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心胸部淀粉样变性影像学诊断进展
淀粉样变性是一种罕见的表现多样的疾病,其病因为细胞外不溶性蛋白的病理性异常沉积,可累及全身各个部位。淀粉样变性可以是原发疾病,但更常见的情况是其继发于范围广泛的病理过程,从慢性感染或炎症到恶性肿瘤都可以导致淀粉样变性。也存在遗传性的淀粉样变性。根据沉积蛋白的结构不同,目前已经发现了24种淀粉样变性的亚型。淀粉样变性既可以累及单一器官,也可以多器官受累。淀粉样变性的影像学表现多样,并且常常无特异性,对影像学家来说诊断淀粉样变性是一个挑战。在胸部,淀粉样变性可累及肺、纵膈、胸膜和心脏。肺部受累可表现为弥漫性的间质网状增厚,实变,孤立或多发的实性结节,结节可伴有钙化、空泡,并且结节会慢慢变大。胸膜受累大多表现为胸腔积液。支气管受累表现为中心气道增粗,管壁或管腔内结节,胸膜下钙化,和气道梗阻。纵膈和肺门淋巴结可能会增大,且常常出现淋巴结钙化。在心脏磁共振成像中,淀粉样变性典型的表现为左室壁增厚,伴有舒张功能障碍。心脏MR延迟增强扫描中,淀粉样变性的典型表现为全心透壁性或心内膜下强化。本文对淀粉样变性的病理生理学,分类,治疗和预后进行综述,并附几例胸部、心脏淀粉样变性患者的胸片、CT图像和心脏MR图像。
教学要点:
1. 淀粉样变性可以是原发性疾病,但更常见的是继发性病变,可继发于从慢性感染或炎症到恶性肿瘤等诸多病理过程。
2. 结节状实质淀粉样变性在CT可表现为单个或多个肺结节,与肉芽肿性疾病到恶性肿瘤等多种疾病表现类似。
3. 浸润性肺间质型淀粉样变性的特点为边界清晰的2-4mm微结节,同时伴随网状模糊影、小叶间隔增厚和以基底部和外周分布为主的结节融合实变。
4. 气管淀粉样变性可显示为节段气管变窄,冠状位和矢状位重建图像显示更佳。
5. 心肌淀粉样变性主要表现为弥散的、心内膜下或透壁的延迟强化。
引言
淀粉样变性是全身组织、器官中细胞外异常蛋白的沉积导致的一组疾病。淀粉样变性的病理特点与阿尔茨海默病及朊病毒病(这些疾病本身可以出现局灶性淀粉样物质)类似,与人体内正常蛋白质的异常折叠和装配有关。
淀粉样变性是一种罕见的疾病。确切的发病率还不知道。西欧和美国每年每100,000人中约有6-10人发生淀粉样变性(1,2)。淀粉样变性可以为原发性,但更常见的情况是其继发于范围广泛的病理过程,从慢性感染或炎症到恶性肿瘤都可以导致淀粉样变性。也存在遗传性淀粉样变性。该病临床和影像学表现多样,且常常无特异性,对临床医生和放射科医生来说诊断淀粉样变性是一个挑战。
在本文中,我们综述淀粉样变性的病理生理学特点,分类,治疗和预后,随后附上几例胸部淀粉样变性的胸部CT图像和心脏MR图像。
病理生理学和分类
从17到19世纪,从脂肪浸润到缺血等多种理论被用于解释淀粉样变性对器官的影响(3)。淀粉样蛋白这一术语在1854年由RudolfVirchow普及,其来源于希腊单词“淀粉”,是当时认为的沉积物。在20世纪早期,发现多发性骨髓瘤和淀粉样变性的关联之后,淀粉样沉积物的本质和淀粉样变性的分子基础很快被阐述清楚了。
淀粉样蛋白沉积物通常包括三种成分:异常折叠的血清淀粉样蛋白P、粘多糖和原纤维蛋白,原纤维蛋白折叠成β-折叠片,有特征性的刚果红染色(阳性),在显微镜偏振光下可以看到特异病症的红-绿双折射现象。错误折叠蛋白的聚集行为使沉积物不但不溶解,而且巨噬细胞也不能将其降解。
在胸部,细胞外淀粉样蛋白沉积可能出现在血管壁(包括肺动脉)、淋巴结、肺泡壁、气道、心肌间隙组织和胸壁(4)。淀粉样蛋白沉积影响的组织结构破坏可导致器官功能障碍,由于血管受累,可出现多个脏器的血供破坏。
淀粉样变性可以根据其解剖分布或者蛋白沉积的结构进行分类(表1)。根据其分布,淀粉样变性可以分为系统性(累及多个器官系统)和局限性(累及单个器官,例如肺或者心脏)。系统性淀粉样变性可进一步分为原发性(“原发性系统性”淀粉样变性与浆细胞病有关)和继发性,继发性淀粉样变性可与慢性感染和炎性有关。
亚型累及结构原纤蛋白质常见相关疾病治疗
原发多器官原纤维蛋白淀粉样蛋白轻链(AL)恶液质(如多发骨髓瘤)化疗,干细胞移植
继发单器官血清淀粉样蛋白A(AA)慢性感染(如骨髓炎)对症治疗(如,心肌淀粉样变性时利尿,气管淀粉样变性时手术),预防性治疗
慢性全身性炎性疾病(如类风湿性关节炎)
根据淀粉样沉积物中原纤维蛋白成分的种类,生化分类系统将其分为超过24种亚型。原纤维蛋白淀粉样蛋白轻链(AL)和血清淀粉样蛋白A(AA)在大量主要的病例中出现。
原纤维蛋白AL来源于异常降解的正常免疫球蛋白轻链,(该过程)由血浆细胞的克隆体产生(5)。他是淀粉样变性轻链的前体蛋白,在浆细胞病患者中可发现。
原纤维蛋白AA是肝脏产生的急性期反应物(6)。尽管其在正常免疫应答的作用尚不清楚,各种系统性感染和炎症(例如:类风湿性关节炎、慢性支气管炎、骨髓炎)可导致没有淀粉样变性的患者AA水平升高(7)。慢性炎症的患者亚群中,异常折叠的AA沉积物可导致系统性淀粉样变性。
遗传性淀粉样变性也同样存在,最常见的为运甲状腺素蛋白的淀粉样变性。此常染色体显性遗传病的原纤维蛋白成分来源于运甲状腺素蛋白,是存在于血浆,转运甲状腺素和维生素A(8)。其他类型的遗传性淀粉样变性可以由于凝溶胶蛋白、溶解酵素、胱抑素C和其他多种蛋白沉积导致。
预后和治疗
大多数系统性AL淀粉样变性与浆细胞病有关,其患者需要进行细胞毒性药物化疗,使用烷化剂美法仑和类固醇。符合条件的患者可进行骨髓抑制化疗和干细胞移植治疗(9)。结构联合化疗的患者,其总体生存中位数为5。1年(10)。进行移植的患者,大约1/3被证实可完全缓解,这些患者的生存中位数为13。2年(11)。
胸部的影像学表现
肺部淀粉样变性
肺淀粉样变性通常是只发生在肺,而不是系统性疾病的一部分。可分为两种表现方式:肺内结节型和浸润性肺间质型。这两种亚型的影像学表现通常没有特异性。
肺内结节型
其典型表现是50-60岁成年人,无症状,仅在胸片偶然发现异常。在CT上,肺内结节型淀粉样变性表现为单发或多发肺结节,与很多疾病类似,难以鉴别(图1,2)。
图1 胸片(a)和双能量减影胸片(b):男,53岁,不明原因的系统性淀粉样变性。图像显示右肺门淋巴结钙化(箭头),(c-e)同一病人CT图像显示含有粗钙化的纵膈淋巴结(箭头),和右肺下叶完全钙化的淋巴结(图d箭头)。这个结节已取活检并证实为淀粉沉积。
图2  女,62岁,肺内结节型淀粉样变性(a)胸片显示多发肺结节(箭头),大部分位于右肺。(b,c)CT平扫显示右肺下叶软组织密度结节,无钙化;患者有明确淀粉样变性病史–当结节没有钙化时,这种分散的块状淀粉样沉积(淀粉样物)可与原发性肿瘤或者转移瘤类似。
60%的病人只表现为肿瘤样沉积(称为淀粉样瘤,在排除系统性淀粉样变性后)(图2)(13)。通常表现为多发结节,结节可以是边缘光滑、分叶状或毛刺状,偶尔可见中心或点状钙化。(图3)(14-16)。结节形成空洞罕见。由于影像学表现多样,仅仅通过影像表现进行诊断非常困难。正确的诊断需要完整的临床病史,即使这样,确诊通常依靠活检,沉积物中最常检测到淀粉样蛋白AL。
图3. (a, b) 患者,女,82岁,患有边缘区淋巴瘤,胸部X线示其所致的淀粉样变性肺实质结节改变。除了纵隔淋巴结钙化,多发肺结节钙化(箭头示)发生在双侧。(c–e)该患者CT平扫示肺内结节部分钙化(图d*).这个结节部分边缘可见毛刺 (图c箭头所示)。右肺可见一些部分钙化或者无钙化结节(图e箭头所示),许多边缘可见毛刺。鉴别诊断包括尘肺、肺肉芽肿性感染及肺结节病。经皮右下肺结节穿刺为肺实质性淀粉样变性。
浸润性肺间质型
浸润性肺间质型较前者少见,但是更有临床意义。患者通常表现症状,更易进展引起肺动脉高压和呼吸衰竭(17)。此类型常见多器官同时受累(是生存不佳的独立预测指标)。
浸润性肺间质型淀粉样变性的CT特点为边界清晰的2-4mm微结节,同时伴随网状模糊影、小叶间隔增厚和以基底部、外周部分布为主的结节融合(图4)。肺点状钙化、胸水和胸膜增厚也可能出现(图5,6)(18-20)。肺囊性变少见,常见于系统性淀粉样变性患者表现Sjögren综合征时(21)。囊性变可能与钙化或无钙化的软组织结节有关,但是形成机制不明,可能是由于Sjögren综合征导致的淋巴细胞性间质性肺炎,也可能是由于淀粉样变性(淀粉样蛋白沉积导致的小气道阻塞)(22)。与浸润性肺间质型淀粉样变性鉴别诊断的疾病很广泛,包括肉芽肿性病变、尘肺、癌性淋巴管炎等。病灶活检最常发现AL沉积。
与肺内结节型淀粉样变性比较,浸润性肺间质型患者预后非常差,中位生存期为16个月。进展性肺功能恶化和症状(加重)是其典型表现。
图4. 患者,女,68岁,单克隆γ-球蛋白病,肺CT平扫示与其有关的系统性淀粉样变性。一些区域可见间质性小叶间隔增厚(图a 椭圆形区域),主要发生在肺外周及基底段的肺实变(图b箭头),斑片状磨玻璃影及肺实质微小结节(图c 圆圈部分),这些改变均可见于肺间质型淀粉样变性中。这些图像无特异性,鉴别诊断主要依赖于临床表现,包括肺炎及恶性肿瘤引起的淋巴扩散。穿刺活检可明确诊断肺淀粉样变性。
图 5, 6. (5)患者,女,70岁,系统性淀粉样变性(AL)累及肺、胸膜及纵隔。 (a)增强CT示气管隆突下淋巴结肿大。(b, c) 左下叶肿块为淀粉样蛋白沉积物。斑点状实质钙化(图b和c箭头)也见于肺实质淀粉样变性。 双侧胸腔积液(图c),通过胸穿证实了胸膜淀粉样变性的存在。 (6) 患者,男,63岁,多发骨髓瘤及淀粉样变性。肺CT平扫示双侧少量胸腔积液及气管隆突下淋巴结肿大。尽管无特异性,淋巴结活检为含有淀粉样蛋白沉积物。
气管支气管型
气管支气管型多为单独发病(23-25),也可见于系统性淀粉样变性。通常表现为气管支气管弥漫性受累,粘膜下层淀粉沉积斑块形成,但沉积物很少单发,与气管内新生物表现不同。气管支气管型患者中,男性多于女性,50-60岁常见(26。27)。与其他大多数的气道疾病一致,其常见症状包括呼吸困难、咳嗽、哮喘、咯血和反复发生的肺炎(28,15)
描述淀粉样变性累及气道分为三型:近段、中段及远段(29)。近段或上呼吸道疾病患者往往表现为上呼吸道症状。那些中段或远段及主要支气管疾病往往表现为远段呼吸道症状,肺叶萎缩或者肺炎(29,30)。
众所周知胸片检查不敏感,发现气道受累通常借助于CT。受累气道管壁表现为高密度影,但没有钙化或者骨化密度高(30,31)。不像骨化性气管支气管病或者复发性多软骨炎(软骨性疾病),淀粉样变性累及气管后方膜部(图7,8)。长段气道狭窄,在冠状位及矢状位重建显示更佳(图7–9)。事实上,长段管腔狭窄的气道壁增厚(图8c)显示为高密度影(图9c和9d),应高度怀疑淀粉样变性。MRI过去也有助于诊断该病,但是现在作用不大。氟18氟脱氧葡萄糖正电子发射断层作用(PET)不断发展。结合CT检查,PETFDG摄取增加时可以检测早期淀粉样变性和对治疗的反应(31)。
图7 患者,女,64岁,终末期肾病,气道淀粉样变性需要气管切开。(a)气道CT软组织窗示气道壁增厚,包括气道后方膜部。未见钙化。 (b) 呼气相可见空气潴留。(c)矢状位重建证实气管的长段受累。
图 8 患者,男,75岁,终末期肾病,气道淀粉样变性。 (a, b)因呼吸困难行肺栓塞治疗,CT图像显示拉长段气管管壁环形增厚。 (c)矢状位重建软组织窗可以更好显示拉长段气管前壁增厚并可见钙化(箭头所示)。
图9. 患者 女性 43岁淀粉样变性仅累及气道,有进行性呼吸困难。胸部CT增强显示右肺上叶上气管起始部气管环状增厚(a)与钙化(b)。(C,D)容积重建显示气管远端长段变窄。
一旦活检确诊,气管支气管型淀粉样变性需要治疗(28)。治疗方法常根据临床症状而定,包括局部切除术、激光疗法、植入支架或者适用于弥漫性病变的放射疗法。通常情况下,局部治疗需要开刀,常常需要多个流程(29)。目前,支气管镜下切除仍然是标准的治疗方法。
气管支气管型淀粉样变性病患者的五年生存率约为30%到50%(29)。近端气道受累比中、远端气道受累的患者的预后差(32)。尽管已有该病自愈的报道,但是患者仍然会反复尝试切除肿瘤来控制进行性加重的呼吸系统症状(29)。
气道淀粉样变性性患者的五年存活率范围为30%-50%(29)。疾病累及近段气道患者的预后比累及中段或远段气道患者更差(32),虽然自发性溶解已经被报道过,患者通常要反复针对性切除肿瘤,目的是为了控制进展性呼吸系统症状(29)。
纵隔淀粉样变性
纵隔淀粉样变性常见于系统性淀粉样变性并可能由多端淋多个位置的肿大淋巴结构成,或者累及更广泛的范围(29)。孤立的肿瘤样病变或者淀粉样瘤可能发生于任何的纵隔室。症状取决于病变的位置和临近受累结构。纵隔疾病常常表现为无症状的淋巴结肿大,这是除了气道疾病和结节实质疾病以外的第三常见的胸部表现(图5a,6,10)(15,28)。纵隔淋巴结肿大可伴有多种钙化表现形式,包括点状,弥漫性,或蛋壳样表现(14,32)。
图10(a)图4的患者,CT平扫图像显示纵隔淋巴结肿大(a和b图箭头所示)。(b)静脉注射造影剂后淋巴结强化。
心肌淀粉样变性
心肌淀粉样变性最常见于AL淀粉样变性,与B细胞恶液质相关。约50%的AL淀粉样变性患者显示心脏损害(33),而相比之下,只有大约2%的AA淀粉样变性患者显示心脏损害(34)。
应当指出的是,一定程度的心肌淀粉样蛋白沉积在没有系统性淀粉样变性的老年人是常见表现。在256例85岁以上患者的尸体解剖研究中,心肌淀粉样蛋白沉积的患病率为25%(35)。这种类型的心肌淀粉样变性几乎没有临床意义。
如果有症状,心肌淀粉样变性的患者(不分病因)会出现非特异性疲劳、虚弱以及类似缺血性心脏疾病相似的症状,包括心绞痛,充血性心脏衰竭的症状,和心律失常(36,37),血清肌钙蛋白水平可能会升高(38)。治疗主要用利尿剂和限盐治疗心脏衰竭,以及化学疗法或干细胞移植去治疗潜在一些浆细胞病(如果存在的话)。当患者药物治疗无效时,心脏移植是一种选择(34)。
系统性淀粉样变性累及心脏有治疗和预后意义(39-41)。在对168例原发性淀粉样变性患者研究中,对照于总体中位生存期12个月,有心脏受累的充血性心脏衰竭患者的中位生存期为4个月(39)。如同其他解剖部位,确诊心脏淀粉样变性需要活检。然而,在许多临床疑似病例中,心内膜活检由于其侵入性和潜在严重并发症而不可行(42)。
由于MRI成像的高特异性和非侵入性,在诊断心肌淀粉样变性时是替代活检的有力备选。一项对33例疑似心肌淀粉样变性患者研究中,患者同时接受了心内膜心肌活检和心脏磁共振成像检查,结果显示磁共振成像在确诊心肌淀粉样变性有94%的敏感性和80%的特异性(43)。在一些实例中,由于淀粉样蛋白沉积的左心室,MRI显示钆延迟强化较左心室增厚的形态学改变更早出现。
心脏磁共振成像技术参数
对心脏淀粉样变性的评价,MR成像方案最少必须包括平衡梯度回波序列(稳态自由进动)和电影成像以评估壁厚和心脏功能,静脉内注射钆对比剂后的用反转恢复序列得到延迟强化图像。对于钆增强延迟强化图像,钆造影剂在静脉通道导管兼容的注入速度是0。2-0。4mmol(常规1–2mLc)。大约注射造影剂7-8分钟后,进行可变反转恢复时间序列扫描,选取正常心肌信号清零效果最好的反转恢复时间(典型反转恢复时间200-300msec),注射对比剂10-15分钟后,从足向头方向用短轴心肌抑制T1加权序列采集图像(44)。值得注意的是,区别正常和异常心肌,一般心脏MRI钆对比增强5-8分钟后的图像优于心脏增强MR通常使用的10-15分钟延迟成像。
选择最佳反转时间(TI)对鉴别正常和异常心肌有重要作用。心肌抑制不理想可导致心肌局灶或斑片状高信号伪影,这可能导致诊断混乱(45,46)。增强后对比成像图像使用相位敏感反转恢复技术时,选择最佳的TI变得不那么重要(47)。
影像学特征
心肌肥厚是心脏淀粉样变性的一个重要的形态线索。最常见的是左心室壁增厚(图11)。在一些情况下,右心室和房间隔或室间隔也可能会受到影响(图12)。虽然限制性舒张期充盈模式常见,心脏收缩功能障碍往往发生在病程后期。相比较形态学和功能研究结果,延迟心肌增强模式更具体,其在鉴别心脏淀粉样变性和其他原因导致的心肌肥大和舒张功能障碍常更有用。
图11 70岁,男性,心脏淀粉样变性患者,表现劳力性呼吸困难。心脏导管置入术后行MRI检查,无冠状动脉闭塞。静脉注射对比剂15分钟后(a,b)稳态自由进动非增强图像(a)和相位敏感反转恢复序列图像,表现左心室心肌增厚(a中的箭头)和左心室心肌弥散、斑点、线状和透壁增强(b中箭头)。15分钟后心室内血池内造影剂相对缺失(*)。(c)心脏移植后,左心室心肌向心性肥厚。
图12 71岁,男性,心脏淀粉样变性患者,表现充血性心衰症状,ECG显示两心室壁弥漫性增厚,行心脏MRI检查。注入Gd对比剂15分钟后,除了左心室弥散样斑点状和透壁的心肌强化,相位敏感反转恢复序列在四腔心(a)和短轴(b)位表现右心室心肌斑点状强化(箭头)和房间隔强化(a中箭头)。需要注意的是心脏血池缺乏对比剂。这些是心脏淀粉样变性的典型表现,累及右心室和房间隔的心肌。
淀粉样变性的典型晚期Gd强化模式可表现为弥漫、或者(位于)心内膜下或透壁的延迟强化(图11-13)(48,49)。尽管晚期缺血性心脏病可能出现类似的表现,但是在缺血性心脏病的心肌瘢痕可以证实是由于血管分布和与心肌变薄(而不是与心肌增厚)的关系。心房壁或者有心室游离壁强化有时可见于淀粉样变性,但是在缺血性心脏病很罕见(图12)。
除了心肌的延迟强化,淀粉样变性患者血池中Gd的早期廓清也被描述(46)。因此,淀粉样变性患者注入对比剂10-15分钟后,血池的信号强度明显低于正常人(图11b,12-14)。这种现象是由于系统性的Gd造影剂滞留在全身淀粉样沉积物中(43)。
图13 79岁,男性,心脏淀粉样变性患者,进展性心衰症状,ECG左心室壁增厚。(a)短轴相位敏感反转恢复MRI在静脉注射Gd对比剂15分钟后,左心室基底部显示弥散性、心内膜下(箭头)和斑点状不典型(箭头)心肌强化。(b)同一层面稳态自由进动非增强MRI图像显示向心性左心室壁增厚。随后的心内膜活检显示甲状腺素运载蛋白类的淀粉样变性。
图14 79岁,男性,心脏淀粉样变性患者,表现进展性劳力性呼吸困难和下肢水肿。Gd对比剂注射15分钟后,短轴(a)和四腔心相位敏感反转恢复(b)MRI表现左心室心肌弥散、透壁(a中箭头)和心内膜下(a中箭头)强化。心脏内血池未见对比剂(*),这是淀粉样变性的特征。
结论
淀粉样变性是广泛的一组疾病,(虽然)异常蛋白沉积作为其共同机制,但是病因、临床表现和影像表现各异。在胸部影像中,局部和系统性淀粉样变性在纵膈和肺部表现没有特异性;这可能能够提示诊断,但是很少根据单一的影像表现确诊。然而,心脏受累通常可在MRI有高度特异性表现。无论病灶位置,活检通常对确诊有必要的。
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