近年来发现，不少符合NMO诊断标准的患者有脑内病灶，且血清AQP4-IgG阳性患者更易出现脑内病灶。在AQP4-IgG发现之前，NMOSD患者脑内异常的报道仅有13%～46%。然而，按照2006年NMO诊断标准，确诊为NMOSD的患者脑内异常的达到50%～85%，且AQP4-IgG阳性的NMOSD患者脑内有病灶的达51%～89%。NMO患者第一次发病时，43%～70%的患者有脑内病灶，部分AQP4-IgG阳性患者在疾病复发时再次于同一个位置出现病灶，随着疾病进展，脑内无病灶的患者可出现新病灶或脑内病灶较前增多。虽然NMO患者大多数脑内病灶是没有症状的，但与无脑内病灶患者相比，具有脑内病灶的患者，特别是存在有症状病灶的患者，疾病活动性、复发率、AQP4-IgG阳性率均更高，提示此类患者疾病活动性更强、预后更差。

患者种族与NMOSD影像学特征可能相关。急性广泛的脑内病灶常见于日本和韩国患者，而西方患者（除加勒比黑种人外）几乎没有报道。皮层病灶是MS患者的特点，在NMO患者中不常见，但日本学者报道日本患者有传统MRI可见的皮层病灶。此外，在韩国和意大利NMO患者中运用MRI双反转恢复序列（DIR）研究未发现皮层病灶，运用7.0T MRI查亦未发现，高加索人和加勒比黑种人有皮层病灶，美国和古巴NMO患者中也无皮层病灶。

80%的NMOSD患者脑内病灶是散在的非特异性白质改变，不满足Barkhofs典型MS的诊断标准，且无相应临床症状。约7%血清AQP4-IgG阳性的NMOSD患者脑内病灶为“NMOSD特征性病灶”，这些病灶分布于AQP4高表达区域，即室管膜周围区域，包括侧脑室周围、胼胝体下表面、第三脑室周围（下丘脑、中脑导水管周围）、第四脑室周围（延髓极后区）。室管膜周病灶可能延伸到脑实质或者紧贴室管膜。幕下病灶通常累及延髓，并延伸至颈髓。AQP4-IgG阳性患者的脑极后区病灶较阴性患者常见。导水管以及第四脑室周围病灶是NMOSD患者的MRI特征。

NMOSD患者脑内的MRI“黑洞”不常见。部分NMOSD患者在病情好转后，脑内病灶（尤其是富含AQP4蛋白区域的病灶，特别是延髓底部病灶）可能完全消失，提示脑内病灶轴突保留相对完整。

第三脑室及脑导水管周围的间脑病灶，常见于AQP4-IgG阳性NMOSD患者，包括丘脑、下丘脑、中脑前缘，这些病灶通常无症状，但有些患者可能表现为异常抗利尿激素分泌综合征、发作性睡眠增多、低体温、高血压、肥胖、甲状腺功能低下、高泌乳素血症、继发性闭经、泌乳或者精神行为异常。其中，中脑导水管周围病灶可能与NMOSD患者顽固性瘙痒有关。

毗邻第四脑室的脑干背侧病灶是NMOSD最特异性的脑内病灶，见于7%～46%的NMOSD患者。其中极后区是最易受累区域，40%的NMOSD患者极后区有异常改变，但无明显的神经元、轴突或者髓鞘的病理改变。极后区又称最后区，是呕吐相关的化学感受器激发区，位于第四脑室两侧、闩的上方，在迷走神经三角和第四脑室边缘之间呈一窄带，含成星形细胞样细胞、小动脉、窦状隙，可能还有无极和单极神经元。研究表明极后区血脑屏障通透性较强，是外周血液循环中IgG进入中枢神经系统的重要通道，且其中的星形胶质细胞富含AQP4，因此极后区容易成为AQP4抗体损伤的部位。此外，呕吐中枢位于延髓背外侧网状结构，在迷走神经背侧运动核水平位的孤束核附近，此区域血脑屏障亦较薄弱，也易受到AQP4抗体攻击。与下丘脑、丘脑或中脑病灶相比，延髓病灶更容易产生相应临床症状，这些病灶所对应的症状，可能为疾病首发症状或者疾病复发先兆。其中无法用其他原因解释的呃逆、恶心或呕吐称为“极后区综合征”，是NMOSD的特征性临床表现，有以上症状的患者，即使在传统MRI影像上未发现无相应病灶，亦高度提示NMOSD。延髓病灶通常与颈髓病灶相延续，MRI常表现为“线样征”，见于48%的NMOSD患者，对诊断NMOSD的敏感性达100%。脑干病灶对应的临床症状包括眼球震颤、构音障碍、吞咽困难、共济失调或者眼肌麻痹。

NMOSD患者侧脑室周围病灶常紧贴侧脑室，衬于室管膜表面。其中，12%～40%的NMOSD患者有胼胝体病灶，急性期胼胝体病灶通常出现水肿且信号不均，呈“大理石花纹征”，可以累及整个胼胝体压部，形成特有的“拱桥征”。NMOSD胼胝体病灶也可延伸至大脑半球，形成广泛融合的白质病灶。NMOSD慢性期，胼胝体病灶可能会缩小甚至消失。然而，胼胝体囊样改变或者萎缩亦有报道。胼胝体病灶与NMOSD临床症状相关，包括认知功能下降、运动不协调。

广泛融合的大脑半球白质病灶通常呈假瘤样（tumefactive lesions）（最大直径大于3cm）或者沿着白质纤维束走行的长梭形或者放射状病灶（图3-2-4），无占位效应。MRI表观扩散系数图（ADC）上急性期病灶的扩散率增加，提示急性期病灶为血管源性水肿的病理改变，类似可逆性后部白质脑病综合征。血清AQP4-IgG阳性的NMOSD较阴性患者更常见广泛融合的大脑半球白质病灶。在疾病慢性期，这些大病灶可能缩小甚至消失（图3-2-5），但有些患者可见囊样或空洞样改变（图3-2-6）。这类病灶引起的临床症状包括偏瘫、脑病、视野缺损等。大脑半球的大融合白质病灶在儿童NMOSD常见。假瘤样病灶伴随周围水肿带且有不同程度占位效应的病灶，需与急性播散性脑脊髓炎以及中枢神经系统恶性疾病相鉴别。

NMOSD累及皮质脊髓束的病灶可能是单侧或者双侧，从大脑半球深部白质通过内囊后肢延伸至中脑大脑脚或脑桥（图3-2-7）。这类病灶通常沿着锥体束向下纵向延伸。23%～44%的NMOSD患者存在皮质脊髓束病灶。值得注意的是，这些区域不像脑室周围区域富含AQP4蛋白，为何NMOSD患者常见此区域病灶，尚不明确。

MRI表现为非特异性T ₂或T ₂-FLAIR高信号病灶，位于皮质下或者深部脑白质，病灶呈点状、斑点状、斑片状、线状或不规则形，通常直径小于3mm，边缘模糊（图3-2-8）。随着疾病进展，侧脑室、胼胝体周围T ₂高信号病灶可表现为点状病灶的融合。35%～84%的NMOSD患者出现此类病灶，通常无相应临床症状。

9%～36%的NMOSD患者存在钆增强病灶（图3-2-9）。NMOSD急性期病灶信号均匀，无强化或“云雾样”强化（边界不清、多灶性轻微强化），较大病灶可表现为病灶内散在强化，且强化明显。有报道NMOSD患者可见紧贴侧脑室室管膜表面的线性强化、边界清楚的结节样强化，以及脑膜强化。

儿童NMOSD较成人少见，是成年患者发病率的1/20，该方面研究较少。45%～55%的NMOSD患儿有发作性的神经系统症状，如眼肌麻痹、顽固性呕吐及呃逆、意识障碍、行为异常、共济失调、癫痫发作等。在一项88例血清学AQP4-IgG阳性的儿童NMOSD研究中，68%的患者脑内异常，脑内病灶主要分布于第三脑室周围（间脑）、第四脑室周围（脑干）、幕上及幕下白质、中脑和小脑（图3-2-10）。远东地区、非洲及儿童NMOSD患者巨大、伴水肿及钆增强的颅内病灶不少见。

传统MRI对部分NMOSD脑部病灶敏感，表现为T ₂高信号。部分MS患者可以出现NMOSD的影像学特征，例如MS患者可以出现下丘脑病灶，而且10%的MS患者可以出现脊髓长节段病灶。新型MRI成像技术，如磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、磁化传递成像（Magnetization Transfer Imaging，MTI）、功能磁共振成像（Functional MRI，fMRI）等，有助于发现传统MRI T ₂上无异常的看似正常脑组织（NABM）病变，对NMOSD与MS辅助鉴别诊断，并对NMOSD潜在的发病机制及组织损伤进行研究。

MRS是利用磁共振化学位移现象来测定组成物质的分子成分的一种检测方法，当前常用的是氢质子（ ¹H）波谱技术。 ¹H-MRS主要是通过研究脑功能区局部代谢产物含量的变化，从而得到反映局部能量代谢的病理生理改变的波谱信息，有助于对疾病的生理学及病理生理学过程进行研究。MRS提供了神经元的完整性、细胞的增生和衰变、能量代谢等信息。应用MRS对NMO患者脑内看似正常脑白质（normal appearing white matter，NAWM）进行研究发现，NMO患者NAWM并无代谢异常，因此认为弥散性轴突损害在NMO患者中不存在。

DTI是一种用于描述水分子扩散方向特征的MRI技术，间接反映组织结构及其完整性。应用DTI数据选择专用的软件可以建立扩散示踪图，来描述白质纤维束的走行形态，有助于发现传统MRI不能发现的脑白质异常改变。常用的评价参数包括平均扩散系数（average diffusion coefficient，ADC）、分数各向异性（fractional anisotropy，FA）、相对各向异性（relative anisotropy，RA）、容积比（volume ratio，VR）。根据各个梯度方向的水分子的运动信息，可观察脑白质纤维束的走行、完整性和方向性。因此，应用FA、RA、VR值和FA、RA、VR图可以对每个体素水分子的扩散运动进行量化，又可描述大多数水分子的扩散方向。Jeantroux等对25例NMO及20例健康对照组进行DTI研究发现，NMO视辐射及内囊后角的NAWM存在ADC值上升、FA值下降，因此认为NMO脑内NAWM的病变仅局限在视放射及皮质脊髓束，而这些区域之外的纤维束则正常，推测NMO脑部NAWM病理变化为继发沃勒变性。我国学者对视神经脊髓炎皮质脊髓束与胼胝体的DTI研究发现，NMO患者脑白质纤维束表现为局部受累模式，继发于脊髓病灶的逆行性变性可能是NMO患者DTI异常的原因。

有学者对28例NMO患者的认知功能和脑体积进行研究发现，54%的NMO患者存在认知功能受损，MRI全脑或者局部白质萎缩所致的脑容积缩小，而局部白质萎缩见于视交叉、脑桥、小脑、胼胝体、额叶颞叶及顶叶的部分白质，因此认为NMO患者NAWM可能存在代谢异常。

MTI是添加额外的非共振脉冲到大分子饱和质子，使饱和质子的磁化强度传递到邻近水分子的自由质子，引起大分子富含区域（比如脑实质）的信号减低。组织液体含量不同，则信号不同。因此，MTI能提供组织脱髓鞘损害的信息。3个运用MTI对NMOSD患者进行小样本的研究中，其中2个发现与健康对照组相比，NMOSD组无显著差异。然而，Rocca等研究者发现，NMO患者较健康对照组MT比值下降，然而，此项研究前尚未进行AQP4抗体检测。因此，MTI在NMOSD中的价值尚需进一步行大样本前瞻性研究。

fMRI是基于脱氧血红蛋白水平变化（依赖血氧水平的信号）来检测神经元活性的神经影像方法。常用的两种方法是激活状态fMRI和静息状态fMRI。激活状态fMRI是检测被检查者在执行某项指令时的脱氧血红蛋白信号，静息状态fMRI是检测大脑休息状态时候各个区域的脱氧血红蛋白信号。一项运用fMRI对NMOSD患者进行的研究发现，NMOSD患者运动相关的皮质激活通路异常，并非是经典的感觉运动传导通路或视觉-运动通路。脊髓损害和fMRI改变的相关性提示皮质传导通路异常可能是NMOSD的一种代偿机制。静息状态fMRI的研究发现NMOSD患者尽管全脑结构完整，但可见功能区损害。Liu等研究者发现NMOSD患者楔前叶、后扣带回、舌回低频波谱振幅下降，而额中回、尾状核、丘脑的低频波谱振幅增大。有学者认为，NMOSD全脑传导通路保留，但是局部传导通路重组，重组的程度与疾病严重程度相符。这些结果提示NMOSD患者脑功能可塑性，即脑内结构的连通性可通过重组被修正。

7T磁共振可看清亚毫米级的脑组织结构。MS患者可见病灶中央静脉，然而NMOSD患者无此特点，这有利于鉴别NMO及MS。一项用7T对NMOSD脑内病灶进行的研究发现，病灶内中央静脉几乎不存在。MS病灶周边围绕着低信号区域（可能是载铁的巨噬细胞和激活的小胶质细胞），这在NMOSD病灶中亦不可见。

NMOSD脑内特异性病灶见表3-2-1，NMOSD脑内病灶的MRI特点见表3-2-2。