新生兒缺氧缺血性腦病中擴散張量成像對腦白質損傷及預后的診斷價值

魏華濱，閆翠嬌，劉愛寧，全冠民

河北中西醫結合兒童醫院放射科，河北 石家莊050000

缺氧缺血性腦病（HIE）是指胎兒在圍產期時發生缺氧窒息，繼而使其腦組織引發不同程度的受損，甚至發生死亡［1］。其可導致新生兒智力低下、癲癇、運動發育落后以及腦癱等不良癥狀，患兒還伴有視覺障礙、聽覺障礙、語言障礙和認知缺陷，對患兒的生活質量造成嚴重影響，也對家庭和社會帶來沉重負擔［2-4］。新生兒大腦其出生后6月內發育完成，腦組織如損傷可使患兒發生初期運動功能障礙，此時可通過代償而恢復，但由于其運動障礙不典型，所以經常未能及早發現［5-6］，基于此，本課題擬通過早期診斷改善其HIE的預后。MRI檢查具有多參數成像且無創傷和輻射等特征，臨床上可用于對新生兒腦白質的發育程度和腦損傷的病灶進行觀察鑒定。新生兒腦白質的發育是指其神經纖維束發生髓鞘化，且其順序是從后向前，從下而上，從中央向四周，從尾部至頭部的發展趨勢，最后是皮層下發育，其中T1WI信號高時表明患兒的腦白質的神經纖維束已發生髓鞘化，而T2WI信號低時則表明患兒的腦白質的神經纖維束髓鞘化已成熟［7-9］。但MRI平掃不可測定其受損程度，且敏感度較差，而擴散張量成像（DTI）則可在活體中呈現出腦白質的神經纖維束形態及方向，是臨床上用于腦白質神經纖維束變化分析唯一無創的成像方法［10-11］。本次研究創新性地采用DTI技術用于新生兒缺氧缺血腦病的腦損傷程度和區域進行評估，發現具有特異性的影像學標志，對其臨床的早期干預和指導具有重要意義，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本次研究將本院于2018年8月～2021年6月收治的60例行MRI檢查的新生兒作為研究對象，所有患兒的年齡均低于2周歲，且其圍產期均具有HIE病史。根據隨訪記錄中最終的評估結果將其分為腦癱組與非腦癱組，30例/組。兩組患兒的年齡均已進行嚴格分配，其相差均小于1月。本次研究所有患兒家屬均自愿參與，并均已簽署由醫院倫理委員會制定的知情同意書。

納入標準［12］：所有新生兒均行MRI平掃和DTI檢測；所有患兒圍產期均發生HIE；一般資料和MRI圖像均完整；所有患兒的隨訪資料完整，均至2歲后得以明確診斷。排除標準［13］：伴有嚴重的視覺聽覺障礙，影響測評的患兒；伴有嚴重顱腦發育畸形，顱內感染，腦積水和遺傳代謝性疾病等；伴有進行性發展的神經性肌肉疾病；患兒的圖像運動偽影大，對結果分析有影響者；既往行下肢矯形外科手術、周圍神經選擇性切斷術和選擇性脊神經后根切斷術等患兒。

60例患兒中，男38例，女22例。腦癱組患兒中男18例，女12例，胎齡34.8±3.4周，其MRI檢測的平均年齡為22.3±16.6月，體質量2.66±0.75 kg；非腦癱組患兒中男20例，女10例，胎齡36.5±3.1周，MRI檢測年齡為16.9±13.6月，體質量3.15±1.13 kg。兩組患兒一般資料差異無統計學意義（P＞0.05，表1）。

表1 兩組患兒一般資料比較Tab.1 Comparison of general data between the two groups (n=30,Mean±SD)

腦癱組患兒的病史：窒息9例、宮內窘迫6例、呼吸窘迫7例、重癥肺炎4例、產程延長2例、羊水Ⅲ度污染2例。非腦癱組患兒的病史：宮內窘迫3例、呼吸窘迫4例、羊水Ⅲ度污染5例、缺氧缺血性腦病8例、輕度缺氧6例、產程延長4例。兩組患兒比較，其腦癱組患兒的宮內窘迫、呼吸窘迫、窒息和重癥肺炎等高危因素占比較高。

1.2 診斷標準

本次研究中，所有患兒的HIE診斷均依據中華醫學會制定的相關準則［14］：（1）新生兒曾發生宮內窘迫或由于妊娠異常而引起宮內窘迫以及生產中發生新生兒窒息；（2）患兒出生時其Apger評分為1 min≤3分且持續5 min后無變化，患兒臍動脈血氣pH≤7；（3）患兒出生，出現如昏迷、嗜睡以及興奮等不良狀況，或其肌張力明顯上升或下降，擁抱或吸吮等各種反射減弱甚至消失，出現驚厥、呼吸節律異常、瞳孔變化、光反應遲鈍和前囟張力升高；（4）由于宮內感染、遺傳代謝性疾病和其他先天疾病而引發的腦損傷。對于上述4條均符合者則可明確對其診斷，如第4條不確定則定為疑似病例。

所有腦癱患兒的診斷均結合其早期臨床癥狀、頭顱MRI成像、全身運動評估和新生兒神經發育學評估進行判斷［15］：（1）早期存在不對稱性運動、不安運動以及其他異常運動；（2）肌張力降低或增高，安靜時正常，活動時增高；（3）出現上肢后背、頭后仰和剪刀步等；（4）緊張性迷路反射、緊張性頸反射、握持反射等延遲或消失，或出現踝陣攣和強握反射等病理性反射；（5）認知障礙和交流障礙等神經動能性障礙。

1.3 方法

所有患兒均采用3.0 T型MRI進行掃描（PHILIPS，程序：Ingenia），并采用32 通道聯合線圈進行圖像采集。若患兒年齡較小難于配合時需采用10%的水合氯醛（給藥劑量為：0.2～0.5 mL/kg）口服給藥，熟睡后再掃描采集。

掃描的序列和參數如下：3D-T1WI（層間距-1 mm，TE 3.8 ms，層厚2 mm，TR 7.8 ms，層數120，矩陣180×227，FOV 180 mm×240 mm×120 mm）；軸位T2WI（TE 80 ms，TR 1608 ms，層間距1 mm，層厚5 mm，層數18，矩陣384×208，FOV 230 mm×230 mm×107 mm）；軸位T2-FLAIR（TI 2250 s，TE 120 ms，TR 7000 ms，層間距1 mm，層厚5mm，層數18，矩陣356×157，FOV 240 mm×219 mm×120 mm）；矢狀位T2WI（TE 234 ms，層間距-1 mm，TR 2500 ms，層數120，矩陣240×221，層厚2 mm，FOV 240 mm×219 mm×120 mm）。DTI掃描的參數如下：TE 93 ms，TR 9000 ms，層間距0 mm，層厚2 mm，層數60，矩陣112×110，FOV 220 mm×220 mm×120 mm，方向32，b值1000 s/mm2。

1.4 圖像處理

對于常規MRI平掃征象評分時，對其深部灰質核團（尾狀核頭、丘腦和兩側豆狀核）和白質（半卵圓中心、兩側中腦大腦腳、內囊后肢和胼胝體信號），當其信號正常時記為0，異常時記為1。所有測定均由本院經驗豐富的影像科共振醫師進行。

所有原始數據均上傳至PHILIPS Portal工作站并構建FA-DTI張量圖，勾畫ROI區，其區域大小為10±2 mm2，測定2次并取其均值。其中腦白質的測定區域為：中腦大腦腳、內囊膝部、半卵圓中心、內囊后肢、內囊前肢、胼胝體體部、胼胝體膝部、聽輻射、胼胝體壓部、下縱束、皮質脊髓束、視輻射、丘腦后輻射、頂葉白質和額葉白質區域；而灰質的測定區域為：后扣帶回、前扣帶回、豆狀核、丘腦和尾狀核。待勾畫結束后采用Fiber生成纖維束對應的各向異性分數（FA）值和表觀彌散系數（ADC）值。

1.5 統計學分析

本研究所有數據均采用SPSS23.0進行統計學分析。其中計量資料以均數±標準差表示，組間差異行t檢驗；計數資料以n（%）表示，組間差異行χ2檢驗；使用Logistic回歸對造成腦癱的獨立影響因素進行分析，采用ROC曲線對其指標于腦癱的預測價值進行評估。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患兒顱腦MRI平掃結果比較

對兩組患兒的顱腦MRI平掃的征象進行比較，其中左側丘腦、胼胝體體部和雙側半卵圓中心的征象評分差異具有統計學意義（P＜0.05，表2、圖1）。

圖1 新生兒常規MRI掃描示意圖。Fig. 1 Schematic diagram of routine MRI scanning of newborn.A～C:痙攣型雙癱,女,18月,腦室周圍白質軟化癥;D～F:正常男性新生兒,18月,未見異常.

表2 兩組患兒顱腦MRI平掃結果比較Tab.2 Comparison of brain MRI plain scan results between the two groups[n=30,n(%)]

2.2 兩組患兒的DTI的測定比較

本研究中，腦癱組患兒各部位FA值均低于非腦癱組，其中白質FA值在胼胝體壓部、胼胝體體部、胼胝體膝部、雙側聽輻射、兩側內囊后肢、兩側皮質脊髓束、雙側視輻射、雙側丘腦后輻射、兩側下縱束、兩側半卵圓中心、雙側中腦大腦腳和雙側頂葉白質方面的差異均有統計學意義（P＜0.05）；而灰質FA值則僅在左側豆狀核兩組差異有統計學意義（P＜0.05，表3）。

表3 兩組患兒各部位的FA值比較Tab.3 Comparison of FAvalues of different parts between the two groups(n=30,Mean±SD)

兩組患兒的白質ADC值在胼胝體壓部、胼胝體體部、左側丘腦后輻射、雙側皮質脊髓束、雙側半卵圓中心、左側內囊后肢和左側頂葉白質部位經統計分析，差異有統計學意義（P＜0.05）；而兩組灰質ADC值在其左側丘腦間比較差異有統計學意義（P＜0.05，表4、圖2）。

圖2 DTI彩色張量示意圖Fig. 2 Schematic diagram of DTI color tensor.

表4 兩組患兒各部位的ADC值比較Tab.4 Comparison ofADC values of different parts between the two groups(n=30,Mean±SD)

將本研究中患兒發生腦白質損傷情況作為因變量Y（其中1=腦癱，0=非腦癱），并將上述表2、3、4中的具有顯著性差異的變量作為自變量X，逐步多因素Logistic回歸分析，然后分析其模型的擬合度。擬合的結果表明，該模型的期望值與其實際值差異無統計學意義（P=0.318），可見其模型擬合度較好（表5）。從Logistic回歸中可看出，其胼胝體壓部的FA 值（95%CI：0.105～0.602，OR=0.401，P＜0.001）、左側皮質脊髓束的FA值（95%CI：0.158～0.788，OR=0.536，P＜0.001）、左側內囊后 肢的FA 值（95%CI：0.123～0.648，OR=0.523，P＜0.001），上述3個變量可作為缺氧缺血性腦白質損傷患兒診斷腦癱的預測因素（表6）。

表5 Logistic模型的擬合度結果Tab.5 Fitting results of logistic model

表6 患兒引發腦癱的多因素Logistic分析Tab.6 Multivariate logistic analysis of cerebral palsy in children

胼胝體壓部、左側皮質脊髓束和左側內囊后肢的FA 值用于預測缺氧缺血性腦病腦白質損傷的ROC AUC分別是0.667、0.812、0.683，敏感度分別為69.88%、79.89%、72.48%，特異性分別為85.72%、79.87%、85.72%，準確度分別為0.547、0.588、0.572；三者聯合用于缺氧缺血性腦病患兒腦白質損傷的ROC曲線下面積是0.887，敏感度和特異性分別是85.12%、90.38%，準確度為0.761（表7）。

表7 三因素對缺氧缺血性腦病患兒腦白質損傷預后的價值分析Tab.7 Value analysis of the above three factors on the prognosis of white matter injury in children with HIE

3 討論

產前妊娠異常包括胎盤早剝、胎膜早破、胎盤前置、羊水Ⅲ度污染及宮內窘迫等，可導致胎兒由于產程延長而發生窒息以及重度肺炎等其他臨床表現，并最終引發缺氧缺血性腦病等神經系統疾病［16］。胎兒在24～32周其生發層會移向大腦皮層，為皮層下白質提供血液，血供活躍區域變為白質。而當胎兒缺氧缺血時其大腦動脈供血不足，會出現腦白質受損［17］。

本次研究中，HIE患兒組間比較，新生兒在發生宮內窘迫、呼吸窘迫、新生兒重癥肺炎和新生兒窒息等方面的差異具有統計學意義（P＜0.05），使腦癱組患兒的缺血缺氧性腦白質損傷更加嚴重，與文獻結果一致［18］。推測原因是，新生患兒的腦組織糖原儲備少，但消耗較大，發生缺氧缺血時腦內糖不足，則通過無氧酵解代謝產生大量乳酸和酮體，大量乳酸堆積會使患兒的腦細胞引起酸中毒，使其血腦屏障被大量的氧自由基損傷而使其腦損傷加重。

通過對患兒顱腦進行MR平掃分析相應年齡對應腦白質的區域信號可對其腦白質神經纖維束髓鞘化進行分析判斷，進而檢測其腦白質的發育狀況［19］。本研究中，兩組患兒顱腦MR平掃其左側丘腦、雙側半卵圓中心和胼胝體體部的受損程度差異有統計學意義（P＜0.05），與文獻報道相符［20］，而內囊后肢和雙側中腦大腦腳組間比較無差異（P＞0.05），與文獻報道不一致［21］，推測是由于其解剖結構精細，損傷太小不易察覺，可見MR平掃在病變較小時不夠敏感。而MRI由于無輻射，是當前唯一可用于新生兒腦白質髓鞘化發育程度的影像學方法已被廣泛應用。

近年來，DTI技術的發展可用于直觀描述患兒腦白質的神經纖維束走行，與MRI相比，可通過對白質纖維束疏密度、完整度和連續性進行分析，對其損傷與否及損傷程度進行判定。本次研究中，腦癱組患兒各部位FA值均比非腦癱組低，可見其白質和灰質均受到損傷，而兩組患兒在白質區的各個FA值的差異均有統計學意義（P＜0.05），可見這些白質區的FA值降低時可加快腦白質的損傷發生，即腦白質神經纖維束髓鞘化的發育程度及其受損程度，與文獻報道一致［22-23］。這說明，新生兒腦組織出現缺血、缺氧狀況后，各個腦感興趣區域的FA值會急劇降低，與正常水平存在明顯的差異，可見DTI的FA值可用于篩查新生兒腦組織是否出現缺氧、缺血

狀況，一旦確認其發生窒息，可及時采取有效的措施進行救治；而內囊后肢的FA值在新生兒缺氧缺血性腦病、窒息、健康組之間存在明顯差異［24］，這說明內囊后肢區域的FA值不僅可以篩查新生兒腦組織是否出現缺血、缺氧狀況，還可以對新生兒腦組織是否受損予以反映。

本次研究中，腦癱組患兒的ADC值高于非腦癱組，ADC值上升表示神經纖維束的異常發育，與文獻中研究結果相符［25］。腦白質區胼胝體壓部、胼胝體體部、左側丘腦后輻射、雙側皮質脊髓束、雙側半卵圓中心、左側內囊后肢、左側頂葉和左側丘腦的ADC值組間比較，差異有統計學意義（P＜0.05），表明這些區域的ADC值升高時會引發腦白質損傷。ADC值同樣反映了新生兒的白質纖維結構的受損程度［26］。采用DTI檢測新生兒缺氧缺血性腦病，能有效提高陽性檢出率和診斷準確率，且能為臨床擬定治療方案提供依據。

本次研究中，通過對缺氧缺血性腦病患兒發生腦白質損傷的多因素Logistic回歸分析，其中胼胝體壓部、左側內囊后肢和左側皮質脊髓束的FA值均是腦白質損傷的獨立預測因素。分析其原因，是由于這些部位髓鞘化發育成熟的時間早，氧需求旺盛，隨缺氧缺血性程度加重而加重其受損程度。這些獨立預測因素須作為重點關注的參數。

綜上所述，擴散張量成像可反映出患兒神經纖維束的發育或者損傷情況，可將其作為缺氧缺血性腦病患兒腦白質損傷和評估預后的有力證據，用于指導醫師臨床早期診斷。