中华影像医学?儿科卷(第2版)
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第二节 线粒体病

一、亚急性坏死性脑脊髓病
【概述】
亚急性坏死性脑脊髓病(subacute necrotizing encephalomyelopathy)是一种少见的线粒体脑肌病,由Leigh于1951年首先报道,故又称利氏综合征(Leigh syndrome)或利氏病(Leigh disease)。该病是由不同线粒体酶缺陷导致ATP生成减少,造成中枢神经系统进行性退行性损害的致死性遗传性疾病,属于神经变性疾病的范畴。
【临床特点】
本病最常见于婴儿和儿童,偶尔也有青少年和成年人患病。其发病率相对较低,国内外报道较少。本病可分为婴幼儿型和成人型,前者占绝大多数。临床症状依其病变部位不同表现为:运动和智力低下、异常呼吸节律、眼球震颤、斜视、吞咽困难、共济失调、视神经萎缩和肌张力障碍等。肌肉及脑组织活检、血清及脑脊液检查,以及MRI、MRS等影像学检查方法有助于本病的诊断并与其他类型线粒体脑肌病相鉴别。
本病有3种遗传方式,分别是母系遗传、常染色体隐性遗传和性连锁遗传。目前经证实的线粒体酶缺陷至少有以下几种:丙酮酸脱氢酶复合物、呼吸链复合物Ⅰ、呼吸链复合物Ⅳ(细胞色素C氧化酶、环加氧酶)及ATP合成酶。其中核基因缺陷是本病的主要原因,常见为 NDUFS7基因突变导致呼吸链复合物Ⅰ亚单位异常;此外,mtDNA T8993G基因突变导致ATP合成酶缺陷为最常见的母系遗传类型; SURF- 1基因突变会造成环加氧酶(cyclooxygenase,COX)缺陷,是常染色体隐性遗传较为常见的病因之一。
【影像检查技术与优选】
X线片检查意义不大。CT和MRI是本病最常用的影像学检查手段。MRI更能反映出本病的病变分布特点。多种MRI成像技术可以从分子水平对本病进行全面的评估,具有更高的诊断价值。
【影像学表现】
1.CT
多数病例CT表现为双侧基底节区及丘脑对称性低密度灶(图1-4-9)。由于骨质伪影干扰,CT对脑干观察效果较差,具有一定的局限性。
2.MRI
图1-4-9 亚急性坏死性脑脊髓病的CT表现
CT平扫示双侧基底节区及丘脑对称性低密度灶
基底节区病灶常见于壳核后部、尾状核头、苍白球等,脑干病灶多位于导水管周围灰质、脑桥、延髓等。此外,病变还可见于丘脑及小脑,脑白质病变相对罕见,乳头体则通常不受累。MRI表现为多发对称性T 1WI低信号、T 2WI高信号,病变边界较清,随着病程进展,软化灶形成,T 2 FLAIR序列病灶可呈低信号改变,增强扫描通常不强化(图1-4-10a~c)。
由于病变早期或急性期水分子扩散受限,造成细胞毒性水肿,DWI通常呈高信号,随病程延长可演变成等信号或低信号(图1-4-10d、e)。
MRS上通常表现为Cho峰升高和NAA峰减低。病变区Lac含量明显增高,提示能量代谢缺陷(图1-4-10f)。Lac峰升高出现在线粒体功能急性受损和影像学表现上受累严重的区域。
PWI可以通过脑血流灌注反映早期脑组织受损情况,在本病的诊断中有重要意义。通常PWI提示双侧壳核及尾状核病变区呈高灌注,但对于其他区域如双侧丘脑背内侧核并没有显示高灌注,这可能与病变的不同期相有关。
不同酶缺陷导致影像改变有所不同,具体如下:
(1)丙酮酸脱氢酶复合物缺陷:
影像学的典型表现为纹状体(尾状核和豆状核)T 1WI低信号、T 2WI高信号,同时有脑白质髓鞘化延迟。
(2)细胞色素氧化酶缺乏:
由染色体9q34上的 SURF1基因突变引起,是本型疾病的最常见原因,影像表现包括下丘脑核、延髓、小脑的下脚、延髓的下橄榄核和孤束核、脑桥背侧的中央顶盖束和网状部及中脑导水管周围的灰质,为T 1WI低信号和T 2WI高信号,较少累及基底节,特征性表现为下丘脑核受累,部分病例可以累及双侧脑室周围白质,呈T 1WI低信号和T 2WI高信号,甚至可以出现囊变。
(3)三磷酸腺苷酶基因6( ATPase 6)(复合体Ⅴ)突变:
MRI显示病变累及壳核前部、中脑背侧和脑桥背侧。
(4)复合体Ⅰ缺乏:
少量病例报道大脑白质内广泛的空腔形成,以侧脑室旁为著。
【诊断要点】
本病是一种少见的线粒体脑肌病。患者发病年龄较小,通常2岁时起病,没有明显的性别及种族倾向。诊断中通常需要综合影像学检查、肌肉或脑组织活检、生化、基因检测等确诊。
本病的诊断要点如下:①同时累及双侧壳核、尾状核、丘脑及脑干等;②病灶特点呈多发性、对称性;③CT表现为双侧基底节区及丘脑对称性低密度灶;④MRI相对于CT的优势在于它能较好地发现脑干病变。病灶表现为T 1WI低信号、T 2WI高信号,FLAIR序列随病程变化可呈高/低信号改变;⑤增强扫描通常不强化;⑥DWI上病变早期通常呈高信号,逐渐演变呈等信号;⑦MRS检查病变区Cho峰升高、NAA峰减低及显著的Lac峰。
【鉴别诊断】
亚急性坏死性脑脊髓病需要与韦尼克脑病相鉴别。韦尼克脑病多发生于妊娠期妇女、慢性胃肠疾患或手术后患者,因维生素B 1缺乏所致,精神症状明显,下丘脑及乳头体受累较多见,一般不累及双侧豆状核。基底节区、视神经、脑干等部位是亚急性坏死性脑脊髓病的常见发病区域,而韦尼克脑病通常不累及这些区域。
亚急性坏死性脑脊髓病还应与代谢障碍性疾病相鉴别,常见如肝豆状核变性,发病年龄一般较亚急性坏死性脑脊髓病晚,MRI主要表现为双侧壳核及苍白球的T 1WI低信号、T 2WI高信号,伴有体积萎缩、软化灶及空腔形成,也可累及丘脑、脑干等部位。角膜K-F环是其与亚急性坏死性脑脊髓病最重要的鉴别点。
此外,还应与儿童急性坏死性脑病相鉴别,该病常急性发病,临床症状较重、预后差,可表现为对称性累及丘脑、脑干及壳核的T 2WI高信号病灶,形成出血灶及病灶明显的强化是本病较为特征性的表现。
图1-4-10 亚急性坏死性脑脊髓病的MRI表现
a.T 1WI示双侧基底节低信号;b.T 2WI示双侧基底节高信号;c.T 2WI示双侧大脑脚对称高信号;d、e.DWI示双侧基底节及大脑脚高信号;f.MRS(TE = 144ms)可见NAA峰下降,并出现倒置的增高乳酸峰(Lac)
一氧化碳中毒也可以表现为双侧豆状核、尾状核头部对称性T 1WI低信号、T 2WI高信号,缺氧严重者双侧大脑皮层可受累,急性期DWI可呈高信号,结合病史一般不难诊断。
二、线粒体脑肌病伴乳酸中毒和卒中样发作
【概述】
线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episode,MELAS)是一组导致发作性恶心、呕吐、永久或可复性卒中样发作(偏盲症和轻偏瘫)以及一些全身性线粒体病症状和体征的疾病。MELAS呈母系遗传,80%病例在 tRNALEU UUR 基因3242核苷酸位点上存在点突变。
【临床特点】
患者常于40岁以前发病,儿童期和青少年期发病最多。发病时血清和脑脊液内乳酸水平常升高。临床表现有癫痫发作、卒中样发作及其造成的亚急性脑功能障碍,可致精神衰退和痴呆、呕吐、乳酸酸中毒及近端肌无力性肌病等其他异常。
【影像检查技术与优选】
MELAS患者往往有较明显的神经精神症状,部分患者有卒中样表现,所以影像学检查往往成为首诊时的检查重点。X线片检查意义不大。首诊最常用的CT对早期颅内病灶显示欠佳,仅能显示一些间接征象。MRI则为更重要的影像学检查方法,常规序列能有效地显示病灶,DWI对早期病变有较好的敏感性,而MRS、MRA能显示病灶的代谢及血供情况,为诊断及鉴别诊断提供重要信息。
【影像学表现】
1.CT
对于早期颅内病变的显示欠佳,随着病程的进展,仅能显示一些间接征象,如皮质的灶状坏死呈低密度病灶,双侧基底节区钙化时病灶呈不规则的高密度影,脑萎缩时脑沟、脑裂深宽、脑室扩大及蛛网膜下隙增宽等。
2.MRI
急性期表现为受累脑区肿胀,呈T 1WI低信号、T 2WI高信号(图1-4-11a~c),主要在顶叶、枕叶偏后部脑实质,以皮层受累为主。DWI显示为沿皮层分布的线样高信号(图1-4-11d),与急性期脑梗死DWI高信号略有不同。MRS表现为受累脑区出现高的乳酸峰(图1-4-11e)。然而,由于任何原因的脑梗死似乎均会造成局部乳酸峰升高,因此在急性皮层病变区出现乳酸峰对MELAS来说并非特异性改变。MRA显示脑血管正常,无狭窄或中断(图1-4-11f)。系列随诊复查可显示异常区域的消退和再发生(图1-4-12)。随后,受累的皮层发生萎缩。急性期检查显示受累脑组织局部血流增加,动脉自旋标记序列(arterial spin labeling,ASL)显示急性病变区呈高灌注。
图1-4-11 MELAS综合征
a.T 1WI示双侧枕叶皮层低信号;b.T 2WI示双侧枕叶皮层高信号;c.T 2 FLAIR示双侧枕叶皮层高信号;d.DWI示双侧枕叶皮层高信号;e.单体素MRS(PRESS序列,TE = 144ms)示右侧枕叶病灶区波谱NAA峰下降,出现倒置乳酸峰;f.MRA示颅内未见血管狭窄
图1-4-12 MELAS综合征
a、b.T 2WI及T 2 FLAIR示双侧顶叶皮层肿胀,呈高信号;c.DWI示沿脑回分布高信号。1年后复查,d、e.T 2WI及T 2 FLAIR示皮层肿胀消失,遗留沿皮层分布高信号,局部脑萎缩;f.DWI示皮层高信号消失
【诊断要点】
MELAS为罕见病,以青壮年、儿童患者常见,临床症状以多种综合征表现为主,常有卒中样表现,影像学诊断要点如下:①多发生于后部大脑皮层;②皮层病变呈层状或灶状,表现为T 1WI低信号、T 2WI高信号及FLAIR序列高信号;③急性期DWI显示为高信号;④多累及灰质,不按血管供血区域分布,血管造影基本正常;⑤新发病变区呈高灌注。
【鉴别诊断】
MELAS需与脑梗死鉴别。MELAS病变不限定于某一特定的血管分布区,而且CTA或MRA显示局部脑血管正常。此外,MELAS的随诊复查可显示异常区域的消退。这种病变的进展方式和血管交界区分布的特点有助于MELAS与脑梗死或血栓形成的鉴别。
本病临床特点复杂多样而缺乏特异性,临床常误诊为原发性癫痫、脑炎、脑卒中等疾病。MELAS病灶分布多位于颞、顶、枕叶的脑回处,常多发,不限定于某一特定的血管分布区,与脑卒中病灶按脑血管分布不同,而且CTA或MRA显示局部脑血管正常,且前后多次复查可见MELAS病灶的游走性及多变性。ASL灌注扫描急性发作期病变呈相对高灌注,而不是脑梗死低灌注。
三、卡恩斯-塞尔综合征
【概述】
卡恩斯-塞尔综合征(Kearns-Sayre syndrome,KSS)是一种以慢性进行性眼外肌麻痹、视网膜色素变性和心脏传导功能障碍三联征为主要特征的线粒体脑肌病。由Kearns和Sayre于1958年首先报道。KSS多为散发,个别为线粒体遗传、常染色体显性或隐性遗传。20世纪80年代发现其与线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)大片段缺失有关,个别为mtDNA点突变致病。
【临床特点】
临床上20岁前发病,可伴有小脑共济失调和/或脑脊液蛋白增高,其他可见肌无力、感音性神经耳聋、视力障碍、进行性痴呆及内分泌系统受累等表现。
慢性进行性眼外肌麻痹表现为双眼睑下垂、眼外肌全部瘫痪,但未累及瞳孔。部分病例还可有咽部肌肉和四肢肌肉无力。视网膜色素变性表现为视网膜上皮细胞脱失、色素斑形成、视神经萎缩、眼底血管变细、视力受损。心脏的传导系统常受到影响表现为心室间传导时间延长、房室传导阻滞和束支传导阻滞。
肌肉病理改变,光镜下Gomori三色染色可见大量的破碎红纤维(ragged red fibers,RRF)。细胞色素C氧化酶(cytochrome c oxidase)染色可见散在分布的COX缺失纤维;SDH染色见有RRF肌纤维肌膜下氧化酶染色加深;电镜下可见异常线粒体数目增多,线粒体嵴排列紊乱,有时线粒体内可见晶状格包涵体。
【影像检查技术与优选】
CT为本病的筛选影像学检查方法,但对白质病变显示欠清,可显示基底节区钙化。而MRI是本病最敏感、最有效的影像学检查方法。
【影像学表现】
1.CT
可见基底节区钙化。
2.MRI
表现为双侧对称性白质T 1WI低信号、T 2WI高信号,T 2 FLAIR高信号,以皮层下脑白质受累为主要表现,双侧呈对称性,皮层下U形纤维早期受累,脑室旁白质早期正常,以额、顶叶皮质下白质及小脑白质为主(图1-4-13a~d),后期累及深部核团,特别是中脑背部、丘脑和苍白球。胼胝体压部与内囊后肢可受累(图1-4-13e)。DWI急性期呈高信号(图1-4-13f)。
【诊断要点】
KSS诊断主要依靠临床表现、实验室检查,最终确诊则依赖于肌肉活检和基因检测。根据KSS患者的临床表现是否满足三联征,分为完全型和不完全型,完全型符合三联征(慢性进行性眼外肌麻痹、视网膜色素变性和心脏传导功能障碍),不完全型仅为慢性进行性眼外肌麻痹或伴有其他一项。本病的诊断要点如下:①以额、顶叶皮层下白质及小脑白质为主,胼胝体压部与内囊后肢可受累;其次为脑干受累;②苍白球、丘脑和中脑背部受累。
【鉴别诊断】
与其他弥漫脑白质鉴别困难,需要结合临床症状,当皮层下白质受累并累及一个或以上脑干、丘脑和苍白球时,应首先考虑KSS。MRI改变需与L-2-羟基戊二酸尿症(L-2-hydroxyglutaric aciduria,L-2-HGA)鉴别,两种疾病在白质及基底节区异常改变相似,但KSS不累及小脑齿状核,而后者受累有利于鉴别。
图1-4-13 卡恩斯-塞尔综合征的MRI表现
a~c.T 2WI示双侧大脑半球皮层下白质、双侧大脑脚、脑桥背侧及双侧小脑半球白质对称性高信号;d.T 1WI示病灶呈低信号;e.T 2 FLAIR示除皮层下白质,双侧内囊后肢及胼胝体压部呈高信号;f.DWI示皮层下白质呈高信号
(于 磊 肖江喜)