FA值與ADC值在AIDS腦內結核和弓形蟲中的應用

褚相樂，趙麗萍，馬景旭，王云玲，王 紅

（新疆醫科大學第二附屬醫院影像中心，新疆 烏魯木齊 830063）

獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS）合并機會性感染可導致嚴重的中樞神經癥狀，死亡率較高，也越來越引起人們的重視。彌散張量成像（DTI）是在彌散加權成像（DWI）基礎上迅速發展起來的一種定量成像方法。目前，DTI評判疾病的主要定量指標有表觀擴散系數（ADC）、部分各向異性（FA）等。筆者采用DTI技術獲得FA值和ADC值，無創地活體顯示腦內機會性感染的腦組織的病理生理改變，為AIDS腦病的研究及臨床治療用藥提供有效依據。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2013年8月—2014年10月新疆維吾爾自治區傳染病醫院收治的經國家質檢總局AIDS確診實驗室證實的AIDS患者22例，其中男17例，女5例，年齡21～56歲，平均34歲，其中吸毒患者13例，病程6月到5年，平均3年。主要臨床表現：頭疼頭暈15例，嘔吐9例，偏癱5例、失語2例，癲癇發作1例，結核征象低熱、盜汗、消瘦、血沉快等5例，視力模糊、眼顫2例，肢體共濟失調3例，腦梗塞2例。最終經腦脊液實驗室檢查和臨床特征證實腦內結核患者12例，弓形蟲患者10例。所有患者簽署知情同意書并對患者病情簽署保密協議。

1.2 儀器與方法

采用Philips公司Achieva 1.5T雙梯度磁共振掃描儀，頭頸聯合線圈16通道SENSE并行采集技術， 行常規 MRI平掃 （包括軸位 T1WI、T2WI、T2FLAIR），DTI掃描序列，T1WI增強序列 （包括軸位、矢狀位、冠狀位），增強劑為歐乃影（通用電氣藥業有限公司），劑量為0.1 mmol/kg。

掃描參數：軸位 T1WI-SE：TR/TE 488 ms/15 ms，NEX 為 1；軸位 T2WI：TR/TE 3 080 ms/110 ms，NEX 2；T2FLAIR 序列：TR/TE 6 000 ms/120 ms，NEX 1；層厚/間隔均為6 mm/1 mm。DTI-SE-EPI序列：TR/TE 2 644 ms/55 ms，FOV 23 cm×23 cm， 矩陣 128×128，b=0，1 000 s/mm2，在 16 個方向上施加彌散敏感梯度，NEX 1，層厚/間隔 6 mm/1 mm。

病變區在各序列上信號特點等主觀指標，由兩位高年資副主任醫師以上職稱進行評價，信號評價不一致時協商決定信號特點。DTI序列原始數據經自帶后處理工作站，自動生成FA圖、ADC圖，以軸位圖T2WI、T2FLAIR、增強T1WI圖像,做為相應參考，將病灶明顯強化區域作為感興趣區（ROI）實質區，實質區外異常信號為水腫區，采用手動勾畫出對側正常腦實質各對應部位ROI，多次測量不同感染病變實質區、周圍水腫區及對側正常區FA值、ADC值后取均數進行統計學分析。擬合纖維束成像（DTT）觀察不同感染病灶、病灶周圍區域腦白質以及健側對應部位腦白質纖維束的走行。

1.3 統計學分析

應用SPSS 17.0軟件分析數據，FA值和ADC值數據以均數±標準差形式表示，進行單因素方差分析及t檢驗，P＜0.05時，認為差別具有統計學意義。繪制ROC曲線，比較兩值的診斷效能。

2 結果

12例結核感染中，3例單發，累及腦皮髓質7例19個病灶，基底節區3例8個病灶。平掃腦實質內的結核灶，直徑在3～28 mm之間，結核病灶實性部分在T1WI上呈等信號或略低信號，T2WI上呈等或略高信號，邊緣清楚，增強后結核病灶呈結節樣、環形強化，也可見典型的靶樣征象（圖1a，1b）；17個可用于測量ADC值及FA值，ADC圖：實性部分呈等或略高信號（6例）、高信號（11例），大部分結核灶邊緣及水腫呈低信號。FA圖：實性部分呈等或低信號，與腦實質邊界尚清（圖1c～1g）。10例弓形蟲感染均表現為腦內雙側多發病灶，基底節區及大腦半球灰白質交界區8例18個病灶，直徑在4～31 mm。在T1WI呈類圓形低信號，T2WI呈等或略高信號，實質部分低于周圍水腫信號，和水腫分界不清，增強后較小病灶呈明顯均勻結節狀、不均勻花環形強化，病灶較大時中心見壞死 （圖2a，2b）；16個病灶可用于測定相應指標，ADC圖：病灶實性部分呈等或不均勻高信號，灶周水腫等信號。FA圖病灶實質區呈等低信號（圖 2c～2g）。

經單因素方差分析，兩感染組病灶區、水腫區及正常區ADC值及FA值間有統計學意義，兩種感染灶實質區、水腫區與正常區相比ADC值、FA值均有統計學差異，兩感染灶實質區與水腫區FA值及ADC值均有統計學意義，見表1。獨立樣本t檢驗，兩組病灶實質區FA值存在差異（P＜0.05），水腫區及正常區均無統計學意義，見表2。ROC曲線顯示ADC值曲線下面積為0.715，FA值曲線下面積為0.914（P＜0.05），FA 值的診斷效能大于 ADC 值，見圖 3。

表1 AIDS患者腦內感染灶ADC值（10-3mm2/s）和FA值

表2 AIDS患者腦內結核與弓形蟲各區ADC 值（10-3mm2/s）與 FA 值比較

3 討論

圖3 FA值及ADC值ROC曲線。Figure 3.ROC curve of FA and ADC.

HIV是一種嗜神經病毒，可高選擇性的侵襲和定位于神經系統[1]，在患者免疫低下的情況下，AIDS并發腦內機遇性感染的病原體種類較多，本文主要討論引起感染的兩種常見病原體：原蟲中的弓形體、分支桿菌中的結核。本文中DTI掃描序列在16個方向施加彌散敏感梯度，避免了常規DWI中僅能獲得單一擴散大小的劣勢，主要采用FA值和ADC值參數，前者是反映腦組織各向異性最敏感指標，主要受神經纖維直徑、密度和走行影響，可提供神經纖維的損傷情況，FA值越高，表明組織結構越規則有序；后者則反映體內水分子擴散速度和范圍，與擴散方向無關，水分子彌散運動越明顯，ADC值則越高[2]。將此兩種參數相結合可較準確評估腦組織尤其是白質的微細結構變化[3]。其在中樞神經系統腫瘤應用的比較多[4]，當腦內發生感染時，感染病灶可使腦結構發生改變繼而引起組織中水分子擴散能力及方向改變，導致FA值及ADC值發生變化[5]，因此我們選用FA值、ADC值來初步探討感染灶的組織學特性并觀察病灶對白質纖維束的影響。

AIDS并發腦內細菌感染，以結核較多見[6]，本組結核性腦膜炎表現為腦膜增厚，增強后明顯強化，腦溝渾濁，粟粒樣結核可見雙側腦溝裂及腦實質內散在多發粟粒樣結節，增強后呈結節樣強化。腦內未成熟結核瘤增強后為均勻結節樣強化，成熟后周圍腦實質水腫減輕，病灶中心T2為稍低信號，增強呈現靶樣改變，中心干酪壞死、中間炎性肉芽腫、外層的膠原纖維是“靶征”的病理基礎[7]。結核性膿腫在非HIV感染中少見，僅占4%～8%，而在HIV感染者中，膿腫發生率高達20%，本研究中膿腫有4個病灶，增強為多環形強化，與報道相符[8]。AIDS腦內感染病例中，弓形蟲腦病發病率僅低于AIDS腦病，是AIDS神經系統的主要機會性感染，特別是CD4+T＜100/μL的患者[9]。典型頭顱MRI可表現為顱內多發長T1和長T2信號，水腫較重，部分病灶中心可見壞死區，增強后可見均勻結節狀、環狀以及不均勻強化，邊緣欠清。

本研究各感染組病灶區、水腫區及正常區ADC值存在差異，由病灶中心到對側正常區ADC呈降低趨勢，統計分析顯示兩組感染實質區ADC值無明顯統計學差異，但結腦實質區ADC值較弓腦高，反映了其間不同的病理基礎。腦結核瘤含炎性細胞、成纖維細胞及膠原纖維，中間為干酪樣壞死成分，因干酪壞死物質中的游離脂肪酸成分以及血管源性水腫導致細胞外間隙的擴大，自由水分子擴散加快，ADC值升高，這也可能是結核病灶擴散不受限的主要原因。本研究結核性腦病病灶實質區平均ADC值均高于對側正常腦實質ADC值，且存在統計學差異，與過麗芳等的報道結論一致[10]。弓腦局部腦組織發生凝固性出血性壞死，病灶內的液化壞死區內主要成分為炎癥細胞、弓形體及蛋白質，蛋白質對水分子有很強的吸附作用，水分子彌散受限，ADC值較低，本組弓形體腦病中病灶 ADC 值為（1.071±0.114）×10-3mm2/s，稍低于既往研究[11]，可能因為本研究納入的樣本量過少以及疾病分期有關，加之部分患者已經接受過相應治療，有待進一步擴大樣本量進行分析。

本研究中兩種感染從病灶實質區、水腫區到對側正常區，FA值呈明顯上升的趨勢；病灶實質區FA值最低，原因可能為兩種病變實質區白質神經元細胞膜和纖維髓鞘的完整性被破壞，組織微觀結構的正常順序喪失。兩種感染實質區FA值存在差異，反映了兩者間FA值降低幅度并不一致，相對于對側正常區，弓形蟲腦病病灶水腫區ADC值較結核性腦病病灶低，FA值較結核性腦病亦降低，反映了弓形蟲對腦微細結構各向異性破壞較重。ROC曲線顯示ADC值曲線下面積為0.715，FA值曲線下面積為0.914，FA值的診斷效能大于ADC值。由于樣本量小的限制，沒能得出明確的診斷界值。本研究中DTT可以顯示結核性腦病結節性病灶周圍白質表現為纖維束輕度擠壓，但未見明顯稀疏，而弓形蟲腦病病灶區纖維束較對側稍稀疏、中斷，移位不明顯，兩組感染病灶較大、合并壞死的環形強化周圍纖維束均較少且移位明顯。以上提示AIDS弓形蟲腦內感染對腦白質結構損傷較結核性腦病明顯。

DTI能多參數成像，多指標定量測定，同時反映彌散受限及白質纖維束情況，是其他成像手段無法完成的，有利于AIDS患者合并機會性感染的診斷，對其針對性的治療以及患者的生存質量具有重要意義。

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