1. 引言
中枢神经系统由脑和脊髓组成，是人体神经系统的核心部分，具有极其重要的作用，主要体现在以下几个方面：主导机体活动，维持内环境稳定，主管高级神经活动。一旦中枢神经系统发生疾病，将会影响神经系统的正常功能，对患者的健康和生活质量造成严重影响。常见的中枢神经系统疾病有以下几种情况：患者的认知和精神发生错误，比如可能出现记忆力减退、注意力不集中、思维混乱、情绪波动、抑郁、焦虑、幻觉、妄想等症状；运动障碍，例如可表现为肢体无力、动作协调性差、瘫痪、不自主运动；感觉异常，例如包括疼痛、麻木、感觉减退或过敏等[1]-[3]。因此，准确诊断和治疗中枢神经系统疾病对于患者个体、患者家庭、国家和社会都有重要的意义[2] [3]。
核磁共振成像是一种无创性成像技术，在医疗系统中发挥着越来越重要的作用。利用该技术在中枢神经系统疾病的诊断和治疗等方面发挥着重要作用，具体而言可以应用在以下方面：清晰成像，精准定位病变；早期病变敏感检测；鉴别不同性质病变；诊断特殊类型疾病。
2. 中枢神经系统疾病的常见类型
2.1. 脑血管疾病
脑血管疾病包含脑梗死、脑出血。脑梗死是由于脑部血管堵塞，导致局部脑组织缺血、缺氧，进而坏死；脑出血则是脑血管破裂出血，血液在脑内积聚，压迫周围脑组织。
2.2. 感染性疾病
感染性疾病包含脑炎、脑膜炎。脑炎多由病毒、细菌等病原体感染脑实质引起；脑膜炎则是软脑膜的弥漫性炎症，同样可由多种病原体感染所致。
2.3 神经退行性疾病
神经退行性疾病包含阿尔茨海默病、帕金森病。阿尔茨海默病主要表现为进行性的认知功能障碍和行为损害；帕金森病则以静止性震颤、肌强直、运动迟缓等运动症状为主要特征。
2.4. 脑部肿瘤
脑部肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤，如胶质瘤、脑膜瘤等。肿瘤会在颅内生长，压迫周围脑组织，导致颅内压升高，引发一系列症状。
2.5. 脊髓疾病
脊髓疾病包含脊髓损伤、脊髓炎。脊髓损伤常因外伤引起，导致受损平面以下的肢体感觉、运动功能障碍；脊髓炎则是脊髓的炎症性病变，可由感染、自身免疫等因素引发。
3. 临床诊断应用研究
3.1. MRI的诊断特点
MRI具有高软组织分辨能力，能够多平面(轴位、冠状位、矢状位等)成像，可清晰显示中枢神经系统的细微结构。对于肿瘤、梗死、出血、炎症等病变的部位、大小、形态及与周围组织的关系能准确呈现。尤其对中枢神经系统疾病的早期病变具有较高的敏感性。许多疾病在早期症状可能不明显，但MRI能够发现细微的病理改变，也能够初步判断病变的性质，如区分肿瘤的良恶性、判断脑血管畸形的类型等。对于一些中枢神经系统的特殊疾病，如脱髓鞘疾病(多发性硬化等)、脑白质病、先天性脑发育畸形等，MRI具有独特的诊断价值。以多发性硬化为例，MRI能清晰显示脑内多发的脱髓鞘斑块，其特征性的影像学表现结合临床症状和体征，有助于明确诊断。
3.2. MRI在中枢神经系统疾病中的应用研究
采用MRI和MRS对49例癫痫患者分别进行脑部扫描和海马检查，并进行数据统计分析。根据MRI扫描结果行脑部解剖结构分析，根据海马MRS扫描结果统计各药物代谢物N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱复合物(Cho)的浓度。结果发现，MRI可以作为手术前评估的有效手段，MRS比MRI更方便有效诊断海马硬化[4]。
针对30例脑室内肿瘤患者开展脑室MRI检查，定性分析图像数据表明，该技术可以提供多方位成像，能够准确对脑部肿瘤开展定位分析，不但对肿瘤的定位诊断准确率高达96.32%，而且还能区别判断肿瘤的类型，例如：星型胶质细胞瘤、中枢神经细胞瘤、脑膜瘤等[5]。
采用MRI和CT对80例脑肿瘤患者开展桥小脑角的肿瘤成像诊断，图像分析表明，MRI技术和CT技术均能检出膜脑瘤、胆脂瘤、听神经瘤和三叉神经瘤，但是前者的检出率明显高于CT结果，但两者无统计学意义[6]。
针对38例椎基底动脉延长扩张症患者开展脑部MRI检查，结合患者长期临床病历资料开展研究，发现MRI图片能够很好揭示椎基底动脉延长扩张引发颅底神经的病变，说明MRI对于病情确诊有很大的帮助[7]。
采用MRI和CT对240例头痛患者开展脑部影像检查确诊其病因，结果发现：以MRI技术为主辅助CT，确诊继发性头痛患者49例，原发性头痛患者167例，分别占比为20.4%和69.2%。研究还发现两种技术各有优势和不足，但二者结合应用的效果良好[8]。
针对阿尔兹海默症患者，采用支持向量机模型构建了可以识别和诊断该病情的分类器模型，并结合梯度筛选算法使该模型优化获得三种模态下的诊断筛查方法：扩散峰度成像法、扩散张量成像法、功能磁共振成像法。研究结果表明，扩散峰度成像法的诊断正确性最高，准确率可达91.8%，其余两种方法无显著增加[9]。
采用MRI和CT对94例高度疑似脑膜瘤患者开展诊断治疗，以病理诊断结果为标准，研究发现：MRI具有很高的空间成像分辨率，能够方便定位脑膜瘤，以及对脑膜瘤的包膜、水肿能够清晰成像。进一步发现，单一MRI技术的诊断准确率为79.5%，MRI结合CT的确诊率为90.9%，说明两者结合的诊断准确率很高，可以在临床获得推广应用[10]。具体情况见下表1和表2。
Table 1. Diagnostic results of MRI
表1. MRI诊断结果
MRI |
病理诊断 |
合计 |
阳性 |
阴性 |
阳性 |
70 |
2 |
72 |
阴性 |
18 |
4 |
22 |
合计 |
88 |
6 |
94 |
Table 2. Diagnostic results of MRI combined with CT
表2. MRI结合CT诊断结果
MRI + CT |
病理诊断 |
合计 |
阳性 |
阴性 |
阳性 |
80 |
1 |
81 |
阴性 |
8 |
5 |
13 |
合计 |
88 |
6 |
94 |
针对50例原发性中枢神经系统淋巴瘤患者分别开展MRI和CT联合检查，单纯采用CT诊断可靠性为90.0%，单纯采用MRI诊断可靠性为94.0%，两种方式的诊出率无显著差异，但两者联合诊断的可靠性更高。CT诊断结果表明，原发性中枢神经系统淋巴瘤主要分布在人体额叶以及基底节区，而MRI诊断结果表明不同患者的颅内病变情况不同而导致中枢神经系统淋巴瘤呈现低信号影像[11]。
特发性中枢性性早熟(ICPP)可导致儿童生长发育异常、身材矮小，脑垂体增生能诱发该疾病。采用MRI技术对214例儿童ICPP开展脑垂体成像诊断分析，结果表明：与正常儿童脑垂体的高度及垂体功能正常相比较，ICPP儿童的脑垂体更高，垂体的内分泌功能活跃，表明脑垂体过度生长是导致ICPP疾病的主要原因，MRI技术可辅助诊断ICPP疾病[12]。
中枢神经系统感染性病变是指病原微生物侵犯中枢神经系统引起的急性或慢性炎症性疾病，常见类型有：脑炎、脑膜炎、脊髓炎、脑脊膜炎、脑膜脑炎。针对50例中枢神经系统感染性病变患者分别开展MRI和CT检查，结果表明：与CT造影成像技术相比，MRI对于血管等软组织的成像分辨率更清晰，对于提高诊断准确率更有帮助，本文中的实际诊出率高达98.0%，值得推广[13]。
采用MRI技术和彩色多普勒超声检查100例疑似畸形中枢神经系统胎儿的孕妇，比较两种方法的优缺点，结果表明：超声检查诊断小头畸形符合率显著较高，而MRI诊断小儿脑发育不良和第四脑室孔闭塞综合征准确性较高；MRI单项诊断的准确性和灵敏度高于超声法，且MRI成像的图形清晰度更高。建议临床诊断时候联合应用这两种技术，以便实现快速准确进行诊断和治疗[14]。
脑部多发性硬化症(MS)是一种常见的中枢神经系统疾病，采用MRI影像技术手动构建硬化病灶对于确诊和治疗具有积极意义，但是费时耗力。该研究针对2D MRI图像开发一种基于最大类间方差的快速寻优方法自动提取病灶组织的MRI图像；同时针对3D MRI图像开发一种卷积神经网络算法自动提取病灶组织的MRI图像。两种方法结合起来有助于医生快速诊断病情，临床上具有很好的效果[15]。
神经胶质瘤是一种常见的原发性中枢神经系统肿瘤，起源于神经胶质细胞和神经前体细胞的病变，是最常见的颅内原发恶性肿瘤，约占所有脑肿瘤和中枢神经系统肿瘤的50%。针对52例神经胶质瘤患者开展MRI常规影像成像，发现大量弥漫性斑片状病变，诊断准确率为96.15%，诊断效果良好[16]。
胎儿中枢神经系统先天发育异常通常会导致死亡，临床诊断具有积极意义。针对96例中枢神经系统先天异常胎儿开展超声(US)和核磁共振(MRI)检查，结果发现：超声检出准确率为91.67% (88例)，而MRI检出准确率高达97.92% (94例)，MRI检出率超过超声技术[17]。具体情况见下表3和表4。
Table 3. Diagnostic results of MRI and US
表3. MRI和US的检查结果
疾病类型 |
MRI |
US |
脑积水 |
60 |
12 |
视隔发育不良 |
10 |
4 |
小脑延髓池扩张 |
7 |
6 |
胼胝体发育不良 |
8 |
2 |
蛛网膜囊肿 |
4 |
4 |
硬脊膜下积液 |
3 |
0 |
Table 4. Diagnostic results of MRI and US
表4. MRI和US的诊断结果
检查方法 |
数量 |
随访结果 |
符合 |
部分符合 |
不符合 |
MRI |
96 |
95 (99.0) |
0 (0) |
1 (1.0) |
US |
96 |
38 (39.6) |
31 (32.3) |
27 (28.1) |
多发性硬化(MS)是一种中枢神经系统的慢性疾病，主要损害大脑、视神经和脊髓。大多数患者可以通过积极治疗缓解病症，提高生活质量。针对35例多发性硬化患者开展MRI诊治，结果表明：所获MRI影像主要是圆形、卵圆形图像；增强扫描时冠状位、矢状位均存在多发性硬化“垂直脱髓鞘症”，说明MRI诊治技术对于该疾病的确诊非常有效，病灶大小及数量清晰可见，具有临床价值[18]。
脑胶质瘤(BG)是起源于脑神经胶质细胞的肿瘤，对人体健康危害显著，目前以手术摘除为主，辅之化疗。针对68例BG患者，采用其中32例经超声显微手术治疗的患者作为对照组，而采用MRI联合超声显微手术的36患者作为观察组，详细比较两组的治疗及康复情况，结果表明：术后两年，观察组的复发率和病死率均低于对照组，癫痫控制情况同样优于对照组[19]。
原发性中枢神经系统淋巴瘤是一种罕见的结外非霍奇金淋巴瘤(PCNSL)，主要发生在大脑和/或脊髓中，95%以上患者的病理类型为弥漫大B细胞淋巴瘤，但发病机制尚不明确。以60例胶质瘤患者作为对照组，以60例PCNSL患者作为观察组，对两组患者均开展MRI联合18F-FDG PET检测分析，结果表明：观察组患者的肿瘤病变大小低于对照组，但是SUV max高于对照组；观察组的MRI信号强度明显高于对照组，该信号可以作为临床诊断的主要依据[20]。
脑胶质瘤对人体危害大，严重时致死率很高，临床诊断和治疗常常借助MRI技术，尤其需要把脑胶质瘤这一特定肿瘤区域分割出来以供诊断及治疗。针对脑胶质瘤影像照片的分割问题，基于像素强度与特征点提出了一种多模态MR数据联合配准算法，解决了分割图像的偏移问题，可以实现对影像图形的高精度分割，且结果具有很高的可靠性[21]。
采用核磁平扫T1和T2技术对脑膜瘤患者开展术前造影成像，再使用软件进行多序列影像调整配准，手动切割影像以便获得最佳影像特征，并开展诊断筛选。研究了846例符合要求的病患，其中低级别和高级别脑膜瘤病患分别为763和83例。诊断筛选结果表明，采用自行建立的核磁影像诊断技术对病患的预测能力要优于传统使用单一序列提取影像特征的预测模型[22]。
采用核磁MRI技术对神经系统发育异常的胎儿开展临床诊断研究，利用MRI具有高度空间分辨率特性，通过开展核磁影像造影将患儿颅脑内部结构与神经发育情况清晰显示，大幅提高了诊断的准确性和可靠性，值得临床推广[23]。
阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease, AD)由中枢神经系统退化引起，是常见的老年痴呆症，导致患者记忆力、行为等持续下降，极大地增加了患者的痛苦。采用3 T磁场强度对AD病患的脑部开展矢状位T1加权扫描和矢状位三维液体衰减脉冲扫描成像。对于初步采集的影像进一步开展图像重新定位，分割，标准化、平滑等处理，再结合生成对抗网络得到脑组织β-淀粉样蛋白沉积特征分布图，可以揭示AD患者在分子水平的病理机制，从而有助于早期诊断AD患者病情[24]。
胶质瘤发生恶性的几率很大，严重威胁着患者的生命，临床诊断具有积极意义。采用核磁MRI技术对胶质瘤患者开展脑部核磁共振成像，再分割得到胶质瘤病灶区。发展了一种基于卷积神经网络方法从脑部MRI图像中自动筛选分类的肿瘤影像技术，可以成功地将患者分为脑膜瘤、脑胶质瘤和其他类型脑瘤，诊断准确性很高，值得临床推广应用[25]。
中枢神经系统感染会引发多种疾病，包括病毒性脑膜炎和结核性脑膜炎等。为了提高诊断的准确性，采用核磁MRI技术结合脑脊液生化检测指标及特种蛋白检测开展诊断。以56例中枢神经系统感染者为观察组，30例非中枢神经系统感染者为对照组。结果发现，该联合诊断技术大大提高了诊断的准确性，研究组的阳性确诊率高达94.64%，可为早期临床诊断提供参考价值[26]。
病毒性脑炎(VE)作为儿童中枢神经系统疾病很常见，炎症易入侵脑膜、脑实质等，对儿童健康危害极大，因此临床诊断具有重要意义。采用脑电图、核磁MRI技术、脑干听觉诱发电位、多层螺旋CT技术分别诊断儿童病毒性脑炎患者。对59例儿童病毒性脑炎患者开展诊断筛查发现，脑电图、脑干听觉诱发电位和核磁MRI技术的诊断率分别为94.92%、86.44%、86.44%，而多层螺旋CT技术的诊断率仅为71.19% [27]。
中枢神经系统脱髓鞘性假瘤是一种中枢神经系统的特殊类型脱髓鞘疾病，发病部位主要在于大脑半球，偶尔可见于脊髓。主要症状表现为头痛、语言能力下降、四肢无力，以及伴随记忆力减退、反应迟钝、视觉障碍。采用磁共振MRI技术获得病人脑部MRI平扫增强型影像，参考病理诊断结果，建立了MRI确诊方法。采用该方法针对120例病患的诊断结果发现多达162个病灶，其中单发患者有101例，诊断准确性很高，具有临床推广价值[28]。
胎儿中枢神经系统异常是胎儿常见疾病，病情凶险，具有很高的致死性和致残性。目前采用超声检查确诊该疾病是临床首先方法，但是结合核磁MRI技术提高该疾病的诊疗准确性值得开展研究。肖国胜[29]采用超声技术结合核磁MRI技术对178例疑似患儿开展诊断，研究结果发现：在小头畸形疾病方面，超声技术优于MRI技术；在第四脑室孔闭塞综合征方面，MRI更有优势。两种技术联合应用可以提高诊断的准确性和可靠性。荣玉静[30]针对100例高度疑似患儿开展超声检查和核磁MRI造影，研究核磁技术在临床诊断该疾病的价值。研究结果发现：超声检查和核磁共振技术均可有效诊断该疾病，但MRI技术在诊断的准确率、效率、敏感度等方面优于超声技术；核磁技术可以从图像角度清晰观察到脑组织发育的异常。
4. 小结及展望
中枢神经系统疾病病灶多样，发病原因复杂，表现症状多样。该疾病主要影响患者的大脑和脊髓神经，对病患的危害极大。准确快速高效地确诊该疾病在临床上意义重大。由于核磁共振MRI技术具有成像清晰、观察直观、诊断迅速等特点，因此其在中枢神经系统疾病中的诊断应用方面具有多方面价值：
(1) 诊断价值：早期发现病变、准确判断病变性质、评估病变范围等；
(2) 治疗价值：为治疗提供重要的指导信息，如肿瘤切除、放疗和化疗定位，以及脑血管疾病的介入治疗等；在治疗过程中对病变进行动态监测，评估并及时调整治疗方案；为患者的治疗和康复提供参考；
(3) 研究价值：用于研究中枢神经系统疾病的发病机制；作为新药研发的重要工具，用于评估药物的疗效和安全性，为新药的研发提供依据；为个性化医疗提供支持，应用MRI图像，为患者制定个性化的治疗方案。
总之，与CT技术相比，MRI在中枢神经系统疾病的诊断、治疗和研究中具有重要的价值，是中枢神经系统疾病诊断和治疗的重要手段之一。在可预见的将来，改进的MRI技术或者MRI结合其它医疗技术在疾病的诊断、治疗方面将会发挥更大的作用。例如超高场7T MRI的微观结构成像、基于深度学习的多模态影像组学分析，以及靶向分子探针的磁共振分子影像技术，将进一步推动CNS疾病从形态学诊断向分子病理机制解析的跨越，为个体化精准医疗提供新范式。