MELAS型线粒体脑肌病的MRI诊断[1].pdf

Chin J Clin Neurosurg，Mar 2009，Vol 14，No 3MELAS型线粒体脑肌病的 MRI 诊断李国雄 阳昱恒王凤鸣论著【摘要】目的探讨合并乳酸血症和卒中样发作的线粒体脑肌病（MELAS）的磁共振成像（MRI）影像学特点。方法收集经临床病理证实的MELAS型线粒体脑肌病共6例，回顾性分析其MRI和磁共振波谱（MRS）资料。结果脑MRI检查，MELAS表现为大脑半球各叶大小不等片状病灶；病变位于脑皮质区，病灶的分布与脑血供分布不一致；自旋回波T1加权像呈低信号、T2加权像呈高信号；扩散加权成像（DWI）呈高信号。MRS分析显示病灶区见典型的乳酸盐峰，N-乙酰天门冬氨酸盐/肌酸值正常或略降低。扩散张量成像（DTI）显示病灶区脑皮质下白质纤维束破坏、中断、稀少。结论 MELAS型线粒体脑肌病的病变形态、分布具有特征性，常规MRI与DWI、DTI及MRS等磁共振技术，对MELAS的定性诊断具有很高的价值。【关键词】线粒体脑肌病；磁共振成像；诊断【文章编号】1009153X（2009）03-014404【文献标识码】A【中图分类号】R 7428+9;R 685.5Diagnosis of Mitochondrial Encephalomyopathy with Lactic Acidosis and Stroke by MRILI Guo-xiong,YANG Yu-heng,WANG Feng-ming.Department of Nuclear Medicine,Wuhan general Hospital,GuangzhouCommand,PLA Wuhan Hubei 430070,China【Abstract】Objective To investigate the appearances of mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke(MELAS)on MRI.Method MRI and magnetic resonance spectroscopy(MRS)data of 6 patients with MELAS confirmed by pathologicalexamination were analyzed retrospectively.Results The multiple flaky lesions with varied size were observed in different lobe of brainon brain MRI of all the patients with MELAS.The lesions mainly located in the cerebral cortexes,and not distributed in accordancewith cerebral vessels run.All the lesions showed low signal intensity on T1-weighted image,and high signal intensity on T2-weightedimage and diffusion weighted image(DWI).MRS showed a typical crest of lactate in MELAS lesions.The ratio of N-acetyl-aspartate tocreatine was normal or decreased slightly on MRS.Diffusion tensor imaging(DTI)showed that the nerve fiber bundles of the whitematter under the cerebral cortexes were broken off and degenerated.Conclusions The MELAS lesions appearance the on MRI anddistribution of MELAS lesions in the brain were characteristic.Routine MRI and functional MR techniques such as DWI,DTI and MRSare of an important value to diagnosis of MELAS.【Key Words】Mitochondrial encephalomyopathy;Magnetic resonance imaging;Magnetic resonance spectrum;Diagnosis线粒体脑肌病指由于线粒体基因或细胞核基因缺失或发生点突变导致的线粒体结构和功能异常,引起机体能量代谢障碍,主要累及脑和横纹肌的一类少见疾病15，以线粒体脑肌病合并乳酸血症和卒中样发作(mitochondrial encephalomyopathy with lac-tic acidosis and stroke，MELAS)最常见。线粒体脑肌病临床表现复杂且缺乏特异性，常误诊为癫痫、脑炎及脑梗死。本组收集6例经临床及病理证实的MELAS，在常规磁共振成像（magnetic resonanceimaging，MRI）的基础上行扩散加权成像（diffusionweighted imaging，DWI）、扩散张量成像（diffusion ten-sor imaging，DTI）、磁共振血管成像（magnetic reso-nance angiography，MRA）及磁共振波 谱（magneticresonance spectroscopy，MRS）研究，旨在进一步加深对本病的认识，提高诊断水平。1 临床材料1.1 一般资料本组收集了我院2006年7月至2008年1月间，经临床及病理证实的MELAS型线粒体脑肌病患者6例，其中男、女各3例，年龄2055岁，平均约36.5岁；病程2.54年，平均约3年。6例MELAS中，4例由于起病急，表现为卒中样发作，误诊为癫痫，另外2例在外院误诊为颅内感染。6例均有头痛、恶心呕吐及肢体抽搐症状，发作时伴有短作者单位：广州军区武汉总医院核医学科（湖北武汉，4300700）放射科放疗中心144-中国临床神经外科杂志2009年3月第14卷第3期暂意识丧失或浅昏迷。住院期间血液及脑脊液常规及生化检查，4例出现血液乳酸增高，最低为3.87mmol/L，在运动试验后510 min乳酸增高更明显。各病例住院期间脑电图检查均提示中、重度脑电图伴癫痫样放电；肌电图均提示肌源性及神经源性病损改变。所有患者均行肱二头肌或三角肌活检，均符合MELAS型线粒体脑肌病表现，其中1例合并脂质沉积性肌病。1.2 磁共振检查方法检查设备采用1.5 Tesla HD超导磁共振扫描机（GE公司，美国），头颈部联合线圈。磁共振成像序列与参数：FSET1WI（TR400ms，TE 11 ms）,T2WI（TR 4 000 ms，TE 102 ms），矩阵256192；液体衰减反转恢复序列（fluid attenuatedinversion recovery，FLAIR），TR 10 000 ms，TE 140 ms，TI 2 200 ms；DWI，b=1 000 s/mm2，层厚7 mm，层间距1mm，FOV22cm；MRS，单或多体素，TR1 500ms，TE 35、144 ms；MRA，采用3D-TOF法；磁共振增强扫描，对比剂采用Gd-DTPA（北陆公司，北京），剂量按0.1mmol/kg，静脉注射给药，成像序列和参数同FSE T1WI；DTI采用平面回波（echo planarimaging，EPI）。所有序列的轴位扫描层面设置保持一致，各序列图像由3名有经验的磁共振诊断医生分析得出结论。2 结 果2.1 头部常规 MRI 表现本组6例MELAS型线粒体脑肌病，均出现脑皮质区异常信号（图13），表现为T1WI低信号、T2WI高信号，主要分布在大脑半球的颞叶、顶叶及枕叶皮质，皮质下相邻近脑白质受累较轻。病变散在分布，可单发和多发，多发病灶无明显对称性分布特征，病变形态、位置与脑动脉血管供血分布无密切关系。除大脑半球外，1例MELAS型线粒体脑肌病患者在小脑皮质亦发现同类型病变。4例患者通过与既往CT及MRI影像资料对比观察，发现病变部位具有多变、游走的特点（图2），急性病灶在FLAIR及DWI图像上显示为高信号，DWI序列可见脑皮质呈分层状高信号影，较其它序列更明显（图3）。2例患者可见双侧豆状核及小脑齿状核钙化，呈T1WI高信号、T2WI稍高信号影表现（图1、2）。2例患者的MRA检查未发现脑内动脉血管明显异常表现。2例患者行Gd-DTPA增强扫描，脑内病灶区强化不明显。另外，本组6例患者均有不同程度脑萎缩，以反复发作病变区脑沟裂增宽及皮质萎缩、变薄为主要表现。2.2 MRA 和 DTI 表现本组6例MELAS型线粒体脑肌病的MRS检查均显示异常，以1.33ppm附近出现双乳盐酸波峰（TE144ms时双乳酸盐波峰倒置）为其主要特征。4例N-乙酰天门冬氨酸盐（N-acetyl-aspartate，NAA）波峰及NAA/肌酸（creatine，Cr）较健侧稍下降，胆碱（choline，Cho）及Cr峰值正常；另外2例NAA、Cho及Cr峰值均正常。2例MELAS型线粒体脑肌病行DTI检查发现病灶部位皮质下白质纤维破坏、中断、稀少，主要位于颞顶叶，其它白质束纤维正常（图3）。2.3 组织病理学改变各病例肱二头肌或三角肌活检，Gomory Trichrom染色可见不整齐红边纤维，部分肌细胞变性，肌丝紊乱排列，线粒体数目增多、形态异常，线粒体嵴乱并有大小空泡，符合MELAS型线粒体脑肌病；其中1例合并脂质沉积性肌病的患者，可见肌间及肌膜下散在或呈串状排列的脂滴。3 讨 论3.1 MELAS 型线粒体脑肌病病理基础及临床表现线粒体脑肌病是由于先天遗传或后天（如缺血缺氧、感染、中毒等）因素导致线粒体基因或细胞核基因突变所致的线粒体结构及功能异常，影响体内细胞能量代谢异常，可累及全身多个系统，以骨骼肌及脑组织受累最严重。肌肉活检可观察到肌细胞变性，肌丝紊乱排列，线粒体数目增多，形态异常。线粒体生化检测可发现部分酶缺乏，基因检测可发现mtDNA突变15。线粒体脑肌病依据不同的临床表现及基因缺陷，可分不同的临床综合征，以MELAS最为多见，表现为头痛、恶心呕吐、运动不耐受、高乳酸血症以及反复癫痫发作，严重时可突发卒中、偏瘫、偏盲等症状。本组6例MELAS患者临床症状典型，实验室检查及病理均支持诊断，其中1例合并有脂质沉积性肌病，与刘璐等6报道的表现相同。3.2 MELAS 型线粒体脑肌病 MRI 表现 MELAS的典型MRI特征为大脑半球脑皮质层状异常信号、大脑半球皮质灶状坏死和基底节等脑内神经核团铁质沉积。病灶表现为T1WI低信号，T2WI为高信号，FLAIR序列为高信号影，病变发作期序列可出现DWI高信号表现。病灶分布以颞顶叶、额叶及枕叶多见，双侧病变可对称或不对称，多次MRI检查可发现病变区呈游走、多变的特点。本组6例MELAS，其病变主要集中于颞顶枕叶皮质，其中4例通过多次影像随访观察到病变范围及部位在不断发生变化，145-Chin J Clin Neurosurg，Mar 2009，Vol 14，No 3图 1 MELAS 患者横轴位 T1WI、T2WI 及 DWI女性，55 岁，病程 40 个月。右侧枕顶叶皮质区片状异常信号，T1WI 低信号（图 1a），T2WI 高信号（图 1b）；DWI 为高信号（图1c）。双侧基底节钙化，表现为 T1WI 高信号，T2WI 稍高信号影图 2 MELAS 患者 3 年前后病灶的比较女性，20 岁，病程 43 个月。左侧枕顶叶皮质区不规则异常信号影，FLAIR 序列表现为高信号，双侧基底节钙化，脑沟裂增宽、脑室扩大，脑萎缩（图 2a）；3 年前（图 2b）MRI 检查，病灶分布广泛图 3 MELAS 患者横轴位 DWI、DTI 及 MRS男性，31 岁，病程 30 个月。图 3a 见左侧顶叶皮髓质区异常信号影，DWI 序列见明显层状高信号影；图 3b 为 DTI 三维重建，见左侧顶叶皮质下白质纤维较对侧稀疏，提示白质纤维束破坏、断裂；图 3c 为病变区单体素 MRS（PROBE TR1500ms，TE144ms），NAA 峰下降，在 1.33ppm 处可见明显倒置 Lac 双峰有2例可见基底节钙化。对于反复发作、病程较长的患者，可出现反复发作病灶区脑皮质萎缩，局部蛛网膜下腔增宽，病变范围较大且深部脑白质受损者，可出现脑室系统扩大，一般不出现占位性改变。根据本组MELAS病例的MRI表现，MELAS型线粒体脑肌病MRI特征可以归纳如下：病灶单发146-中国临床神经外科杂志2009年3月第14卷第3期或多发散在，对称或不对称分布，部位多变、游走且不按脑血供区分布，MRI主要表现为大脑半球皮质层状异常信号，脑白质受累较轻。急性期脑回肿胀、DWI序列显示为高信号；慢性期呈脑萎缩改变。增强扫描病变区强化不明显，基底节或其它神经核团可出现钙化。与既往文献710表现相同。3.3 MRI 新技术对 MELAS 型线粒体脑肌病的诊断价值颅脑疾病常规MRI T1WI及T2WI表现缺乏特异性，脑皮质区病变容易被脑脊液信号所掩盖而漏诊。应用MRI特殊成像序列和新技术对MELAS的定性诊断均有很大帮助，如FLAIR，可去除脑脊液信号干扰，清楚地显示脑-脑脊液交界处小病灶。此外，由于线粒体脑肌病出现神经元细胞及肌细胞有氧代谢障碍、细胞毒性水肿及乳酸堆积，其在DWI、DTI及MRS都会产生相应的异常影像改变。DWI序列区别显示细胞毒性水肿或血管源性水肿，对新旧病灶有一定的鉴别作用。本组6例DWI序列均显示受损脑皮质为高信号，其原因是MELAS因发生细胞毒性水肿，水分子弥散受限导致病变区DWI呈高信号改变。DTI显示MELAS病变处为脑白质纤维束破坏、中断或稀少，其本质是病灶区神经元损伤及部分脑白质水肿变性或脱髓鞘，导致神经纤维束各向异性减低，MRS是目前唯一的、能无创性分析活体组织代谢和生化改变的技术，对MELAS型线粒体脑肌病诊断也具重要价值。MELAS由于线粒体基因缺陷导致代谢异常，组织细胞内出现乳酸堆积，MRS可观察到正常脑实质、病灶区甚至脑脊液内乳酸水平增高而出现较典型的乳酸盐峰，乳酸盐波峰以1.33 ppm附近出现双乳酸波峰（TE设定为144 ms时，双乳酸盐波峰倒置）为其主要特征，NAA/Cr及NAA峰值可稍减低或正常，Cho及Cr峰值正常。MRS检查出代谢水平异常通常要早于形态学的改变。有学者10指出：在常规MRI及DWI出现形态学异常时，MRS又检测到乳酸盐峰，对该病的诊断极有帮助；而且“正常脑组织”、脑脊液均检测到乳酸盐峰更能提示因线粒体功能异常所引起的机体无氧代谢程度增加。3.4 MELAS 型线粒体脑肌病的诊断及鉴别诊断MELAS型线粒体脑肌病的MRI表现有一定的特征，但尚缺乏特异性，其诊断与鉴别诊断需密切结合临床、影像学特征、实验室检查及肌肉活检。实验室检查可见血乳酸增高，尤其是运动试验后血乳酸增高更明显；肌肉活检可发现肌细胞变性、线粒体数目及形态异常、肌丝排列紊乱和出现不整齐红边纤维即可确诊。临床上容易误诊为急性脑梗死及颅内感染、癫痫。MELAS病变发作期与急性脑梗死可能出现相同的神经症状，并且由于病灶区均为细胞毒性水肿，DWI序列为高信号，MRS病变区出现乳酸盐峰，导致两者极易混淆，但MELAS病变分布广泛，不按血管分布区分布，以颞顶枕叶受累为主，病变反复发作且进行性加重和对呈对称性，皮质层状异常信号等MR表现可资鉴别。脑炎多有感染病史，急性期头痛、发烧等临床症状明显，脑脊液常规及生化检查异常。原发性癫痫主要在海马及杏仁核信号异常，其发病部位与MELAS不同。总之，MELAS型线粒体脑肌病MRI具有一定特征性，DWI、MRS及DTI等MRI新技术对其定性诊断具有重要价值。本病可通过对血乳酸测定及肌肉活检进行确诊，临床实践中宜注意MRI影像表现、临床表现及实验室检查三者密切结合。参 考 文 献1DiMauro S Mitochondrial disease J.Biochim Biophys Ac-ta,2004,1658(12):80882Thambisetty M,Newman HJ.Diagnosis and management ofMELAS J.Expert Rev Mol Diagn,2004,4(5):6316443郭玉璞，郭 重，陈 琳，等.MELAS型线粒体脑肌病的临床病理和基因研究J.中华神经外科杂志，1996，29(5)：266270.4王伦佐，姚小梅.线粒体脑肌病J.中华神经外科杂志，1996，29(5)：315318.5陈清棠，李晓东.原发性线粒体肌病和脑肌病J.临床神经病学杂志，2003，16(4)；249250.6刘 璐，笪宇威，贾建平.线粒体脑肌病合并脂质沉积性肌病1例报告并文献复习J.北京医学，2007，29（10）：590592.7马梦华，王海平，韩德昌，等.MELAS型线粒体脑肌病的MRI诊断价值J.中国神经精神疾病杂志，2007，33（8）：384385.8窦克非，韩 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