAIR示右侧小脑半球单发病灶，中心低信号，边缘高信号；7B.MT T1WI可见另一个边界清楚的高信号灶；7C.对比增强MT T1WI示三个边缘强化的高信号灶(引自参考文献[12])

MRI发现TBM的并发症也较敏感。缺血性脑梗死是TBM的常见并发症，是由于结核性渗出物影响流经的血管，以流经颅底的大脑中动脉和豆纹动脉最易受累，受累血管壁产生炎性渗出、纤维蛋白样透明变性、反应性内皮细胞增生等，导致血管腔狭窄或闭塞所致。MRI表现为双侧基底节区、侧脑室旁白质区或脑干多发小点片状长T1长T2信号梗死灶，增强无强化。脑积水是由于脑脊液中存在炎症性以及纤维蛋白性凝块，影响脑池、脑沟内脑脊液循环且危及第4脑室正中孔与外侧孔的通畅；若脉络丛受累，分泌脑脊液过多，在阻塞性脑积水基础上又造成交通性脑积水。MRI表现为幕上脑室系统扩张积液，以侧脑室明显，T1WI及T2WI像上均可见增厚的脑室壁，呈等信号；扩张的侧脑室内压力增高，脑脊液经室管膜迁移到脑室周围白质导致间质性水肿，表现为脑室周围边缘光整的高信号带。神经损害是结核性渗出物包裹神经所致。王丽娟[5]等分析19例TBM患者MRI表现，发现其中1例有视神经受累，MRI表现为视交叉增粗，增强扫描示异常强化。任何部位的渗出物都可以在脑膜上形成结核瘤，晚期可以引起脑膜的增生和钙化，导致顽固性脑积水等并发症。

3.2 结核瘤(brain tuberculoma, BT)

结核瘤由局限性结核性脑炎演变而成，是结核杆菌在脑实质内所形成的慢性肉芽肿。结核瘤由许多结核结节组成，直径数毫米至3～4 cm大小，单发或多发，好发于大脑半球和小脑的皮质下或皮质下区，也可见于硬膜外、硬膜下和蛛网膜下腔的任何地方。结核瘤可发生于任何年龄，在发展中国家儿童和年轻人易受累及，而在发达国家则更常见于老年人[6]。儿童结核瘤多见于幕下，常合并结核性脑膜炎，成人结核瘤常见于幕上大脑半球。

图8 女性，31岁，多发结核瘤并灶周水肿，MT T1WI显示病灶边缘较好。8A.FLAIR示双侧大脑半球和丘脑多发边界不清低信号灶并灶周水肿；8B.MT T1WI示所有病灶边缘明显高信号；8C.对比增强MT T1WI示所有病灶边缘强化(引自参考文献[12])

图9 T2(9A)、T1(9B)和MT T1WI(9C)显示在右侧小脑半球巨大的边界清楚的团块。9A.T2WI以低信号为主，伴占位效应及灶周水肿；9B.T1WI肿块呈稍低信号伴周围不完全稍高信号；9C.MT T1WI示病灶中心低信号伴不规则高信号区，边缘呈高信号，这种边缘高信号在T1WI上未显示；9D.对比增强MT T1WI示病灶边缘强化；9E.在体MR质子波谱使用20ms回波时间的STEAM序列，团块的低信号区(在9A内放置2 cm3感兴趣区)在0.9 ppm (1)、1.3 ppm (2)处有巨大的脂质峰，同时可见2.0ppm (3) 和2.8 ppm (4)处小而宽的脂质峰，SE序列上显示1和2共振峰，而3和4共振峰的信号明显下降至完全消失；9F.135 ms回波时间证实这些都是脂质峰；9G.病灶的组织病理学示大面积的干酪样坏死及边缘肉芽组织(引自参考文献[16])

图10 女性，24岁，小脑蚓部结核瘤，有头痛和步态不稳史，10A.T2WI小脑层面示蚓部边界不清的混杂信号团块伴灶周水肿，团块与水肿界限不清；10B.T1WI示低信号区周围有小片状的稍高信号区；10C.MT T1WI示边界清楚的分叶状边缘高信号团块，病灶中心可见杂乱的小的低信号区，高信号区代表病灶组成中的巨细胞，边缘高信号区的MTR是16-18%，中心低信号区MTR是23%～25%，代表结核瘤；10D.对比增强研究示病灶强化；10E.团块的在体质子MR波谱20ms STEAM序列示0.9 ppm (1)、 1.3 ppm (2)、2.0ppm (3)、 2.8 ppm (4)处大的脂质峰以及3.22 ppm处的胆碱峰、3.0ppm处的肌酸峰；10F.回波时间为135 ms的SE序列，胆碱和肌酸峰清晰可见且信号无明显下降；(10F)相对(10E)，脂质峰信号明显下降；10G.组织病理学示有宽的肉芽肿浸润带、散在的淋巴细胞浸润以及中心的干酪样坏死(箭头)(引自参考文献[16])

结核瘤的信号特点取决于病灶是否干酪化及干酪化中心是实性还是液性。孟亚丰[7]等将脑实质结核结节分为未成熟型、成熟型和特殊类型三类。(1)未成熟型：是结核结节的初期表现，为增生性改变，系局限性结核性脑炎转化而成，以炎性渗出为主，病灶内有丰富的炎性细胞而胶原纤维含量较少，MRI表现为T1WI等或低信号，T2WI高信号，结核瘤周围水肿较重，增强后病灶呈均匀结节状显著强化(图2)。(2)成熟型：包括干酪性伴实性中心结核瘤和干酪性伴液性中心结核瘤。当增生性结核结节不能被控制而机体的变态反应较强时，结节中心出现类脂质样干酪物质，MRI表现为T1WI低或等信号，T2WI低信号，增强扫描不强化(图3)；当干酪性物质中央出现不同程度的液化坏死后，T1WI呈低信号，T2WI呈高信号，增强扫描不强化(图4)。干酪样物质外周为炎性肉芽组织，T1WI为低信号，T2WI为高信号，增强扫描呈显著的环形强化，环壁厚薄欠均匀。结核结节外围被膜主要以纤维组织为主，间或有钙化，构成病灶最外层，T1WI、T2WI均为低信号，增强扫描无强化。T2WI信号的变化取决于纤维组织、神经胶质、脂质及巨噬细胞成分的多少。长T2信号明显，其炎性细胞浸润重而纤维组织及神经胶质增生轻，巨噬细胞少，脂质含量低；T2信号略低或等信号，反映神经胶质及纤维组织增生明显，巨噬细胞含量高，干酪坏死物以凝固改变为主[8]。增强后结核结节呈环形或结节性强化，也取决于中心干酪物质的多少。强化的环壁多为1～5 mm，往往与炎性肉芽组织和纤维层的厚度即高、低信号环的总厚度相一致，因为在肉芽组织中有较多的新生毛细血管[9]。陈旧期病灶中央可有钙化，表现为低信号。结核瘤周边几乎总存在不同程度的水肿，在病变的不同时期有一定的变化。早期活动性结核感染期水肿明显，可有不同程度的占位效应，当结核瘤成熟时水肿程度减轻，水肿越明显表明病变越具活动性[10]。环壁与环内物质T2WI信号的高低和病灶周围脑实质水肿的程度反映出结核瘤炎性反应的程度和病史的长短。(3)特殊类型：包括脑膜结核瘤和粟粒性结核瘤。前者少见，通常继发于结核性脑膜炎，病灶邻近硬脑膜表面、呈凸透镜状或斑块状，T1WI为稍低信号，T2WI呈稍高信号，增强后病变明显强化(图5)。后者多伴肺结核或其他部位原发结核，可与结核性脑膜炎并存，彭如臣[11]等报道，脑内粟粒性结核病灶直径多≤3 mm，MRI平扫价值有限，病灶多为等T1、等T2信号，不能被显示；少数病灶在T2WI上为高信号或病灶周围有水肿时而被发现，增强扫描可清楚显示早期颅内结核病灶，病灶呈多发的小灶性强化(图6)。

4 MRI新技术的运用

尽管颅内结核MRI有一定的特征性表现，但一些常见颅内感染或肿瘤的MRI表现与其相似。因此，仅仅依靠常规MRI检查方法对这些疾病进行鉴别常较困难。近年来国内外学者已将MRI一些新技术运用于颅内结核的研究，并取得了一定经验。

4.1 磁化转移技术(magnetization transfer, MT)

磁化转移技术通过物理方法增加图像对比度或制造一种新的对比，这种对比被称为磁化转移对比(magnetization transfer contrast, MTC)。在某些疾病的早期，一些病变中自由水含量变化不大，因此在常规T1WI和T2WI上常无明显的信号异常，但如果病变组织与正常组织间的蛋白和结合水含量出现差别，利用MT技术则有可能发现病变。Saxena[12]等比较MT T1WI和FLAIR对脑结核瘤数量和能见度的显示差别，发现MT T1WI上病变的检出数和清晰度均高于FLAIR(图7、8)。通过磁化转移技术还可以间接地乃至半定量地反映组织中大分子蛋白质含量的变化，常用的指标就是磁化转移率(magnetization transfer ratio, MTR)。Gupta[13]等认为增强MT检查能提高病变的检出率，且能更好地评估中枢神经系统结核的疾病负荷，MTR的使用使结核和其他具有相似MRI表现的感染性病变的鉴别成为可能。Pui[14]等利用MT技术研究发现，结核瘤中心未强化部分的MTR明显高于高级别神经胶质瘤相应的部分；高于低级别胶质瘤的囊变部分和脓肿，但差异不显著；而脓肿和肿瘤之间的MTR差异无显著性。

4.2 磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy, MRS)

磁共振波谱是目前唯一可测定活体器官和组织的代谢、生化、化合物定量分析的无创性技术。有研究显示[15]环形强化的颅内结核瘤的MRS可与化脓性脓肿相区别。Gupta[16]等研究33例颅内结核瘤患者的在体质子MRS，其中26例T2WI呈低信号结核瘤只在0.9 ppm、1.3 ppm、2.0ppm和2.8 ppm处有脂质峰；7例T2WI呈混杂信号的结核瘤除显示上述脂质峰同时，还显示了3.22 ppm处的胆碱峰以及3.0ppm处的肌酸峰，这导致它的波谱与肿瘤性病变相似(图9、10)。彭娟[17]等发现脑结核瘤Cho/Cr、Cho/NAA、Cho/Cr-n值较高级别胶质瘤和脑转移瘤降低，作者认为结合常规MRI和1H-MRS能帮助鉴别脑结核瘤与高级别胶质瘤和脑转移瘤。

图11 男性，22岁，临床表现为颅内压升高和小脑体征，有低信号的结核瘤。11A.T2WI示左侧小脑低信号团块伴灶周水肿；11B.MTT1WI示团块呈等信号伴边缘高信号；11C.DWI示中心低信号，周围等信号；11d.ADC图示中心ADC值1.26×10-3 mm2/s,边缘ADC值 1.10×10-3 mm2/s。组织病理学证实它为中心干酪样坏死的结核瘤

图12 男性，27岁，临床表现为头痛和发热。12A.T2WI示左颞叶一稍高信号信号团块及灶周水肿；12B.MT T1WI示病灶中心低信号，边缘高信号；12C.DWI示病灶中心扩散受限；12D.ADC图示病灶中心呈低的ADC，于病灶中心和边缘取多个感兴趣区，病灶中心平均ADC值是0.65×10-3 mm2/s，边缘平均ADC值是0.98×10-3 mm2/s。针吸细胞学示病灶内大量淋巴细胞，抗酸染色偶见抗酸杆菌(图11和图12均引自参考文献[19])

图13 女性，36岁，临床表现为头痛和发热。13A.T2WI示左顶叶边界清楚的高信号团块伴外围环状低信号及灶周水肿；13B.T2WI上环状低信号于MT T1WI呈高信号；13C.DWI示病灶中心扩散受限；13D.ADC图示病灶中心呈低的ADC。脓液抽吸结核杆菌培养阳性(引自参考文献[19])

图14 男性，26岁，有头痛发作史。14A.T2WI示侧脑室体部层面两侧大脑半球及基底节区多发小的高信号病灶，且病灶周围可见不同程度的水肿；14B.MT T1WI病灶呈低信号；14C.DWI示病灶无扩散受限；14D.ADC图示病灶中心呈高的ADC；增强后示病灶边缘强化。诊断依据为一些病灶中有头节存在且脑脊液中脑囊虫ELISA抗原阳性(引自参考文献[19])

4.3 扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)

DWI是目前唯一能检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法，它对人体的研究深入到更微观的水平，可反映人体的空间组成信息及病理生理状态下各组织成分间水分子交换的功能状态。Kaminogo[18]等研究两例环形强化颅内结核瘤患者的DWI显示病变中心的高信号，而恶性神经胶质瘤和脑转移瘤没有此特征。Gupta等[19]认为在常规成像序列外加扫DWI序列有助于鉴别结核病与囊尾蚴肉芽肿，活动期和蜕变死亡期囊尾蚴病变中心的表观扩散系数(ADC)明显高于结核瘤和结核脓肿，而结核脓肿和中心高信号结核瘤的ADC值无显著差异(图11～14)。彭娟[20]等研究了DWI在脑结核瘤、高级星形细胞瘤和脑转移瘤鉴别诊断中的价值。作者发现3种疾病瘤体、瘤周围水肿带的平均表观扩散系数(ADC值)和病灶与对侧相应部位正常脑白质区ADC值的比值(rADC值)之间差异均有统计学意义。认为结合常规MRI和DWI检测方法，根据病灶瘤体和瘤周水肿带的ADC和rADC值可帮助鉴别脑结核瘤、脑高级星形细胞瘤和脑转移瘤。Vasudev[21]等分别从病变中心、边缘、病变周围水肿测量33例颅内结核瘤患者(组织学上证实22例)的T2弛豫时间，MTR和ADC值，并与对侧正常白质相比较。发现T2弛豫时间和MTR之间以及MTR和ADC值之间呈显著的负相关；T2弛豫时间和ADC值之间呈显著的正相关。认为颅内结核瘤以相对短的T2弛豫时间为特征(对比正常灰质)，MTR降低，并且大多数没有弥散受限，这些定量参数的联合运用能够帮助结核瘤诊断。

4.4 MR灌注加权成像(perfusion weighted imaging, PWI)

图15 15A.T2WI示右额叶不规则病灶主要呈低信号伴周围水肿；15B.T1WI病灶边缘呈稍高信号，中心呈高低混杂信号；15C.MT T1WI示病灶边缘和中心增加的高信号(箭头)；15D.增强后T1WI示病灶边缘强化。CBV(15E)、rCBV (15F) 和CBF (15G)图示在结核瘤强化部分rCBV和rCBF增加(引自参考文献[22])

PWI是近年来发展起来的无创地评价组织血流灌注状态的新技术。PWI获得的血流动力学参数：脑血容量(CBV)和脑血流量(CBF)以及生理学参数转移系数(Krans)和漏出量(Ve) ，已经被用于证实胶质瘤和结核瘤的血管再生。CBV用于提供组织血管活动的病理信息，而Ktrans和Ve 提供有关血脑屏障完整性和组织间隙变化的信息。Gupta[22]等认为相对脑血容量(rCBV)可以反映脑结核瘤的血管再生，对结核病疗效的监测有意义(图15)。Haris[23]等利用PWI参数评价脑结核瘤的治疗效果。研究表明rCBV与细胞容积明显相关，而Ktrans和Ve及水肿体积明显相关，作者认为脑结核瘤患者Ktrans和水肿体积的变化与4个月时的治疗疗效有关，即使那时病灶体积增加。近年来有研究发现[24]，基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达与结核病组织破坏及病灶播散密切相关，结核分枝杆菌菌体及其某些细胞成分能导致MMP-9过度表达。Haris[25]等研究13位脑结核瘤患者灌注成像参数CBV、Ktrans和Ve与MMP-9之间的相关性，认为MMP-9的表达是血脑屏障破坏和脑结核瘤的活动性的标志，Ktrans与之变化相符，有望成为它的替代标志。

5 展望

颅内结核并发症严重，致残率及致死率高，早期明确诊断具有重要的临床意义。MRI具有软组织分辨率高、立体多角度成像、无骨伪影等优点，能显示较早期或较小的病变，且能真实地反映病变的形态、大小及不同组织成分，增强扫描能更清楚地显示病灶细节及病理基础，因此在判断颅内结核的类型、病变部位、范围及其病理改变等方面较其他成像方法更优越，MRI已成为颅内结核常规及首选的影像学检查方法。MRI成像新技术如：MT、MRS、DWI以及PWI等的联合运用，将为颅内结核与其他感染和肿瘤等疾病的鉴别诊断提供无创、便捷的方法，并有助于指导临床治疗和疗效监测。面对结核病的危害，影像科医生和有关研究人员工作在结核病防治和研究的第一线，应从结核病的诊断着手，努力专研，及时总结，把最新的科研成果应用到防治和临床实践中，早期诊断、积极治愈病人。

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