三维动脉自旋标记灌注成像结合标记后延迟时间在新生儿缺氧缺血性脑病中的应用

唐世龙，何玲，刘波，刘先凡，钦斌，冯川

重庆医科大学附属儿童医院放射科，儿童发育疾病研究教育部重点实验室，儿科学重庆市重点实验室，重庆市儿童发育重大疾病诊治与预防国际科技合作基地，重庆 400014；

新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是引起儿童神经系统损伤的常见原因之一，轻者预后良好，严重者可导致新生儿发育迟缓、智力低下、癫痫等神经系统损害，甚至引起新生儿死亡[1-3]。早期诊断HIE、准确判断HIE脑损伤的程度和范围，并及时进行干预和治疗是目前研究的热点和难点。

三维动脉自旋标记（three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL）脑血流灌注成像对流入脑的动脉血进行连续标记，待标记血液流入脑组织后，进行全脑三维快速成像，并测量全脑血流量的变化。3D-ASL具有无创性，且无需注射对比剂即可重复多次对全脑进行功能成像和评价，已广泛应用于临床[4-5]。目前，3D-ASL应用于成人脑部检查的研究较多；而应用于儿童，尤其是新生儿脑部检查的研究较少。既往研究缺乏 3D-ASL中标记后延迟时间（post label delay，PLD）对日龄不同患儿脑血流灌注影响的探讨。新生儿日龄不同，动脉内血液的流动速度可能存在差异，PLD选择不当会使测得的新生儿脑血流量与实际的脑血流量出现较大的偏差，以至于不能准确判断HIE脑损伤的程度和范围。

本研究通过寻找适合新生儿各日龄段脑部 3DASL灌注扫描的最佳PLD，并归纳各日龄段正常新生儿在最佳PLD条件下的脑血流灌注特征；分析各日龄段新生儿HIE患儿在最佳PLD条件下脑血流量灌注情况与正常新生儿脑血流灌注情况的差异，以尽早准确判断患儿HIE脑损伤的程度和范围，使其接受及时合理的治疗，最大程度地减少其并发症及后遗症的发生。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2016年5月－2017年4月重庆医科大学附属儿童医院疑似颅内疾病行MRI检查的正常足月新生儿（胎龄37～41周）200例作为对照组，每日龄段新生儿各40例；同时纳入2017年5月－2018年3月临床诊断为HIE的足月新生儿（胎龄37～41周）200例作为研究组，每日龄段新生儿各40例。两组新生儿一般资料见表1。研究组纳入标准：有明确的可导致胎儿宫内窘迫的异常产科病史，以及严重的胎儿宫内窘迫表现或在分娩过程中有明显窒息史；出生时有重度窒息；出生后不久出现神经系统症状（如过度兴奋、嗜睡、拥抱反射减弱等），并持续 24 h以上，临床诊断为中度

表1 纳入研究的新生儿基本资料比较

HIE。排除标准：排除颅内出血、电解质紊乱和产伤等原因所致抽搐，以及遗传代谢性疾病、宫内感染和其他先天性疾病所致脑损伤[6-10]。本研究通过医院伦理委员会批准（2016年伦理审第16号），所有新生儿检查前家属均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用 GE discovery MR750 3.0T MR扫描仪，8通道头颈联合线圈。新生儿镇静熟睡后行颅脑MR平扫及3D-ASL脑血流灌注扫描，平扫序列为横轴位 T1FLAIR、T2FLAIR、T2WI等，3DASL序列均采集 3次，PLD分别设置为 1025 ms、

1525 ms、2025 ms。3D-ASL成像参数：TR 4387 ms

（PLD 1025 ms）、4630 ms（PLD 1525 ms）、4842 ms

（PLD 2025 ms），视野21 cm×21 cm，TE 10.5 ms，激励次数5次，层厚4.2 mm，采集层数30层，采集时间 6 min 35 s（PLD 1025 ms）、6 min 57 s（PLD 1525 ms）、7 min 16 s（PLD 2025 ms）。3D-ASL 序列均采集1次，0～24 h、1～3 d组PLD值预设为1025 ms，其余组PLD值预设为1525 ms。

采用 GE ADW 4.6工作站，将原始数据导入Functool软件，获得脑血流量图，分别测量小脑、丘脑、枕叶、颞叶、顶叶、额叶等组织值，由3名主管技师独自手动勾画圆形感兴趣区（ROI），大小为（55.0±2.1）mm2，所有病例的ROI大小、位置、层面尽量保持一致。

1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0软件，计量资料以±s表示。相同日龄段对照组新生儿同一脑区不同标记后延迟时间所测得的3D-ASL灌注脑血流量值采用重复测量的方差分析模型，两两比较采用 Bonferroni法；相同日龄段对照组与研究组新生儿同一脑区相同标记后延迟时间所测得3D-ASL灌注脑血流量值比较采用配对资料t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床预试验 对照组不同日龄段新生儿各脑区脑血流量分析结果显示，0～24 h、1～3 d组新生儿在PLD为1025 ms时，各脑区脑血流量值均高于PLD值为1525 ms和2025 ms。相同日龄段同一脑区在不同PLD值时所测得的脑血流量值差异有统计学意义（P＜0.05）；其余组新生儿各脑区PLD值为1525 ms时所测得脑血流量值均高于PLD值为1025 ms和2025 ms，相同日龄段同一脑区在不同 PLD值时所测得的脑血流量值差异有统计学意义（P＜0.05）。见表2及图1。

表2 不同日龄段正常新生儿各脑区脑血流量值比较[ ±s，ml/（100 g·min）]

表2 不同日龄段正常新生儿各脑区脑血流量值比较[ ±s，ml/（100 g·min）]

脑区1025 ms脑血流量1525 ms 2025 ms F值P值0～24 h新生儿小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶23.60±4.12 44.85±3.99 11.97±1.89 26.75±3.15 13.29±2.11 12.70±2.15 18.93±3.02 37.18±3.96 8.91±2.89 21.58±2.87 10.53±2.01 10.12±2.73 19.18±3.45 35.46±4.08 9.13±2.63 20.12±3.12 9.88±2.18 9.63±1.57 8.327 5.681 11.832 8.159 11.394 22.281＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 1～3 d新生儿小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶25.14±3.18 48.71±4.02 13.19±1.02 29.56±2.89 15.67±1.73 13.89±2.25 20.17±3.11 38.56±4.02 10.13±2.05 24.18±2.67 12.19±1.94 11.51±1.66 17.56±2.88 31.14±3.76 7.15±1.39 21.02±2.79 10.11±1.67 8.56±1.39 16.139 12.582 9.215 13.127 8.312 16.257＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 3～7 d新生儿小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶23.57±2.76 41.19±3.98 10.53±1.12 22.83±2.45 11.61±1.78 10.32±1.56 27.61±3.96 49.53±4.05 13.18±1.72 28.66±2.84 15.83±3.04 14.01±1.99 20.31±3.17 36.39±3.91 8.15±1.55 19.37±2.13 9.59±1.96 8.39±1.34 11.368 9.871 18.562 13.139 7.521 9.371＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 7～15 d新生儿小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶21.23±3.49 42.17±4.13 12.15±1.36 24.19±2.81 12.13±1.76 10.53±2.21 28.54±2.71 50.75±4.16 15.33±1.64 30.12±3.15 17.56±2.89 15.13±1.74 17.32±2.33 39.11±3.62 9.59±1.39 22.23±2.81 8.96±1.57 9.13±1.39 11.238 14.125 9.013 11.562 7.181 14.370＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 15～28 d新生儿小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶21.33±3.87 42.76±3.61 11.63±1.23 25.60±2.89 14.01±2.76 13.41±2.21 28.13±2.15 52.38±4.51 15.21±1.67 33.76±3.03 17.33±2.36 16.28±1.39 18.13±2.89 36.37±3.18 9.57±1.98 22.36±3.44 9.16±1.93 11.23±1.76 13.258 22.134 9.621 11.519 8.130 16.327＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

图1 不同日龄段正常新生儿各脑区脑血流量值。A～E分别为0～24 h组、1～3 d组、3～7 d组、7～15 d组、15～28 d组

2.2 临床试验 相同日龄段、相同脑区、相同 PLD值条件下，1～3 d组患儿3D-ASL灌注脑血流量除额叶白质区外均高于正常新生儿，差异有统计学意义（P＜0.05）；0～24 h和3～7 d组患儿3D-ASL灌注脑血流量低于正常新生儿，差异有统计学意义（P＜0.05）；7～15 d和 15～28 d组患儿3D-ASL灌注脑血流量与正常新生儿相同脑区相比，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3及图2～5。

图2 不同日龄段正常新生儿（A）与HIE患儿（B）各脑区脑血流量值的变化

图3 女，11 h，HIE。PLD值为1025 ms，脑部脑血流量图示灌注较低的绿蓝色

图4 男，2 d，HIE。PLD值为1525 ms，脑部脑血流量图除额叶灌注较低的绿蓝色（箭）外，其余部均示灌注较高的红绿色

图5 女，4 d，HIE。PLD值为 1525 ms，脑部脑血流量图示灌注较低的绿蓝色

表3 不同日龄段HIE患儿与正常新生儿各脑区脑血流量值比较[ ±s，ml/（100 g·min）]

表3 不同日龄段HIE患儿与正常新生儿各脑区脑血流量值比较[ ±s，ml/（100 g·min）]

脑区脑血流量正常新生儿HIE患儿t值P值0～24 h组小脑丘脑枕叶颞叶顶叶23.60±4.12 44.85±3.99 11.97±1.89 26.75±3.15 13.29±2.11 18.25±2.78 33.25±2.96 8.03±1.27 17.56±2.92 8.29±2.01 10.132 16.269 14.245 33.128 8.369＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001额叶12.70±2.15 8.13±1.29 7.936＜0.001 1～3 d组小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶3～7 d组小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶25.14±3.18 48.71±4.02 13.19±1.02 29.56±2.89 15.67±1.73 13.89±2.25 27.61±3.96 49.53±4.05 13.18±1.72 28.66±2.84 15.83±3.04 14.01±1.99 30.56±4.13 60.89±5.64 19.57±3.16 37.18±4.11 20.57±3.76 8.37±1.22 18.23±2.37 36.25±4.89 8.23±1.63 20.27±2.57 9.92±1.66 10.23±1.89 6.394 12.562 19.127 16.539 7.682 26.120 6.871 12.184 17.329 19.641 13.135 12.768＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 7～15 d组小脑丘脑枕叶颞叶顶叶额叶28.54±2.71 50.75±4.16 15.33±1.64 30.12±3.15 17.56±2.89 15.13±1.74 29.11±3.27 48.97±4.21 15.21±2.36 29.22±3.23 18.01±2.15 15.22±1.29 0.659 0.213 1.254 0.387 0.569 1.023＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05

续表3

3 讨论

3D-ASL技术是一种无需注入对比剂、无辐射、可多次重复测量的MR灌注成像技术，PLD是动脉内血液水分子被标记到采集成像层面的影像信号时间；动脉内血液通过时间（arterial transit time，ATT）是动脉血管内血液水分子从标记层面到达采集层面的时间。PLD是3D-ASL扫描技术的重要参数，其值的选择直接决定脑血流量的准确性。当 PLD＜ATT时或PLD＞ATT时采集到的MR信号较低，所得到的脑血流量值低估于真实的灌注值；当PLD=ATT时，采集影像时标记动脉内血液刚好到达成像层面，采集到的MR信号高，所得到的脑血流量值等于真实的灌注值[11-14]。因此，在3D-ASL脑血流量灌注扫描中，仅PLD值设置为最接近ATT时，PLD值才是最佳值，所测得的脑血流量才最接近真实值。

本研究从不同日龄段新生儿各脑区脑血流量值分析发现，0～24 h、1～3 d组新生儿PLD为1025 ms时各脑区脑血流量最高；其余组患儿PLD为1525 ms时各脑区脑血流量值最高。因此，在临床试验中各日龄段患儿 PLD均使用相应最佳值，以确保所测得的新生儿脑血流量与实际的脑血流量一致。

本研究结果显示，0～24 h组HIE患儿各脑区脑血流量值低于正常组新生儿，可能是由于缺氧导致脑部血管调节功能下降，不能通过血管扩张增加脑灌注量，从而引起各脑区脑血流量值下降。1～3 d组HIE患儿除额叶外，各脑区脑血流量值较正常组新生儿高，可能是脑部缺氧引起的急性损伤导致脑部血流量代偿性增加，最终导致各脑区脑血流量值增高。额叶区脑血流量较正常组新生儿低，可能是由于脑血流量重新分配时优先考虑脑部其他区域，从而加重了额叶白质区缺血。3～7 d组HIE患儿各脑区脑血流量值较正常组新生儿低，可能是脑组织缺氧加重以及脑灌注压显著增加将导致脑血管自主调节功能失代偿，脑动脉系统不能通过血管舒张增加脑灌注量，造成脑血流较前期减少，最终导致脑血流量值较前期降低。7～15 d、15～28 d组HIE患儿各脑区脑血流量值与正常组新生儿差异无统计学意义，故认为对出生后7 d以上的HIE患儿行3D-ASL检查已无较大临床意义，与其他研究结果基本一致[15]。

本研究的局限性在于纳入研究患儿均经临床诊断为中度HIE患儿，未纳入轻度和重度患儿；其次，HIE患儿仅使用最佳PLD值，未将PLD值进一步延长或缩短，得到的结果较为片面。以上不足之处有待在后续研究中进一步完善。

总之，3D-ASL技术可以反映脑血流灌注情况，与MR平扫序列相结合，可以更加全面地反映HIE患儿的病理过程，有助于早期诊断HIE疾病。