神经系统病变的检出和分析主要依靠两个方面的观察和分析,一个是亮度的改变,即CT图像上的密度改变和磁共振图像上的信号改变;另一个就是形态的改变,包括正常组织结构的形态发生改变,或者原来没有的结构出现在图像当中,还包括发现病变后对其形态学的分析。
(一)密度和信号改变
CT图像上组织的亮度称之为密度(density)。观察脑实质的窗宽以80~100HU为宜,窗位的CT值大约在35HU,与脑实质的密度近似,这样既能显示比正常脑组织密度高的病变,也能显示比正常脑组织低的病变。以正常脑组织密度作为标准,所有病变都可以分为三种,高密度、等密度和低密度病变。
凡是X线吸收率比正常脑组织高的组织,密度就高于脑组织,称为高密度病变,例如:钙化、新鲜血肿、某些肿瘤等。有些病变密度与正常脑组织差不多,称之为等密度病变,例如:某些肿瘤、吸收期的血肿等。凡是X线吸收率低于正常脑组织的组织,密度就低于脑组织,称之为低密度病变,大部分低密度病变是因为水的含量多于正常脑组织,例如:梗死、炎症、水肿、坏死组织、囊肿、脓腔以及某些肿瘤(图1-6)。
图1-6 CT图像
右额叶低密度改变
MRI图像上组织的亮度称之为信号强度(signal intensity),无论是T1加权图像还是T2加权图像,信号强度的判读都是以脑实质的信号为标准,高于脑实质的称为高信号,低于脑实质的称为低信号,与脑实质近似的称为等信号。
在T1WI上,纵向弛豫时间短于脑实质的表现为高信号,又成为短T1信号,例如,出血(正铁血红蛋白)、脂肪及某些肿瘤等;纵向弛豫时间长于脑实质的表现为低信号,又成为长T1信号,例如:梗死、炎症、水肿、坏死组织、囊肿、脓腔以及某些肿瘤。
在T2WI上,横向弛豫时间短于脑实质的表现为低信号,又成为短T2信号,例如:钙化、出血(脱氧血红蛋白或含铁血黄素)、气体及某些肿瘤;横向弛豫时间长于脑实质的表现为高信号,又成为长T2信号,例如:梗死、血肿(正铁血红蛋白)、炎症、水肿、坏死组织、囊肿、脓腔以及某些肿瘤。
在水抑制序列的图像上,例如FLAIR序列中,游离水表现为低信号,例如脑脊液、囊液、液化坏死组织等;结合水增多的组织则表现为高信号,例如:梗死、水肿、炎症及某些肿瘤。有利于鉴别液性和实性肿块,也有利于显示那些靠近脑室和位于灰白质交界处的微小病灶,在常规T2WI上这些病灶常常因为与脑室内的脑脊液或与灰质信号相近而被漏诊。在诊断多发腔隙性梗死和多发性硬化时,水抑制序列常常是必要的。
(二)增强后的密度和信号改变
增强扫描的第一个重要作用是显示病灶。大多数病灶尤其是比较小的肿瘤由于与周围组织的亮度差别(对比度)不很明显,在增强前的图像(又称平扫)内难以判断是否有病灶存在,增强扫描使病灶与周围组织的对比度明显增加,使我们可以确认病灶的存在(图1-7)。
图1-7 增强前后影像改变
A.增强前肿瘤为等密度;B.增强后肿瘤为明显高密度
由于平扫图像中病灶与正常组织的密度(信号)对比太小,无法确认病灶的确切位置、来源、大小和形态,注射对比剂后,或者因为病灶的密度(信号)增加,或者因为周围正常结构的密度(信号)增加,病灶与周围组织的对比度增加,界线变得清晰可辨,使我们能够更清楚地判断病灶的确切位置、来源、大小和形态,这对于检出病灶以及确定病灶的性质是非常重要的。
不同的病理组织血供程度有所不同,即使是同一种病变,不同位置的血供也会有差别,增强扫描的一项重要任务就是通过血供的丰富程度和不同分布帮助我们确定病灶的性质。例如从强化的均质性分析,脑膜瘤多表现为均质强化,脓肿多为环状强化,胶质瘤多为不均质强化,神经鞘瘤多为均质强化中见到代表坏死的不强化区域;从强化的程度分析,脑膜瘤多表现为明显强化,垂体微腺瘤则为轻度强化;从强化的形态分析,胶质母细胞瘤常常为花环样强化,脓肿多为环状强化,转移瘤则多为结节状强化。
脑组织的结构有其特殊性,存在着血脑屏障(blood brain barrier,BBB),血脑屏障不允许碘或钆制剂进入脑实质。因此,病变组织增强后的改变不仅取决于血供的丰富与否,对于有血脑屏障存在的组织结构,强化程度还取决于血脑屏障被破坏的程度。源于脑膜、垂体、脉络膜的肿瘤,由于这些组织结构不存在血脑屏障,其强化程度仅仅取决于血供丰富程度,而脑实质内的肿瘤,例如星形细胞瘤,其强化程度还取决于血脑屏障的破坏程度。因为肿瘤的恶性程度越高,往往破坏血脑屏障就越严重,强化程度就越高,我们可以通过强化程度的高低来判断肿瘤的恶性程度,对其进行分级。
(三)形态改变
正常组织的形态改变常常提示有病理改变存在(图1-8),例如侧脑室的对称性扩大可能是脑积水,也可能是脑髓质的萎缩;第三脑室的变窄并且左移表明右侧大脑半球有体积增大的病理组织存在;局限性的脑沟增宽则可能是脑萎缩;局限性的脑回肿胀(脑沟消失,灰白质界限消失)可以是梗死的早期表现,也可以是早期肿瘤的征象;对称的环池增宽要注意有无脑干的萎缩,一侧增宽而另一侧变窄则有可能增宽一侧的脑池内存在肿块;椎间孔的扩大预示可能有神经源性肿瘤的存在。
图1-8 形态改变
左侧脑室体部变窄并向右侧移位,说明侧脑室外侧有病灶存在
病变组织的形态变化常常帮助我们判断病变的性质,例如扇形的低密度多半是脑梗死、而棕榈叶样的低密度则多半是水肿或肿瘤的瘤体;宽基底附着在脑膜上的病灶常常是脑膜瘤;厚壁的环形病灶可能是脓肿或者转移性肿瘤;脑实质内不规则形态的结节灶则多半是胶质瘤。
(四)占位效应
形态改变的一个重要标志就是占位效应。由于颅骨是一个坚硬的腔,内部的容积是一定的,一旦有了膨胀性改变的病理组织存在,不可能导致颅腔体积的增大,只能去压迫周围的正常结构,导致这些邻近结构的变形或者移位。这种现象称之为占位效应(图1-9),又称肿块效应(mass effect)。颅腔内的结构最容易被挤压的就是含有脑脊液的腔隙,例如脑沟、脑裂、脑池和脑室,占位效应主要就是通过这些结构的变形反映出来的。占位效应的最常见表现有:局部脑沟、脑裂变窄、消失,脑池的变窄(旁边有病变)和增宽(脑池内有病变),脑室的变窄甚至移位表明同侧有病变存在,局限性脑室扩大则可能是脑室内有病变存在。如果占位效应很重,病变组织邻近的正常脑实质也会发生变形和被推移,例如脑桥小脑角池的肿瘤常常压迫脑桥导致其变形并且向对侧移位。
图1-9 占位效应
右额叶病灶,右侧脑室变窄并向左侧移位,右侧半球的脑沟变窄甚至消失
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