FA值与ADC值在AIDS脑内结核和弓形虫中的应用

褚相乐，赵丽萍，马景旭，王云玲，王 红

（新疆医科大学第二附属医院影像中心，新疆 乌鲁木齐 830063）

获得性免疫缺陷综合征（AIDS）合并机会性感染可导致严重的中枢神经症状，死亡率较高，也越来越引起人们的重视。弥散张量成像（DTI）是在弥散加权成像（DWI）基础上迅速发展起来的一种定量成像方法。目前，DTI评判疾病的主要定量指标有表观扩散系数（ADC）、部分各向异性（FA）等。笔者采用DTI技术获得FA值和ADC值，无创地活体显示脑内机会性感染的脑组织的病理生理改变，为AIDS脑病的研究及临床治疗用药提供有效依据。

1 资料和方法

1.1 一般资料

收集2013年8月—2014年10月新疆维吾尔自治区传染病医院收治的经国家质检总局AIDS确诊实验室证实的AIDS患者22例，其中男17例，女5例，年龄21～56岁，平均34岁，其中吸毒患者13例，病程6月到5年，平均3年。主要临床表现：头疼头晕15例，呕吐9例，偏瘫5例、失语2例，癫痫发作1例，结核征象低热、盗汗、消瘦、血沉快等5例，视力模糊、眼颤2例，肢体共济失调3例，脑梗塞2例。最终经脑脊液实验室检查和临床特征证实脑内结核患者12例，弓形虫患者10例。所有患者签署知情同意书并对患者病情签署保密协议。

1.2 仪器与方法

采用Philips公司Achieva 1.5T双梯度磁共振扫描仪，头颈联合线圈16通道SENSE并行采集技术， 行常规 MRI平扫 （包括轴位 T1WI、T2WI、T2FLAIR），DTI扫描序列，T1WI增强序列 （包括轴位、矢状位、冠状位），增强剂为欧乃影（通用电气药业有限公司），剂量为0.1 mmol/kg。

扫描参数：轴位 T1WI-SE：TR/TE 488 ms/15 ms，NEX 为 1；轴位 T2WI：TR/TE 3 080 ms/110 ms，NEX 2；T2FLAIR 序列：TR/TE 6 000 ms/120 ms，NEX 1；层厚/间隔均为6 mm/1 mm。DTI-SE-EPI序列：TR/TE 2 644 ms/55 ms，FOV 23 cm×23 cm， 矩阵 128×128，b=0，1 000 s/mm2，在 16 个方向上施加弥散敏感梯度，NEX 1，层厚/间隔 6 mm/1 mm。

病变区在各序列上信号特点等主观指标，由两位高年资副主任医师以上职称进行评价，信号评价不一致时协商决定信号特点。DTI序列原始数据经自带后处理工作站，自动生成FA图、ADC图，以轴位图T2WI、T2FLAIR、增强T1WI图像,做为相应参考，将病灶明显强化区域作为感兴趣区（ROI）实质区，实质区外异常信号为水肿区，采用手动勾画出对侧正常脑实质各对应部位ROI，多次测量不同感染病变实质区、周围水肿区及对侧正常区FA值、ADC值后取均数进行统计学分析。拟合纤维束成像（DTT）观察不同感染病灶、病灶周围区域脑白质以及健侧对应部位脑白质纤维束的走行。

1.3 统计学分析

应用SPSS 17.0软件分析数据，FA值和ADC值数据以均数±标准差形式表示，进行单因素方差分析及t检验，P＜0.05时，认为差别具有统计学意义。绘制ROC曲线，比较两值的诊断效能。

2 结果

12例结核感染中，3例单发，累及脑皮髓质7例19个病灶，基底节区3例8个病灶。平扫脑实质内的结核灶，直径在3～28 mm之间，结核病灶实性部分在T1WI上呈等信号或略低信号，T2WI上呈等或略高信号，边缘清楚，增强后结核病灶呈结节样、环形强化，也可见典型的靶样征象（图1a，1b）；17个可用于测量ADC值及FA值，ADC图：实性部分呈等或略高信号（6例）、高信号（11例），大部分结核灶边缘及水肿呈低信号。FA图：实性部分呈等或低信号，与脑实质边界尚清（图1c～1g）。10例弓形虫感染均表现为脑内双侧多发病灶，基底节区及大脑半球灰白质交界区8例18个病灶，直径在4～31 mm。在T1WI呈类圆形低信号，T2WI呈等或略高信号，实质部分低于周围水肿信号，和水肿分界不清，增强后较小病灶呈明显均匀结节状、不均匀花环形强化，病灶较大时中心见坏死 （图2a，2b）；16个病灶可用于测定相应指标，ADC图：病灶实性部分呈等或不均匀高信号，灶周水肿等信号。FA图病灶实质区呈等低信号（图 2c～2g）。

经单因素方差分析，两感染组病灶区、水肿区及正常区ADC值及FA值间有统计学意义，两种感染灶实质区、水肿区与正常区相比ADC值、FA值均有统计学差异，两感染灶实质区与水肿区FA值及ADC值均有统计学意义，见表1。独立样本t检验，两组病灶实质区FA值存在差异（P＜0.05），水肿区及正常区均无统计学意义，见表2。ROC曲线显示ADC值曲线下面积为0.715，FA值曲线下面积为0.914（P＜0.05），FA 值的诊断效能大于 ADC 值，见图 3。

表1 AIDS患者脑内感染灶ADC值（10-3mm2/s）和FA值

表2 AIDS患者脑内结核与弓形虫各区ADC 值（10-3mm2/s）与 FA 值比较

3 讨论

图3 FA值及ADC值ROC曲线。Figure 3.ROC curve of FA and ADC.

HIV是一种嗜神经病毒，可高选择性的侵袭和定位于神经系统[1]，在患者免疫低下的情况下，AIDS并发脑内机遇性感染的病原体种类较多，本文主要讨论引起感染的两种常见病原体：原虫中的弓形体、分支杆菌中的结核。本文中DTI扫描序列在16个方向施加弥散敏感梯度，避免了常规DWI中仅能获得单一扩散大小的劣势，主要采用FA值和ADC值参数，前者是反映脑组织各向异性最敏感指标，主要受神经纤维直径、密度和走行影响，可提供神经纤维的损伤情况，FA值越高，表明组织结构越规则有序；后者则反映体内水分子扩散速度和范围，与扩散方向无关，水分子弥散运动越明显，ADC值则越高[2]。将此两种参数相结合可较准确评估脑组织尤其是白质的微细结构变化[3]。其在中枢神经系统肿瘤应用的比较多[4]，当脑内发生感染时，感染病灶可使脑结构发生改变继而引起组织中水分子扩散能力及方向改变，导致FA值及ADC值发生变化[5]，因此我们选用FA值、ADC值来初步探讨感染灶的组织学特性并观察病灶对白质纤维束的影响。

AIDS并发脑内细菌感染，以结核较多见[6]，本组结核性脑膜炎表现为脑膜增厚，增强后明显强化，脑沟浑浊，粟粒样结核可见双侧脑沟裂及脑实质内散在多发粟粒样结节，增强后呈结节样强化。脑内未成熟结核瘤增强后为均匀结节样强化，成熟后周围脑实质水肿减轻，病灶中心T2为稍低信号，增强呈现靶样改变，中心干酪坏死、中间炎性肉芽肿、外层的胶原纤维是“靶征”的病理基础[7]。结核性脓肿在非HIV感染中少见，仅占4%～8%，而在HIV感染者中，脓肿发生率高达20%，本研究中脓肿有4个病灶，增强为多环形强化，与报道相符[8]。AIDS脑内感染病例中，弓形虫脑病发病率仅低于AIDS脑病，是AIDS神经系统的主要机会性感染，特别是CD4+T＜100/μL的患者[9]。典型头颅MRI可表现为颅内多发长T1和长T2信号，水肿较重，部分病灶中心可见坏死区，增强后可见均匀结节状、环状以及不均匀强化，边缘欠清。

本研究各感染组病灶区、水肿区及正常区ADC值存在差异，由病灶中心到对侧正常区ADC呈降低趋势，统计分析显示两组感染实质区ADC值无明显统计学差异，但结脑实质区ADC值较弓脑高，反映了其间不同的病理基础。脑结核瘤含炎性细胞、成纤维细胞及胶原纤维，中间为干酪样坏死成分，因干酪坏死物质中的游离脂肪酸成分以及血管源性水肿导致细胞外间隙的扩大，自由水分子扩散加快，ADC值升高，这也可能是结核病灶扩散不受限的主要原因。本研究结核性脑病病灶实质区平均ADC值均高于对侧正常脑实质ADC值，且存在统计学差异，与过丽芳等的报道结论一致[10]。弓脑局部脑组织发生凝固性出血性坏死，病灶内的液化坏死区内主要成分为炎症细胞、弓形体及蛋白质，蛋白质对水分子有很强的吸附作用，水分子弥散受限，ADC值较低，本组弓形体脑病中病灶 ADC 值为（1.071±0.114）×10-3mm2/s，稍低于既往研究[11]，可能因为本研究纳入的样本量过少以及疾病分期有关，加之部分患者已经接受过相应治疗，有待进一步扩大样本量进行分析。

本研究中两种感染从病灶实质区、水肿区到对侧正常区，FA值呈明显上升的趋势；病灶实质区FA值最低，原因可能为两种病变实质区白质神经元细胞膜和纤维髓鞘的完整性被破坏，组织微观结构的正常顺序丧失。两种感染实质区FA值存在差异，反映了两者间FA值降低幅度并不一致，相对于对侧正常区，弓形虫脑病病灶水肿区ADC值较结核性脑病病灶低，FA值较结核性脑病亦降低，反映了弓形虫对脑微细结构各向异性破坏较重。ROC曲线显示ADC值曲线下面积为0.715，FA值曲线下面积为0.914，FA值的诊断效能大于ADC值。由于样本量小的限制，没能得出明确的诊断界值。本研究中DTT可以显示结核性脑病结节性病灶周围白质表现为纤维束轻度挤压，但未见明显稀疏，而弓形虫脑病病灶区纤维束较对侧稍稀疏、中断，移位不明显，两组感染病灶较大、合并坏死的环形强化周围纤维束均较少且移位明显。以上提示AIDS弓形虫脑内感染对脑白质结构损伤较结核性脑病明显。

DTI能多参数成像，多指标定量测定，同时反映弥散受限及白质纤维束情况，是其他成像手段无法完成的，有利于AIDS患者合并机会性感染的诊断，对其针对性的治疗以及患者的生存质量具有重要意义。

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