早期头颅磁共振成像联合脑脊液指标预测足月儿细菌性脑膜炎预后的价值

翟 倩 谢婵来 蒋思远 陈 斌 李淑涓 张 羿 乔中伟 曹 云

头颅影像学检查反映了疾病演变的神经病理过程和形态学变化，特别是MR已广泛应用于新生儿中枢神经系统疾病[6]。Oliveira等[7]报道，新生儿细菌性脑膜炎患儿中81%存在头颅MR异常表现，这些异常表现的患儿抗感染的疗程更长，发生晚期惊厥和神经系统异常的比例更高。Hsu等[8]分析了85例日龄<90 d的细菌性脑膜炎患儿的神经系统并发症，提示硬膜下积脓、脑软化、脑积水、脑室扩大与出院时神经系统后遗症的发生相关。而存在脑实质损伤的患儿远期神经系统预后更差，发生神经发育落后、脑瘫、认知障碍等的比例更高[9, 10]。头颅MR的病变部位、表现类型和严重程度可为评价新生儿细菌性脑膜炎的严重程度和预后提供有价值的影像学依据。本课题组前期研究[11]基于大脑损伤MR形态学表现的半定量评分系统，来评价头颅MR预测新生儿细菌性脑膜炎预后的价值，没有考虑与临床相关指标的联合分析，本研究在前期研究的基础上，对足月新生儿细菌性脑膜炎的临床特征和影像学资料进行分析总结，考察联合指标能否更好地预测预后。

1 方法

1.1 研究设计 回顾性队列研究。以细菌性脑膜炎足月新生儿为研究对象，以出院结局为队列终点(预后良好组和预后不良组)，以早期头颅MR半定量评分系统和/或脑脊液检查结果为诊断手段，评估不同方法预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后结局的价值。

1.2 诊断标准 新生儿细菌性脑膜炎的诊断标准参照第5版《实用新生儿学》[12]，有感染和脑膜炎的临床表现，并至少符合以下指标中的1项：①脑脊液细菌培养有细菌生长或/和脑脊液涂片找到细菌；②脑脊液细菌培养阴性，但脑脊液常规、生化检测符合细菌性脑膜炎改变。

1.3 纳入标准 同时满足以下条件：①复旦大学附属儿科医院(我院)出院诊断为细菌性脑膜炎的新生儿；②出生胎龄37～42周的足月儿；③住院期间完成头颅MR检查；④发病(有感染和脑膜炎的临床表现)至头颅MR检查的间隔时间≤14 d。

1.4 排除标准 满足以下任1项：①出院诊断中包含以下诊断：严重先天畸形、遗传代谢性疾病、原发性免疫缺陷病、缺血缺氧性脑病、胆红素脑病、严重颅内出血(Ⅲ～Ⅳ级)、病毒或梅毒螺旋体或真菌引起的中枢神经系统感染；②因脑积水、脑室扩张放置储液囊或脑室-腹腔分流之后发生脑膜炎；③脑脊液常规、生化正常，仅脑脊液培养阳性且考虑为污染菌；④判断结局指标的数据记录不完整。

1.5 结局指标 以出院时结局分为预后良好组和预后不良组。满足以下任1项为预后不良：①出院时存在惊厥或肌张力异常；②脑电图中、重度异常；③需要神经外科手术治疗的脑积水；④住院期间发生感染相关的死亡。

1.6 数据收集 ①姓名、性别、出生胎龄、出生体重、分娩方式等；②发病日龄、症状、体征、治疗和出院结局；③实验室检查：与确诊细菌性脑膜炎有明确关联的血液培养结果，截取符合细菌性脑膜炎时首次脑脊液常规、生化和细菌培养的结果；④影像学检查：截取脑电图检查报告结果，头颅MR检查时间、序号。

需要说明的是：①对血性脑脊液细胞数检测结果进行校正，血性脑脊液实际WBC计数=血性脑脊液WBC计数-外周血WBC计数/外周血RBC计数×血性脑脊液RBC计数[13]；②对纳入病例由1名放射科医生根据MR序号独立阅片和评分，另1名有经验的放射科主治医师进行复核，有争议的MR图像由放射科主任医师进行再次复核。

1.7 头颅MR参数 检查前30 min静脉注射鲁米那(5 mg·kg-1)镇静。①MR设备为德国西门子Avanto 1.5 T或美国GE 750 3.0 T，标准的8通道正交头部线圈。②MR常规序列：轴位TSE T2加权成像、轴位SE/FLASH T1加权成像、矢状位SE T1加权成像、轴位Tirm dark-fluid T2加权成像；轴位DWI采用单次激发EPI技术，b值为0和1 000 s·mm-2。

1.8 头颅MR评分及判断标准 本文头颅MR评分采用文献[11]的基于大脑损伤MR形态学表现的半定量评分系统，共13个条目，以“有”和“无”判断的条目分别计2分和1分，以“中重度”、“轻度”和“无”判断的条目分别计3分、2分和1分。脑白质异常(WMA)是指条目1～5中任意条目异常，脑灰质异常(GMA) 是指条目6～7中任意条目异常，非脑实质异常(NPA) 是指条目1、8～12中任意条目异常。⑴脑室扩大：单侧或双侧脑室脉络丛球水平最大内径8～10 mm为“轻度”，>10 mm为“中重度”；⑵脑室旁白质容积丢失：以“有”或“无”计；⑶脑白质囊性病变：局灶性为“轻度”，广泛性为“中重度”；⑷内囊后肢髓鞘化异常：以“有”或“无”计；⑸脑白质非囊性信号异常：病变≤2 mm且≤3处为“轻度”，病变>2 mm或>3处为“中重度”；⑹皮质信号异常：局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⑺基底节信号异常：局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⑻颅内脑外间隙异常：包括蛛网膜下腔、硬膜下、硬膜外的任何信号和(或)形态异常，局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⑼脑室内出血：Ⅰ、Ⅱ级为轻度，Ⅲ、Ⅳ级为“中重度”；⑽脑室积脓：以局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⑾脑膜异常强化：以局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⑿室管膜异常强化：以局灶性为“轻度”，≥2处或广泛性为“中重度”；⒀脑脓肿：局灶性或病灶直径<3 cm为“轻度”，广泛性或病灶直径≥3 cm为“中重度”。

1.9 统计学方法 应用Stata/SE 15.0软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料以xˉ±s表示，2组间比较采用t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数(P25，P75)表示，2组间比较采用秩和检验。计数资料以频数和率表示，2组间比较采用χ2检验或Fisher精确概率法。分别绘制脑脊液常规检测项目和头颅MR半定量评分的受试者工作曲线(ROC)，取脑脊液检测中最大曲线下面积(AUC)的项目，与头颅MR半定量评分为自变量，以患儿是否发生预后不良为应变量，构建Logistic回归方程。

2 结果

2.1 一般情况 2008年4月至2018年3月我院新生儿病房出院诊断为细菌性脑膜炎436例，占同期新生儿住院病例(47 590例)的0.92%，其中早产儿114例、足月儿322例。排除判断结局指标数据(脑脊液)记录不完整19例(4.3%)、神经系统先天畸形4例、原发性免疫缺陷病3例、住院期间未完成头颅MR检查59例、发病至头颅MR检查的间隔时间>14 d 48例(11.0%)，符合本文纳入和排除标准的足月儿细菌性脑膜炎189例进入本文分析。其中男108例(57.1%)、出生胎龄37～42.3周，出生体重2 100～5 000 g、阴道分娩132例(69.8%)、发病日龄1～28 d，住院天数4～129 d(表1)。预后良好组162例；预后不良组27例(14.3%)，其中住院期间发生感染相关的死亡1例，出院时存在惊厥或肌张力异常4例，脑电图中重度异常12例，需要神经外科手术治疗的脑积水11例。需要说明的是，8例患儿未达到出院标准而自动出院，根据本文预后结局判断标准，3例进入预后不良组，5例基本达到出院标准，且出院后随访为出现不良反应，进入预后良好组。表1显示，2组患儿出生胎龄、出生体重、性别、分娩方式、发病日龄差异无统计学意义。

表1 预后良好组与预后不良组患儿的一般特征

2.2 头颅MR半定量评分和脑脊液常规检测指标与预后的关系 189例足月儿细菌性脑膜炎发病至头颅MR检查的间隔时间1～14[7(4，10)]d，预后良好组和预后不良组患儿发病至头颅MR检查的间隔时间分别为7(4，10)d和8(5，11)d，差异无统计学意义。头颅MR半定量总分13～28分，WMA 5～12分，GMA 2～6分，NPA 6～14分。表2显示，预后不良组较预后良好组患儿头颅MR半定量总分、WMA、GMA、NPA评分高，差异均有统计学意义。预后不良组较预后良好组患儿脑脊液WBC数、蛋白高，葡萄糖低，脑脊液或血培养阳性的比例高，差异均有统计学意义。脑脊液或血培养阳性占43.9%(83/189)，83例脑脊液或血培养阳性病例中，大肠埃希菌33例(39.8%)、无乳链球菌27例(32.5%)、凝固酶隐形葡萄球菌6例(7.2%)、肠球菌和李斯特菌各3例(3.6%)、脑膜脓毒黄杆菌2例(2.4%)。

表2 预后良好组与预后不良组患儿头颅MR评分和脑脊液常规检测项目

2.3 头颅MR半定量单项评分 表3显示，预后不良组患儿的脑室扩大、脑室旁容积丢失、脑白质囊性病变、脑白质非囊性信号异常、皮质信号异常、脑外间隙异常、脑室内积脓、脑脓肿的评分均高于预后良好组，差异均有统计学意义。

表3 预后良好组与预后不良组患儿的头颅MR单项评分[n(%)]

2.4 头颅MR评分和脑脊液常规检测指标预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后的价值 图2显示，头颅MR评分总分和脑脊液WBC数、蛋白、葡萄糖预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后，AUC由大到小依次是头颅MR评分(0.875 2)、脑脊液蛋白(0.787 6)、脑脊液WBC数(0.728 4)、脑脊液葡萄糖(0.247 9)。头颅MR评分最佳截断值17分、脑脊液蛋白最佳截断值2 316 mg·L-1。

图2 不同指标预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后的ROC曲线

2.5 头颅MR评分+脑脊液蛋白预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后的价值 以患儿是否发生预后不良为因变量，以脑脊液蛋白、头颅MR半定量评分为自变量构建Logistic回归方程，脑脊液蛋白+头颅MR评分(=0.000 4×脑脊液蛋白+0.398 0×头颅MR评分-9.416 4)。图2显示，脑脊液蛋白+头颅MR评分的AUC最大为0.902 4，与脑脊液蛋白的AUC差异有统计学意义，与头颅MR评分的AUC差异无统计学意义。表4显示，头颅MR评分+脑脊液蛋白较头颅MR评分敏感度高[88.9%(95%CI:84.4%～93.4%)]vs[77.8%(95%CI:71.9%～83.7%)],特异度变化不大[80.9%(95%CI:75.3%～86.5%)]vs[82.7%(95%CI:77.3%～88.1%)] 。

表4 不同指标预测足月新生儿细菌性脑膜炎预后的诊断参数

3 讨论

虽然早产儿细菌性脑膜炎的发病率和病死率较足月儿更高，但由于早产儿神经系统发育不成熟，脑膜炎造成的脑损伤很难与早产儿本身发育情况或其他因素(缺血、缺氧、高碳酸血症等)造成的脑损伤相鉴别，因此本研究仅纳入足月儿为研究对象。研究期间在我院住院的细菌性脑膜炎足月新生儿中，病程14 d内完成头颅MR者占住院期间完成头颅MR的总人数的79.7%(189/237)，进入本文分析的189例细菌性脑膜炎足月新生儿发病至检查的间隔时间的中位数为7 d。

新生儿细菌性脑膜炎的临床症状不典型，目前诊断的金标准仍然是脑脊液细菌培养阳性，但由于早期抗生素应用等原因，培养的阳性率较低。脑脊液WBC数、葡萄糖和蛋白是诊断、预测预后及判断疗效最常用的指标，研究表明，WBC数或蛋白越高，葡萄糖越低，往往提示患儿预后不良[14-16]，与本研究结果相似。进一步分析发现，在脑脊液相关的检查指标中，脑脊液蛋白预测细菌性脑膜炎预后的AUC最大，诊断界值为2 316 mg·L-1。既往关于脑脊液蛋白预测预后的敏感度、特异度、诊断界值的报道差异较大。Okike等[17]报道，脑脊液蛋白>2 275 mg·L-1是细菌性脑膜炎神经系统预后不良的独立危险因素，与本研究结果相近，但研究对象略有不同，该文献纳入了263例日龄<90 d的患儿，除了足月儿以外，还包括了29%的早产儿。Tan等[14]分析了232例细菌性脑膜炎足月儿的临床资料，发现脑脊液蛋白预测预后不良的最佳诊断界值为1 880 mg·L-1，敏感度和特异度分别为70.8%和86.2%。然而，也有研究以脑脊液蛋白>3 000 mg·L-1(出生胎龄≥36周)[5]，甚至>5 000 mg·L-1(25%的早产儿和75%的足月儿)[15, 18]作为预测预后不良的界值。值得注意的是，脑脊液蛋白的正常值受出生胎龄的影响较大，诊断界值的不同可能与研究人群的差异有关。虽然脑脊液蛋白对足月儿细菌性脑膜炎的预后有一定的预测价值，但其敏感度和特异度均不够高，故需要寻找新的指标来提高预测预后的准确性。

头颅MR的异常表现体现了细菌性脑膜炎的病理演变过程，与不良预后密切相关[5,18, 19]。新生儿细菌性脑膜炎的病变不仅局限于脑膜，严重者可累及脑实质和脑室系统，尤其是脑白质损伤，与感染、炎症反应密切相关。文献报道，细菌性脑膜炎导致的脑白质损伤会引起远期神经系统发育落后，严重者发展为脑性瘫痪[9, 20, 21]。Malik等[20]也报道，脑白质损伤的细菌性脑膜炎患儿的病死率更高。本研究发现预后不良患儿脑白质异常的发生率更高，脑室旁容积丢失、脑白质囊性病变、脑白质非囊性信号异常、脑脓肿也均与预后不良相关，与既往研究结果相似。脑膜炎并发脑室扩大的主要原因是脓性渗出物在蛛网膜下腔或室管膜表面的黏附和粘连，导致脑脊液回流障碍或重吸收减少，从而发生脑积水[14]。但形态学上的脑室扩大也可能是脑实质损伤后的被动扩大，因此在综合评分中将脑室扩大同时归于非脑实质病变和脑白质异常的范畴。脑室扩大往往与预后不良相关，需要外科手术干预的风险较高，也有研究显示脑积水是细菌性脑膜炎死亡的独立危险因素[22]。我院关于新生儿难治性细菌性脑膜炎临床及影像学特点的分析发现，70%的大肠埃希菌感染患儿头颅MR存在脑室扩大，提示可能是预后不良的原因之一[23]。本研究中预后不良组患儿脑室扩大评分明显高于预后良好组，并且中重度脑室扩大的发生率也更高(44.4%vs9.3%)，因此严重脑室扩大可以强烈提示预后不良的可能性。ROC曲线分析显示，头颅MR评分预测预后的AUC高于脑脊液蛋白，最佳诊断界值为17分，表明当患儿的头颅MR评分≥17分时提示发生预后不良的风险较高，且与脑脊液蛋白AUC差异无统计学意义。

头颅MR评分+脑脊液蛋白联合指标时，AUC均高于两者单独预测，且与脑脊液蛋白的AUC差异存在统计学意义，但与头颅MR评分的AUC差异无统计学意义。头颅MR评分+脑脊液蛋白的敏感度高于两者单独预测的结果，提高了预测预后的准确性。值得注意的是，头颅MR评分+脑脊液蛋白阴性预测值接近100%，表明当检测结果低于诊断界值时，患儿预后良好的可能性非常大，对临床早期判断预后具有重要的指导意义。尤其在家属顾虑患儿预后不良考虑自动出院时，可能会减轻家属的担忧，从而提高患儿治疗的依从性和治愈率。然而3种预测指标的阳性预测值均较低，考虑可能与预后不良的发生率有关。既往有报道关于头颅MR评分与脑脊液细胞因子或蛋白酶等炎性介质结合后用于细菌性脑膜炎的诊断和鉴别诊断的研究[24-26]，但尚未见到头颅MR评分+脑脊液蛋白联合后预测预后的相关报道。本文头颅MR评分+脑脊液蛋白联合能够准确地呈现细菌性脑膜炎的疾病特征，从而能够更好地预测患儿的预后。

本研究采用MR半定量评分系统，全面、量化分析了我院近10年细菌性脑膜炎足月儿的早期头颅MR表现与预后的关系，并结合脑脊液常规检测项目，提高了预测预后的准确性。