1H-MRS和臨床相關因素在新生兒腦白質彌漫性高信號診斷中的應用價值

孛茹婷，姬廣海，鄭義，劉嶺嶺，吳玉華，楊文君，陳志強*

1H-MRS和臨床相關因素在新生兒腦白質彌漫性高信號診斷中的應用價值

孛茹婷1，姬廣海1，鄭義1，劉嶺嶺2，吳玉華3，楊文君4，陳志強2*

投稿日期：2015-08-19

接受日期：2015-10-05

目的 運用單體素氫質子波譜技術(1H-MRS)觀察新生兒腦白質彌漫性高信號(DEHSI)成像特點，探討DEHSI的演變規律及診斷價值。材料與方法 對95名新生兒運用點分辨波譜序列對其腦組織興趣區所得代謝數據進行分析研究。結果 生后年齡、胎齡、頭圍均與DEHSI評估之間呈顯著負相關(r=-0.398、r=-0.390、r=-0.269，P值均<0.05)。胎齡、生后年齡與NAA/Cr (r=0.386、r=0.328，P值均<0.05)，NAA/Cho (r=0.432、r=0.367，P值均<0.05)呈正相關，與Cho/Cr (r=-0.204、r=-0.211，P值均<0.05)，MI/Cr (r=-0.243、r=-0.286，P值均<0.05)呈負相關。此外，隨著DEHSI的程度增加，NAA濃度，NAA/Cr和NAA/Cho比值下降(r=-0.320、r=-0.394、r=-0.565，P值均<0.05)，而Cho/Cr和MI/Cr增加(r=0.389、r=0.376，P值均<0.05)。單因素方差分析：與正常組相比，輕度DEHSI組及中重度DEHSI組Cho/Cr和MI/Cr比值顯著升高(P值均<0.05)，而NAA/Cr、NAA/Cho比值顯著下降(P值均<0.05)。結論 生后年齡、胎齡、頭圍與DEHSI評估之間呈負相關；胎齡及生后年齡與新生兒腦組織代謝物水平有關；胎齡越大，胎兒越成熟，DEHSI分級越低，NAA濃度升高。

新生兒；腦；彌漫性高信號；磁共振波譜學

彌漫性高信號(diffuse excessive high signal intensity，DEHSI)是在T2WI以正常無髓鞘化白質為參考，在雙側腦室周圍及皮層下白質表現為信號增高的一種現象[1]。研究表明，DEHSI可能導致患兒認知、感覺神經及行為發育障礙等[2]。磁共振波譜(MRS)可無創性定量檢測人體細胞生物化學和代謝變化。筆者應用單體素1H-MRS技術對95名新生兒腦白質進行研究，提高對其演變發展規律的理解，明確異常代謝的病理狀態，為DEHSI的早期診斷提供依據。

1　材料與方法

1.1臨床資料

選取2013年1月至2014年6月寧夏醫科大學總醫院新生兒科的95名新生兒作為研究對象，其中包括40名適于胎齡早產兒和55名正常足月兒。所有新生兒均無神經功能障礙和窒息史；經臨床、實驗室及影像學相關檢查，存在DEHSI并排除先天代謝性疾病、先天性畸形、顱內感染及其他腦損傷等疾病[3]。本研究經醫院倫理委員會批準，檢查前均取得受試者家屬同意，并與之簽訂知情同意書。

1.2檢查方法

采用GE SignaTwin Speed 1.5T MR掃描儀，在研究對象熟睡時掃描，不能入睡者給予5%水合氯醛50 mg/kg口服鎮靜。檢查需在1名護士或醫師陪同下進行，并注意患兒的保暖、聽力保護及生命體征的觀察。所有研究對象均接受常規MRI檢查(掃描參數：T1 FLAIR：TR 1784 ms，TE 21.5 ms，矩陣 288×192；T2WI：TR 5400 ms，TE 111.1 ms，矩陣 320×224；T2FLAIR：TR 7800 ms，TE 146.5 ms，矩陣 320×224；所有序列層厚5 mm，層間距0.5 mm，FOV 24 cm×18 cm)。1H-MRS采用點分辨波譜(point resolved spectroscopy，PRESS)序列，自動預掃描完成勻場及水抑制，興趣區置于右額葉白質(T2WI橫軸面基底節水平)，TR 1000 ms，TE 35 ms，矩陣16×8，FOV 11 cm×11 cm，半高帶寬<10，自動勻場水抑制>98%，興趣區大小：18 mm×18 mm×18 mm～20 mm×20 mm× 20 mm，掃描時間約3 min。以Cr作為內參照物，采用FunctoolⅡ對采集的MRS數據進行處理，分別測量N-乙酰天冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、膽堿復合物(Cho)和肌醇(MI)代謝物的峰下面積，并計算不同物質之間(NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr和MI/Cr)的比值，掃描時避開周圍顱骨，脂肪和腦脊液的影響。額葉每個興趣區T2信號值分別測量3次取其平均值，興趣區面積約30 mm2。

1.3磁共振成像分組

MR圖像分別由2名高年資放射科醫師獨立閱片評價，2名醫師獨立閱片評分一致性評估采用Kappa檢驗，Kappa值=0.812，P<0.01 。根據影像學表現將DEHSI定性分組如下：正常：腦白質區無高信號；輕度：腦室前后角旁稍高信號；中度：腦室前后角旁無邊界的彌漫性高信號；重度：所有白質區彌漫性高信號[4-5]。由于重度病例相對較少，將中重度合并為一組，結合文獻[6]將DEHSI分為3組：無DEHSI，輕度DEHSI，中重度DEHSI；分別測量不同分組額葉T2信號值。

1.4統計學方法

采用SPSS 20.0軟件包對所得數據進行統計分析，計量資料以±s表示，本組資料中DEHSI與臨床指標、代謝物比值的相關性采用Spearman相關分析。對正常組與輕度、中重度DEHSI的代謝物比值采用單因素方差分析，以P<0.05為差異具有統計學意義。

2　結果

2.1DEHSI的分組

對無DEHSI、輕度DEHSI、中重度DEHSI(圖1)各組分別進行定量評估，其信號值分別為1274.53±266.80、1490.32±200.90和1531.18 ±262.42(表1)。95名受試者中正常無DEHSI者25名，輕度DEHSI 者31名，中重度DEHSI者39名。

2.2圍產期臨床特點與DEHSI的關系

95名受試者平均胎齡(37.4±2.6)周；MRI掃描時平均生后年齡(13.15±7.47) d；平均體重(2866.8±675.2) g；平均頭圍(33.2±2.6) cm(表1)。胎齡、體重和頭圍兩兩之間呈正相關(胎齡與體重，胎齡與頭圍，體重與頭圍：r值分別為0.690、0.659、0.844，P均<0.05)。生后年齡、胎齡、頭圍均與DEHSI程度呈負相關(r值分別為-0.398、-0.390、-0.269，P均<0.05)。DEHSI程度與T2信號值之間呈正相關(r=0.379，P<0.05)。生后年齡與T2信號值呈負相關(r=-0.284，P<0.05)(表2)。

表1　不同信號組間的一般情況(± s)Tab. 1 Each grade of DEHSI in Infant ofThe characteristics (± s)

表1　不同信號組間的一般情況(± s)Tab. 1 Each grade of DEHSI in Infant ofThe characteristics (± s)

Group　Without DEHSI (n=25)mild DEHSI (n=31)moderate-severe DEHSI (n =39)　Total (n=95) Signal values　1274.53±266.80　1490.32±200.90　1531.18±262.42　1450.31±265.24 Postnatal age (days)　24.00±14.78　9.94±8.07　8.74±5.54　13.15±7.47 Gestational age (weeks)　38.46±2.04　37.87±2.09　36.30±2.90　37.38±2.59 Weight (g)　2926.00±516.89　3022.42±607.94　2705.21±786.31　2866.82±675.18 Head girth (cm)　33.82±2.34　33.68±2.19　32.41±2.80　33.19±2.56

表2　患兒DEHSI與其臨床特點的相關性Tab. 2　The correlation between DEHSI and clinical index

2.2圍產期臨床特點、DEHSI與MRS的關系

早產兒與足月兒腦內代謝物種類相似，1H-MRS均可觀察到NAA峰、Cho峰及Cr峰 (圖2)。右額葉代謝物相對濃度比值以±s表示(表3)。NAA濃度在圍產期逐漸升高并與胎齡及生后天數呈正相關(r值分別為0.301、0.216，P值均<0.05)。胎齡、生后年齡與NAA/Cr (r值分別為0.386、0.328，P值均<0.05)及NAA/Cho (r值分別為0.432、0.367，P值均<0.05)呈正相關；與Cho/Cr(r值分別為-0.204、-0.211，P值均<0.05)及MI/Cr (r值分別為-0.243、-0.286，P值均<0.05)呈負相關(表4)。

表3　不同信號組間代謝物的一般情況(± s)Tab. 3 Infant characteristics in each grade of DEHSI (± s)

表3　不同信號組間代謝物的一般情況(± s)Tab. 3 Infant characteristics in each grade of DEHSI (± s)

Group without DEHSI (n=25) mild DEHSI (n=31) Moderatesevere DEHSI (n=39)Total (n=95) NAA　33.24±20.22　22.65±11.65　18.21±12.11　23.61±15.63 NAA/Cr　1.36±0.23　1.15±0.21　1.11±0.19　1.19±0.23 Cho/Cr　1.38±0.21　1.53±0.31　1.63±0.24　1.53±0.27 Ml/Cr　1.10±0.31　1.37±0.29　1.48±0.36　1.34±0.36 NAA/Cho　1.10±0.21　0.77±0.16　0.69±0.14　0.79±0.21

表4　胎齡、生后天數和DEHSI與各代謝物比值的相關性分析Tab. 4　The relationship between MRS ratios and GA、Postnatal age and DEHSI

隨著新生兒腦白質DEHSI程度的增加，NAA濃度、NAA/Cr 和 NAA/Cho比值顯著下降 (r值分別為-0.320、-0.394、-0.565，P值均<0.05)，Cho/Cr和 MI/Cr比值上升(r值分別為0.389、0.376，P值均<0.05)(表4)。采用單因素方差分析分別對患兒正常組與輕度、中重度DEHSI的代謝物比值進行評估，正常組和輕度、正常組與中重度DEHSI的代謝物比值相比較，NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr和MI/Cr四項指標均具有統計學意義(P值均<0.05；表5)。

圖1　T2WI上DEHSI分度圖。A：男，7 d，36+5周，腦白質區無高信號；B：男，3 d，35+4周，腦室前后角旁稍高信號，可見邊界(箭頭)；C：男，7 d，35+2周，所示白質區均呈彌漫性高信號，腦室前后角旁無邊界。右額葉ROI面積均為(30±1) mm2圖2 A，B：正常足月兒右額葉波譜圖，男，年齡5 d，胎齡37+5周，NAA/Cr=1.07。C，D：早產兒DEHSI右額葉波譜圖，男，年齡4 d，胎齡36+5周，NAA/Cr=1.03Fig. 1 Samples of different grades of DEHSI are viewed onT2WI. A: Male, 7 days, 36+5weeks, no DEHSIThroughoutThe white matter. B: Male, 3 days, 35+4weeks, high signal intensity is visible only withinThe crossroads (arrow). C: Male, 7 days, 35+2weeks, widespread high signal intensity is visible inThe entire cerebral white matter.The ROI ofThe signal value is measured inThe right frontal area,The area is about (30±1) mm2. Fig. 2 A, B:The MRS inThe right frontal white matter of normalTerm infant, male, 5 days, 37+5weeks, NAA/Cr=1.07. C, D:The MRS inThe right frontal white matter of preterm with DEHSI, male, 4 days, 36+5weeks, NAA/Cr=1.03.

表5　DEHSI 3組間代謝物比值的單因素方差分析Tab. 5 One-way ANOVA was performedThoughThree DEHSI groups’ ratios

3　討論

胎兒在母體處于動態發育過程，胎兒的體重、頭圍等呈上升曲線，目前衡量新生兒生長發育的標志很多，如體重、頭圍等。本組數據證實，隨著胎齡的增加，體重與頭圍呈增長趨勢。此外，胎兒出生以后宮外環境暴露時間增加是DEHSI程度減低的相關因素，從而促進嬰兒成熟度增高[7]。DEHSI可見于胎兒和新生兒時期，隨后消失，因此在嬰兒腦發育過程中呈動態變化[8]。

NAA 位于2.02 ppm，存在于少突膠質前體細胞，是軸突病變標記物。Cho 位于3.20 ppm，是新生兒腦組織MRS最高峰，隨著腦發育髓鞘化其濃度降低。Cr 位于3.02 ppm，是神經胞質內的高能磷酸儲備，Cr總量在腦內不同代謝條件下相對比較穩定，因此在本研究作為內標準。MI位于3.56 ppm，代表腦成熟，是直接參與神經信號系統的一個重要指標。本研究結果表明在腦發育過程中NAA濃度逐漸上升而Cho與Ml濃度逐漸下降，與文獻[6，9]研究結果一致。

NAA是在神經元/神經軸突線粒體合成，沿著軸突向下擴散，并為髓鞘脂質合成提供乙酰基，在成熟少突膠質細胞內降解，因此，NAA在細胞水平降解，組織損傷將導致軸突成熟延遲，此外，未成熟的少突膠質細胞也可合成NAA[10]。NAA是大腦發育過程中，腦成熟和髓鞘化的指標之一。在髓鞘化階段，未成熟少突膠質細胞開始進入軸突，轉化為少突膠質細胞祖細胞[11]。但是，未成熟少突膠質細胞可能不會成為髓鞘成熟生成細胞。少突膠質細胞的演變導致軸索大小、軸突細胞膜和胞內成分的變化，從而影響腦白質的細胞外間隙和含水量下降[12]。膜密度改變依賴于未成熟少突膠質細胞破壞，進而導致未成熟少突膠質細胞進入軸突故障。因此，延遲成熟或組織損傷時軸突和細胞外水分子的變化可能是T2WI信號變化的原因[10]。早產兒腦白質損傷主要表現為髓鞘化過程中50%～90%少突神經膠質和軸突及膠質細胞成分的枯竭[13]。文獻報道，DEHSI可能代表少突膠質細胞和(或)軸突異常[14]。DEHSI中NAA的降低與未成熟少突膠質細胞損傷及其演變過程中進入軸突障礙有關[15]。本組腦白質DEHSI隨程度的增加，NAA濃度、NAA/Cr 和 NAA/Cho比值顯著下降，呈負相關也證實了這一結論。

近年來，隨著新生兒監護水平不斷提高及疾病診治策略日益完善，新生兒死亡率已明顯降低，但新生兒腦損傷致殘仍普遍存在。DEHSI是國外醫學界研究的熱點，國內鮮有報道。Counsell 等[16]認為嬰兒腦白質DEHSI是成熟延遲的表現，而非永久性白質損傷。未成熟少突膠質細胞在預產期前最后3個月極其脆弱[17]，因此這一時期未成熟少突膠質細胞受損是最常見的早產兒腦損傷形式[18]。有學者認為DEHSI中NAA/Cr的降低與早產兒腦白質損傷有關，DEHSI可能提示認知發育不良[2]。Dyet等[19]通過119例早產兒磁共振成像研究證實DEHSI與神經發育不良有顯著相關性，認為腦白質DEHSI可預測矯正年齡后18～36個月的輕度發育延遲，中重度DEHSI會有較差的認知發展。DEHSI的細胞學及解剖學基礎尚存爭議，因此DEHSI能否代表輕度腦白質損傷或成熟延遲有待進一步證實[10]。

本研究的局限性：(1)T2WI信號可能受到的磁場非均勻性影響，磁場不均勻性與DEHSI信號強度混淆。(2)單體素技術在腦組織覆蓋范圍及空間分辨率方面較局限。(3) DEHSI是指矯齡后的早產兒，本組部分病例尚未達到矯齡，可能會造成數據偏倚。 近些年MRS極大地拓展和豐富了磁共振成像在新生兒腦組織發育功能和腦損傷評價的應用價值。DEHSI逐漸受到了新生兒領域的關注，因此，準確地揭示DEHSI嚴重程度的形式和量化標準，識別潛在高危早產兒并行神經保護和早期干預治療是預后的關鍵。

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Applications of1H-MRS and clinical relative factors in diagnosis of neonatal cerebral white matter diffuse excessive high signal intensity

BO Ru-ting1, Ji Guang-hai1, Zheng Yi1, LIU Ling-ling2, WU Yu-hua3, YANG Wen-jun4, CHEN Zhi-qiang2*
1Ningxia Medical University , Yinchuan 750004, China
2Department of Radiology, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China
3Department of Neonatology, General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China
4Key Laboratory of Fertility Maintenance, Ministry of Education, Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, China

*CorrespondenceTo: Chen ZQ, E-mail: zhiqiang_chen99@163.com

19 Aug 2015, Accepted 5 Oct 2015

Objective： Use proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS)To observeThe imaging features in neonatal cerebral white matter diffuse excessive high signal (DEHSI) and exploreThe evolution of DEHSI and diagnostic value. Materials and Methods：This study included 95 neonates, using MRS forThe study ofThe region of interest in cerebral white matter lesions. Results： Postnatal age, gestational age, and head girth had significantly negative correlation with DEHSI (r=-0.398, r= -0.390, r=-0.269, all P<0.05). Gestational age and postnatal age withThe ratios of NAA/Cr (r=0.386, r=0.328, all P<0.05), and NAA/Cho (r=0.432, r=0.367, all P<0.05) were discovered with a clearly positive signifcant difference and a marked negatively correlated withThe values Cho/Cr (r=-0.204, r=-0.211, all P<0.05), and MI/Cr(r=-0.243, r=-0.286, all P＜0.05）. In addition，The increasing extent of DEHSI was associated with a signifcant decrease in NAA concentration, NAA/Cr in relationTo NAA/Cho (r=-0.320, r=-0.394, r=-0.565, all P<0.05), resulting in an increase in Cho/Cr and MI/Cr (r=0.389, r=0.376, all P＜0.05）. Compared with control group， Cho/Cr and MI/Cr were signifcantly elevated， whereas NAA/Cr and NAA/Cho ratios were signifcantly decreased in infants with mild DEHSI and moderate-sereve DEHSI （all P<0.05). Conclusions： Postnatal age, gestational age, and head girth had negative correlation with DEHSI. Gestational age and postnatal age were relatedTo metabolite levels in neonatal brain. In addition, when it stayed in intrauterine forThe longTime, and it hadThe higher maturity,The lower grade of DEHSI, which was resulting in elevating NAA concentrations.

Neonate; Brain; Diffuse excessive high signal intensity; Magnetic resonance spectroscopy

寧夏科技攻關項目資助(編號：W2015)；銀川市科技攻關資助項目(編號：W2015-4)；寧夏醫科大學重點項目(編號：XM2014)

作者單位：
1.寧夏醫科大學，銀川 750004
2.寧夏醫科大學總醫院放射科，銀川750004
3.寧夏醫科大學總醫院新生兒科，銀川 750004
4.寧夏醫科大學生育力保持教育部重點實驗室，銀川 750004

陳志強，E-mail：zhiqiang_chen99 @163.com

R445.2；R742

A

10.3969/j.issn.1674-8034.2015.11.003

孛茹婷, 姬廣海, 鄭義, 等.1H-MRS和臨床相關因素在新生兒腦白質彌漫性高信號診斷中的應用價值. 磁共振成像, 2015, 6(11): 812-817.

ACKNOWLEDGMENTSThis work was part ofThe Program of Science andTechnology Foundation of Ningxia (No. W2015).The work was supported by Yinchuan Science andTechnology Key Projects Fund (No. W2015-4).The work was supported by Key Project of Ningxia Medical University (No. XM2014).