MELAS综合征的MRI和ASL及1H-MRS特征

吴 珂，李 锐，马 林，李 颖，王 岩，王玉林，娄 昕

（解放军总医院放射诊断科，北京 100853）

线粒体脑肌病伴高乳酸血症和脑卒中样发作（Mitochondrial encephalopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes，MELAS）综合征是由于线粒体基因或细胞核基因突变导致的线粒体结构和功能异常，导致神经元和神经胶质细胞的线粒体呼吸链缺陷和氧化磷酸化障碍，ATP生成减少，引起多器官能量供应障碍。临床表现多样，脑和肌肉受累最严重[1]。由于临床表现缺乏特异性，极易误诊。本研究回顾性分析我院经肌肉活检及基因检测确诊的9例MELAS患者的临床及影像学资料，旨在提高对该病的诊断水平。

1 资料与方法

1.1 临床资料

9例患者，男6例，女3例，年龄7～35岁，平均23.5岁，病程 3～8年。

所有患者均没有明确的阳性家族史。2例以头痛、恶心、不耐受疲劳起病，5例以癫痫起病。其他表现：身材矮小和智力降低3例，视物模糊1例，肢体无力2例，意识丧失1例。实验室检查：4例患者血清乳酸水平升高。7例行肌肉活检并病理证实，2例行基因检测。肌肉活检病理见肌纤维肌丝线粒体排列紊乱、增多，肌细胞变性。

1.2 扫描方法

采用GE 3.0T 750MR成像系统，32通道头线圈，所有患者均行头部MR常规及增强扫描、ASL灌注成像及1H-MRS检查。头颅常规扫描：FSE序列T2WI轴位，T1WI轴位，冠状位FLAIR，层厚 5 mm，层间距 1 mm，FOV 24×24 cm，矩阵 288×224。

DWI：采用 EPI序列，TR 6 000 ms，TE 68 ms，b值 1 000 s/mm2，矩阵 128×128，层厚 5 mm，层间距1 mm，FOV 24×24 cm。

增强扫描：头颅轴位、矢状位及冠状位T1WI扫描，对比剂为钆喷酸葡胺，剂量0.2 mL/kg。

3D动脉自旋标记成像（Arterial spin labeling，ASL）：TR 4 865 ms，TE 10.5 ms，矩阵 512×512，层厚 4 mm，层间距 1 mm，FOV 24×24 cm，标记后延长时间（Post-labeling delay，PLD）2 025 ms，扫描时间4 min 41 s。

1H-MRS：采用单体素扫描，TR 1 500 ms，TE 分别为35 ms和144 ms，将感兴趣区置于病变部位及侧脑室脑脊液区。利用GE公司后处理软件FUNCTOOL软件重建代谢谱线。分析各主要代谢物N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱（Cho），观察1.33 ppm处乳酸（Lac）峰。

2 结果

2例双侧发病，7例单侧发病，病变主要分布于顶叶、枕叶、颞叶皮层，1例位于小脑半球。MRI特点：平扫病变大脑皮层肿胀，1例累及小脑半球，皮层及皮层下白质T1WI呈稍低信号，其中1例患者T1WI皮层见线状脑回样高信号，T2WI呈稍高信号，FLAIR呈高信号，DWI呈高信号，ADC呈低信号。增强扫描脑皮层呈脑回样强化（图1～5）。

ASL：病变区呈明显高灌注（图6）。

1H-MRS：TE为 35 ms时，NAA峰不同程度降低，Cho峰升高，见Lac双峰；当TE为144 ms时，见倒置 Lac 双峰（图 7，8）。

3 讨论

1984年，Pavlakis等首次报道了MELAS综合征，脑卒中样发作和高乳酸血症是其常见的临床症状[2]，发病年龄10～40岁，儿童多见。神经元过度兴奋学说认为其特征是毛细血管通透性增加、过度灌注和神经元过度兴奋。临床表现为头痛和癫痫发作，这也是脑卒中样发作最常见的先兆症状。脑组织基本病理改变为海绵样变性，胶质细胞增生、脱髓鞘，神经元退变、坏死、基底节区铁质沉积[3]。

图1～8 男，28岁，视物模糊，双耳听力下降1月余，发作性头痛。图1～8分别为T2WI轴位、T1WI轴位、DWI、ADC、增强扫描轴位、ASL、MRS（TE=35 ms）、MRS（TE=144 ms）图像。显示右侧颞、顶、枕叶病变区脑回肿胀，皮层及皮层下白质T2WI呈片状稍高信号，T1WI呈稍低信号，DWI呈高信号，ADC呈低信号，增强扫描轴位病变呈脑回样强化。ASL呈明显高灌注。MRS单体素扫描：当TE=35 ms，NAA峰降低，Cho峰升高，Lac双峰；当TE=144 ms，见倒置Lac峰，如箭头所示。Figure 1～8. Male,28 years old,blurred vision,hearing loss in both ears more than a month,headache.Figure 1～8:Axial T2WI,T1WI,DWI,ADC,axial enhancement scanning,ASL,MRS(TE=35 ms),MRS(TE=144 ms).Unilateral temporal,apical,occipital lobe lesions.Gyrus were swelling,there are higher signal in cortex and subcortical white matter on axial T2WI,hypointensity on Axial T1WI,high signal on DWI,and hypointensity on ADC.Gyriform enhancement on axial enhancement scanning,high perfusion on ASL.TE=35 ms,NAA peak decreased,Cho peak increased,double Lac peak was showed;TE=144 ms,inverted Lac peak was showed,as the arrow showed on voxel MRS.

由于灰质核团较白质纤维神经细胞代谢活跃，灰质比白质更易受累[4]。病变主要部位为颞叶、顶叶、枕叶，双侧病变对称或不对称。本研究病变主要位于颞、顶以及枕叶，与以往研究报道一致[5]。其中1例T1WI皮层见线状脑回样高信号，可能为皮质层状坏死改变[6]。增强扫描脑皮层呈脑回样强化，Yonemura等[7]认为可能为血脑屏障破坏引起局部渗出所致。

DWI作为一项无创性MR功能成像技术，在中枢神经系统疾病诊断中得到广泛应用。本研究发现病变DWI呈高信号，可能为神经元能量严重缺失造成细胞不可逆功能损害，导致细胞毒性水肿，ADC值降低。以往研究认为MELAS综合征脑中风样发作时ADC值升高，研究发现MELAS综合征脑卒中样发作时ADC值升高、降低可以同时存在。这与线粒体功能损害程度有关，细胞中度能量损害造成细胞中度功能损害，引起血管源性水肿，ADC值升高；细胞重度损害引起细胞毒性水肿，则ADC值降低[8-9]。

ASL作为一项无创、全新的容积灌注成像技术，能定量分析脑血流量等血流动力学指标，在临床工作中有重要的价值。本研究中病变区为高灌注，推测与ATP的能量供应减少有关。由于能量供应需求和供给不平衡，导致无氧酵解和乳酸酸中毒，病变周围的乳酸酸中毒引起血管平滑肌细胞pH值降低，导致血管扩张和充血[3，10]。因此，在MELAS综合征的急性期，病变表现为高灌注。

1H-MRS检查能够检测脑组织代谢，NAA被认为是神经元特定的氨基酸，它的降低反映了神经元的丢失或者损害，乳酸峰升高反映了无氧代谢。已有报道MELAS综合征患者1H-MRS检查NAA降低，乳酸升高，Cho/NAA略升高[11]，与我们的研究一致，也论证了线粒体无氧代谢理论。由于溶酶体破裂并大量释放，导致神经元破坏，表现为NAA峰降低。由于线粒体氧化呼吸链功能障碍，氢或电子无法通过电子传递链生成氧，ATP生成减少，糖酵解增加，导致乳酸生成增多[12]。1H-MRS乳酸双峰的检测较传统脑脊液有创检测有重要的价值，然而MELAS综合征的1H-MRS表现没有特异性，其他疾病如脑梗死、脱髓鞘病变也会有同样表现，诊断需要结合患者的临床病史。另外，波谱分析时还应该把感兴趣区放在脑室脑脊液及正常脑实质区，如也能发现乳酸峰，对临床确诊更有帮助。

由于MELAS临床表现复杂，常造成误诊，临床主要需与脑梗死、单纯疱疹病毒性脑炎鉴别。脑梗死与MELAS综合征常规MRI表现相似，但脑梗死病变范围与血管供血范围一致，另外，患者年龄较大，常有脑血管病的危险因素，没有经过溶栓治疗病变区为低灌注。单纯疱疹病毒性脑炎好发于边缘系统，易累及颞叶、岛叶皮层、额叶眶回、扣带回，首发症状常为高热，可伴有脑膜刺激征。

综上所述，MELAS综合征的 MRI和 ASL及1H-MRS表现具有特征性，结合患者的年龄及临床病史，有助于MELAS综合征的诊断及鉴别诊断。