SWI結合DTI對早產兒局灶性白質損傷的早期診斷和預后價值評估

王海濱 王理 汪榮 魏培英

隨著圍生醫學和新生兒醫學的進步，早產兒存活率不斷提高，但局灶性白質損傷（punctate white matter lesions，PWML）的發生率依然高達8%～26%[1]，主要表現為深層腦白質的局灶壞死和中央腦白質的彌漫性病灶，是導致早產兒白質發育不良、傷殘的重要原因[2]。由于PWML早期診斷缺乏特異性，患兒可完全無臨床癥狀或僅有肌張力低下、自發運動減少，呼吸暫停或心跳減慢[3]，因此，早期客觀評價腦白質情況以及PWML損傷類型將有助于PWML患兒的臨床治療。但目前常規超聲、CT、MRI等檢查手段在早期診斷PWML上缺乏特異性，伴隨著3.0 T MRI儀的出現，彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術被廣泛用于評估腦白質損傷，為PWML早期診斷提供可能[4]。因此，本研究擬評估磁敏感加權成像（magnetic sensitive weighted imaging，SWI）結合DTI技術對早產兒發生PWML的早期診斷以及預后價值，現將結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 收集2019年6月至2021年11月在浙江大學醫學院附屬杭州市第一人民醫院NICU住院的早產兒65例，根據最終是否診斷為PWML分為PWML組（37例）和對照組（28例）。PWML組男22例，女15例；出生體重1.82～3.73（2.31± 0.35）kg；胎齡 31～36（33.72±2.86）周。對照組男15例，女13例；出生體重1.94～2.87（2.29±0.38）kg；胎齡 32～36（34.52±2.40）周。兩組早產兒性別、出生體重、胎齡比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），具有可比性。納入標準：胎齡＜37周，出生體重＜2.5 kg；出生1、5 min的Apgar評分均≥8分；各項生命體征穩定；無遺傳代謝疾病或先天畸形。排除標準：因運動偽影影響圖像質量無法觀察的病例；MRI檢查序列不全的病例。本研究經浙江大學醫學院附屬杭州市第一人民醫院醫學倫理委員會審查通過（批準文號：2020-152-01），所有早產兒家屬均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 臨床資料收集 記錄早產兒的入院診斷、Apgar評分等相關臨床指標。

1.2.2 神經發育評估 分別于入院時、矯正6月齡后對早產兒進行新生兒神經行為評定（neonatal behavior‐al neurological assessment，NBNA）評分，該量表共 5個項目，即行為能力、被動肌張力、主動肌張力、原始反射、一般狀態。滿分為5分，得分越高表明神經功能改善越好[5]。矯正6月齡時采用Gesell發育診斷量表和中國嬰幼兒智能發育量表（Children's Developmental Center of China，CDCC）對早產兒智能發育情況進行評價，其中Gesell發育診斷量表包括5個能區發育商:適應性、粗大動作、精細動作、語言、社會交往[6]。

1.2.3 MRI檢查 所有早產兒出生2周內行顱腦MRI檢查（T1WI、T2WI、SWI）和 DTI檢查。MRI檢查方法：將早產兒喂足奶后，在掃描前30 min，由責任護士遵醫囑，給予早產兒10%水合氯醛0.5～1.0 ml/kg口服鎮靜，全程心電、呼吸監測，待新生兒安睡后用棉被包裹放置在檢查床上，在外耳道放置彈性耳塞減小設備噪聲，并用海綿固定頭部減少運動偽影。MRI檢查技術參數：（1）使用Siemens Vero 3.0 T超導型MRI儀，采用頭部8通道陣列線圈，常規行橫軸面FLAIR T1WI（TR 1 500 ms，TE 8.5 ms,TI 669 ms），層厚 4 mm，間距0.8 mm，FOV 200×200,矩陣 256×256，采集2次，T2WI（TR 3 700 ms，TE 96 ms）層厚4 mm，間距0.8 mm，視野200 mm×200 mm，矩陣256×256，采集次數2次，FLAIR T2WI（TR 8 000 ms，TE 94 ms，TI 2 370 ms），層厚4 mm，間距0.8 mm，FOV 200×200,矩陣256×256，采集2次，根據不同需要選做矢狀面T2WI或冠狀面FLAIR序列（層厚/間距4/0.8 mm，視野200 mm×200 mm，矩陣256×256）。（2）SWI序列，TR 28 ms，TE 20 ms，翻轉15°，層厚/間距：4/0.8 mm，激勵次數1次，矩陣320×320。（3）DTI采用平面回波成像序列，所有早產兒均行12個方向敏感梯度的擴散權重采集，b=1 000 s/mm2，掃描層面平行于常規 MRI，層厚 2.0 mm，TR 11 700 ms，TE 88 ms，視野230 mm×230 mm，激勵次數1。應用siemens singo Workstation行DTI和SWI圖像后處理。生成幅度圖，使用纖維束成像軟件包進行白質纖維束成像（diffu‐sion tensor tractography，DTT），自動生成各向異性分數（fractional anisotropy,FA），選取感興趣區測量表觀彌散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）。評價指標：（1）MRI評估：通過分析兩組患兒的幅度圖和DTT圖，比較FA值、ADC值；（2）PWML診斷標準：常規MRI的T1WI呈高信號，T2WI呈低或等信號，SWI呈低或高信號，PWML損傷類型包括出血型和非出血型，非出血型時SWI的幅度圖表現為高信號，出血型SWI的幅度圖表現為大小不等的斑片狀低信號[5]。DTI表現為半卵圓中心、側腦室旁點狀或線狀ADC低信號，伴或不伴短 T1短 T2信號[6]。

1.3 統計學處理 采用SPSS 23.0統計軟件。正態分布的計量資料以±s表示，兩組比較采用獨立樣本t檢驗；計數資料以百分率表示，兩組比較采用χ2檢驗。相關性分析采用Pearson相關。利用ROC曲線分析DTI診斷的靈敏度、特異度、陽性預測值和陰性預測值。計算SWI和DTI診斷的Kappa值，當Kappa＞0.4表明兩診斷方法具有一致性，Kappa＞0.7具有較好的一致性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組早產兒臨床資料比較 兩組早產兒入院時NBNA評分差異無統計學意義（P＞0.05）。兩組早產兒在矯正6月齡時NBNA評分高于入院時，差異均有統計學意義（均P＜0.05），矯正6月齡時對照組Ge‐sell發育量表中各系統得分高于PWML組，差異均有統計學意義（均P＜0.01），見表1。

表1 兩組早產兒臨床資料比較

2.2 SWI和DTI對PWML病灶的診斷效能評估 共檢測出37例患兒PWML病灶126個，其中53個位于側腦室旁，32個位于半卵圓中心，7個位于丘腦處，14個位于內囊前肢，11個位于內囊后肢處，9個位于胼胝體。病灶在SWI幅度圖呈高信號（95/126，75.40%）、等信號（21/126，16.67%）或低信號（10/126，7.94%）；ADC圖呈低信號（119/126，94.44%）或等信號（7/126，5.56%）。DTI的PWML病灶檢出率（94.44%）高于SWI（83.33%）（χ2=47.221，P＜0.01）。此外，DTI的診斷一致性優于SWI，Kappa值為0.877、靈敏度0.892、特異度1.000、準確度93.8%、陽性預測值100.%、陰性預測值87.5%，見表2、圖1。

圖1 SWI和DTI對PWML診斷效能的ROC曲線

表2 SWI和DTI對PWML的診斷效能（例）

2.3 兩組早產兒DTI檢查結果比較 PWML組病灶區域的FA值、ADC值均低于對照組相同解剖區域的FA值和ADC值（均P＜0.05），且對照組內囊后肢的FA值高于其他腦白質區域的FA值（P＜0.05），見圖2-3（插頁）。

圖3 PWML病灶區域的DTI圖[a-f：從不同角度顯示病變部位，腦內白質纖維束質減少、稀疏或中斷情況（箭頭所示）]

2.4 不同白質區FA值和ADC值與預后神經系統評分的相關性分析 內囊后肢的FA值和ADC值與Gesell發育量表中的精細運動發育商均呈正相關性（r=0.711、0.841，均P＜0.05），丘腦、內囊前肢、胼胝體、腦室旁的FA值和ADC值與Gesell發育量表中的其余發育商均無相關性（均P＞0.05），見表3、圖4。

圖4 FA值和ADC值與Gesell發育量表精細運動發育商相關性分析的散點圖

表3 FA值和ADC值與預后神經系統評分的相關性分析（r值）

3 討論

早產兒PWML具有散在性和多變性，可導致患兒不良神經發育結局[7-8]，目前對PWML的早期預警指標主要依靠常規MRI檢查，但T1WI的信號改變與腦實質出血信號特征相似，無法和SWI一樣鑒別PWML損傷類型[9]。對于較隱蔽的PWML如發育性異常或局部腦白質纖維束損傷的診斷缺乏特異性。因此，需要尋找能夠早期客觀評價和診斷早產兒發生PWML的特異性輔助檢查，而DTI技術為解決這個臨床問題提供了可能。本研究應用了DTI和SWI對早產兒進行早期診斷和神經預后評估，以尋找準確性更高的無創性輔助檢查技術。

本研究早產兒在出生2周內完善SWI及DTI檢查，這是由于早產兒的腦白質處于動態發育過程中，有研究顯示當早產兒矯正到足月時，伴隨著PWML病灶數量的減少，有22%～39%的T1WI高信號會逐漸消失[10-11]。因此，在早產兒生后及早行MRI檢查對PWML損傷程度的準確評估具有重要臨床價值。本研究顯示，37例早產兒中共檢測出PWML病灶126個，其中DTI的PWML病灶檢出率明顯高于SWI（分別為94.44%、83.33%）。此外，DTI的診斷一致性優于SWI。常規MRI中T1WI高信號和T2WI低信號并非都是由出血性損傷導致，部分患兒是膠質細胞增生的表現，PWML主要是缺血缺氧或炎癥作用下導致的少突膠質前體細胞受損，一方面增殖星形細胞釋放細胞因子，導致再生的少突膠質細胞發育成熟受阻，不能正常髓鞘化；另一方面巨噬細胞吞噬了壞死的細胞而導致脂類成分增加，最終引起白質發育延遲[2，12]。SWI是利用不同組織間的磁敏感性差異而產生圖像對比增強的一種MRI新技術，由于SWI對血紅蛋白的代謝物等順磁物質高度敏感，因此，在顯示微出血性及水腫性腦損傷病灶方面更具有明顯優勢，可以對PWML呈T1WI高信號病灶是否為出血性腦損傷進行鑒別[1，13-14]。DTI技術作為一種研究和診斷腦白質病變的無創性的新技術方法[17]，是以參數值而不是以灰階來反映組織特征，不同參數成像從不同的側面反映體內水分子的平均位移、分子位移差別及其主要方向，尤其適合腦白質的顯像。重建后獲得的DTT圖像，不僅可以通過FA值和ADC值對腦白質損傷程度進行量化評價，還能夠直觀地全面觀察腦白質纖維束的走向及完整性[6，15-16]。

本研究結果顯示，PWML組病灶區的FA值和ADC值低于對照組對應的腦白質區域，這與既往研究相似，FA值可以間接反映組織水擴散的快慢，FA值越小，水分子擴散各向異性的程度越低[5]。而ADC值可用來定量描述組織中水分子擴散運動的擴散程度，ADC值越低，組織內水分子擴散運動受限越重[6]。FA值和ADC值的變化主要與軸突髓鞘化過程中大分子物質如髓磷脂濃度升高、細胞外空間減少及水分子減少，細胞毒性水腫或膠質細胞數量增加有關[17]，所以FA值和ADC值的變化在一定程度上反映了腦白質的成熟度及微結構的完整性，并且下降程度與腦損傷程度密切相關[17-18]。此外，本研究中對照組在不同部位腦白質之間的FA值也存在差異，其中內囊后肢的FA值明顯高于其他腦白質區域的FA值，表明不同部位腦白質的發育次序存在差異，在早產兒內囊后肢較其他腦白質部位最先發育成熟[19]。而ADC隨著出生胎齡的增加而降低，但其變化程度不如FA顯著，因此在不同腦白質區域差異不大[19-20]。

本研究相關性分析顯示，內囊后肢的FA值和ADC值均與精細運動商發育呈正相關，Pannek等[21]研究發現放射冠、皮質脊髓束、胼胝體、內囊后肢的FA值與認知及運動結果呈正相關。Novak等[22]研究表明基底核及丘腦、內囊后肢的ADC值對后期精細運動功能的評估有一定價值。Arberet等[23]對PWML嬰兒的長期隨訪結果顯示，手和手指靈活性以及敏捷性顯著降低，可能與微結構和代謝性白質成熟的廣泛異常有關。盡管由于各個研究存在一定的異質性，導致本研究結果與既往研究不完全相同，但是也從側面證實了PWML的位置與不良運動結果之間可能存在關聯[23-24]。PWML損傷位置被認為是早產兒神經發育結果的重要決定因素[25]，并且腦性癱瘓可能與皮質脊髓束周圍的PWML聚集或內囊后肢的信號強度異常有關[26]。

本研究也存在一定的局限性，首先為單中心研究，時間跨度較大，對于樣本量的選擇有限且缺乏個體化研究數據，因此還需進一步多中心研究完善該結論；其次，PWML病灶散在且位置多變，未能對病灶的時空分布特征進行深入研究；最后，盡管研究顯示PWML病灶的動態變化與損傷程度相關，但由于DTI檢查項目昂貴以及檢查時間長等原因，本研究未能對早產兒PWML損傷情況進行動態評估。

總之，SWI和DTI多序列結合有助于為診斷PWML和評估早產兒精細運動發育提供新的直觀且可定量的無創檢查，為個體化評估提供腦結構變化關鍵參數。