新生儿缺氧缺血性脑病中扩散张量成像对脑白质损伤及预后的诊断价值

魏华滨，闫翠娇，刘爱宁，全冠民

河北中西医结合儿童医院放射科，河北 石家庄050000

缺氧缺血性脑病（HIE）是指胎儿在围产期时发生缺氧窒息，继而使其脑组织引发不同程度的受损，甚至发生死亡［1］。其可导致新生儿智力低下、癫痫、运动发育落后以及脑瘫等不良症状，患儿还伴有视觉障碍、听觉障碍、语言障碍和认知缺陷，对患儿的生活质量造成严重影响，也对家庭和社会带来沉重负担［2-4］。新生儿大脑其出生后6月内发育完成，脑组织如损伤可使患儿发生初期运动功能障碍，此时可通过代偿而恢复，但由于其运动障碍不典型，所以经常未能及早发现［5-6］，基于此，本课题拟通过早期诊断改善其HIE的预后。MRI检查具有多参数成像且无创伤和辐射等特征，临床上可用于对新生儿脑白质的发育程度和脑损伤的病灶进行观察鉴定。新生儿脑白质的发育是指其神经纤维束发生髓鞘化，且其顺序是从后向前，从下而上，从中央向四周，从尾部至头部的发展趋势，最后是皮层下发育，其中T1WI信号高时表明患儿的脑白质的神经纤维束已发生髓鞘化，而T2WI信号低时则表明患儿的脑白质的神经纤维束髓鞘化已成熟［7-9］。但MRI平扫不可测定其受损程度，且敏感度较差，而扩散张量成像（DTI）则可在活体中呈现出脑白质的神经纤维束形态及方向，是临床上用于脑白质神经纤维束变化分析唯一无创的成像方法［10-11］。本次研究创新性地采用DTI技术用于新生儿缺氧缺血脑病的脑损伤程度和区域进行评估，发现具有特异性的影像学标志，对其临床的早期干预和指导具有重要意义，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本次研究将本院于2018年8月～2021年6月收治的60例行MRI检查的新生儿作为研究对象，所有患儿的年龄均低于2周岁，且其围产期均具有HIE病史。根据随访记录中最终的评估结果将其分为脑瘫组与非脑瘫组，30例/组。两组患儿的年龄均已进行严格分配，其相差均小于1月。本次研究所有患儿家属均自愿参与，并均已签署由医院伦理委员会制定的知情同意书。

纳入标准［12］：所有新生儿均行MRI平扫和DTI检测；所有患儿围产期均发生HIE；一般资料和MRI图像均完整；所有患儿的随访资料完整，均至2岁后得以明确诊断。排除标准［13］：伴有严重的视觉听觉障碍，影响测评的患儿；伴有严重颅脑发育畸形，颅内感染，脑积水和遗传代谢性疾病等；伴有进行性发展的神经性肌肉疾病；患儿的图像运动伪影大，对结果分析有影响者；既往行下肢矫形外科手术、周围神经选择性切断术和选择性脊神经后根切断术等患儿。

60例患儿中，男38例，女22例。脑瘫组患儿中男18例，女12例，胎龄34.8±3.4周，其MRI检测的平均年龄为22.3±16.6月，体质量2.66±0.75 kg；非脑瘫组患儿中男20例，女10例，胎龄36.5±3.1周，MRI检测年龄为16.9±13.6月，体质量3.15±1.13 kg。两组患儿一般资料差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。

表1 两组患儿一般资料比较Tab.1 Comparison of general data between the two groups (n=30,Mean±SD)

脑瘫组患儿的病史：窒息9例、宫内窘迫6例、呼吸窘迫7例、重症肺炎4例、产程延长2例、羊水Ⅲ度污染2例。非脑瘫组患儿的病史：宫内窘迫3例、呼吸窘迫4例、羊水Ⅲ度污染5例、缺氧缺血性脑病8例、轻度缺氧6例、产程延长4例。两组患儿比较，其脑瘫组患儿的宫内窘迫、呼吸窘迫、窒息和重症肺炎等高危因素占比较高。

1.2 诊断标准

本次研究中，所有患儿的HIE诊断均依据中华医学会制定的相关准则［14］：（1）新生儿曾发生宫内窘迫或由于妊娠异常而引起宫内窘迫以及生产中发生新生儿窒息；（2）患儿出生时其Apger评分为1 min≤3分且持续5 min后无变化，患儿脐动脉血气pH≤7；（3）患儿出生，出现如昏迷、嗜睡以及兴奋等不良状况，或其肌张力明显上升或下降，拥抱或吸吮等各种反射减弱甚至消失，出现惊厥、呼吸节律异常、瞳孔变化、光反应迟钝和前囟张力升高；（4）由于宫内感染、遗传代谢性疾病和其他先天疾病而引发的脑损伤。对于上述4条均符合者则可明确对其诊断，如第4条不确定则定为疑似病例。

所有脑瘫患儿的诊断均结合其早期临床症状、头颅MRI成像、全身运动评估和新生儿神经发育学评估进行判断［15］：（1）早期存在不对称性运动、不安运动以及其他异常运动；（2）肌张力降低或增高，安静时正常，活动时增高；（3）出现上肢后背、头后仰和剪刀步等；（4）紧张性迷路反射、紧张性颈反射、握持反射等延迟或消失，或出现踝阵挛和强握反射等病理性反射；（5）认知障碍和交流障碍等神经动能性障碍。

1.3 方法

所有患儿均采用3.0 T型MRI进行扫描（PHILIPS，程序：Ingenia），并采用32 通道联合线圈进行图像采集。若患儿年龄较小难于配合时需采用10%的水合氯醛（给药剂量为：0.2～0.5 mL/kg）口服给药，熟睡后再扫描采集。

扫描的序列和参数如下：3D-T1WI（层间距-1 mm，TE 3.8 ms，层厚2 mm，TR 7.8 ms，层数120，矩阵180×227，FOV 180 mm×240 mm×120 mm）；轴位T2WI（TE 80 ms，TR 1608 ms，层间距1 mm，层厚5 mm，层数18，矩阵384×208，FOV 230 mm×230 mm×107 mm）；轴位T2-FLAIR（TI 2250 s，TE 120 ms，TR 7000 ms，层间距1 mm，层厚5mm，层数18，矩阵356×157，FOV 240 mm×219 mm×120 mm）；矢状位T2WI（TE 234 ms，层间距-1 mm，TR 2500 ms，层数120，矩阵240×221，层厚2 mm，FOV 240 mm×219 mm×120 mm）。DTI扫描的参数如下：TE 93 ms，TR 9000 ms，层间距0 mm，层厚2 mm，层数60，矩阵112×110，FOV 220 mm×220 mm×120 mm，方向32，b值1000 s/mm2。

1.4 图像处理

对于常规MRI平扫征象评分时，对其深部灰质核团（尾状核头、丘脑和两侧豆状核）和白质（半卵圆中心、两侧中脑大脑脚、内囊后肢和胼胝体信号），当其信号正常时记为0，异常时记为1。所有测定均由本院经验丰富的影像科共振医师进行。

所有原始数据均上传至PHILIPS Portal工作站并构建FA-DTI张量图，勾画ROI区，其区域大小为10±2 mm2，测定2次并取其均值。其中脑白质的测定区域为：中脑大脑脚、内囊膝部、半卵圆中心、内囊后肢、内囊前肢、胼胝体体部、胼胝体膝部、听辐射、胼胝体压部、下纵束、皮质脊髓束、视辐射、丘脑后辐射、顶叶白质和额叶白质区域；而灰质的测定区域为：后扣带回、前扣带回、豆状核、丘脑和尾状核。待勾画结束后采用Fiber生成纤维束对应的各向异性分数（FA）值和表观弥散系数（ADC）值。

1.5 统计学分析

本研究所有数据均采用SPSS23.0进行统计学分析。其中计量资料以均数±标准差表示，组间差异行t检验；计数资料以n（%）表示，组间差异行χ2检验；使用Logistic回归对造成脑瘫的独立影响因素进行分析，采用ROC曲线对其指标于脑瘫的预测价值进行评估。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患儿颅脑MRI平扫结果比较

对两组患儿的颅脑MRI平扫的征象进行比较，其中左侧丘脑、胼胝体体部和双侧半卵圆中心的征象评分差异具有统计学意义（P＜0.05，表2、图1）。

图1 新生儿常规MRI扫描示意图。Fig. 1 Schematic diagram of routine MRI scanning of newborn.A～C:痉挛型双瘫,女,18月,脑室周围白质软化症;D～F:正常男性新生儿,18月,未见异常.

表2 两组患儿颅脑MRI平扫结果比较Tab.2 Comparison of brain MRI plain scan results between the two groups[n=30,n(%)]

2.2 两组患儿的DTI的测定比较

本研究中，脑瘫组患儿各部位FA值均低于非脑瘫组，其中白质FA值在胼胝体压部、胼胝体体部、胼胝体膝部、双侧听辐射、两侧内囊后肢、两侧皮质脊髓束、双侧视辐射、双侧丘脑后辐射、两侧下纵束、两侧半卵圆中心、双侧中脑大脑脚和双侧顶叶白质方面的差异均有统计学意义（P＜0.05）；而灰质FA值则仅在左侧豆状核两组差异有统计学意义（P＜0.05，表3）。

表3 两组患儿各部位的FA值比较Tab.3 Comparison of FAvalues of different parts between the two groups(n=30,Mean±SD)

两组患儿的白质ADC值在胼胝体压部、胼胝体体部、左侧丘脑后辐射、双侧皮质脊髓束、双侧半卵圆中心、左侧内囊后肢和左侧顶叶白质部位经统计分析，差异有统计学意义（P＜0.05）；而两组灰质ADC值在其左侧丘脑间比较差异有统计学意义（P＜0.05，表4、图2）。

图2 DTI彩色张量示意图Fig. 2 Schematic diagram of DTI color tensor.

表4 两组患儿各部位的ADC值比较Tab.4 Comparison ofADC values of different parts between the two groups(n=30,Mean±SD)

将本研究中患儿发生脑白质损伤情况作为因变量Y（其中1=脑瘫，0=非脑瘫），并将上述表2、3、4中的具有显著性差异的变量作为自变量X，逐步多因素Logistic回归分析，然后分析其模型的拟合度。拟合的结果表明，该模型的期望值与其实际值差异无统计学意义（P=0.318），可见其模型拟合度较好（表5）。从Logistic回归中可看出，其胼胝体压部的FA 值（95%CI：0.105～0.602，OR=0.401，P＜0.001）、左侧皮质脊髓束的FA值（95%CI：0.158～0.788，OR=0.536，P＜0.001）、左侧内囊后 肢的FA 值（95%CI：0.123～0.648，OR=0.523，P＜0.001），上述3个变量可作为缺氧缺血性脑白质损伤患儿诊断脑瘫的预测因素（表6）。

表5 Logistic模型的拟合度结果Tab.5 Fitting results of logistic model

表6 患儿引发脑瘫的多因素Logistic分析Tab.6 Multivariate logistic analysis of cerebral palsy in children

胼胝体压部、左侧皮质脊髓束和左侧内囊后肢的FA 值用于预测缺氧缺血性脑病脑白质损伤的ROC AUC分别是0.667、0.812、0.683，敏感度分别为69.88%、79.89%、72.48%，特异性分别为85.72%、79.87%、85.72%，准确度分别为0.547、0.588、0.572；三者联合用于缺氧缺血性脑病患儿脑白质损伤的ROC曲线下面积是0.887，敏感度和特异性分别是85.12%、90.38%，准确度为0.761（表7）。

表7 三因素对缺氧缺血性脑病患儿脑白质损伤预后的价值分析Tab.7 Value analysis of the above three factors on the prognosis of white matter injury in children with HIE

3 讨论

产前妊娠异常包括胎盘早剥、胎膜早破、胎盘前置、羊水Ⅲ度污染及宫内窘迫等，可导致胎儿由于产程延长而发生窒息以及重度肺炎等其他临床表现，并最终引发缺氧缺血性脑病等神经系统疾病［16］。胎儿在24～32周其生发层会移向大脑皮层，为皮层下白质提供血液，血供活跃区域变为白质。而当胎儿缺氧缺血时其大脑动脉供血不足，会出现脑白质受损［17］。

本次研究中，HIE患儿组间比较，新生儿在发生宫内窘迫、呼吸窘迫、新生儿重症肺炎和新生儿窒息等方面的差异具有统计学意义（P＜0.05），使脑瘫组患儿的缺血缺氧性脑白质损伤更加严重，与文献结果一致［18］。推测原因是，新生患儿的脑组织糖原储备少，但消耗较大，发生缺氧缺血时脑内糖不足，则通过无氧酵解代谢产生大量乳酸和酮体，大量乳酸堆积会使患儿的脑细胞引起酸中毒，使其血脑屏障被大量的氧自由基损伤而使其脑损伤加重。

通过对患儿颅脑进行MR平扫分析相应年龄对应脑白质的区域信号可对其脑白质神经纤维束髓鞘化进行分析判断，进而检测其脑白质的发育状况［19］。本研究中，两组患儿颅脑MR平扫其左侧丘脑、双侧半卵圆中心和胼胝体体部的受损程度差异有统计学意义（P＜0.05），与文献报道相符［20］，而内囊后肢和双侧中脑大脑脚组间比较无差异（P＞0.05），与文献报道不一致［21］，推测是由于其解剖结构精细，损伤太小不易察觉，可见MR平扫在病变较小时不够敏感。而MRI由于无辐射，是当前唯一可用于新生儿脑白质髓鞘化发育程度的影像学方法已被广泛应用。

近年来，DTI技术的发展可用于直观描述患儿脑白质的神经纤维束走行，与MRI相比，可通过对白质纤维束疏密度、完整度和连续性进行分析，对其损伤与否及损伤程度进行判定。本次研究中，脑瘫组患儿各部位FA值均比非脑瘫组低，可见其白质和灰质均受到损伤，而两组患儿在白质区的各个FA值的差异均有统计学意义（P＜0.05），可见这些白质区的FA值降低时可加快脑白质的损伤发生，即脑白质神经纤维束髓鞘化的发育程度及其受损程度，与文献报道一致［22-23］。这说明，新生儿脑组织出现缺血、缺氧状况后，各个脑感兴趣区域的FA值会急剧降低，与正常水平存在明显的差异，可见DTI的FA值可用于筛查新生儿脑组织是否出现缺氧、缺血

状况，一旦确认其发生窒息，可及时采取有效的措施进行救治；而内囊后肢的FA值在新生儿缺氧缺血性脑病、窒息、健康组之间存在明显差异［24］，这说明内囊后肢区域的FA值不仅可以筛查新生儿脑组织是否出现缺血、缺氧状况，还可以对新生儿脑组织是否受损予以反映。

本次研究中，脑瘫组患儿的ADC值高于非脑瘫组，ADC值上升表示神经纤维束的异常发育，与文献中研究结果相符［25］。脑白质区胼胝体压部、胼胝体体部、左侧丘脑后辐射、双侧皮质脊髓束、双侧半卵圆中心、左侧内囊后肢、左侧顶叶和左侧丘脑的ADC值组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05），表明这些区域的ADC值升高时会引发脑白质损伤。ADC值同样反映了新生儿的白质纤维结构的受损程度［26］。采用DTI检测新生儿缺氧缺血性脑病，能有效提高阳性检出率和诊断准确率，且能为临床拟定治疗方案提供依据。

本次研究中，通过对缺氧缺血性脑病患儿发生脑白质损伤的多因素Logistic回归分析，其中胼胝体压部、左侧内囊后肢和左侧皮质脊髓束的FA值均是脑白质损伤的独立预测因素。分析其原因，是由于这些部位髓鞘化发育成熟的时间早，氧需求旺盛，随缺氧缺血性程度加重而加重其受损程度。这些独立预测因素须作为重点关注的参数。

综上所述，扩散张量成像可反映出患儿神经纤维束的发育或者损伤情况，可将其作为缺氧缺血性脑病患儿脑白质损伤和评估预后的有力证据，用于指导医师临床早期诊断。