五、三维体积分析与AI辅助诊断

脑室扩大在二维平面上进行测量的指标虽易于完成且具有临床实用价值,但实际上,脑室扩大存在显著的个体差异性。此外,DESH(脑室蛛网膜下腔不成比例扩大)、顶叶凸面脑沟变窄(THC)、大脑外侧裂扩张(SFD)、局灶性脑沟扩张、侧脑室顶壁膨隆以及空蝶鞍等特征性影像学表现的判断具有主观性,不同的影像专家之间也可能出现判断差异。因此,采用三维体积或体积比测量法对脑室或DESH相关特定区域进行量化评估,无疑是最可靠的方法。

既往基于正常解剖结构的体素分割自动测量技术,常因iNPH患者脑室严重变形和扩大而欠准确。但近年来深度学习技术的进步,已催生多种3D脑室自动测量方法(图12)。

图12.脑组织与脑脊液影像信号AI自动分割。该系统将脑组织划分为100个区域,脑脊液空间划分为5个区域。iNPH患者的三维T1加权图像显示:扩大的脑室(红紫色)与大脑外侧裂(深绿色)被准确提取。可见顶叶皮质受压迹象,表明其体积出现压缩性减小。

在当前人工智能时代,可实现脑脊液与脑亚结构的定量评估。即使没有此类高级软件,通过叠加分流手术前后的三维MRI图像,也能对比观察脑室与蛛网膜下腔的形态变化(图13

图13. iNPH患者VP分流手术前后脑脊液空间形态变化对比。通过叠加术前与术后1年的三维T2加权MRI图像,脑脊液减少区域显示为白色,增加区域显示为黑色。术后侧脑室表现为上壁、前角、后角及下角的全面收缩,而侧脑室体部与第三脑室仅显示轻微改变,术前扩张的左侧大脑外侧裂上壁出现收缩,脑沟结构(特别是凸面中线附近)呈现扩大化改变。

传统2D指标:简便但主观性强

3D体积分析:可量化脑室、脑池、脑沟等CSF空间

AI自动分割:基于深度学习,自动识别100个脑区和5CSF区域

术前术后对比:可精确观察脑结构回弹与CSF重分布


六、脑脊液动力学成像技术

技术方法

特点

2D相位对比MRIPC MRI

测量中脑导水管流速,需心电同步

4D Flow MRI

三维流速矢量,适合复杂CSF流动分析

IVIM MRI

可测极低速流动,适合脑室内CSF分析

Time-SLIP

无需同步,实时观察CSF流动路径

在没有中脑导水管狭窄或梗阻的交通性脑积水中,在扩张的导水管内,脑脊液流速通常会增加,从而出现MRI信号改变(如流空信号)。在相位对比(PC)MRI 中,可通过相位图像测量该平面的垂直流速分量并进行量化分析(图14)。

成人脑积水的神经影像学:从结构到功能的精准诊断(3)

14.常规二维PC MRI技术。在垂直于中脑导水管的平面上获取相位对比MRI图像。在确认相位图像(A)与幅度图像(B)的同时,在中脑导水管周围设置感兴趣区(ROI)(红色圆圈)。此外,为校正背景噪声(涡流影响),在包绕中脑导水管的中脑区域设置ROI(红线)。(C)显示一个心动周期内的流速变化曲线。

电影PC MRI(Cine Phase-Contrast MRI)是相位对比技术的一种特殊应用。四维(4D)血流MRI技术通过整合三个轴向的相位图像,能够实现三维流速测量,这种特性使其特别适用于监测脑室和蛛网膜下腔等结构中脑脊液的复杂流动模式(图15)。

图15. iNPH患者四维血流MRI脑脊液运动观测。通过速度矢量的二维显示,呈现分流术前(A、B)与术后1年(C、D)的双向脑脊液运动。在一个心动周期内,可观察到中脑导水管处存在从第三脑室流向第四脑室的快速下行流(A、C),随后出现从第四脑室反向第三脑室的快速上行流(B、D)。术后上下行流速均显著减弱。

然而,二维PC与四维血流MRI通常需要与心电门控或指脉门控,这限制了可测量流速的范围。健康人群的中脑导水管流速通常低于5cm/s,而脑室内的流速仅为此值的约十分之一,使得此测量方法存在实际困难。为测量更缓慢的流速,体素内不相干运动(IVIM)MRI中的f值参数,可能是未来研究和应用方向。

图16IVIM的f值分布图(百分比显示)。(A、B)iNPH患者脑室与蛛网膜下腔的MRI图像。第三脑室前部与大脑外侧裂后部呈现高f值,脑室周围高信号区域同样显示较高f值。

此外,时空标记反转脉冲(Time-SLIP)序列无需同步即可直接标记脑脊液本身,从而实现实时观测脑脊液运动。若要观察脑脊液的长期动力学特征,则需通过腰椎穿刺向蛛网膜下腔注射对比剂。

七、核医学成像:功能与结构相结合

1. SPECT123I-IMP

N-异丙基-p-[¹²³I]-碘代安非他明单光子发射计算机断层成像(IMP-SPECT)可用于评估脑血流量,辅助诊断阿尔茨海默病及其他类型痴呆(图17)。大脑凸面相对高灌注征象(CAPPAH sign)是iNPH的特异性表现。该征象提示大脑凸面存在相对性高灌注,反映该区域灰质密度增加。因此,对于MRI显示顶叶凸面脑沟狭窄但缺乏CAPPAH征的iNPH患者,需考虑合并阿尔茨海默病等共病的可能性。

17. N-异丙基-p-[¹²³I]-碘代安非他明单光子发射计算机断层成像(IMP-SPECT)。在iNPH患者中观察到大脑凸面相对高灌注征象(CAPPAH sign)。该征象提示相对性高灌注,反映高位凸面区域灰质密度增加。

2. DAT扫描(多巴胺转运体)

多巴胺转运体(DAT)扫描可可视化多巴胺转运体的分布情况——该蛋白在黑质和纹状体中大量存在,使其对诊断帕金森病等多巴胺能系统退行性疾病具有重要价值。图18示了某典型iNPH合并帕金森病患者的DAT影像。术前诊断iNPH共存的神经退行性疾病,对预测分流手术疗效具有重要意义。

18.多巴胺转运体扫描(DAT scan)。通过叠加术前与术后1年的三维T2加权MRI图像,脑脊液减少区域显示为白色,增加区域显示为黑色。侧脑室上壁、前角、后角及下角均呈现萎缩,而侧脑室体部与第三脑室仅显示微小变化。仅术前扩张的左侧大脑外侧裂上壁出现萎缩。脑沟结构(特别是凸面中线附近)呈现扩大化改变。

八、总结与临床启示

1.iNPH不仅是脑室扩大,而是以DESH为核心的影像综合征

2.Z-EICABVR2D指标优于传统Evans指数

3.AI辅助3D分析可以提升诊断精度与一致性

4.CSF动力学成像可揭示iNPH独特的流动路径与机制

5.核医学成像有助于识别合并症、预测疗效

6.影像应结合临床症状与放液试验,避免误诊为脑萎缩或阿尔茨海默病

九、临床建议

对于老年患者,发现DESH征象应高度怀疑iNPH

无症状但影像符合者,定义为AVIM(无症状iNPH影像型),应定期随访

影像评估应结构化、标准化,推荐使用iNPH RadScale

术后影像随访有助于评估脑结构恢复与疗效判断

合并神经退行性疾病者,术前应行DATSPECT评估

结语:随着影像技术的不断发展,成人脑积水的诊断正从“形态学”走向“功能+结构+AI”的综合评估时代。DESHCAZ-EIBVR等指标为iNPH的精准识别提供了坚实基础,而AI4D FlowIVIM等新技术则为个体化治疗策略的制定打开了新的大门。未来,影像将不再只是“看结构”,而是“读懂脑脊液的秘密”。

——全文完


审阅:张峭巍
参考文献(略)