磁共振波譜在新生兒缺氧缺血性腦病中的應(yīng)用進(jìn)展

陳 鍇，馬曉舟，王紅玉 (.吉林大學(xué)第一醫(yī)院放射科，吉林 長春 0000;.吉林省前衛(wèi)醫(yī)院核磁室，吉林 長春00;.吉林大學(xué)第一醫(yī)院藥劑科，吉林 長春 005)

圍產(chǎn)期宮內(nèi)乏氧及產(chǎn)后窒息而導(dǎo)致的新生兒腦組織乏氧，如不及時恰當(dāng)治療便可使患兒留有不同程度后遺癥。磁共振(magnetic resonace imaging，MRI)與磁共振波譜(magnetic resonce spectroscopy，MRs)可以提供不同的檢測信息，MRI可以一些形態(tài)解刨學(xué)信息和不同信號差異，而MRS可以從分子水平觀測腦組織內(nèi)與生命有關(guān)的代謝物水平，通過化學(xué)位移成像方法得到代謝物在體內(nèi)分布的圖像，以曲線頻譜形式體現(xiàn)代謝物的差異，測量結(jié)果如圖［1］。本文主要研究MRS在HIE疾病診斷方面的應(yīng)用及進(jìn)展。

1 HIE的發(fā)生機(jī)制

盡管產(chǎn)前檢查及產(chǎn)后新生兒護(hù)理技術(shù)很先進(jìn)，但在圍產(chǎn)期仍然可以發(fā)生各種原因?qū)е碌男律鷥簩m內(nèi)乏氧、產(chǎn)程過長及產(chǎn)后新生兒窒息均可導(dǎo)致新生兒不同程度腦組織乏氧是導(dǎo)致新生兒HIE的重要原因，利用磁共振檢查對不同程度新生兒缺血缺氧腦病做出早期準(zhǔn)確診斷，以便臨床對早期新生兒缺氧缺血性腦病進(jìn)行及時準(zhǔn)確治療。然而，僅憑臨床癥狀和圍產(chǎn)期APGAR評分、cord pH對此病預(yù)后不能作出準(zhǔn)確判斷，而磁共振對HIE分級，可對本病預(yù)后作出相對準(zhǔn)確判斷。

1.1 HIE缺氧、缺血的機(jī)理:①宮內(nèi)缺氧分慢性與急性缺氧。缺氧的時間長短與程度輕重對此病的病理生理改變具有決定意義。多數(shù)宮內(nèi)缺氧是由血供不足引起。②如果不同區(qū)域腦組織出現(xiàn)缺血缺氧導(dǎo)致腦損傷便可產(chǎn)生致炎因子，使相應(yīng)區(qū)域血管內(nèi)破壞，使血管狹窄及通透性發(fā)生改變，通過血流動力學(xué)改變，而使腦細(xì)胞有氧代謝不足，無氧代謝增加，出現(xiàn)代謝紊亂。

1.2 HIE的病理機(jī)制:腦細(xì)胞代謝非?；钴S，新生兒腦細(xì)胞代謝尤其活躍、旺盛，需要大量能源供給，氧耗量幾乎達(dá)全身的50%以上，然而腦組織內(nèi)糖原儲備極少，，能量和氧來源主要靠血液提供。如果新生兒出現(xiàn)缺氧將對腦細(xì)胞產(chǎn)生明顯影響，出現(xiàn)能量代謝紊亂和不同程度障礙，缺氧使腦組織內(nèi)糖的無氧酵解增加，產(chǎn)生大量乳酸并堆積，形成酸中毒，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)改變其功能，使細(xì)胞內(nèi)外離子轉(zhuǎn)運(yùn)失調(diào)，細(xì)胞內(nèi)水分增加，細(xì)胞腫脹，細(xì)胞間隙變窄，水分子布朗運(yùn)動明顯受限，產(chǎn)生細(xì)胞毒性腦水腫，致使DWI出現(xiàn)明顯高信號。缺氧產(chǎn)生腦血管內(nèi)皮受損及小血管痙攣，腦細(xì)胞更加缺血缺氧。同時腦水腫可使顱內(nèi)壓增高，腦靜脈回流受阻，也加重腦組織的血液供應(yīng)不足，使腦組織缺血缺氧更加嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)。酸中毒進(jìn)一步加重腦組織乏氧。

1.3 病理解剖:HIE的病理解剖變化包括:選擇性神經(jīng)元壞死，如(基底節(jié)區(qū)大理石樣變，，腦室旁白質(zhì)軟化灶、單發(fā)或多發(fā)腔隙性腦梗死。足月兒腦組織損傷常發(fā)生在大腦皮層，和基底節(jié)區(qū)，而早產(chǎn)兒腦組織損傷多發(fā)生在腦室周圍白質(zhì)內(nèi)。

圖1 新生兒HIE曲線頻譜

2 MRI在HIE的診斷價值

磁共振成像是利用原子核在強(qiáng)磁場內(nèi)發(fā)生共振所產(chǎn)生的信號經(jīng)過圖像重建成像的一種成像技術(shù)。通過測定人體組織在特定磁環(huán)境兩個時間值T1值及T2值，經(jīng)過空間編碼和復(fù)立業(yè)變換將T1和T2值轉(zhuǎn)為模擬灰度，而產(chǎn)生磁共振圖像。

2.1 新生兒缺血、缺氧后腦組織出現(xiàn)水腫即水分增多，病變區(qū)呈現(xiàn)彌漫性略長T1、略長T2異常信號，以T2WI更明顯。多數(shù)累及額葉、頂葉、少數(shù)可累計枕葉白質(zhì)區(qū)。如果為輕度HIE，表現(xiàn)為單純性腦水腫，預(yù)后較好，多數(shù)不留后遺癥。

2.2 腦出血:是HIE較重病例的特征性表現(xiàn)。足月患兒出血性灶主要分布在中央前后回及頂枕葉皮層及皮層下，嚴(yán)重病例病變區(qū)域腦灰質(zhì)全部受累，表現(xiàn)腦灰質(zhì)腫脹，腦溝變窄，深部腦白質(zhì)出現(xiàn)短T1短T2異常信號;早產(chǎn)兒患HIE其出血灶常發(fā)生在側(cè)腦室各角旁腦白質(zhì)內(nèi)，表現(xiàn)為T1加權(quán)像不均勻高信號和T2加權(quán)像不均勻低信號灶，比較容易發(fā)生皮層下及腦室旁白質(zhì)梗死灶內(nèi)出血。

2.3 HIE腦白質(zhì)損傷:對70例中晚期HIE檢查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)病灶位于側(cè)腦室旁腦白質(zhì)內(nèi)，呈斑片狀及點(diǎn)狀異常信號，T1加權(quán)像呈低信號，T2WI呈略高信號。Rutherford等［2］對16例HIE患兒進(jìn)行早期及晚期MRI檢查與預(yù)后轉(zhuǎn)歸研究發(fā)現(xiàn)，小病灶的輕度HIE患兒轉(zhuǎn)歸基本正常，而較大病灶的中重度HIE患兒較多存在永久性腦損傷，留有后遺癥，本文研究與此接近。

2.4 HIE:患兒基底節(jié)區(qū)和腦干損傷也較常見，Menkes［3］報道的病例中基底節(jié)異常者占84%。而我們研究的比例低于前述報告。病理改變以神經(jīng)細(xì)胞壞死為主，可以出現(xiàn)大理石樣變性;腦干受累不多，Barvioch等［4］報道少數(shù)HIE有腦干受損出現(xiàn)稍長T1異常信號，T2加權(quán)像呈高信號，我們此項(xiàng)研究出現(xiàn)腦干受損較少。

3DWI與HIE

DWI用于臨床檢查已經(jīng)幾十年，DWI能夠?qū)毙訦IE細(xì)胞功能受損程度提供較多信息［5］。DWI對水分子的彌散運(yùn)動，特異性達(dá)86%～100%。

HIE患兒DWI上出現(xiàn)高信號，說明該患兒存在急性腦缺血缺氧，出現(xiàn)細(xì)胞毒性水腫，異常信號強(qiáng)度及范圍，反映了疾病嚴(yán)重程度。能量供給不足導(dǎo)致細(xì)胞膜離子泵功能障礙，鈉離子與水分子迅速移人細(xì)胞內(nèi)，很快出現(xiàn)細(xì)胞毒性水腫［6］。急性缺氧使細(xì)胞膜及細(xì)胞器功能明顯受限，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的水分增加，移出減少，致使細(xì)胞腫脹，增大，細(xì)胞間隙變窄，水分子彌散活動進(jìn)一步受限，表現(xiàn)為在DWI出現(xiàn)明顯高信號，ADC圖出現(xiàn)明顯低信號。

彌散加權(quán)成像(DWI)可在2～3 h內(nèi)缺血急性期，出現(xiàn)異常信號改變，此時T2加權(quán)限多無異常信號出現(xiàn)，彌散加權(quán)成像(DWI)異常信號主要出現(xiàn)在急性缺氧6～48 h之內(nèi)，此段時間內(nèi)可同時伴有血管源性水腫，在T2加權(quán)像也開始出現(xiàn)異常信號，但不如DWI清晰，范圍也小，在缺氧1周后DWI上高信號逐漸變淡，成為等或混雜信號及低信號，因此DWI可以用來區(qū)分新舊病灶［7］。而在T2WI，缺氧較嚴(yán)重病例將一直表現(xiàn)為高信號，ADC圖表現(xiàn)為高信號。

4 討論

MRS是一種利用核磁共振現(xiàn)象和原子核化學(xué)位移作用，進(jìn)行一系列特定原子核及其化合物定量分析的方法。目前較常用的是H和P譜。H質(zhì)子是人體內(nèi)含量最豐富的元素，并且其具有高核磁敏感性，所以H譜應(yīng)用最廣泛。

N-乙酰天門冬氨酸(NAA)NAA波譜位于2.00 ppm處。NAA與神經(jīng)元的成熟度有關(guān)，可認(rèn)為是神經(jīng)元細(xì)胞的標(biāo)志物，NAA波峰的高低，表示其濃度的高低，當(dāng)波峰降低時，提示神經(jīng)元損傷。是神經(jīng)細(xì)胞不可逆損傷的一個標(biāo)志［8］。一旦出現(xiàn)過NAA的減低，復(fù)查時病變區(qū)的NAA波峰不會出現(xiàn)恢復(fù)表現(xiàn)［9］，如果初診發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域出現(xiàn)NAA波峰明顯減低(NAA與cr之比＜1)時，那么此病例復(fù)查其出現(xiàn)的后遺癥會很重［10］。這與我們的研究是一致的。

膽堿(Cho)Cho的波峰位于3.20 ppm處，此波峰下面積是反映掃描體素內(nèi)腦組織膽堿總量。在正常新生兒腦組織HMRS中，最高峰為Cho波峰，NAA波峰低于Cho波峰，1歲以后隨著神經(jīng)細(xì)胞髓鞘化的不斷完善而發(fā)生逆轉(zhuǎn)，會出現(xiàn)NAA峰高于Cho峰。在正常腦組織中Cho峰所代表的是磷酸甘油膽堿和磷酸膽堿兩種主要成分，可占80%，它們是細(xì)胞膜的前體和/或降解產(chǎn)物，以游離體形式存在，而磷脂酞膽堿是以細(xì)胞膜上結(jié)合體形式存在，不能被HMRS檢測出來，在HIE患兒，由于缺血缺氧使細(xì)胞膜出現(xiàn)破壞分解，釋放出大量游離的膽堿，在波普檢查時出現(xiàn)Cho峰升高［11］。在HIE患者波普檢查中，最高的膽堿峰常在腦白質(zhì)內(nèi)，Cho波峰升高的程度與脫髓鞘的嚴(yán)重程度是一致的，可見Cho波峰升高表示有活動性脫髓鞘。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，缺血時給予乙酞膽堿醋酶抑制劑治療并不能使Cho峰值降低，說明Cho濃度增加是由缺氧所致細(xì)胞膜破壞分解產(chǎn)生并不是由乙酞膽堿本身代謝所致［12］。

乳酸(Lac)Lac波位于1.33 ppm附近。正常情況下腦細(xì)胞以有氧代謝為主，腦組織內(nèi)乳酸含量很低，在波普檢查時乳酸峰很難測到，如果1.33 ppm附近出現(xiàn)低平的乳酸峰波形，表明存在腦組織缺血缺氧。如果腦內(nèi)乳酸水平持續(xù)不降，說明缺氧時間較長且較重，預(yù)后不良［13］。HIE患兒HMRs特征性的表現(xiàn)是在1.33 ppm處出現(xiàn)雙峰狀的乳酸波。HIE患兒腦組織代謝中出現(xiàn)氧化磷酸化不足，使糖的無氧酵解增加，導(dǎo)致乳酸含量增高，同時局部血流灌注減少，使乳酸清除率降低，導(dǎo)致堆積。如果缺血缺氧時間段且較輕，乳酸積聚較少，發(fā)病后幾周內(nèi)乳酸含量可以逐漸恢復(fù)正常［14］。相反，如果乳酸大量堆積，超過某一臨界值，就會產(chǎn)生酸中毒導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的自身溶解發(fā)生不可逆性損傷，使患兒留有后遺癥。

肌酸+磷酸肌酸(Cr+PCr)Cr波包括肌酸與磷酸肌酸(Cr+PCr)，波峰位于3.00 ppm附近。腦組織代謝產(chǎn)生的Cr+PCr的總量基本是恒定的。所以將Cr作為參照的波峰，得出其他代謝物質(zhì)與Cr的相對比值，來判斷HIE的程度［15］。

綜上所述，MRI能夠?yàn)镠IE的診斷和研究提供較全面的形態(tài)學(xué)及解剖學(xué)方面的信息，磁共振DWI能夠早期發(fā)現(xiàn)腦細(xì)胞缺血缺氧，并且較為敏感，MRS能檢測出腦內(nèi)多種代謝物質(zhì)水平，可以對代謝物進(jìn)行定量研究［16］。望廣大臨床科研工作者，充分有效地利用此項(xiàng)檢查技術(shù)，做出早期準(zhǔn)確的診斷，評估預(yù)后。

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