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中毒性和代谢性脑病的模式方法：从受影响区域的地形分布到诊断

在大量代谢紊乱和有毒物质可能导致大脑损伤的海洋中，这张海报不会仅仅列出“毒物及其损害”。它不仅要提供一种“对大脑结构和功能区域的空间分布诊断方法”；对中毒性和代谢性脑病进行分析，同时提出：

l 理解特定大脑区域受影响的原因

l 理解不同信号特征背后的含义(例如不同的脑水肿、沉积物)

l 确定一些相关的反应性疾病：后可逆性脑病综合征（PRES），可逆性脑血管收缩综合征（RCVS）

大脑仅占体重的2%，但它消耗约20%的血氧和25%的葡萄糖。由于其高代谢需求，大脑很容易受到有毒物质或代谢紊乱的影响。

中毒性代谢性脑病通常表现为对称性脑部受累，主要影响基底节（BG）、白质（WM）、丘脑和皮质（表1）。

灰质(GM)代谢高度活跃；BG具有丰富的血管化，还含有高水平的线粒体和神经递质，苍白球(GP)和壳核特别容易受到缺氧和缺氧的影响；WM更易受亲脂性有毒物质的影响。胼胝体(CC)(特别是压部)易受细胞病变的影响:其神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞具有更高密度的受体(细胞因子、谷氨酸盐、兴奋性氨基酸受体和其他毒素药物受体)，这导致更高的细胞毒性兴奋性毒性水肿倾向。脑桥的少突胶质细胞更容易受到渗透性变化的影响。

至少有四种类型的脑水肿由不同的生理病理机制引起，并有其不同影像学表现:血管源性、细胞毒性、兴奋性毒性和髓内水肿。它们与毒性和代谢变化及其可逆性不可逆性有不同程度的关系(表2)。

表2

正常MRI信号：

• T1：尾状核（CN）、壳核和丘脑与皮质等信号；GP信号强度、生理和年龄相关的钙化和铁沉积部位不同；内囊和外囊中的WM相对于BG的高信号。

• T2：CN、壳核、丘脑与皮层等信号；相对于壳核，GP信号更低（髓鞘含量更高）；壳核低信号，正常70-80岁（铁沉积增加）
  

•  SWIT2*：GP相对于皮层低信号；壳核铁沉积呈开花征，（外侧）壳核相对于丘脑呈低信号，但不如GP（尾状核）信号低。

当病情危重患者以急性意识模糊状态就诊时，这种状态可能提示患有脑功能障碍，影像学起着至关重要的作用。当临床数据表明存在毒性和/或代谢性疾病时，必须考虑许多外源性或内源性原因和物质。基于影像学表现病变部位分布模式以及特定信号表现，采用系统化方法来诊断这类疾病。这种方法能够更快地在有限的可能性中提示出最有可能的诊断结果（图1）。

图1：a)壳核；苍白球；c)丘脑；d)弥漫性基底节受累；e)单侧受累；f)皮层受累；g)脑室周围白质；h)皮质脊髓束；I)胼胝体；j)脑干；k)齿状核；l)蝶翼征

1）中央型（BG和丘脑）：

“中心模式”是最大和病变类型最多样化的群体。尽管病变的位置分布是一个重要的起点，对不同MRI信号特征的分析也是处理各种诊断可能性的最终方法，要综合评估T1、T2、SWI和DWI等多种成像序列所提供的信息。

顺磁性物质（例如铁）催化相邻水质子的核自旋弛豫，并在T2上出现低信号。钙沉积可能类似于铁沉积或出血，但SWI相位图可有助于鉴别：SWI的相位图钙和铁的信号表现会有所不同。钙沉积在SWI的相位图像中可能会呈现出与静脉相反的信号。

锰和铜是神经退行性疾病中可能沉积的金属，T1呈高信号。表3总结了上述MRI特征。

表3

中心模式：位置地形方法（普遍受影响的区域）

壳核:

· 甲醇中毒（+WM）（+图2）

· 尿毒症性脑病：3种模式：BG受累、急性中毒性脑白质病（ATL）、PRES样

图2：因意外摄入含甲醇制剂或摄入掺假酒精饮料(私酿酒)而导致的甲醇中毒。双侧对称的BG信号改变:主要是壳核。a)明亮的T2信号；b)CE强化；c)SWI:坏死性出血；d)扩散受限。

苍白球：

· 一氧化碳（CO）中毒（图3）（+亚急性期的WM）

· 慢性肝性脑病（+黑质、中央旁回皮层（层状T2高信号）、皮质脊髓束）

· 氨己烯酸相关毒性（+丘脑）

· 锰积累（图4）

· 使用甲苯（+丘脑、黑质）

· 核黄疸（图5）

· NBIA（图6）

· 钆沉积（缺乏临床证据神经系统影响）

图3：一氧化碳中毒。。a)苍白球T2对称性高信号；b)ADC:扩散受限。

图4：锰沉积。发生在慢性肝性脑病中，或由职业暴露或高营养引起。苍白球T1高信号(短T1)。

图5：核黄疸（新生儿胆红素脑病）。苍白球（亚急性和慢性期）T2高信号。在急性期T1呈高信号。

图6：NBIA，神经铁蛋白病（NFT）：是一种常染色体显性遗传的成年发病型NBIA（症状：肌张力障碍、舞蹈病和痴呆）。a）T2：虎眼征：征象中心对应于稀疏区，周围环绕着保存更完好的含铁神经毡、神经元和星形胶质细胞;b）SWI：铁沉积的顺磁效应。

豆状核“Lentiform-fork-sign叉征”（图7）：

· 代谢性酸中毒：尿毒症性脑病、糖尿病、甲醇和乙二醇中毒、酸中毒

图7：豆状核叉征（在T2上）。叉征构成要素：1）外侧臂：水肿的外囊（从壳核的前端到豆状叉茎）;2）茎干部：外囊和内囊的水肿部分在豆状核的后下方融合;3）内侧臂：从茎部延伸至豆状叉内侧的三分之一处，然后分成两个高信号分支，环绕着苍白球。

丘脑：

· Wernicke-脑病（+乳头体、下丘脑、顶盖和导水管周围灰质、中央旁小叶皮质）（图8）

· 氨瓶烯酸相关毒性（+GP和齿状核）

· 甲苯使用（+GB和黑质）

图8：Wernicke-韦尼克脑病（WE）。a）T2显示双侧丘脑、乳头体（箭头）、下丘脑和导水管周围灰质受累。顶盖板和外周皮质也会受到影响;b）扩散限制;c）80%病例中的乳头体CE（具有诊断意义）。WE与长期酗酒有关，但也与导致营养不良和硫胺素缺乏症的所有临床疾病有关（例如剧吐、减肥手术），硫胺素是一种参与细胞膜完整性的重要维生素（B1）。

弥漫性BG受累：

· Wilson病（+丘脑和“大熊猫脸”征）（图9）

· 甲状旁腺疾病/Fahr综合征（图10）

· 脑桥外髓鞘溶解（图11）

图9：两个不同患者的威尔逊病(WD)。a)患者1，肝豆状核变性伴肝功能障碍，无神经症状:T1显示苍白球高信号；b、c、d)患者2，Wilson病同时伴有神经症状和肝功能障碍:(b)基底节中对称性T2高信号(可以存在腹外侧丘脑受累)；(c)WD患者SWI上的低信号沉积物主要是由铁沉积引起；(d)’大熊猫脸‘征:中脑T2高信号，不包括低信号的红核(眼睛)和黑质外侧网状部(耳朵)。

图10：a）Fahr综合征患者（罕见遗传显性遗传病）：TC显示基底节的特发性高密度钙化;b）甲状旁腺功能减退症患者：T2显示累及基底节的双侧低信号（钙沉积）。

图11：渗透性脱髓鞘综合征（ODS）–脑桥外髓鞘溶解症。T2FLAIR图像显示弥漫性基底节受累（双侧对称性高信号）和皮质旁高信号病变（箭头）。皮质也可能参与脑桥外髓鞘溶解。

单侧例外情况：

·非酮症高血糖偏侧舞蹈症–偏侧震颤(纹状体) （图12）

图12：非酮症高血糖偏头痛（NHH）或糖尿病纹状体病。T1显示右侧豆状核和尾状核的高信号。无占位效应。在非酮症高血糖（2型糖尿病中）发作期间舞蹈病和震颤迅速发展。血糖水平恢复正常后症状消退。

中心模式：信号特征方法

T2FLAIR高信号：

· Wernicke脑病

· 甲醇中毒：DWI弥散受限，SWI出血

· 一氧化碳中毒：T2FLAIR GP高信号伴边缘低信号（出血），弥散受限

· 尿毒症性脑病

· 氨己烯酸相关毒性：扩散受限

· Wilson病（同时出现神经系统症状和肝功能障碍）

· 核黄疸（亚急性期和慢性期）

· 泛酸激酶相关神经变性（PKAN）和神经铁蛋白病（NFT）：“虎眼”征（图6）

T2低信号：

· 甲苯用途（铁沉积？）

· 甲状旁腺疾病（钙沉积）

· NBIA（铁沉积）

T1高信号：

· 非酮症高血糖偏侧舞蹈

· 慢性肝性脑病

· 锰积累

· Wilson病（无神经系统症状的肝功能障碍）

· 核黄疸（急性期）

· 钆剂沉积（图23）

表4是将这两种不同诊断方法结合（即基于影像学发现的部位分布模式的方法和基于特定信号表现的方法）。

2）皮质普遍受累：

· 高氨血症（图13）

· 低血糖脑病（成人）（图14）

图13： 脑岛和扣带回对称T2FLAIR高信号和扩散受限。基底节和丘脑也可能受累。

图14：低血糖脑损伤(成人)FLAIR显示顶枕叶和颞叶对称性高信号。基底节也受累，丘脑幸免。病变弥散受限。

3）脑白质受累：

对称性脑室周围WM：

· 甲氨蝶呤–白质脑病（图15）

· 吸入海洛因（追龙）（图16）

· 可卡因–白质脑病

· 迟发性缺氧后白质脑病（图17）

图15：甲氨蝶呤白质脑病：a，b，c）患者1：双侧半卵圆中心T2高信号，扩散受限;d）患者2：双侧不对称（跨越多个血管区域）深部白质的T2高信号改变，皮质下U纤维幸免。

图16:吸入海洛因(追龙)。T2显示双侧融合性对称高信号，累及内囊后肢、中央沟周围皮质下白质、枕叶、不累及齿状核的小脑白质(蝶翼)。内囊前肢和皮质下U纤维通常不受累。急性期可见扩散受限。

图17：苯二氮卓类药物过量后迟发脑缺氧性白质病(DPHL)-DPHL的病理机制尚不完全清楚（髓鞘损伤？）。DPHL主要在CO中毒和其他缺氧原因（药物过度使用、心脏骤停、窒息、癫痫发作）的情况下描述。a)一名昏迷在家的病人CT显示双侧苍白球对称性低密度，脑白质无受累。几天后患者临床症状改善并拔管；4周后的MRI显示白质对称性T2高信号,有明显的扩散受限,无强化。皮质、U形纤维和幕下结构保留。

皮质脊髓束：

· 钴胺素（B12）缺乏症（图18）

· 慢性肝性脑病

图18：钴胺素（B12）缺乏症。a）颅内表现：T2FLAIR显示双侧皮质脊髓束高信号;b）脊髓表现：脊髓背侧和外侧柱受到影响（轴位图倒V征）。通常在治疗后会完全消退。

4）胼胝体受累

· Marchiafava-Bignami病（图19）

· 胼胝体细胞毒性病变（CLOCCs）（图20）

图19：Marchiafava-Bignami病（MBD）。与慢性乙醇滥用有关：胼胝体变性坏死。a)患者1：矢状面T2显示胼胝体高信号；b)患者2：矢状面T1显示胼胝体中间层选择性受累（低信号）（夹心征）。在慢性MBD中，CC看起来更薄。

图20：胼胝体（CLOCCs）的细胞毒性病变。胼胝体后部弥散受限椭圆形病变。CLOOCs与药物治疗、恶性肿瘤、感染、蛛网膜下腔出血、代谢异常、创伤有关，是MBD的重要影像学鉴别诊断。CLOCCs通常表现出以下三种模式之一：1）在胼胝体后部中心的一个小圆形或椭圆形病灶；2）以胼胝体后部为中心但延伸至胼胝体纤维的病灶；3）以胼胝体后部为中心但向前延伸的病灶。这些病变通常是可逆的，可能是因为兴奋性毒性导致的细胞内和/或髓鞘内水肿。

5）幕下受累：

脑干：

· 脑桥髓鞘溶解症（图21）

图21：脑桥髓鞘溶解症。T2FLAIR、DWI和ADC图显示中央脑桥边界清晰的三叉戟状病变（不包括外围）;渗透性脱髓鞘综合征发作后24小时出现弥散受限（脑桥的少突胶质细胞更容易受到渗透性变化的影响）。

小脑：

· 甲硝唑相关毒性（图22）

· 钆沉积（图23）

· 吸入海洛因（蝶翼征）（图16）

图22：甲硝唑相关毒性。T2FLAIR图像（红色箭头）显示齿状核的对称高信号（无CE）;脑室周围白质受累。胼胝体也可能受累。

图23：钆沉积物。齿状核T1高信号；苍白球也受累。缺乏临床证据钆沉积的神经系统影响。

相关反应条件：

PRES（典型非典型）： PRES（可逆性后部脑病综合征）为一种由高血压引起的脑血管自主调节障碍。有20-30%的患者血压是正常的。这种神经毒性状态还可以由细胞毒性或免疫介导性原因导致的内皮功能障碍来解释，导致血管源性水肿（皮质下白质中细胞间液的积聚）。PRES并不总是可逆的，也不一定总是发生在脑的后部（典型情况）。表6总结了典型（图24）和非典型（图25）PRES特征。

表5

图24：典型的PRES。T2FLAIR双侧不对称高信号累及皮质下白质。ADC通常为阴性（血管源性水肿）。斑片状或可变CE。SWI可能显示微出血。

图25：非典型PRES。FLAIR：上额叶受累

表6

RCVS：通常几个小时雷击式头痛是主要症状，并在几天或几周内周期性复发。其特征是脑动脉可逆性血管收缩（图26）。RCVS不应与PRES相混淆，它们具有相似的潜在机制和诱发因素（表7），并且与蛛网膜下腔出血相关的血管痉挛，实际上RCVS蛛网膜下腔出血被认为是继发现象，而不是诱发事件。

表7

图26：RCVS。冠状位MRA显示多个动脉狭窄部位（>右侧，MCA）

· 中毒性和代谢性脑病是相对罕见的疾病，但如果其病因得到纠正或消除，它们是可以成功治疗的；

· 模式并不总是特征性的，但是它们中的每一种都与少量的鉴别诊断相关，并且它们可能有助于更快地识别这些病变；

· 从慢性病或沉积物中识别急性疾病也很重要。