新生儿缺血缺氧性脑病的影像学诊断现状

陈海燕，陈冠初

（甘肃省妇幼保健院新生儿科，甘肃 兰州 730050）

我国每年出生的新生儿有1500～1800 万，缺血缺氧性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）的发生率为3%～6%[1]。HIE 患儿常见后遗症有惊厥、智力发育迟缓、脑瘫等[2]，一旦遗留神经系统后遗症，将给家庭和社会造成沉重的经济及精神负担。近年来越来越多的研究发现新的成像技术包括弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）及核磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy，MRS）对HIE 急性脑损伤诊断更敏感，在早期识别和及时干预方面具有潜在作用。本文主要阐述了不同影像学检查方法，以帮助临床医生更好地认识HIE，早期快速识别HIE 的发生，做出正确的临床决策，同时，根据不同影像学方法所提示的损伤部位、损伤特点，更好地指导HIE 患儿的远期预后及随访。

1 新生儿HIE 病理生理

新生儿HIE 的基本病理生理机制是窒息导致脑血流和氧气供应不足，引起一系列不良事件，包括缺氧酸中毒、炎症介质释放和自由基形成，都将导致正常脑自动调节功能丧失并造成弥漫性脑神经损伤，而损伤的确切性质取决于缺氧的严重程度、持续时间和大脑成熟程度。分娩时，HIE 新生儿可能有低Apgar 评分和脐带或生后血气分析呈现代谢性酸中毒。少数HIE 患儿在出生后24 h 内出现癫痫发作，若不及时诊断和干预可能进展为脑室周围白质软化（PVL），增加双瘫、四肢瘫痪或偏瘫形式的痉挛性脑瘫等不良结局的发生几率。皮层下白质的损伤主要引起智力低下和视力受损，基底节（BG）和丘脑受累常导致锥体外系症状。

2 超声检查

2.1 颅脑超声（CUS） CUS 是高危新生儿早期诊断和筛查的常用手段。超声的可实现性及重复性强，更易于接受，对于不宜搬动、难以实现镇静的患者，可提供一种更便捷的方式。CUS 可对HIE 患儿的早期诊断提供一定线索，HIE 早期表现为脑水肿，随着脑水肿逐渐加重，灰白质界限不清，超声表现为脑实质回声弥漫性增强，脑水肿持续不缓解，则会进一步形成神经元坏死、脑组织萎缩、囊腔性改变，超声表现为双侧大脑半球回声不均匀、脑沟、脑回密集加深、神经元大片坏死、液化，形成囊腔。此外，新生儿缺血缺氧性脑病往往伴随着颅内出血。颅内出血主要包括小脑内出血、硬脑膜下出血、蛛网膜下腔出血以及脑室周围－脑室内出血（PIVH），颅脑超声对PIVH 较为敏感，对其进行Papile 分级[3]。CUS 不常用于预测HIE 的预后，对34 例足月新生儿HIE 研究表明，6 h内使用CUS 预测HIE 不良结局的敏感性和特异性分别为42%和60%[4]。

2.2 颅脑多普勒超声（TCD） TCD 检查可用于监测新生儿脑血流动力学变化。通过TCD 可以扫描侧颞窗，从而测量大脑中动脉舒张末期血流速度、收缩期峰值血流速度、平均流速、搏动指数、阻力指数等，有研究[5]，结果显示实验组患儿大脑中动脉舒张末期血流速度、收缩期峰值血流速度、平均流速低于对照组，搏动指数及阻力指数低于对照组。

2.3 对比度增强超声（CEUS） CEUS 旨在通过注射超声造影剂来增加血管内回声。磷脂膜包裹的气体微泡，在受到超声波束时会以非线性方式压缩和膨胀，由此产生的回波信号形成了一种血管内对比度。现已有涉及近900 例成人患者的CEUS 定量监测脑灌注相关的研究被发表[6]，结果证实造影剂的使用是安全有效的，但CEUS 的应用在新生儿仍然未得到广泛推广。近年来该技术被用于研究可疑HIE 患儿，研究证明血管成像与MRI 灌注成像质量相当[7]。

2.4 超快超声成像（UUI） 随着UUI 等新技术的出现，超声成像在过去二十年中取得了重大突破。虽然基本的声学物理与传统超声相同，但电子和计算的进步使得未聚焦的波允许通过单次发射重建图像，该模式可以达到每秒10 000 个图像的帧速率。通过复合不同方向的多个波，空间分辨率与传统超声波（低至50 μm）类似[8]。这种高帧率和高时空分辨率的结合使先进的信号处理策略能够对主要动脉中的血流以及微血管中的较慢血流（速度低至1 mm/s）进行成像，从而产生超快多普勒。这种方式特别适合新生儿，因为超声波可以通过囟门深入大脑（高达8 cm）。与传统超声一样，UUI 是非侵入性的，不涉及电离辐射，可以在床边进行。超快超声定位显微镜可以描绘小至10 μm 的血管，但尚未应用于新生儿成像[9]。

3 CT 检查

CT 检查因存在放射线暴露，在HIE 的诊断的应用中受限。在新生儿缺血缺氧性脑病影像诊断中，因为新生儿脑部蛋白质含量较低，CT 检查对于灰白质交界区病变敏感性不高，大大增加了漏诊率，但在HIE 诊断中，蛛网膜下腔出血的检出率高于头颅核磁[10]。Xin T 等[11]对100 例HIE 新生儿的影像学放射资料作出统计分析，结果也证实CT 可以更好地鉴别蛛网膜下腔出血。多层螺旋CT（MSCT）则能够精准观察患儿的病灶、损伤范围以及颅内出血等指标的动态变化。赵玉森[12]对156 例HIE 患儿的诊断及随访临床研究表明，因HIE 患儿大脑成熟度存在个体差异，在出现脑白质或脑组织发育不全时，MSCT可为诊断及预后提供更有价值的临床依据。

4 核磁检查

使用核磁共振评价HIE 时，脑水肿表现为T1WI 低信号，T2WI 高信号，颅内出血则正好相反。缺氧缺血性病变的3 种主要MRI 表现为：脑室周围白质软化症（PVL）、基底节和/或丘脑病变（BGTL）、多囊性脑病－MCE 伴有基底节、丘脑和/或大脑皮层的损伤。PVL 病变在有慢性性缺氧病史的早产儿中多见，足月儿急性和严重缺氧常导致灰质受损，损伤部位主要分布在基底神经节和丘脑，而白质广泛受累伴有基底神经节和丘脑内的坏死腔是长期严重缺氧的典型特征。

在诊断急性脑损伤方面，传统MRI 不如DWI和MRS 等较新的成像技术敏感。然而，它可以帮助排除诱发脑病的其他原因，例如先天性畸形、肿瘤、脑梗塞和出血。近年来新的功能成像技术包括弥散加权成像（DWI）、磁敏感加权成像（SWI）、磁共振波谱成像（MRS）、弥散张量成像（DTI）、动脉标记自旋成像（ASL）的发展，磁共振在缺血缺氧性脑病应用中越来越广泛。另外，核磁检查可以随访经治疗后HIE 患儿的预后，Bach AM 等[13]通过对317 例HIE研究发现，亚低温治疗与核磁表现与神经发育密切相关，接受亚低温治疗的新生儿，生后1 周内核磁损伤模式与神经发育结果显著相关，随访至生后30 个月，核磁的结果仍然可靠。

4.1 DWI DWI 通过检测组织中水分子的微观扩散运动从而对脑组织进行显像。缺血缺氧脑损伤患儿生后数小时头部核磁DWI 信号开始出现异常，生后24 h 内核磁表现为平均弥散度下降，直到2～5 d，之后DWI 信号进入假正常化，但是出生7 d 后的MRI常规序列对于脑损伤的识别较DWI 更敏感[14]。Hayakawal K 等[15]的研究表明，基于DWI 的MRI 显示的桥脑和小脑损伤大部分位于桥脑背侧、小脑齿状核，且常与基底神经节和丘脑损伤相关，是致残的主要因素。相比于常规MRI 检查，DWI 在确定小脑齿状核病变方面更为可靠。

4.2 SWI SWI 通过利用不同组织之间的磁敏感差异成像。研究指出[16]，SWI 序列对微出血及静脉扩张敏感性较高。徐小琼等[17]对180 例HIE 新生儿的临床病例及影像学资料进行回顾性分析发现，在SWI 序列上颅内出血灶呈现为圆点、斑片或者索条状样改变，脑室内和硬膜下腔出血灶呈现为条状和弯月形变化。静脉扩张改变可呈现于HIE 患儿的SWI 序列，而在核磁其它序列中均未见显示。SWI 序列对HIE 的病灶检出率优于T1WI、T2WI 序列。此外，SWI序列结合T1WI、T2WI 序列有助于辨别急慢性损伤的时间和严重程度。

4.3 MRS MRS 检测主要通过量化乳酸/乙酰天冬氨酸盐（NAA）含量评估大脑代谢，早期乳酸生成对大脑缺血缺氧引起的脑损伤早期敏感性高，但由于扫描时间长，代谢产物局限，故在临床应用中未广泛开展。其中乳酸急剧升高是无氧代谢的重要标志，足月儿出生后1 d 内进行的MRS 对HIE 脑损伤的严重程度非常敏感，可以预测不良神经系统预后。生后1 d 内乳酸/肌酸比率升高是发生神经系统后遗症的预测指标，而乳酸降低则预示着结局良好。相比之下，MRS 检测到神经元线粒体代谢的标志物N-乙酰天冬氨酸可在短期内下降，并在HIE 患儿大脑中保持较低水平[18]。另外，MRS 成像能预测HIE 患儿预后。Barta H 等[19]对169 例中重度HIE 新生儿进行研究，随访神经系统发育结局，结果表明N-乙酰天冬氨酸（NAA）/肌酸（Cr）和肌醇（MI）/NAA 对HIE 新生儿生后14 d 内的神经发育结局具有较高的预测价值。近年来，越来越多的研究表明将MRS 代谢产物作为一种生物学标志物，研究缺血缺氧性脑病患儿关于运动、认知、语言方面的长期神经系统结局[20-22]。

4.4 DTI DTI 能够更细微地观察到脑白质微结构，如白质是否完整、纤维束方向和髓鞘化程度的高低。DTI 可以在至少6 个方向施加扩散梯度磁场，能够精准确定神经纤维束的分布状况和组织的各向异性，因而DTI 成像能够最好地反映白质完整性、方向性。Wu S 等[23]研究发现，通过常规MRI 基础上结合DTI 分析，量化ADC 值、各向异性，可较早发现脑白质损伤，故在评估及诊断缺血缺氧性脑病方面有重要意义。新生儿HIE 损伤小脑相关的报道较为罕见，但Lemmon ME 等[24]研究发现，通过常规MRI 序列定性评估，未发现HIE 患儿小脑损伤的证据，然而，定量DTI 分析显示，重度HIE 新生儿与正常新生儿在小脑结构DTI 指标上存在显著差异，因此DTI 数据的定量分析应纳入新生儿重度HIE 的神经影像学评价，以此更精确地评估脑损伤严重程度，为预后提供潜在预测指标。

4.5 ASL ASL MRI 灌注序列是一种使用内源性血水作为可自由扩散的示踪剂的无创技术，存在以下几种标记方法，包括连续ASL、脉冲ASL 和伪连续ASL。尽管ASL 无需静脉置管、无辐射、无侵入，ASL提供一定大脑区域脑血流量（CBF 值）。Wang J 等[25]对40 例HIE 患儿行头颅核磁ASL 扫描，根据临床症状将HIE 患儿分为轻、中、重度，比较三组之间CBF 值的差异性，再根据NBNA 评分进行分组，发现基底节和丘脑区早期CBF 值能反应HIE 的严重程度，预测HIE 患儿预后，BG 区和丘脑灌注越高，NBNA 评分越低，预后可能越差。由于生理限制和技术问题，如有限的空间分辨率和低信噪比，只有少数通过ASL 成像评估新生儿脑灌注的研究可用[26]。

5 近红外线光谱（NIRS）

NIRS 是一种非侵入性成像方式。生物组织对波长范围为650～1350 nm 的近红外光相对透明。在同一窗口中，血液组织对红外线的吸收情况很大程度上取决于氧合和脱氧血红蛋白的浓度[27]。当通过完整的颅骨向大脑组织发射近红外光时，光子可以穿透组织远达数厘米。由于多次散射，部分光在距离发射器较远的地方到达头皮。基于氧合和脱氧血红蛋白浓度，NIRS 提供局部血容量变化和耗氧量的分析，进而间接监测缺血缺氧性脑病患儿的脑组织氧合情况。在临床上，NIRS 已被用于重症监护，对局部脑氧饱和度氧合进行连续无创监测，从而做出诊断和治疗决策[28]。使用NIRS 的优势之一是它的简单性和便携性，对于头骨较薄、头发较少的新生儿，将光学传感器或“光极”放置在新生儿的头皮上进行监测是一种便捷的监测方法。

MRI 作为检测缺氧缺血性病变最有效的方法，越来越多地用于早产儿、极低出生体重儿和有明显围产窒息史的足月儿的中枢神经系统影像学诊断，对于难以镇静、不宜搬动的患儿颅脑超声是一种方便、快捷的方式，而头颅CT 对于蛛网膜下腔出血更为敏感。在HIE 发病早期，MRI 检查往往不可行，脑电图可作为一种评估脑功能的重要手段，而脑电图往往缺乏一定的特异性。Weeke LC[29]等通过对26 例HIE 患儿的脑电图研究发现，生后36 h 和48 h 脑电图背景波与MRI 脑损伤严重程度和神经发育结局密切相关。白文娟[30]等将56 例确诊为HIE 的患儿根据临床症状严重程度进行分组，动态检测脑电图背景变化及头颅核磁评分，结果发现脑电图分度与MRI 评分的相关性在生后第3 天最高（rs=0.751，P＜0.001），因此，对于HIE 的诊断及预后，利用多种影像学特点对HIE 加以评估至关重要，另外还应关注围产期相关病史及临床情况。