常規MRI和擴散張量成像在足月新生兒HIE的診斷價值

黃珍歡，詹澤娟，涂學招，何永紅，林祺*，楊健

新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic ischemic encephalopathy，HIE)可導致智力低下、腦癱和癲癇等永久性神經系統后遺癥。因此，對新生兒HIE診斷、干預和預后評估尤為重要。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠無創性評價新生兒腦白質損傷和發育過程中的白質變化，是研究白質微細結構變化有效手段[1-4]。本研究旨在探討平均擴散系數(average diffusion coefficient，ADC)值和分數各向異性(factional anisotropy，FA)值在新生兒HIE診斷中白質損傷程度、范圍和預后評估的價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

2016年12月至2017年12月收住我院的41例HIE足月兒進行顱腦常規磁共振成像和DTI檢查，男31例，女10例，孕齡37～42周，平均(39.4±1.2)周，出生體重2400～4000 g，平均(3182±411) g。依據2005年中華醫學會兒科學分會新生兒學組制訂的新生兒缺氧缺血性腦病診斷標準[5]，將所有HIE患兒分為輕度(11例)、中度(14例)和重度(16例)。對照組包括10例正常足月兒，男4例，女6例，孕齡37～42周，平均(39.6±1.1)周，出生體重3000～3640 g，平均(3350±221) g。本研究經過倫理委員會的批準，受檢者家屬均簽署了知情同意書。

1.2 設備和檢查方法

應用GE Signa HDi 1.5 T超導磁共振，采用頭部8通道相控陣列線圈，所有序列均采集19層，層厚為4 mm，層間距為1 mm，FOV 18 cm×18 cm。T1WI TR 1842 ms，TE 19.6 ms，矩陣320×192；T2WI TR 5000 ms，TE 107 ms，矩陣320×320；T2FLAIR TR 8600 ms，TE 124 ms，矩陣320×192；DWI TR 6175 ms，TE 106 ms，矩陣128×128，b=0、1000 s/mm2；DTI序列采用單次激發平面回波成像，于19個層面位置分別在非同一直線上的15個方向上使用b值為1000 s/mm2的擴散梯度場，TR 8000 ms，TE 107 ms，矩陣128×130，b=1000 s/mm2。所有患兒檢查前30 min均行水合氯醛保留灌腸，灌腸量為10%水合氯醛溶液的量(0.5 ml/kg)，灌腸后由專科護士觀察鎮靜效果。連續檢測患兒呼吸、脈搏等生命體征。

1.3 圖像處理

通過處理DTI原始擴散圖，得到ADC、FA和方向編碼彩色(directionally encoded color，DEC)圖。于基底節層面選擇性的測量內囊后肢、胼胝體膝部和壓部、額枕葉深部白質和豆狀核，于側腦室頂層面測量半卵圓中心，每個感興趣區(region of interest，ROI)大小約(10±2) mm2，兩側的形狀對稱，胼胝體膝部和壓部、內囊后肢的ROI呈長橢圓形，額枕葉深部白質、半卵圓中心和豆狀核的ROI呈圓形，各ROI的ADC值和FA值重復測量3次，取平均值作為相應區域的ADC值和FA值，以減少測量誤差。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 HIE患兒的顱腦常規MRI表現與腦損傷程度的分布情況

具體見表1。

表1 病例各組顱腦常規MRI表現(例)Tab.1 MRI appearance of brain injury in HIE groups (n)

2.2 雙側大腦半球相同ROI雙側ADC值、FA值比較

具體見表2。

表2 相同腦區ROI雙側ADC值(×10-3 mm2/s)及FA值比較Tab.2 Comparison of bilateral ADC values (×10-3 mm2/s) and FA values of one ROI

圖1 男，出生9 d，正常兒。顱腦常規MRI、ADC圖、FA圖和DEC圖未見明顯異常 圖2 男，出生9 d，輕度HIE。顱腦常規MRI和ADC圖未見明顯異常。DEC圖示內囊后肢藍色信號減少，胼胝體壓部紅色信號減少，FA圖示相應部位的白質纖維減少，FA值減低 圖3 男，出生13 d，中度HIE。顱腦常規MRI示雙側基底節區和丘腦異常信號。ADC圖未見明顯異常。DEC圖示內囊后肢藍色信號減少，胼胝體膝部和壓部紅色信號減少，雙側額枕葉綠色信號減少，FA圖示相應部位的白質纖維減少，FA值減低 圖4 男，出生6 d，重度HIE。顱腦常規MRI示雙側額葉和側腦室三角區旁白質異常信號。ADC圖示除上述部位外，胼胝體膝部和壓部、內囊后肢呈低信號。FA圖和DEC圖相應部位的白質纖維減少或消失，FA值明顯減低Fig.1 Male, 9 days, normal full-term neonate.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and DTI.Fig.2 Male, 9 days, mid HIE.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and ADC value.While DEC map shows decreased blue signal in PLIC and decreased red signal in SCC.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.3 Male, 13 days, moderate HIE.Basal ganglia and thalamus have abnormal conventional MRI appearance, while ADC values in the above ROIs are not decreased.DEC map shows decreased blue signal in PLIC, decreased red signal in GCC and SCC and decreased green signal in OWM and FWM.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.4 Male, 6 days, severe HIE.White matter around the trigone of the lateral ventricle and FWM have abnormal conventional MRI appearance, and ADC values in the white matter around the trigone of the lateral ventricle, FWM, GCC, SCC and PLIC are decreased.FA and DEC map show decreased or disappeared white matter fasciculus in the above areas.

除胼胝體膝部和壓部外，相同ROI雙側ADC值、FA值無差異(P＞0.05；表2)。中度HIE額葉深部白質和重度HIE除豆狀核外的ADC值低于對照組(P＜0.01)，輕度HIE各ROI的ADC值與對照組相仿(P＞0.05)。輕度和中重度組間額葉深部白質，輕重度組間胼胝體膝部，輕中度和重度組間枕葉深部白質和半卵圓中心的ADC值差異有統計學意義(P＜0.05；表3)。中、重度HIE除豆狀核外的FA值低于對照組(P＜0.01)，輕度HIE各ROI的FA值與對照組相仿(P＞0.05)。HIE組間除豆狀核外的FA值差異有統計學意義(P＜0.05；表4)。典型病例詳見圖1～4。

2.3 HIE患兒各ROI相應FA值與NBNA評分相關性

具體見表5、6。

NBNA評分在不同程度腦損傷組間的差異均有顯著性意義，臨床分度越重，NBNA評分越低(χ2=15.810，P＜0.01)。除豆狀核外，其余ROI相應FA值與NBNA評分有正相關(P＜0.01)，內囊后肢FA值與NBNA評分相關性最高。

表3 病例組和對照組各腦區ROI相應ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

表3 病例組和對照組各腦區ROI相應ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

注：a與對照組比較差異有統計學意義(P＜0.05)

對照組輕度 中度 重度內囊后肢 1.055±0.018 1.049±0.012 1.019±0.009 a 1.068±0.026胼胝體膝部 1.362±0.066 1.340±0.042 1.340±0.015 a 1.371±0.060胼胝體壓部 1.310±0.055 1.298±0.036 1.270±0.013 a 1.327±0.049額葉深部白質 1.609±0.062 1.562±0.032a 1.520±0.014 a 1.625±0.085枕葉深部白質 1.508±0.067 1.493±0.035 1.444±0.035 a 1.516±0.084半卵圓中心 1.408±0.075 1.378±0.043 1.327±0.009 a 1.414±0.075豆狀核 1.143±0.026 1.141±0.020 1.128±0.013 1.149±0.039腦區 不同程度HIE

表4 病例組和對照組各ROI相應FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

表4 病例組和對照組各ROI相應FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

注：a與對照組比較差異有統計學意義(P＜0.05)

對照組輕度 中度 重度內囊后肢 0.536±0.025 0.506±0.016a 0.477±0.010a 0.552±0.019胼胝體膝部 0.520±0.022 0.498±0.012a 0.461±0.011a 0.531±0.022胼胝體壓部 0.573±0.038 0.541±0.018a 0.514±0.006a 0.589±0.034額葉深部白質 0.217±0.001 0.189±0.014a 0.161±0.018a 0.228±0.012枕葉深部白質 0.240±0.017 0.215±0.010a 0.186±0.019a 0.251±0.016半卵圓中心 0.302±0.037 0.260±0.015a 0.227±0.010a 0.313±0.003豆狀核 0.146±0.013 0.144±0.006 0.140±0.007 0.148±0.014 ROI 不同程度HIE

圖5 內囊后肢FA值診斷HIE準確度的ROC曲線Fig.5 The ROC curve of the accuracy of FA value of PLIC in HIE diagnosis.

表5 HIE足月新生兒臨床分度與NBNA評分相關性(例)Tab.5 The correlation between clinical classification and NBNA scores (n)

2.4 內囊后肢FA值診斷HIE準確度的ROC曲線評價結果

內囊后肢FA值診斷HIE準確度的ROC曲線見圖5，可知內囊后肢FA值ROC曲線下面積為0.939，截斷值≤0.526時，這一截斷值的敏感度為80.5%，特異度為100%，Youden指數為0.805。

3 討論

3.1 ADC值、FA值在新生兒HIE診斷中的價值

HIE患兒兩種主要的腦損傷模式在常規MRI分別是分水嶺損傷、基底節和丘腦異常，前者與認知異常有相關，后者與運動功能異常有關，但部分患兒常規MRI無異常，后期隨訪卻發現患兒有明顯的運動和認知異常[6]。因此常規MRI有必要再結合客觀的DTI數據分析。本研究結果顯示除胼胝體膝部和壓部外，相同ROI雙側ADC值、FA值無差異，但雙側大腦半球在一些功能方面是不對稱的，如右側大腦半球主要感知非圖像、語言信息、文字及時空概念，語言中樞大多數位于左側大腦半球[7]，FA值和ADC值未反映出雙側大腦半球微小解剖結構的差異，后續研究將結合垂直和軸位擴散張量以反映髓鞘更為精細的解剖結構的變化。

本研究結果顯示除豆狀核ROI外，中度HIE額葉深部白質和重度HIE除豆狀核外的ADC值及中重度HIE除豆狀核外的FA值低于對照組，輕度HIE各ROI的ADC值及FA值與對照組相仿。輕度和中重度組間額葉深部白質，輕重度組間胼胝體膝部，輕中度和重度組間枕葉深部白質和半卵圓中心的ADC值及HIE組間除豆狀核外的FA值差異有統計學意義。這說明表明損傷越重，范圍越廣泛時，ADC值和FA值變化程度也越大，ADC值和FA值可以評估HIE患兒的預后，但FA值優于ADC值。

3.2 FA值在新生兒HIE預后評估中的價值

NBNA評分是檢測新生兒神經系統發育完整性的一種行之有效的方法，臨床分度越重，NBNA評分越低，腦功能恢復越慢。從各部位FA值與NBNA評分的相關性來看，除豆狀核外，其余部位的FA值與NBNA評分呈正相關，由此推斷，FA值減低越明顯，損傷程度越重。本研究發現內囊后肢的FA值與NBNA評分相關性最高，可能由于內囊后肢在出生時即完成了髓鞘化，對缺血缺氧敏感性較高，一旦細胞受損即被DTI探及；其次就是內囊后肢走行在白質投射纖維，這些白質纖維排列緊密、平行成束、且較其他部位解剖結構清晰，測量時誤差相對較小。同時根據內囊后肢發育及解剖的特點，其FA值也可以當作追蹤HIE預后的重要指標，當內囊后肢的FA值≥0.526時，患兒預后較好。

利益沖突：無。