動脈自旋標記灌注對足月缺氧缺血性腦病新生兒預后的預測價值

李玉澤，劉娜，佟晶，金蓉，陳梅，卑貴光

（ 北部戰區總醫院 1. 放射科；2. 新生兒科，沈陽 110812）

新生兒缺氧缺血性腦病 （hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE） 是指新生兒在圍產期窒息引起的缺氧、腦血流量減少或暫停而導致的缺氧缺血性腦損傷，最常見的原因是胎兒宮內窘迫，主要見于分娩過程中以及出生后的窒息缺氧。腦血流量的改變在腦損傷發生中發揮著極其重要的作用，常并發生長發育落后、智力低下、癲癇、腦癱等一系列神經后遺癥［1］，病死率較高。因此，HIE患兒準確的預后評估極為重要。磁共振成像 （magnetic resonance imaging，MRI） 是目前公認的HIE首選的影像學檢查方法，但是常規MRI序列及擴散加權成像 （diffusion-weighted imaging，DWI） 不能反映HIE時的腦血流量變化。三維動脈自旋標記 （3D arterial spin labeled，3D ASL） 以動脈血內水分子作為內源性示蹤劑，無需注入放射性對比劑即可獲得相對腦血流量 （relative cerebral blood flow，rCBF）［2］。本研究擬探討3D ASL技術在足月HIE新生兒預后評估中的價值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選擇2016年5月至2018年5月在北部戰區總醫院診斷為HIE的足月新生兒30例，其中，男11例，女19例，胎齡37～42周，平均胎齡 （38.4±1.6） 周，體質量2.1～3.9 kg，平均 （3.19±0.45） kg。均于生后3 d行頭部MRI檢查。本研究經我院醫學倫理委員會批準，患兒家長均已知情同意并簽署知情同意書。

根據《新生兒缺血缺氧性腦病診斷標準》［3］及分度標準對HIE患兒進行分度。由于輕度HIE患兒癥狀在72 h內消失，且預后好，所以本研究僅納入中、重度HIE患兒。由2名具有15年以上工作經驗的新生兒科副主任醫師判斷患兒的病情輕重程度，共納入中度患兒27例，重度3例。患兒于治療后1個月復診，由新生兒科副主任醫師進行預后評估，包括神經行為評分 （neonatal behavioral neurological assessment，NBNA） 及MRI檢查。患兒NBNA評分＞35分，癥狀消失，MRI表現為病灶減少者為預后良好；患兒NBNA評分＜35分，癥狀不消失，MRI顯示病灶未見減少或出現腦室旁軟化灶者為預后不良。將所有患兒根據預后評估結果分為預后不良組和預后良好組。磁共振3D ASL圖像由2名放射科副主任醫師閱片。

1.2 儀器與方法

采用3.0T MR掃描儀 （GE Discovery MR750，美國通用電氣公司），ADW4.6工作站和8通道專用頭部線圈，檢查序列包括橫斷位T1WI、T2WI、T2flair，矢狀位T2WI、DWI及ASL。3D ASL采用三維脈沖式動脈自旋標記 （pulsed arterial spin labeling，PASL）。掃描參數：TR 4 389 ms，TE 10.5 ms，層厚4 mm，激勵次數3次。DWI采用平面回波成像 （echo-planar imaging，EPI），TR 4 000 ms，TE 50 ms，層厚4 mm，層距0.5，b值為0、1 000 s/mm2，激勵次數2次。

檢查前30 min給予鎮靜劑苯巴比妥鈉 （10 mg/kg），確保患兒在睡眠狀態下完成MRI檢查。檢查前用海綿固定患兒頭部防止頭部運動，將棉球塞入患兒耳內以保護聽力。為了降低患兒從病房到MRI檢查室搬運過程中的風險并實時監測患兒情況，由新生兒科醫生全程陪同，直至檢查結束返回病房。

1.3 圖像分析

于表觀擴散系數 （apparent diffusion coefficient，ADC） 圖像上勾畫感興趣區 （region of interest，ROI），面積11～14 mm2，對稱測量雙側丘腦及基底節ADC值。在rCBF圖上相應部位勾畫ROI，測量rCBF值，ROI盡可能與ADC圖一致。rCBF偽彩圖上用紅色、綠色、藍色、黑色依次代表高灌注、中等灌注、低灌注、無灌注。

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。計數資料以百分率 （%） 表示，組間比較采用Fisher確切概率法。計量資料以表示，預后不良組及預后良好組的腦血流量 （cerebral blood flow，CBF） 值及ADC值的比較采用兩獨立樣本t檢驗，P ＜ 0.05為差異有統計學意義。采用雙變量回歸分析評估ASL與ADC的相關性。

2 結果

2.1 2組新生兒一般臨床資料比較

30例患兒中，21例預后良好，9例預后不良。因足月兒孕齡不同腦成熟度也不同，故需要分析預后不良組和預后良好組的一般臨床資料有無差別。結果顯示，2組患兒在性別、胎齡、體質量、1 min Apgar評分、孕婦年齡方面均無統計學差異 （P均＞0.05），見表1。

2.2 預后不良組和預后良好組ASL比較

預后不良組和預后良好組患兒的MRI圖像 （TIWI、T2WI、CBF偽彩圖、ADC圖） 見圖1、2。預后不良組基底節區灌注［ （42.90±5.30） mL·100 g-1·min-1］大于預后良好組［ （34.25±1.91） mL·100 g-1·min-1］，差異有統計學意義 （t = 4.76，P = 0.001）；預后不良組雙側丘腦灌注［ （52.56±4.33） mL·100 g-1·min-1］大于預后良好組［ （44.95±2.13） mL·100 g-1·min-1］，差異有統計學意義 （t = 5.01，P = 0.001）。預后不良組和預后良好組基底節及丘腦灌注平均值分別為 （47.73±3.56） mL·100 g-1·min-1和 （39.60±1.60） mL·100 g-1·min-1，2組的平均灌注值有統計學差異 （t = 6.56，P ＜ 0.01），見表2。rCBF值的受試者工作特征 （receiver operating characteristic，ROC） 曲線下面積 （area under the concentration-time curve，AUC） 為0.984，敏感度和特異度分別為100%和76.2%。

表1 2組HIE新生兒一般臨床資料比較Tab.1 Clinical data of HIE neonates with adverse and favourable outcomes

圖1 預后不良組HIE患兒MR圖像Fig.1 MR images of an infant with HIE in adverse outcome group

圖2 預后良好組HIE患兒MR圖像Fig.2 MR images of an infant with HIE in favourable outcome group

預后不良組基底節、丘腦的ADC值［ （1.16±0.05） ×10-3mm-2·s-1， （1.05±0.06） ×10-3mm-2·s-1］均 低 于 預 后 良 好 組［ （1.21±0.06） ×10-3mm-2·s-1， （1.12±0.05） ×10-3mm-2·s-1］，差 異 有 統 計 學 意 義（t = -2.24， P = 0.03； t = -3.44， P = 0.002）。預后不良組和預后良好組ADC平均值分別為 （1.10±0.04） ×10-3mm-2·s-1和 （1.16±0.36） ×10-3mm-2·s-1，差 異有統計學意義 （t = -4.15，P ＜ 0.01）。見表2。ADC值的AUC為0.873，敏感度和特異度分別為88.9%和47.6%。

2.3 相關性分析

表2 預后不良組及預后良好組HIE患兒的MRI參數Tab.2 MRI parameters in HIE neonates with adverse and favourable outcomes

rCBF與ADC之間呈負相關 （ r = -0.54， P ＜ 0.01）。rCBF對足月HIE患兒預后評價的敏感度及特異度均高于ADC。

3 討論

新生兒HIE是圍產期新生兒最常見的神經系統疾病之一，是新生兒中發病率和死亡率最高的疾病，研究［4］報道發病率約占活產足月兒的1～3/1 000，尤其中、重度HIE患兒常伴有各種嚴重并發癥。HIE患兒的神經后遺癥包括腦癱、癲癇、智力缺陷、學習能力障礙、肌無力［5-7］。由于HIE致殘率、致死率高，因此，對該病除了應做到早發現、早治療外，充分的預后評估也十分重要，有助于指導臨床制定治療方案，以及評估神經保護治療的效果［8］。本研究的目的在于分析MR動脈自旋標記灌注成像技術3D ASL對HIE患兒的預后評估價值，為HIE患兒的臨床治療提供科學的參考依據，以期提高HIE患兒的總體預后效果。

HIE可導致一系列的生化改變，包括缺氧致胎兒心輸出量減少，腦血流量減少，腦局部缺血引起腦免疫細胞-小膠質細胞活化，隨后啟動免疫反應［9］，小膠質細胞轉變成巨噬細胞，并破壞血腦屏障；外圍的免疫細胞聚集到缺血區域，由于二次神經元損害導致缺血性腦損傷的加劇［10］。小膠質細胞反應貫穿HIE的整個病理過程，在急性和慢性階段表現出不同的特點［11］。大腦氧氣和葡萄糖供應不足，三磷酸腺苷明顯減少和乳酸堆積，細胞內鈣離子超載，興奮性氨基酸在細胞外產生一定毒性作用，生成大量氧自由基，導致細胞死亡［12-13］。有研究［14］認為HIE患兒將經歷缺氧-缺血-再灌注損傷的病理生理過程，有學者認為缺血后再灌注比單純缺血更為嚴重。

CBF的變化在HIE的發生發展中發揮著極其重要的作用。3D ASL磁共振灌注成像采用磁標記的動脈血水分子作為內源性示蹤劑，是一種非侵入性灌注成像方法，可以測得rCBF，不需要注入對比劑，無輻射［15］，是唯一能夠應用于新生兒的非侵入性的檢查方法，具有無創、安全、實時、可重復性強等特點，掃描時間較短，不存在倫理上的問題和技術上的困難，尤其適用于新生兒。本研究結果表明，出生后72 h HIE患兒存在腦內高灌注，與其他相關研究［16］結果一致。3D ASL可以盡早評估HIE發生后患兒腦組織的再灌注情況，這種自身CBF重新分配修復缺血損傷產生的高能磷酸化合物可使細胞死亡延遲，因此3D ASL對于評估HIE的預后有重要意義［8］。本研究選擇雙側基底節和丘腦作為ROI測量腦CBF值，是因為在足月HIE患兒中這些區域較易受到損傷［17］，而且這些區域存在高灌注。本研究結果證實預后不良組的基底節、丘腦灌注顯著高于預后良好組，差異有統計學意義 （P ＜ 0.01）。

DWI是目前唯一能夠在活體檢測水分子擴散運動的方法，能夠早期發現HIE患兒腦內高信號病灶，并能夠通過定量參數ADC值對HIE患兒的腦損傷進行定量評估。3D ASL和DWI對于HIE患兒的預后預測價值均較高，且3D ASL的預測價值優于DWI。本研究結果顯示，腦缺血缺氧區rCBF的增高與ADC值的下降存在相關性，與其他相關研究［18］結果一致。

研究［19］表明，新生兒腦灌注更多取決于妊娠時間，而本研究對象為足月新生兒，2組的臨床資料無統計學差異，腦成熟度無明顯差異；而且均于生后3 d行MRI檢查，避免了因檢查時間不同而造成的灌注差異，有效地避免了偏倚。

本研究的不足之處如下：新生兒ASL對運動敏感，可能會造成圖像質量下降；本研究采用手動ROI分析，雖然簡單易行，但可能存在偏倚；本研究的樣本量較小，統計學結果可能存在誤差，有待進一步擴大樣本量進行研究。

綜上所述，3D ASL可以無創、準確地測量HIE患兒的CBF，對HIE預后評估的價值高于DWI，可以為臨床評估HIE患兒的預后提供客觀準確的依據，具有較高的臨床應用價值。