新生儿期黄疸患儿TSB、Tau与苍白球MRI T1信号强度、MRS关联性及预测ABE的效能分析

刘朝艳 张捷宇 马永倩 李 洋 康志雷

衡水市人民医院 (河北 衡水 053000)

急性胆红素脑病(acute bilirubin encephlopathy，ABE)是新生儿高胆红素血症(hyperbilirubinemia，HB)严重并发症，对新生儿生存质量具有严重影响[1-3]。目前临床ABE以临床特征、实验室指标为主，客观诊断标准的缺乏可能导致延误临床治疗。近年来，影像技术的革新，尤其是磁共振检查(magnetic resonance imaging，MRI)的进步，使其逐渐取代颅脑CT及超声在ABE诊断的地位[4-5]，但ABE常规报道以常规MRI位置，波谱对代谢物分子监测领域的报道还较为少见。而磁共振波谱(Magnetic resonance spectroscopy，MRS)能够检测代谢化学成分与含量，可直观定量分析组织代谢、生化及化合物[6-7]，但目前其在ABE中的应用效果尚处于探索研究阶段。另外，多项研究还发现[8-9]，血清总胆红素(Total serum bilirubin，TSB)浓度增加可能提高ABE发生的危险值，但ABE由多种因素相互作用所致，TSB浓度升高并非其唯一标准。Tau作为神经元支配蛋白，其浓度升高与脑损伤不良结局存在相关性[10]。既往临床多侧重于研究TSB、Tau与ABE的相关性，鲜有探讨其与MRI T1信号强度、MRS参数的相关性。基于此，本研究首次量化分析TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数的关联性及其对足月ABE的预测效能，旨在为临床ABE早期诊断、病情评估提供参考，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年3月至2020年3月87例新生儿期单纯黄疸患儿(黄疸组)、87例ABE患儿(ABE组)。

纳入标准：ABE组具有病理性HB特征，伴脑干听觉诱发电位(BAEP)异常，具有2项神以上的经系统症状：拒乳、反应差、激惹、嗜睡、尖叫、肌张力升高、角弓反张、两眼凝视、抽搐等；黄疸组均符合《新生儿黄疸诊疗原则的专家共识》[11]中相关标准，均为接受MRI、MRS检查者，且相关资料完整；两组均为足月新生儿，本经医学伦理委员会批准。排除标准：颅脑外伤、先天颅脑疾病等；出生时存在窒息、缺氧史者；先天畸形伴疱疹病毒、风疹病毒、巨细胞病毒等宫内感染者；存在听力障碍、语言障碍、癫痫等遗传史者；药物因素所致胆红素升高者；运动伪影重且图像清晰度差者；监护人精神行为异常。

1.2 方法

1.2.1 一般资料收集 在相关文献、资料等基础上自行设计一般资料调查问卷，调查内容包括日龄、体质量、性别、出生孕周、母亲年龄等。

1.2.2 MRI检查 两组均于发病72h内采用Verio 3.0T 超导型MR扫描仪(购自德国Siemens公司)进行头颅扫描。(1)检查前准备：开始钱30min口服0.5mL/kg水合氯醛(10%)镇静。检查时以海绵固定患儿头颅以降低噪声，并提前准备氧气袋及鼻吸管，注意保暖，扫描全程密切监测生命体征。(2)检测方法：实施轴面及矢状面T1WI FS、轴位T2WI FSE及T2FLAIR常规MRI检查，参数设置如下：T1WI回波时间(TE)/重复时间(TR)为15/880ms；T2WI TE/TR为108/2230 ms；FLAIR TE/TR为102/8000ms，b值为1000 s/mm2；层厚4.0mm，层距0.8mm，层数20，矩阵256×256，视野为200 mm×200 mm。轴位扫描基线均采用听眶线，覆盖全脑。常规MRI序列完成后接受MRS扫描，采用二维单体素扫描采集波谱，选择点分解波谱分析法(point resolved spectroscopy，PRESS)序列。单体素MRS TR/TE为2000/40ms，体素大小为1.3 cm×1.5cm×1.5cm。轴位明确感兴趣区(volume of interest，VOI)，使用SE序列T1WI定位，于双侧苍白球处选取波谱扫描VOI，选择双侧苍白球显示最大层面，VOI包含苍白球及部分丘脑，最大限度保护脑脊液、脂肪、空气及骨质结构，设置4条预饱和带(very selective suppression，VSS)，防止周围组织结构干扰磁场均匀性。预扫描时要求半高带宽≥20及自动匀场水抑制≥96%，扫描时间控制在8min20s。(3)图像分析：将上述图像数据传至工作站，后处理分析波谱扫描数据，VOI体素波谱曲线图横轴位代表各代谢物质化学位移位置，单位为ppm；纵轴位代表各代谢物质波峰，其峰下面积表示代谢物浓度。利用后处理系统软件计算相应代谢物[N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、胆碱(Cho)、肌酸(Cr)、谷氨酸及谷氨酰胺复合物(Glx)]峰下面积及各代谢物之间比值，并以Cr峰下面积为参照物，分析NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho及Glx/Cr比值。

1.2.3 血清TSB、Tau检测 空腹取4mL股静脉血，2500r/min离心10 min(离心半径10cm)，分离血清-80℃保存，运用酶标仪(型号：ELX800)以酶联免疫吸附试验检测血清TSB水平，仪器购自美国Bio-tek公司，试剂盒购自瑞士CanAg公司，严格按照仪器、试剂盒说明书操作。

1.3 观察指标(1)分析2组MRI、MRS影像学特征。(2)比较2组一般资料、血清TSB和Tau、MRI T1信号强度、MRS参数、新生儿神经行为评分(neonatal behavioral neurologieal assessment，NBNA)[12]比较，其中NBNA评分包括行为能力、主动肌张力、被动肌张力、原始反射与一般估计，共20项，每项0～2分，得分与新生儿神经行为异常程度呈正相关。(3)分析ABE影响因素。(4)分析血清TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数、NBNA评分的相关性。(5)分析MRI T1信号强度、TSB、NAA/Cho、NAA/Cr、Tau、Glx/Cr单一及联合对ABE的预测效能。(6)比较不同ABE病情患儿血清TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数。(7)分析MRI T1信号强度、TSB、NAA/Cho、NAA/Cr、Tau、Glx/Cr单一及联合对ABE不同病情程度的预测效能。(8)预测流程图。

1.4 统计学方法采用SPSS 22.0软件，计数资料以例数描述，计量资料服从正态布，以(χ-±s)描述；相关性采用Pearson分析；预测效能分析采用受试者工作特征(receiver operating characteristic curve，ROC)曲线，联合预测实施Logistic二元回归拟合。均采用双侧检验，α=0.05。

2 结 果

2.1 2组MRI、MRS所见(1)MRI：常规MRI上黄疸组两侧大脑半球对称，脑回形成，脑沟较浅，脑室系统等重要结构清晰显示，T1WI显示脑白质较低信号为主，灰质呈较高信号，苍白球、壳核具有一致的信号强度，比周围白质略高，比内囊后肢略低；ABE组脑形态无明显异常，56例T1WI显示两侧苍白球信号上升，呈对称“八”字短T1信号影，其他序列无异常。(2)MRS：黄疸组MRS大多可见Cho锋最高，其次是NAA、Cr、mI峰较低，Lac、Glx峰无法分辨或明显低平，有4例NAA峰轻度减低；ABE组MRS显示NAA峰普遍较低，部分患儿NAA峰低于Cr峰，见图1～图2。

图1 MRI T1WI矢状面、轴位面。图2 苍白球MRS波形。图3 各指标预测ABE的效能。图4 各指标预测不同病情的ROC。图5 预测流程图。

2.2 2组一般资料、血清TSB和Tau、MRI T1信号强度、MRS参数、NBNA评分比较两组日龄、体质量性别、出生孕周、母亲年龄、Cho/Cr、mI/Cr比较，差异无统计学意义(P＞0.05)；ABE组血清TSB、Tau、MRI T1信号强度、Glx/Cr高于黄疸组，NAA/Cr、NAA/Cho、NBNA评分低于黄疸组(P＜0.05)，见表1。

表1 两组一般资料、各指标对比

2.3 ABE影响因素分析以ABE为因变量，纳入组间比较差异具有统计学意义的TSB、Tau、MRI T1信号强度、NAA/Cr、NAA/Cho、Glx/Cr、NBNA评分作为自变量进行Logistic回归方程分析，结果显示TSB、Tau、MRI T1信号强度、NAA/Cr、NAA/Cho、Glx/Cr、NBNA评分均与ABE显著相关(P＜0.05)，见表2。

表2 ABE影响因素的Logistic回归方程分析

2.4 血清TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数、NBNA评分的相关性血清TSB与MRIT1信号强度(r=0.898)、Glx/Cr(r=0.765)呈正相关，与NAA/Cr(r=-0.744)、NAA/Cho(r=-0.777)、NBNA评分(r=-0.702)呈负相关(P＜0.05)；血清Tau与MRI T1信号强度(r=0.824)、Glx/Cr(r=0.842)呈正相关，与NAA/Cr(r=-0.607)、NAA/Cho(r=-0.608)、NBNA评分(r=-0.587)呈负相关(P＜0.05)。

2.5 各指标预测ABE的效能各指标预测ABE联合的AUC最高，为0.895，各指标cut-off值、对应的敏感度、特异度见图3、表3。

表3 ROC分析结果

2.6 不同ABE病情患儿血清TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数随着病情程度增加，血清TSB、Tau、MRI T1信号强度、Glx/Cr逐渐升高，NAA/Cr、NAA/Cho逐渐降低(P＜0.05)，见表4。

表4 不同ABE病情患儿血清TSB、Tau与MRI T1信号强度、MRS参数对比

2.7 各指标预测不同病情程度的效能各指标预测中重度病情的效能：联合的AUC最高，为0.900，各指标cut-off值、对应的敏感度、特异度，见图4、表5。

表5 ROC分析结果

2.8 预测流程图由于MRI T1信号强度的AUC最大，故以MRI T1信号强度为例绘制预测流程图，见图6。

3 讨 论

目前ABE患者的神经系统损伤机制尚未完全明确，相关研究发现[13-14]，胆红素入脑后侵犯基底节、丘脑等部位，损伤其神经元、星形胶质细胞等，从而引起神经功能障碍。据不完全统计[15]，ABE幸存患儿致残率高达75.0%～90.0%，因此，早期诊断和及早实施有效干预是预防或减少ABE患儿后遗症的关键。

研究证实[16-17]，当胆红素水平高出血浆白蛋白的结合能力时，游离胆红素含量会大大增加，穿过血脑屏障，产生神经毒性。但鉴于目前测量游离胆红素较为困难，故检测TSB成为预测新生儿BE发病风险的常用指标。詹媛丽等[18]通过Logistic回归分析显示，TSB水平高是严重HB患儿发生ABE的独立危险因素。而Tau具有调节神经细胞生长发育功能，学者认为[19]，其过度表达在胆红素诱导的神经细胞凋亡中发挥重要作用，可作为HB早期脑损伤较为特异的检测指标。本研究结果显示，血清TSB、Tau水平在ABE患儿中呈异常高表达状态，并与ABE患儿病情程度存在正相关性，这可能归因于高浓度胆红素通过血脑屏障损伤苍白球区域内神经元，增加神经元细胞中钙离子内流，激发蛋白水解酶活性，抑制氧利用度以及细胞氧化作用，进而引发一系列神经功能异常，主要表现为原始反射、肌力、肌张力、精神状态异常，从而增加ABE发生风险。通过ROC曲线进一步分析可知，血清TSB、Tau水平对ABE均具有一定预测价值，但研究发现[20]，胆红素干预范围并非严重HB患儿发展为ABE的阈值，可能还与神经系统持续暴露于高胆红素的时间、神经系统自我抵抗功能及自身易损性等因素存在一定关系，故仅凭借血清TSB、Tau水平预测ABE，可能产生假阳性，干扰个性化治疗。

MRI检查相对简单、无创，是目前诊断新生儿BE的主要影像检查手段。相关研究指出[21-22]，胆红素进入脑组织可损害神经细胞，其中苍白球损伤最为明显。同时，易明岗等[23]研究还显示，MRI TIWI苍白球对称性高信号是HB所致脑损伤的重要标志，也是新生儿ABE的早期特征性改变。本研究结果显示，MRI T1信号强度与ABE患儿具有显著相关，并随病情程度加重逐渐升高，可能与胆红素高浓度沉积于神经细胞、苍白球神经元及其周围神经胶质细胞损伤具有相关性。进一步经Pearson分析显示，血清TSB、Tau均与MRI T1信号强度存在正相关性，与刘刚等[24]研究相似，提示苍白球T1WI对称高信号可为ABE早期诊断提供可靠依据。然而，非ABE新生儿双侧苍白球也可能表现出T1W1对称性高信号，故不可仅凭次此对ABE进行诊断。

MRS通过分析波峰面积、代谢物比值，密切监测脑发育生理生化复杂过程中代谢物变化，有助于为临床了解脑发育特点提供循证指导[25-26]。NAA峰、Cho峰、Cr峰、Glx峰均为MRS参数，其中NAA峰存在于神经元内，可有效反映神经细胞与轴突生存能力。Cho峰是反映细胞增殖功能的有效标志。Cr峰是新陈代谢的标志物。Glx峰位置接近谷氨酸、谷氨酰胺，而谷氨酸是脑内重要的兴奋性氨基酸，更是星形胶质细胞的标记，能反映氨吸收通路[27]。通过对比研究表明，ABE患儿Glx/Cr比值增大，与马秋红[28]观点相符，推测胆红素毒性对胶质细胞对谷氨酸的摄取产生抑制，诱导细胞外间隙谷氨酸复合物兴奋性氨基酸沉积，进而造成致脑组织兴奋毒性神经性致死；而NAA/Cr、NAA/Cho下降，可能与神经元损伤有关，也可能与胆红素导致脑组织生理代谢减弱，抑制脑组织发育有关。另外，本研究还发现，血清TSB、Tau与Glx/Cr、NAA/Cr、NAA/Cho存在一定相关性，这可能归因于ABE患儿胆红素增加及作用时间延长，血清TSB、Tau含量增加，可损伤神经元细胞、星形胶质细胞，诱导神经细胞凋亡，继而引发NAA/Cr、NAA/Cho、Glx/Cr异常表达。然而MRS虽对脑组织损伤的病理情况较为敏感，但其难以客观反映神经系统整体功能情况，对ABE的诊断及评估预后，须将实验室、影像学检查均纳入考虑范围内。因此，本研究采用联合预测模式，结果显示，MRI T1信号强度、TSB、NAA/Cho、NAA/Cr、Tau、Glx/Cr联合预测ABE患儿及其病情程度AUC均优于上述指标单一预测，提示早期采用血清TSB、Tau、MRI、MRS共同检测，有望为临床鉴别ABE、评估ABE病情程度提供新思路、新途径。

综上所述，血清TSB、Tau与苍白球MRI T1信号强度、MRS参数存在一定相关性，四者联合检测对预防ABE、评估ABE病情程度具有指导性临床意义。