文摘
背景:有许多不同的白质疾病,遗传和获得,因此诊断过程是很困难的。建立一个特定的诊断常常是延迟情感和财务成本。大脑结构的模式,根据MRI可视化,往往被证明具有较高的诊断特异性。
方法:我们开发了一个全面的实用算法,主要依赖大脑核磁共振成像的特点。
结果:最初的决策点定义一个hypomyelination模式,脑白质的hyperintense(正常),isointense,或略hypointense t1影像相对于大脑皮层,与其他疾病更加突出hypointensity脑白质的t1加权图像。在所有类型的病理,影响白质hyperintense在T2加权图像,但是,作为一个规则,在hypomyelination T2 hyperintensity不太明显比其他疾病。一些hypomyelinating障碍通常与周围神经的参与有关,而另一些则不是。以外的病变患者的病态hypomyelination可以融合性的或孤立的和多焦点的。在疾病与融合性的病变,异常的分布具有较高的诊断价值。额外的MRI特征,如白质稀疏,囊肿的存在,对比度增强,和钙化的存在,进一步缩小诊断的可能性。
结论:应用核磁共振成像系统的决策树的白质障碍促进特定的诊断病因学的实体。
术语表
- 天赋=
- fluid-attenuated反转恢复;
- LBSL=
- 脑白质病与脑干和脊髓异常;
- T1W=
- t1加权;
- T2W=
- t2加权。
白质完全或主要障碍或脑白质病包括所有障碍,影响大脑的白质。脑白质营养不良是由基因决定的脑白质病。有许多不同的脑白质病,它可以发生在各个年龄段,进步或静态,是遗传或收购。1、2诊断检查是复杂的。许多测试执行,财务和情感成本高,常常令人失望的结果。3
MRI诊断已经被证明是关键的患者脑白质病。2首先,白质异常的出现通常是建立核磁共振。CT显示白质hypodensity,但它比MRI不太敏感,没有提供细节。反复其次,它已被证明,个体脑白质病给自己不同的MRI异常模式,相同的障碍患者中均匀和不同患者不同的障碍,表明MRI诊断价值高的模式。2 - 4
磁共振成像模式识别是一种系统地分析许多细节图片和先生这些融入每疾病模式。3、4MRI评分的细节是很容易的,但它是耗时和不实用的常规做法。系统磁共振成像模式识别为研究目的很重要,尤其是对小说障碍的定义或描述的表型变异。3,5 - 12对于日常实践中,磁共振成像模式识别的主要线路足够了。他们帮助建立一个相当短的鉴别诊断。我们努力提供一个简单的计划,便于诊断,主要基于MRI的细节(图1)。
正常的核磁共振
正常,有髓白质结构较短T1和T2比灰质结构。13、14因此,有髓白质结构有更高的信号比灰质结构在t1 (T1W)在t2加权图像和一个低信号(T2W)图像(图2中,D和H)。13、14无髓鞘的白质结构有一个长T1和T2比灰质结构。因此,对比逆转:无髓鞘的白质结构有一个信号低于灰质结构T1W T2W图像图像和高信号(图2 A和E)。13、14髓磷脂沉积及其相关的生化和结构变化,之前有一个更明显的T1比T2缩短缩短(图2,B, C、F和G)。13、14因此,少量的髓磷脂沉积,白质结构很快成为isointense或hyperintense在T1W灰质图像相比,而信号的结构仍然很高T2W图像(图2,B, C、F和G)。13、14白质变得黑暗T2W图像只与髓鞘形成的更高级阶段(图2中,D和H)。13、14
图2正常的髓鞘形成
正常的t2加权(模拟)和t1(情况)图像(A, E),在5个月的年龄(B, F), 1年(C、G), 5年(D, H)。髓磷脂沉积由t2加权像低信号表示和t1影像高信号。注意,髓鞘形成持续在t1影像看起来更先进的比在t2加权图像。
大脑的髓鞘形成的过程主要发生在生命的最初两年,遵循一个固定的计划。13、14有一定的顺序的结构顺序有髓和有一个特定的时间框架。在核磁共振正常髓鞘形成的特性和时间尺度是众所周知的。13、14
第一个主要MRI鉴别器
是异常的脑白质高信号T2W图片上孩子超过1.5岁。13、14需要解决的第一个问题是是否高信号与髓鞘形成不足或者其他东西与白质是错误的。所以,第一次重大核磁共振鉴别器问题推迟了髓鞘形成或永久hypomyelination一方面与所有其他形式的白质病变另一方面(图1)。
第一个迹象的髓鞘化延迟和永久hypomyelination发现脑白质信号的行为。信号的脑白质T1W取决于图像的髓磷脂沉积量(图2和图3和图e 1首页®网站www.首页neurology.org)。8日,14日,15日如果有很少或没有髓磷脂,脑白质的信号低于灰质结构T1W图像(图3 e)。如果有髓鞘,白质和灰质isointense结构(图3 f)。如果有更多的髓鞘,白质信号高于灰质结构T1W图像(图3中,G和H)。在所有情况下,脑白质信号轻度升高T2W图像(图3中,模拟)。8日,14日,15日因此,通常T1W图片更好看,建议更多的髓鞘,比hypomyelination T2W图像和髓鞘化延迟。白质髓鞘形成不足以外的病态,信号的变化作为一个规则更加突出:影响白质有更高的信号在T1W T2W图片和更低的信号图像比灰质结构(图4和数字依照e和e - 3)。的第二个指标缺乏髓鞘形成T2-signal异常是分散的,没有焦点的存在病变(图3)。也有可能有病变缺乏髓鞘形成的背景,但缺乏髓鞘形成本身是一个广泛的过程。第三个指标缺乏髓鞘形成的核磁共振成像实际上看起来像一个正常的一个小孩(比较MRI图2和图3)。正如上面介绍的那样,正常的髓鞘形成涉及大脑结构在一个特定的序列。13、14脑干足月分娩前获得髓鞘。小脑白质有髓出生后不久。内囊和胼胝体获得髓鞘在出生后的头几个月的生活。13、14这些结构通常有正常的信号强度不足患者髓鞘形成,显示他们的髓磷脂含量相对较高。
图3可变度hypomyelination
第一个病人(E) 7岁,髓磷脂比正常新生儿;原因是未知的。脑白质信号强度很低,在t1影像(E),第二个病人(B, F), 6岁,诊断为Pelizaeus-Merzbacher疾病,更髓磷脂。与大脑皮层脑白质是isointense t1影像(F)。第三个病人(C、G), 11岁,诊断为Pelizaeus-Merzbacher疾病,也更多的髓磷脂。大面积的脑白质高信号强度比大脑皮层(G) t1加权图像。第四个病人(D, H), 4岁,被诊断为18问−综合症,再次更多的髓磷脂。所有脑白质高信号强度比大脑皮层t1影像(H),在t2加权像上但(D)的一部分大脑白质仍略高信号强度比皮质。
图4白质异常的优势
亚历山大病(A)主要呈现在很多患者额叶白质异常。注意额外的基底神经节的微小信号异常。最常见的脑的x连锁罹(B)是在parieto-occipital白质病变。注意,可以区分两个区域内的病变。Kearns-Sayre综合症(C)是一种障碍主要表现为皮层下白质异常和相对节约的室周的白质。这种疾病也会显示在丘脑(C)信号异常。异染性脑白质营养不良(D)主要影响室和深部脑白质,而U-fibers相对幸免。条纹与正常信号在白质异常通常出现在某些溶酶体储存障碍(D)。皮质神经元退行性疾病通常有一个不明确的,广泛的、室周的边缘轻度异常信号,如青少年所示神经元ceroid lipofuscinosis (E),弥漫性脑白质异常被认为在童年共济失调与中央hypomyelination /消失白质(F)。在cerebrotendinous黄瘤病(G)、小脑白质通常比大脑白质的影响。小脑通常也包含低信号(G)的领域。常染色体显性成人发病患者脑白质病相关的重复LMNB1(H),中间的参与小脑总花梗通常是观察。
髓鞘化延迟之间的分化和永久hypomyelination是很重要的。髓鞘化延迟是一个特异性的特性在几乎所有儿童发育滞后的原因,16而永久hypomyelination附带了一个特定的鉴别诊断,为解释图1。15髓鞘化延迟之间的分化和永久hypomyelination可以由两个核磁共振成像具有显著的时间间隔。正常髓鞘形成主要发生在第一个两年的生活。13、14在生命的第一年,有髓鞘在正常婴儿太少,不可能永久hypomyelination诊断。永久hypomyelination可以被定义为一个不变的模式缺乏髓鞘形成两个核磁共振成像至少6个月的孩子年龄超过1年。经验告诉我:如果一个MRI显示严重缺乏髓鞘形成在孩子2岁以上,这是极不可能孩子会获得髓鞘和永久hypomyelination极有可能。
不同hypomyelinating疾病的MRI特征是相似的(图3和图e 1),除了信号异常的花托和基底神经节在特定疾病。例如,在hypomyelination基底神经节和小脑萎缩,诊断是基于事实,除了hypomyelination扩散,核磁共振成像显示了一个非常小的或没有壳,一个小的尾状核,和小脑萎缩,尤其是小脑蚓体(图E 1 a和E)。8、15小脑萎缩本身是一个非特异性发现hypomyelination的上下文中。
在安乐乡综合症,丝氨酸合成缺陷,oculodental数码发育不良、半乳糖血症,hypomyelination可能是不完整的和不完整的。17、1818问−hypomyelinating障碍综合征是常见的分类。它是正确的,MRI显示髓鞘形成是不完整的,在老年患者。19髓鞘形成,然而,更先进的比其他hypomyelinating障碍。髓赤字明显在MRI是温和的和不完整的(图3中,D和H)。1918问−综合症与一个特定的临床表型相关。19
重要的是要意识到,在任何类型的早期婴儿大脑退行性疾病发作,髓鞘形成的过程可能会被打扰。髓鞘形成需要之间的密切互动少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经元。这些细胞类型的缺陷在任何可能干扰正常的髓鞘形成的过程。早发性影响少突胶质细胞的功能障碍,如Krabbe疾病,并影响星形胶质细胞的功能障碍,如亚历山大病,是典型的白质紊乱。20、21虽然组件hypomyelination可能出现在这些障碍,同时或随后的突出信号异常的脑白质明确患者脑白质病,不同于简单的hypomyelination。Hypomyelination也出现在早发性神经退行性疾病(图e 1,罪犯和F-H)。22 - 24hypomyelination不可能更不均匀,比在其他大多数hypomyelinating紊乱。早期著名的脑萎缩是一种潜在的神经疾病的指标(图e 1, B和F)。22 - 24虽然慢慢进步的脑萎缩,发生在几年的过程中,被认为在几个hypomyelinating障碍,包括Pelizaeus-Merzbacher疾病,Pelizaeus-Merzbacher-like疾病,和安乐乡综合症,萎缩会早些时候和更严重的神经紊乱。早期的hypomyelination一起严重的脑萎缩,一个潜在的神经退行性疾病是最有可能的;鉴别诊断包括小儿神经ceroid lipofuscinosis,22门克斯疾病,23和Alpers综合症。23信号异常的基底神经节和花托是另一个特点表明这可能是一种潜在的神经退行性疾病(图e 1,罪犯和F-H)。2
MRI的解释之后,下一步的诊断患者hypomyelination应该关注周围神经的可能参与。周围神经介入,然而,并不是一个完美的鉴别器。在疾病通常与周围神经的参与有关,如hypomyelination先天性白内障和hypomyelination hypodontia和hypogonadotropic性腺机能减退(4 h综合症),周围神经病变变化无常的或可能与神经传导速度正常。10、11、12周围神经介入可能偶尔观察到疾病通常与周围神经病变,如Pelizaeus-Merzbacher疾病。24DNA修复障碍trichothiodystrophy和安乐乡综合症总是表现为过敏性皮肤在阳光下。254 h综合症、延迟、缺陷和异常生齿是早期的特性。11、12Hypogonadotropic性腺机能减退导致缺乏正常的青春期在稍后的阶段。12
最后,应该注意,导致许多患者hypomyelination目前仍然是未知的。Hypomyelination构成最大的单一类别患者一个来历不明的脑白质病。3
第二个核磁共振鉴别器
第二个核磁共振鉴别器涉及的问题白质异常是否融合性的或孤立的和多焦点的(图1)。大多数遗传白质疾病(脑白质营养不良)与支流和双边,本质上是对称的,白质异常;多病灶的孤立的白质异常,经常不对称分布,通常获得相关疾病(图飞行,a)。然而,这个规则有很多异常(图1和图依照i n)。3几个后天失调通常表现为双边对称的,汇合的白质异常。相关的例子是有毒的脑白质病,如吸入海洛因(“追龙”),HIV脑病,和延迟posthypoxic脱髓鞘。2另一方面,一些遗传病通常与多病灶的白质病变(见下文)。
几句话应该说关于遗传和后天失调。遗传病是那些有一个孟德尔遗传模式(常染色体隐性遗传、常染色体显性或x连锁)或母体遗传(一些线粒体紊乱)。收购的障碍是那些是由外部影响或事件引起的。毫无疑问,遗传因素起作用在决定这些外部影响的敏感性,因此,遗传和后天的区别是人为的。尽管如此,实用价值的区别,因为需要执行的测试类型不同的两类疾病。
重要的是要意识到多病灶的病变只能看到某个阶段的疾病。在遥远的进行性疾病的晚期,当(几乎)所有的白色物质是影响,白质异常永远是支流。例如,在晚期的多发性硬化,脑白质异常可能会扩散,模拟脑白质营养不良(图e-2G)。同样重要的是要注意,一些障碍,并不认为是白质障碍,如结节性硬化症,可能被误诊为脑白质障碍因为突出,多病灶的白质的变化。
多病灶的脑白质异常与特定的鉴别诊断,包括传染性疾病,如先天性巨细胞病毒感染26(图飞行,A和B)和布鲁氏菌病;和炎症性疾病,如急性播散性脑脊髓炎(图飞行中,C和D),视neuromyelitis,多发性硬化症(图依照情况)。2血管病变也有多病灶的脑白质异常在早期阶段,但异常往往成为支流在更高级的阶段。几乎总是,血管脑白质病的特点是存在额外的多焦点的基底神经节病变,花托,脑干(图飞行,我和K)。27日、28日血管病变可以遗传或收购,包括那些有关动(lo)硬化,27脑常染色体显性遗传和皮层下梗死动脉病和脑白质病27淀粉样血管病,27缺陷胶原IV A128(图飞行,我和J), Fabry疾病29日(图飞行,K和L), Susac综合征,血管炎。27上的microbleeds梯度回波图像是个有力的论点赞成一个潜在的血管病变(图e-2J)。30.
其他一些遗传病通常特点是多病灶的白质异常(图1)。2它们包括一些线粒体缺陷,L-2-hydroxyglutaric酸尿,2某些情况下的脑白质病与脑干和脊髓异常(LBSL)9(图飞行,M和N),黏多醣症,2和半乳糖血症。2染色体异常,如果伴随着白质异常,通常与多病灶的病变有关。例子是染色体镶嵌性2和6 p−综合征(图飞行中,O和P)。31日
第三个MRI鉴别器
如果支流白质异常,最有帮助的第三MRI鉴别器担忧的主要定位异常。主要的优惠额本地化,parieto-occipital、室,皮层下,弥漫性脑,颅后窝(图1)。
额优势是亚历山大的功能疾病21(图4一和图e - 3 A和B), x连锁罹的额变体,和异染性脑白质营养不良,特别是成人变体。2Parieto-occipital优势在最常见的变体脑x连锁罹图4 b和图e - 3 C和D),也可能出现在Krabbe疾病。2如果进步脱髓鞘发生在早发性过氧化物酶病障碍、颅后窝和parieto-occipital白质的异常占主导地位。2脑损伤与新生儿低血糖的起源、遗传和后天,多囊白质变性parieto-occipital优势是常见的。32
室周的优势与保存的U-fibers被认为在许多疾病和诊断实用程序(有限图4 d和图e-3E)。2值得注意的是皮质退化性疾病,如神经ceroid lipofuscinoses工作后,出现症状的婴儿时期,往往与一个不明确的,广泛的室周的轻微的边缘信号改变(图4 e和图e-3F)。33皮层下优势更不寻常,在特定疾病(图4 c和图e - 3 G和H)中提到的图1。2
弥漫性脑白质信号异常hypomyelination的一个特性。Hypomyelination前面所讨论的。弥漫性脑白质信号异常(图4 f图e - 3,我和J)也是一个特性在病程早期的几个障碍,中提到图1。再次应该指出的是,进步的脑白质的结束阶段障碍总是表现为弥漫性异常(图e-2G)。2、3、5 - 7
信号异常脑干、小脑白质或两者往往是更广泛的脑白质病的一部分。2他们很少像幕上的异常突出。如果他们是谁,他们可以影响脑干、小脑白质,或两者兼而有之。引人注目的小脑白质异常通常在cerebrotendinous黄瘤病(图4 g和图e - 3 K和L),34一些过氧化物酶病障碍,亚历山大病(图e-3N),35LBSL(图飞行,M和N),9和早期发病枫糖尿病。2他们还可以作为paramalignant综合征发生在组织细胞增生症。2著名的脑干异常通常在中提到的障碍图1,包括亚历山大疾病35(图e - 3 B、M和N), LBSL9(图飞行,M和N),成人polyglucosan疾病。36在前突变脆性X综合征37在常染色体显性遗传脑白质营养不良相关的核纤层蛋白B1重复38(图4 h图e - 3 O和P),中间小脑总花梗明显受到影响。
特殊的MRI特点
特殊的MRI特点,通常出现在一些特定的疾病,具有较高的诊断价值1)囊性白质变性,2)前颞囊肿,3)megalencephaly, 4)扩大血管周的空间或小囊肿,5)额外的灰质病变(皮质发育不良,皮质病变,基底神经节病变),6)对比度增强,7)钙沉积,8)microbleeds, 9)脊髓参与,随着时间的推移和10)进化。表e 1列出这些特定功能的障碍通常是观察。
白质稀疏和囊性变性可以可视化最好fluid-attenuated反转恢复(天赋)图像。白质高信号异常T2W图像和低信号T1W图像。如果白质异常稀薄,它有一个中间天赋图像信号;如果是囊性,它与脑脊液相同的信号强度很低。白质稀疏和囊性变性童年共济失调与中央hypomyelination /消失白质弥散,是融化时尚,留下了一个蜘蛛网更好的保护组织。6well-delineated孤立囊肿通常是不存在的。在线粒体缺陷白质异常可能是部分囊性,但这里的囊肿通常是孤立和划定。2在亚历山大疾病,囊肿可能发生,尤其是在额叶白质。21在新生儿脑能量耗尽,可能发生囊性脑白质变性。它可能是分散在广义分,或在大脑中动脉梗死灶。新生儿低血糖症,囊性白质变性往往影响parieto-occipital白质。32
前颞囊肿、megalencephaly和扩大每个特性的特定的白质血管周的空间障碍,如表e 1详细。
除了脑白质病,灰质可能存在异常的形式皮质发育不良,皮质病变和基底神经节病变。每一个与一个特定的鉴别诊断,总结如表e 1。
对比度增强伴随着特定的鉴别诊断。值得获得至少一次的对比度增强MRI在所有患者脑白质病来历不明的,因为增强可能完全意想不到的。
核磁共振检测灵敏度低的钙沉积。梯度回波和susceptibility-weighted图像有用的检测。CT扫描通常是更好的。梯度回波和susceptibility-weighted图像,然而,当谈到microbleeds的检测,这对一个潜在的血管病变提供强有力的证据(图e-2J)。30.
演示的脊髓异常在很多疾病有较高的诊断价值。焦或灶状病变通常出现在急性播散性脑脊髓炎,neuromyelitis视、多发性硬化症、布鲁氏菌病,缺乏维生素B12,亚历山大疾病和线粒体缺陷。2在LBSL,脊髓包含信号异常的整个范围。9
讨论
本文描述了一个缩短版的一个已知的磁共振成像模式识别程序,2 - 4可以应用在常规神经病学和神经放射学。首页它包括1)hypomyelination的分化与其他类型的白质病变;2)区分支流和多焦点的,孤立的白质异常;3)评估的主要支流的本地化白质异常;和4)特点如表e 1详细的评估。在大多数情况下,一个人不能依靠只有一项核磁共振分析模式识别程序。结合特性的不同部分核磁共振模式识别程序增强MRI的力量解释。算法的应用程序并不需要太多的时间,帮助实现一个相对较短的鉴别诊断。临床细节应该被用来进一步缩短鉴别诊断。在白质病快速诊断减少病人和家人的焦虑,并允许快速机构适当的治疗,如果可用。39
成像协议疑似患者脑白质病应足以回答上述四项。最小成像协议包括T1W、T2W和天赋大脑的图像。准确诊断很少可以实现不考虑成像补充。值得获得图像对比度增强T1W、梯度回波和susceptibility-weighted图像,diffusion-weighted图像、光谱先生和脊髓MRI至少一次在所有患者脑白质病来历不明的。
这种模式识别算法是基于这篇文章的作者的经验。然而,一项研究被执行之前在一大群来历不明的脑白质病的患者,统计的验证提供的磁共振成像模式识别方法。3此外,MRI模式识别导致几个小说模式的描述,已与不同的临床表型有关。5 - 12后续识别相关的疾病基因再次支持核磁共振模式识别方法的有效性。10日,40-42
关于诊断检查,重要的是,神经学家意识到脑白质病不标准的鉴别诊断和测试执行的标准电池。大部分的测试,目前被认为是标准的脑白质病,如体液代谢筛查,溶酶体酶,评估和测量的长链脂肪酸,在个案是不必要的,但这测试是不必要的依赖于具体的磁共振成像模式。有些诊断从来没有通过这些测试,需要特定的测试,外的标准电池。目前实践中可能表现为浪费时间和金钱在不兼容的测试诊断磁共振成像模式,而适当的测试可能会过于迟缓。在许多疾病诊断的基础上才能实现MRI特征。例如,megaloencephalic的诊断与皮层下脑白质病囊肿和LBSL仅基于MRI的标准。40、41
磁共振成像模式识别不会导致一个特定的诊断在所有患者脑白质异常。原因之一是,MRI异常不是特定的模式在所有障碍。第二,stage-dependent模式的特异性疾病。脑白质内微小病变的早期阶段疾病通常是特异性的。最进步的结束阶段疾病的特点是所有脑白质的参与,这也可能导致非特异性核磁共振成像模式。第三,模式,观察病人,可能尚未被关联到一个特定的障碍。没有研究评估各个年龄段的患者的比例与白质异常MRI目前仍然没有一个特定的诊断。我们的估计是,比例是30 - 40%。然而,尽管核磁共振成像模式不会导致一个特定的诊断在所有情况下,它总是帮助排除许多诊断,从而排除无向实验室筛查。
缩短磁共振成像模式识别的缺点是毫无疑问的,没有注意小细节,MRI的变化模式和异常。这样的异常是重要的在一个小但是病人的重要组成部分。在这种情况下它可能是更可取的要求一个专家的意见。
承认
作者感谢同事送核磁共振成像的第二意见,作者告诉确切的诊断。作者还要感谢博士James m .权力,罗切斯特大学,纽约,批判阅读的手稿,汉族Poels帮助准备数据。
脚注
M.S.v.d.K.收到荷兰科学研究组织的财政支持(ZonMw,最高奖助金9120.6002)和Optimix基础科学研究。R.S.校内研究项目支持的国家神经疾病和中风研究所(NIH)。
披露:作者报告没有披露。
2008年8月20日收到。2008年11月18日接受的最终形式。
