颅脑单体素MR波谱诊断足月新生儿高胆红素血症及急性胆红素脑病

赖 伟，徐凤丹，黎倩仪，范 淼，梁润球，吴婷婷，李登辉，李 宁，刘建新*

[1.东莞市儿童医院(东莞市第八人民医院)放射科，2.新生儿重症监护室，广东 东莞 523325；3.广东医科大学儿科学教研室，广东 东莞 523808；4.中山大学附属第一医院放射科，广东 广州 510080]

新生儿高胆红素血症(neonatal hyperbilirubinemia, NHB)发病率高、预后良好，但若病情进展快或处理不及时可致急性胆红素脑病(acute bilirubin encephalopathy, ABE)，甚至遗留神经系统症状。既往研究[1-2]发现血清总胆红素(total bilirubin, TBIL)峰值与苍白球T1WI信号强度呈弱正相关，与苍白球/壳核T1WI信号比值呈强正相关。目前研究多针对多体素MR波谱(MR spectroscopy, MRS)参数与NHB的相关性，而对单体素MRS的相关报道较少。谷氨酰胺、谷氨酸(glutamine and glutamate, Glx)及肌醇(myo-inositol, MI)等代谢物于短TE单体素MRS中显示较佳。本研究采用颅脑单体素MRS结合LCModel软件分析NHB新生儿苍白球区代谢物，观察单体素MRS诊断NHB及ABE的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2017年6月—2020年5月91例于东莞市儿童医院因各种疾病而接受MRS扫描的足月新生儿，男57例，女34例，日龄1～28天，平均(9.58±5.23)天；排除罹患缺血缺氧性脑病、低血糖脑病、新生儿感染、神经系统畸形或MRS图像质量较差者。检查前监护人均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 检查前经胃管注入水合氯醛(0.5 ml/kg体质量)和苯巴比妥(5～8 mg/kg体质量)镇静。采用GE Brivo 355 1.5T MR扫描仪，8通道头颈联合线圈，使患儿仰卧、头先进，采集颅窝底至颅顶水平TIW1和MRS图像。参数：轴位自旋回波(spin echo, SE)T1W，TE 20 ms，TR 822 ms，层厚4 mm；MRS，采用单体素1H点分辨自旋回波波谱序列，TE 35 ms，TR 1 500 ms。参照轴位T1WI，于MRS图像上左侧苍白球区设置体素为15 mm×15 mm×15 mm的ROI(图1)。

图1 颅脑单体素MRS图 于左侧苍白球区设置体素为15 mm×15 mm×15 mm的ROI(方框)

1.3 数据后处理 导出单体素MRS数据，采用LCModel 6.3软件进行后处理。分析苍白球区代谢物肌酸(creatine, Cr)、N-乙酰天门冬氨酸(N-acetyl aspartate, NAA)、胆碱(choline, Cho)、Glx及MI，计算其绝对浓度及NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr和MI/Cr。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，以单因素方差分析比较NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr和MI/Cr的差异；以LSD-t检验行组间两两比较；以Pearson法行相关性分析，0≤|r|<0.2为无明显相关，0.2≤|r|<0.4弱正相关，0.4≤|r|<0.6为中度正相关，0.6≤|r|<0.8为强正相关[3]。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，采用DeLong法评估曲线下面积(area under the curve, AUC)，观察各代谢物诊断NHB及ABE的效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

最终纳入70例患儿，男45例，女25例，日龄1～28天，平均(9.54±4.96)天。按血清TBIL峰值[4]分为正常对照组(B0组，含7例非NHB患儿，TBIL<205.2 μmol/L)、轻度NHB组(B1组，205.2 μmol/L≤TBIL<256.5 μmol/L，n=6)、中度NHB组(B2组，256.5 μmol/L≤TBIL<342 μmol/L，n=22)、重度NHB组(B3组，342 μmol/L≤TBIL<427 μmol/L，n=22)和极重度NHB组(B4组，TBIL≥427 μmol/L，n=13)；按有无ABE分为ABE组(n=16)与无ABE组(n=54)。

2.1 单体素MRS表现 B0、B1、B2、B3及B4组Cr峰、NAA峰及Cho峰均正常；其中B0组Glx峰较平缓，MI峰较低，余4组Glx峰和MI峰均升高(图2)。Cho/Cr、Glx/Cr和MI/Cr总体差异均有统计学意义(P均<0.05)，而NAA/Cr和日龄总体差异均无统计学意义(P均>0.05，表1)。B3与B1、B2组间Cho/Cr差异均有统计学意义(P均<0.05)；B0与B1、B2、B3、B4组间，B1与B3、B4组间，B2与B3、B4组间Glx/Cr差异均有统计学意义(P均<0.05)；B0与B3、B4组间，B2与B3、B4组间MI/Cr差异均有统计学意义(P均<0.05)。NHB严重程度与Glx/Cr呈强正相关(r=0.60，P<0.001)，与MI/Cr呈弱正相关(r=0.33，P<0.01)，而与Cho/Cr无明显相关(r=0.17，P=0.16)，见图3。

图2 B0、B1、B2、B3及B4组单体素MRS拟合图 A.B0组，NAA/Cr=0.92，Cho/Cr=0.41，Glx/Cr=1.34，MI/Cr=0.98；B.B1组，NAA/Cr=0.93，Cho/Cr=0.36，Glx/Cr=1.75，MI/Cr=1.41；C.B2组，NAA/Cr=0.85，Cho/Cr=0.35，Glx/Cr=1.88，MI/Cr=1.24；D.B3组，NAA/Cr=0.83，Cho/Cr=0.40，Glx/Cr=1.92，MI/Cr=1.24；E.B4组，NAA/Cr=0.86，Cho/Cr=0.49，Glx/Cr=2.17，MI/Cr=1.34

图3 Cho/Cr、Glx/Cr和MI/Cr与NHB严重程度的Pearson相关性分析 A.Glx/Cr与NHB严重程度呈强正相关；B.MI/Cr与NHB严重程度呈弱正相关；C.Cho/Cr与NHB严重程度无明显相关

表1 各NHB组间NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr、MI/Cr和日龄比较±s

表1 各NHB组间NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr、MI/Cr和日龄比较±s

分组NAA/CrCho/CrGlx/CrMI/Cr日龄(天)B0组(n=7)0.97±0.160.38±0.041.46±0.16 1.00±0.21 7.86±6.28B1组(n=6)0.90±0.080.36±0.02▲1.68±0.22∗1.13±0.2110.33±5.24B2组(n=22)1.05±0.890.36±0.04▲1.79±0.19∗1.07±0.189.86±5.75B3组(n=22)0.90±0.120.40±0.051.93±0.23∗#&1.19±0.16∗&9.77±4.68B4组(n=13)0.82±0.130.38±0.041.95±0.11∗#&1.21±0.18∗&9.15±3.41F值0.502.6610.382.690.28P值0.740.04<0.0010.040.89

注：*：与B0组相比，P<0.05；#：与B1组相比，P<0.05；&：与B2组相比，P<0.05；▲：与B3组相比，P<0.05

2.2 Glx/Cr与MI/Cr诊断NHB 将B1、B2、B3和B4整合为≥B1群组(B1+B2+B3+B4)、≥B2群组(B2+B3+B4)、≥B3群组(B3+B4)及B4组，Glx/Cr诊断≥B1群组和≥B2群组NHB的AUC均大于MI/Cr(P均<0.05)，Glx/Cr与 MI/Cr诊断≥B3群组和B4组NHB的AUC差异无统计学意义(P均>0.05，表2、图4)。

图4 Glx/Cr和MI/Cr诊断各群组NHB的ROC A.≥B1群组；B.≥B2群组；C.≥B3群组；D.B4组

表2 不同群组间Glx/Cr和MI/Cr诊断NHB对比

2.3 Glx/Cr与MI/Cr诊断ABE对比 无ABE组与ABE组间Glx/Cr差异有统计学意义(P<0.05)，而MI/Cr及日龄差异均无统计学意义(P均>0.05，表3)。Glx/Cr以1.79为截断值时，诊断ABE的AUC为0.70，敏感度87.50%，特异度为57.41%。

表3 无ABE组与ABE组间Glx/Cr、MI/Cr和日龄比较(±s)

表3 无ABE组与ABE组间Glx/Cr、MI/Cr和日龄比较(±s)

分组Glx/CrMI/Cr日龄(天)无ABE组(n=54)1.79±0.251.12±0.189.19±5.31ABE组(n=16)1.93±0.171.18±0.2010.75±3.40F值4.431.451.23P值0.040.230.27

3 讨论

新生儿出生后，体内高氧环境使红细胞存活时间减少，分解成为大量胆红素而超出肝脏的处理能力，导致NHB。胆红素的神经毒性(bilirubin neurotoxicity, BNTx)可使神经过度兴奋，干扰神经元突触间的信息传递[5-6]，常累及以苍白球为主的神经核团。NHB大多可逆，但若治疗不及时或病情过重，可进展为ABE或核黄疸。单体素MRS信号强度高于多体素MRS，检测脑代谢物更具优势。LCModel是定量1H MRS的“金标准”[7]，但少见将其用于NHB及ABE的相关报道。

NAA可反映神经元活性及完整性，并随髓鞘逐渐成熟而不断升高。Cho可反映细胞膜转运和磷脂代谢的能力。本研究发现不同程度NHB组间NAA/Cr差异无统计学意义，而B3与B1、B2组间Cho/Cr差异均有统计学意义，即NAA/Cr不能用于诊断NHB，且Cho/Cr诊断效能不佳，与既往研究[1,8-9]结果相符；分析原因，可能在于BNTx致神经元损伤使NAA降低，但同时正常髓鞘化使NAA升高，或未致ABE的NHB患儿表现为神经细胞水肿、凋亡但尚未坏死[10-11]，而NHB早期BNTx致髓鞘化延迟而细胞膜尚未破裂亦可能是ABE可逆的原因之一。

MI主要发挥调节渗透压和营养细胞等作用。Glx是抑制性神经递质γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA)的前体，具有兴奋性毒性[7，12]。本研究发现B0与B3、B4组间及B2与B3、B4组间MI/Cr差异均有统计学意义，B0与B1、B2、B3、B4组间，B1与B3、B4组间，B2与B3、B4组间Glx/Cr差异均有统计学意义，且 NHB严重程度与MI/Cr呈弱正相关、与Glx/Cr强正相关，与既往研究[1，8-10]结果相符；可能原因在于血清间接胆红素(indirect bilirubin, IBIL)促进释放促炎性细胞因子、形成高渗状态并增加血脑屏障通透性，使IBIL进入脑组织，导致髓鞘化不良[10]；苍白球中谷氨酸受体过度激活、兴奋性毒性升高可致胆红素诱导的神经元损伤，且胆红素可影响包括谷氨酸转运蛋白在内的兴奋性氨基酸转运蛋白，延长谷氨酸在突触间隙中的暴露时间，继而激活谷氨酸受体，亦可减少线粒体氧化磷酸化，导致线粒体衰竭、Ca2+内流增加，最终致脑细胞水肿、变性、坏死。但也有学者[1]认为MI/Cr与NHB严重程度无明显相关，可能与样本量、MRS扫描方法及ROI选择等因素有关。本研究发现≥B1群组和≥B2群组Glx/Cr诊断NHB的AUC均大于MI/Cr，无ABE组和ABE组间Glx/Cr差异有统计学意义、而MI/Cr差异无统计学意义，即Glx/Cr诊断NHB及ABE的效能高于MI/Cr；Glx/Cr≥1.79可提示NHB患儿存在ABE风险，与文献[1]结果相符。部分处于较低TBIL水平(中度NHB)的患儿亦能发生ABE，提示除TBIL水平之外存在其他影响因素，如低蛋白血症和与胆红素竞争结合白蛋白的药物如布洛芬等[13-15]。

本研究的主要局限性：①样本量不足，导致组间病例分布差异较大；②未涉及早产儿；③部分极重度患儿因病情紧急，MR检查前曾接受换血治疗；④不同技师放置ROI位置有所不同。

综上所述，单体素MRS可通过定量分析各代谢物诊断足月新生儿NHB，尤以Glx/Cr的诊断效能最高；Glx/Cr≥1.79提示存在ABE风险。