神经影像

神经影像学漫漫路

首都医科大学宣武医院放射科李坤成

　　伦琴在1895年发现X射线后，头颅X线平片即用于中枢神经系统疾病的诊断。1918年，美国著名神经外科医生Dandy.W发明X线脑室造影术，次年，他又发明X线气脑造影术。1927年葡萄牙神经内科医生使用碘化钠作为造影剂使颈总动脉显影，发明X线动脉血管造影。

1930年DykeCG医生就职于纽约神经学研究院，成为第一位专职神经影像医生。1952年TaverasJM医生任纽约神经学研究院神经影像主任，1962年他邀请北美14位医生创立美国神经放射学会（ASNR），成为神经影像专业的奠基人。60年代早期，神经影像医生直接穿刺颈总动脉、椎动脉或头臂动脉，逆血流注射造影剂进行X线脑血管造影。至70年代初，大多数医院通过穿刺股动脉插入导管，进行选择性脑血管造影。腰穿向椎管内注入含碘造影剂，以评价椎间盘病变、硬膜外、髓外硬膜下或髓内病变，以及明确髓内病变造成的脑脊液梗阻的检查方法，称X线脊髓造影。由于开始应用的碘苯酯是一种油性造影剂，若造影后在椎管内残留，则引起蛛网膜炎，故检查后必须将其清除。但在60年代，X线平片仅可显示骨质结构的改变，X线脑室造影、气脑造影、脑血管造影和脊髓造影均为创伤性检查，而且不能直接显示脑和脊髓的内部结构，其临床应用受到较大限制。

　　英国工程师HounsfieldG和Am－broseJ医生于1971年发明计算机体层摄影（CT），是划时代的进步。CT可直接显示脑灰白质、脑室和颅骨等结构及颅脑的异常改变，还可用于脊柱骨性病变和椎间盘病变。CT系无创伤检查方法，有利于病变的随访。与脊髓造影结合应用，称脑池造影，以评价脑脊液循环通路的阻塞性病变和脑脊漏。CT的问世使X线脑室造影和气脑造影检查数量急剧减少，X线脑血管造影显著减少。

何种手段查何种病

　　20世纪80年代初磁共振成像（MRI）问世使神经影像专业得到更迅猛的发展。MRI具有高软组织对比度、可行任意角度成像、无创伤、无射线和成像参数多等特点，在所有医学影像学技术中显示脑脊髓解剖结构最清晰，其图像质量可与大体解剖的脑切片相媲美。目前对中枢神经系统成像而言，除中风、急性蛛网膜下腔出血，采用螺旋扫描图像进行三维重建显示颅脑动脉瘤，或者患者病情危重躁动不安，需要迅速完成检查等特殊情况外，MRI对中枢神经系统疾病的诊断效果都优于CT。MRI扫描还可同时行MR血管造影（MRA）检查，直接显示脑动、静脉的血流。MRI检查适用于术后评价疗效及并发症（例如：出血或脑积水等），MRI几乎可用于所有颅脑病变的诊断。此外，MRI扫描已经几乎完全代替X线脊髓造影，用于脊髓、脊柱和椎间盘病变的诊断和评价治疗效果。但是装有心脏起搏器或其他金属装置（例如：动脉瘤夹）者为其禁忌症，MRI对钙化或骨化病灶不敏感为其不足之处。

　　近年来MRI新技术层出不穷，使临床应用范围不断扩大。例如：液体吸收反转恢复（FLAIR）序列明显改善对蛛网膜下腔及其病变的显示能力。MRI弥散加权像（DWI）可在细胞水平上早期检测水分子运动受限的疾病。MRI灌注加权像（PWI），可检测局部脑血容量（rCBV）、局部脑血流量（rCBF）和造影剂平均通过时间（MTT）等生理和
血流动力学资料。对中风患者而言，弥散加权图像与灌注图像所显示的病灶范围不一致，可用来确定缺血区内仍有存活脑细胞的半暗带，这对制定治疗方案和改善患者的预后都至关重要。PWI还用于确定高度恶性肿瘤和治疗后随访，以区分肿瘤与坏死组织。磁共振功能成像（fMRI）突破了既往研究脑功能“黑箱技术”的限制，是迄今为止研究认知科学的最佳工具，可研究视觉、听觉、运动、感觉，以及认知等脑功能。临床主要进行神经中枢的定位，在神经外科手术前设计手术入路，避免手术对重要脑功能区的损伤，取得良好效果。

　　活体定域脑组织的MR波谱（MRS）检查可显示脑组织代谢和生物化学改变，其中1HMRS能检测脂肪、氨基酸、酮体和乳酸等生物重要代谢物质，31PMRS用于能量代谢的检查，并可测定组织的pH值。此外， 13CMRS可检测葡萄糖无氧酵解过程，而23Na和39K的MRS则可观察钾、钠离子动力学变化。作为一种研究工具MRS已经成熟，正进入临床应用阶段，敏感度较低为其主要缺点。

　　神经影像学还包括放射性核素显像检查。1923年HevesyG首先把核素示踪方法用于生物学研究，1934年Curie夫妇第一次用人工方法获得了放射性30P，开始了人工利用放射性核素的历史，奠定了核医学的基础。1950年美国CassonB研制成自动闪烁扫描机，并用于甲状腺、肝、肾、脑、肺、心脏和骨髓等脏器的检查。1957年γ闪烁照相机问世，可用于脏器动态显像和全身扫描一次成像。1959年BersonSA 和YalowRA创立了体外放射免疫分析法，目前已可测量300多种人体微量生物活性物质。1975年正电子发射计算机体层（PET）显像仪问世， 1979年第一台单光子发射计算机体层（SPECT）显像仪研制成功。目前，SPECT主要应用99mTc标记的各类显像剂，成为临床最常用的核医学手段，而PET因其价格昂贵却晚于SPECT进入临床应用阶段。

　在中枢神经系统，20世纪60～70年代，放射性核素检查是颅内占位病变的诊断方法之一，20世纪80年代以后，其主要用于脑血流、脑功能、脑受体和脑代谢的分析与评价。采用肿瘤内注射32P－磷酸铬胶体是治疗Ⅲ－Ⅳ级星形细胞瘤囊性变的一种手段，对控制手术后瘤体液化和复发具有肯定疗效，此方法还用于治疗垂体瘤和颅咽管瘤。

　超声亦可用于中枢神经系统检查。20世纪50年代初期A型超声即用于颅脑占位性病变的探测。20世纪70年代B型超声问世，可实时显示人体器官的二维动态图像，后来出现超声多普勒（D）型和彩色显像技术，可测定血流方向、流速和流量等指标。因脑和脊髓由骨质包围，超声波难以进入，所以超声在中枢神经系统应用受限，通常仅用于囟门未闭的新生儿和婴幼儿颅内病变的筛查，可作出颅内出血、缺血缺氧性脑病、脑积水、颅内囊肿和颅脑感染等疾病的诊断。此外，超声可用于术中病灶的定位。但是，超声检查在中枢神经系统最重要的临床应用是经颅多普勒（TCD），应用低频多普勒超声，通过颞、眼、枕及颈部检测大脑前动脉、中动脉、后动脉和椎动脉等脑血管的血流方向和速度，评价脑血管机能。TCD可用于脑血管病患者的动态监护，以及术中和术后脑血流监测，以其无创伤、无射线、价格低廉、可行床旁检查、便于复查等优点弥补了MRI、CT、以及X线脑血管造影等医学影像学技术的不足。随上述影像学技术的不断进步，神经影像学已经形成了普通神经影像、介入神经影像、头颈部影像、小儿神经影像和脊柱影像学等亚专业。

　　 成为第三大治疗手段

　　21世纪各种医学影像学设备将向小型化、专门化、高分辨率和超快速化方向发展，使脑和脊髓的检查更简单、更准确。例如：DWI、P WI、MRS和fMRI与MRI和MRA常规结合应用，一次检查可获得脑脊髓解剖、生理、病理、血流动力学、生化和脑功能等信息。神经核医学将继续以脑血流、脑功能、脑受体和脑代谢的应用研究为重点而向前发展，脑PET和SPECT将得到临床普遍应用。内窥镜超声、血管内超声、术中超声等与微创神经外科结合将发挥更大的作用。计算机技术将神经影像学由大体水平逐渐深入至细胞、受体、分子和基因水平。有迹象表明激光成像可能在临床应用，包含两种以上功能上互补的新型影像学设备（例如：CT与X线血管造影机，CT与PET等）将更受欢迎。

　　神经影像学已经集诊断和治疗为一体，成为与外科手术、内科化学药物治疗并列的现代医学第三大治疗手段。伴随医学影像的全数字化和联网，在线大容量数字化图像存储（最可能以DVD为主流）得到普及，由于宽频带网络的应用，医学影像学图像的远程传输更快捷，图像更清楚，使远程放射学达普及和实用阶段。内外科医生在门诊、病房或手术室、监护室、直接经网络调阅影像学图像，应用计算机仿真技术设计外科手术方案、并应用影像导航系统直接在手术过程中引导手术入路、提示确定手术切除范围。提供给临床医生的图像可能以经过加工处理的图像居多。在新世纪，将有多种新型造影剂问世（包括组织、器官特异性造影剂，特定基因表达、特定代谢过程、特殊生理功能造影剂），其毒副作用更小、对比增强效果更佳、诊断的特异性更强。此外，医学影像学技术将直接应用于药物研制和监测疗效，促进新药的开发进程。

　　最后，上述发展将引起医院人员结构和工作模式的转变：工程技术人员在医院中的比例将越来越高；神经影像专业与神经内、外科可能组成大神经学科，彼此的工作配合更协调，效率更高。内外科与影像科之间的工作界限逐渐模糊，可能一位医生兼有两个学科的行医资格，使目前内外科与影像科医生工作和知识脱节问题得到解决。