早产儿脑损伤影像学及脑电图诊断的研究进展

2017-03-07 10:19林颖仪综述黄水清审校
临床儿科杂志 2017年7期
关键词:侧脑室脑电图胎龄

林颖仪综述 黄水清审校

广州医科大学附属广东省妇儿医院(广东广州 510010)

·文献综述·

早产儿脑损伤影像学及脑电图诊断的研究进展

林颖仪综述 黄水清审校

广州医科大学附属广东省妇儿医院(广东广州 510010)

早产儿特别是<28周的超未成熟儿,由于脑血管发育不成熟,脑血流自主调节能力较差,极易出现脑血流动力学紊乱,且早产儿神经元、少突胶质细胞及其前体对缺氧缺血异常敏感,耐受性低,易损性高,导致早产儿脑损伤及神经系统后遗症发生率较足月儿高。但临床上早产儿脑损伤往往缺乏明显的神经系统症状和体征,容易漏诊而错过治疗时机。头颅超声、MRI及脑电图均是早产儿脑损伤早期诊断的特殊检查手段。在早期颅内出血诊断上头颅超声优于后两者,但脑白质软化评估则MRI特别是DWI诊断价值最高,而脑电图可在各时期辅助诊断脑损伤患儿,三者各有优劣,临床上若能合理运用三者诊断早产儿脑损伤,则有助于及时发现疾病,尽早治疗,减少早产儿神经系统后遗症的发生,降低致残率,改善远期预后。

脑损伤; 诊断; 影像学; 脑电图; 早产儿

近年来,随着新生儿科重症监护病房的发展及呼吸机等抢救技术的应用,全球早产儿的发生率持续升高,由2005年的9.6%增至2010年的11.1%[1]。<32周早产儿和极低出生体质量儿的发生率由1996年的0.87%增至2008年的1.1%[2],同时也增加了早产儿脑损伤的发病率。发生脑损伤的早产儿可能出现中枢性呼吸暂停、心动过缓、血压波动、惊厥、颅内压增高、肌张力异常、原始反射异常等表现,也可无明显临床症状。由于缺乏特异性神经系统症状和体征,目前早产儿脑损伤诊断主要依靠影像学及脑电图,因此本文就早产儿脑损伤的影像学及脑电图诊断的最新研究进展综述如下。

1 早产儿脑损伤定义及流行病学

早产儿脑损伤(brain injury in premature infants,BIPI)主要包括脑室周围白质软化(periventricular leukomalacia,PVL)、脑室周围-脑室内出血(periventricular-intraventricular hemorrhage,PIVH)、缺血性脑梗死、出血后脑扩张及脑积水等病理改变[3],临床上以PVL和PIVH发病率最高。数据显示,在<32周的早产儿中,大约5%~15%存活者有脑瘫及感觉神经损伤,而认知障碍、行为落后和社交困难等后遗症的发生率高达25%~50%[4]。同时出生体质量也是影响早产儿神经预后的重要因素,出生体质量<1 500 g的早产儿发生颅内出血的比例约占20%~25%,而500~750 g的早产儿颅内出血的发生率升至45%[5,6]。我国多中心数据显示,早产儿脑室内出血(IVH)发生率9.3%,其中重度(Ⅲ级及以上者)高达2.1%,而且胎龄越小,出生体质量越轻,重度脑室内出血(IVH)发生率越高,出血程度越严重[7]。

由于早产儿脑损伤缺乏特征性鉴别要点,目前早产儿脑损伤诊断主要依靠影像学(超声、CT和MRI)、脑电图以及相关血清学方法(S100蛋白、神经元特异性烯醇化酶、激活素A等),特别是头颅超声、MRI及脑电图,具可重复、易操作及非侵入性等特点,备受国内外专家推崇。但三者的检查和诊断时机各有不同,直接影响治疗的时机与方法,与早产儿神经系统的远期预后有明显相关性,因此了解三者的优缺点和诊断应用尤为重要。

2 影像学检查

2.1 头颅超声

头颅超声通过灰阶成像及回声强度的变化对脑损伤作诊断,具有床旁观察、重复操作、安全无辐射的优点,适合于早期需要上呼吸机辅助通气的极低体质量或超低体质量早产儿的连续动态监测,及时了解脑损伤的发生及发展,但结果受限于操作者的主观意见及监测水平。超声对出血团块、液化灶及钙化较为敏感,在超声影像上,出血团块及钙化部位显示强回声声像,而液化灶则呈低回声或无回声[8],而在早产儿脑白质损害诊断方面,颅脑超声存在自身局限性。研究发现,在无囊腔形成的PVL患儿中漏诊率高[9]。超声对囊腔直径<5 mm的病灶检测阳性率较低,但对于早期病情未稳定的早产儿来说,头颅超声仍是最佳选择[10]。

IVH分级大多依据Papile分度法[11]将出血分为Ⅰ~Ⅳ级,Ⅰ级:单纯室管膜下生发层基质出血或伴极少量脑室内出血;Ⅱ级:出血进入脑室内; Ⅲ级:脑室内出血伴脑室增大; Ⅳ级:脑室扩大脑室旁白质损伤或出血性梗死。一般来说,急性期出血灶超声呈中强回声、边缘薄、边界清,2~3天后,若无继续新鲜出血,出血灶局部回声均匀增强,7~10天后,吸收期血块中心可为无回声,最终出血灶可完全吸收或成囊腔或机化成团。但7~10天后,超声出现强回声不消退,或大脑半球回声不均匀增强,散在分布的粗大强回声颗粒,则提示出现神经元坏死,随之逐渐形成软化灶,3~4周最终成为囊腔结构并伴脑室增大[12]。在预后及转归方面,脑室内出血越严重,级别越高,合并脑积水或出血性脑梗死,IVH临床症状越明显,病情进展越快[13]。重度IVH(Ⅲ、Ⅳ级IVH)是脑性瘫痪的高危因素之一[14]。

PVL根据de Vries分为4级[13]:Ⅰ级,双侧脑室周围局部强回声,≥7天,其后无囊腔出现;Ⅱ级,双侧脑室周围局部强回声,数周后(最早在生后2周)转变为脑室周围局部小囊腔改变;Ⅲ级,双侧脑室周围广泛性强回声,数周后(最早在生后2周)转变为脑室周围广泛性囊腔改变,囊腔可融合成片;Ⅳ级,双侧脑室周围广泛性强回声,并涉及皮质下浅表白质,数周后(最早在生后2周)转变为脑室周围和皮质下浅表白质弥漫性囊腔改变。超声影像诊断PVL的最佳时间为生后3~4周,多在侧脑室前角附近、后角三角区附近、侧脑室背侧以及半卵圆中心区域,而头颅超声诊断早产儿PVL一般分为4期病程[15]:①回声增强期,也是脑室周围白质缺血损伤水肿期,为生后1周左右,超声可在冠状切面上侧脑室前角外上方及矢状切面上后角三角区附近及侧脑室外侧探及有边界、粗糙和不均匀的强回声区;②早期轻度局限性的增强的回声一般在数日内、最晚在1周左右恢复正常,因此,早产儿生后1~3周内,轻度脑损伤患儿的颅脑超声可无异常声像,即相对正常期;③若1周后出现单侧侧脑室高回声,提示病变不完全恢复,严重的PVL超声通常可在2~3周在原回声增强区探出多个大小不一、形态各异的低回声或无回声小囊腔软化灶,此时称为囊腔形成期;④随后,较小的软化灶由于胶质细胞填充变小或消失无法利用超声检出,小囊腔消失,但较大的软化灶最终形成大囊腔,在PVL后期(1~2个月),超声可探及脑白质容积减少,脑室、脑裂和脑外间隙等增宽表现[16]。国外回顾性研究提示,PVL与B超异常回声强度无明显相关性,而与异常回声持续时间有关,报道称强回声持续时间在1周内的患儿预后良好,持续时间较长的患儿容易出现运动方面的后遗症[17];另外,患儿运动认知障碍等神经系统后遗症的类型及程度主要取决脑白质损伤的部位与其受累神经纤维投射范围[11]。

2.2 磁共振成像(MRI)

目前临床最常用的MRI分为常规MRI及MR扩散加权成像(diffusion weighted magnetic resonance imaging,DWI),两者在检测时机各有利弊。DWI是利用定量计量弥散系统值(apparent diffusion coeffcient,ADC),反映组织内水分子不规则运动的成像技术,由于缺血缺氧脑损伤后早期阶段,脑细胞内水分子扩散运动受限(脑细胞水肿期),以表现为脑室周围白质水肿区高信号的DWI灵敏度高,因此近年来国际普遍认可在脑损伤早期(数小时至1周内)推荐使用DWI筛查,同时ADC值下降程度可作为早期PVL严重程度的评估指标[18]。但在脑白质损伤亚急性期或后期,主要形成囊腔空洞或胶质细胞瘢痕增生,DWI敏感性下降,诊断效价不如常规MRI。另外还有近年研究较为热门的磁敏感加权成像技术(susceptibility weighted imaging,SWI),这项技术主要利用高铁血红蛋白和含铁血黄素聚集,使局部磁场改变引起质子相位差别而成像,SWI对颅内出血损伤呈低信号,也叫信号缺失,SWI特别对微小出血具有较高诊断价值,但其应用仍未普及,应用前景有待探讨。

此外,MRI检查时机及对象也十分重要,超声异常早产儿或极早早产儿建议纠正胎龄40周完善MRI检查,而情况允许下,可在生后2周内完成首次MRI及DWI筛查,纠正胎龄40周或首次筛查后2周进行第2次检查[19]。

颅内出血的MRI基本影像学声像为T1加权像高信号,T2加权像低信号[11],但MRI在IVH的检测阳性率及诊断效果均逊于头颅超声,特别是早期及后期颅内出血,如出血3天内的早期IVH呈T1加权像等信号或低信号,T2加权像高信号,而大于出血2周的后期出血则T1、T2均呈高信号,可能由于脑脊液存在残余积血或出血时间过长,超越了MRI的分辨率[20],颅内出血可能性较大的早产儿,还可加用SWI检查。

由于引入DWI技术,联合常规MRI, 在早期早产儿脑白质损伤诊断方面,核磁共振技术更优与颅脑超声,早期(数小时至1周)DWI表现为高信号,后期的DWI信号无明显变化[18],因此常规MRI在后期更有优势。盛京医院团队分别对局灶性和弥漫性早产儿脑白质损伤的早期及后期MRI及DWI改变进行研究发现,局灶及弥漫性的早期DWI均呈高信号,局部脑白质损伤常规MRI中T1WI为正常或稍高信号,伴或不伴T2WI低信号,而弥漫性损伤,常规MRI信号没有变化。在复查后期转归上,局部病变可消失,也可出现影像学异常,即DWI高信号消失或稍高信号,T1WI高信号,伴或不伴T 2 WI高或低信号;弥漫性损伤DWI信号消失或与T1WI变成高低混杂信号,T2WI表现为高或高低混杂信号[21,22]。

目前国内外主要参考Miller等[23]及Inder等[24]法对早产儿脑白质损伤的MRI进行诊断分级,Miller通过T1WI并根据病变大小、数目和部位把脑白质损伤分为轻中重损伤,而Inder利用T1WI和T2WI对脑白质5个区域评分后划分为正常及轻中重损伤,两者各有优劣,Miller法不能用于评估脑白质损伤的动态变化过程及结局,而Inder法则主要用在晚期检查。

3 脑电图

脑电图通常分为常规脑电图及振幅整合脑电图(amplitude integrated electroencephalogram,aEEG)。aEEG是由常规脑电图演变产生的判读容易、操作简单的脑功能监护方法,它将常规脑电信号以压缩时间的波幅形式来反映大脑背景活动的整体水平,而常规脑电图反映各时间点原始脑电的频率、波幅、调节调幅、位相及脑电波形等变化趋势,用于发现细微异常电活动,因此两者各有利弊,在评价脑损伤程度及判断脑损伤预后上需结合两种脑电图。

aEEG目前国内外基本认可Burdjalov[25]评分系统评估脑功能,此评分系统主要从aEEG的连续性(0-2分)、睡眠觉醒周期(0-5分)、下边界振幅(0-2分)和带宽(0-4分)4个方面来评估。Burdjalov列出24~36周各胎龄正常早产儿的aEEG趋势变化:①24~26周,aEEG背景活动不连续,无睡眠觉醒周期或大约胎龄26周时仅出现初步周期变化,下边界振幅轻度抑制,以宽带为主;②27~28周,aEEG连续性增强,有不明确的周期,下边界振幅升高伴有带宽变窄,持续约20~30 min;③29周后周期辨别度增强,31周连续性成熟,34周基本建立睡眠觉醒周期,下边界振幅稳定,宽带继续缩小;④36周出生的早产儿aEEG周期及带宽成熟。另外国内对胎龄在28~36周的正常早产儿进行连续aEEG脑功能监测实验得出相似结论,出生时胎龄越大,aEEG越成熟,表现为连续性及睡眠觉醒周期越明显,窄带下边界电压逐渐升高,带宽变窄[26]。因此,若记录的aEEG图形与其纠正同胎龄的正常脑电图形描述不相符,则提示脑电活动成熟延迟或异常脑电活动。

虽然aEEG易于操作及读图,但在早产儿,特别是<28周的极早早产儿脑损伤者,睡眠觉醒周期及连续性不成熟,aEEG容易出现漏诊或误诊,因此近年来国内外学者建议用常规脑电图中安静睡眠期中爆发间期(interburst intervals,IBI)来评估早产儿脑功能状态及成熟度[27],专家建议<30周的早产儿最长接受IBI时间为30~35秒,31~33周最长IBI时间为20秒,34~36周为10秒,而>36周则要在6秒以内,总体来说,爆发间期时间越长,提示预后不好可能性越大。另外,判读不成熟波形用于诊断大脑成熟延迟或异常上,常规脑电图更有优势,如δ刷、额区一过性尖波、颞区尖波、Rolandic区正向尖波和枕区δ波等不成熟波,一般最早出现在校正胎龄(corrected age,CA)23~24周,CA 31~33周最常见,达到高峰,随后逐渐减少,CA >42周后基本消失,若CA 33周后的脑电图仍判读较多不成熟波,或者CA 42~44周后仍能看到上述波形,或者则提示为不成熟脑电图[28]。

一般来说,常规脑电图主要从睡眠分期和背景活动两方面分为6个胎龄组进行描述:①<28周,这时期早产儿无法从脑电图中辨别睡眠期与清醒期,也无法辨别睡眠期中安静睡眠(quiet sleep,QS)及活动睡眠(active sleep,AS),只能通过早产儿的四肢活动、睁眼眨眼或哭喊区分,此时脑电图上AS及QS期均为非连续图形,开始出现一过性不成熟波;②28~31周,这时期早产儿的睡眠分期和<28周的基本一致,但不成熟波开始增多;③32~34周,32周以后,可逐渐从脑电图上区分清醒与睡眠分期,但仍需通过四肢活动或眼动区分清醒期和AS期,另外按顺序清醒期、AS期和QS期的脑电图先后从非连续图形转为交替图形,此时一过性不成熟波出现达高峰;④35~37周,这时期的睡眠分期大致同前一期相似,而背景活动方面,AS期脑电图已基本为连续图形,QS期为交替图形较多,一般来说36周后清醒和AS期不应出现交替图形,否则则成熟延迟,而δ刷、Rolandic区正向尖波和枕区δ波等逐渐减少;⑤38~42周,此期已能明确区分睡眠周期,AS期连续,QS期仍存在交替及连续图形,总体一过性不成熟波减少或消失,若Rolandic区正向尖波仍持续存在,提示脑实质损伤,常见早产儿脑室内出血;⑥>42周,睡眠分期明确,脑电图呈连续图形,不成熟波消失,若44周后QS期可见交替图形或δ刷,提示成熟延迟[28]。最后根据各胎龄组脑电图的发育特点、不成熟波出现数量的多少和双侧半球同步性,从而判断早产儿脑电图是否存在背景活动成熟延迟、电压异常、一过性波延迟消失或过度发放等神经活动异常,并分为轻度、中度及重度异常脑电图3类。

开展早产儿脑功能监测的时机也十分重要,2015年美国临床神经电生理学会指南指出胎龄<28周的早产儿、或有高危因素(宫内窘迫、感染、胎胎输血、坏死性小肠结肠炎、头颅超声异常)的胎龄为29~33周的早产儿均在生后3天内进行脑电图初次监测,无高危因素的29~33周以及>33周的早产儿在生后1周进行常规脑电图监测,复查时机为纠正胎龄32~36周[29],早期判读与诊断,尽早予以营养脑神经等治疗,有助于改善神经系统预后情况。

综上所述,头颅超声、MRI及脑电图均是早产儿脑损伤早期诊断的特殊检查手段。在早期颅内出血诊断上头颅超声优于后两者,但脑白质软化评估则MRI特别是DWI诊断价值最高,而脑电图可在各时期辅助诊断脑损伤患儿,三者各有优劣,临床上若能合理运用三者诊断早产儿脑损伤,则有助于及时发现疾病,尽早治疗,提高患儿生活质量。

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(本文编辑:梁 华)

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《临床儿科杂志》编辑部

Advances in imaging and electroencephalogram in the diagnosis of brain injuries in preterm infants

Reviewer: LIN Yingyi, Reviser: HUANG Shuiqing (Department of NICU, Guang Dong Women And Children’s Hospital, Guangzhou Medical University, Guangzhou 510010, Guangdong, China)

The cerebral hemodynamic disorders are most likely to occur in preterm infants, especially in extremely preterm infants with gestational age <28 weeks, due to the immaturity of cerebral vascular development and poor autoregulation of cerebral blood flow. Also the neurons, oligodendrocytes and their precursors in preterm infants are abnormally sensitive to hypoxia and ischemia with low tolerance and high vulnerability, which lead to a higher incidence of brain damage and neurological sequelae in preterm infants than that in full-term infants. Because brain injury in the premature often lacks the obvious nervous system symptom and the sign clinically, it is easy to be misdiagnosed and hence suitable treatment opportunity is missed. Cranial ultrasonography, MRI and EEG are the special examinations for early diagnosis of brain injury in preterm infants.In the diagnosis of early intracranial hemorrhage, cranial ultrasonography is superior to both MRI and EEG, but MRI especially DWI has the highest diagnostic value in the evaluation of leukoencephalomalacia, and EEG plays a supporting role in diagnosis of brain injury in each period. The three techniques have their own advantages and disadvantages. In clinical practice, if three techniques can be rationally used for the diagnosis of brain damage in preterm infants, it would be helpful to detect the disease in time and treat appropriately as soon as possible, and thus reduce the neurological sequelae and disability in preterm infants, and improve the long-term prognosis.

brain injuries; diagnosis; imaging; electroencephalogram; preterm infant

2016-12-26)

10.3969/j.issn.1000-3606.2017.07.019

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