DTI在足月新生兒窒息后腦損傷中的應用＊

南方醫(yī)科大學附屬深圳市婦幼保健院放射科 (廣東 深圳 518028)

張翔亞 曹滿瑞 杜 牧

朱志軍 劉炳光 鄭昌業(yè)

DTI在足月新生兒窒息后腦損傷中的應用＊

南方醫(yī)科大學附屬深圳市婦幼保健院放射科 (廣東 深圳 518028)

張翔亞 曹滿瑞 杜 牧

朱志軍 劉炳光 鄭昌業(yè)

目的探討磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging DTI)在評價足月新生兒窒息后腦損傷中的價值。方法搜集臨床確診為新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy HIE)的患兒15例，有窒息史但臨床未診斷為HIE的患兒15例及正常組新生兒15例，應用1.5T磁共振儀對所有患兒及正常新生兒出生后行顱腦常規(guī)序列和DTI序列掃描。測量HIE組、窒息非HIE組及對照組新生兒顱腦各感興趣區(qū)的各向異性分數(shù)(fractional anisotropy FA)值并比較各組間FA值是否具有統(tǒng)計學意義。結(jié)果HIE組患兒額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、大腦腳及半卵圓中心FA值較對照組患兒降低，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；窒息非HIE組患兒額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部及半卵圓中心FA值較對照組新生兒降低，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；HIE組患兒較窒息非HIE組患兒內(nèi)囊后肢FA值降低，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。結(jié)論磁共振彌散張量成像可以早期發(fā)現(xiàn)窒息患兒腦損傷并指導臨床進行早期干預以改善預后。

窒息后腦損傷；足月新生兒；彌散張量成像；各向異性分數(shù)

新生兒窒息是新生兒出生后1min無自主呼吸或未能建立規(guī)律呼吸，以低氧血癥和混合型酸中毒為主要病理生理改變的疾病，是我國圍生期新生兒死亡和致殘的主要原因。新生兒缺氧缺血性腦病(HIE)是新生兒窒息后的嚴重并發(fā)癥，是引起新生兒急性死亡和慢性神經(jīng)系統(tǒng)損傷的主要原因[1]。目前影像學領(lǐng)域的研究主要集中在HIE方面，對窒息非HIE患兒的腦損傷研究較少。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging DTI)是可以無創(chuàng)性活體顯示腦白質(zhì)纖維束方向性和完整性的新技術(shù)，對腦白質(zhì)纖維束發(fā)育狀況進行定量評價，并可在疾病早期更加準確的判斷腦損傷的程度[2-3]。本研究通過對15例正常新生兒、15例窒息非HIE患兒及15例HIE患兒進行對照研究，旨在探討磁共振彌散張量成像在新生兒窒息后腦損傷中的應用。

1 材料與方法

1.1 研究對象收集2011年6月～2014年5月我院新生兒科收治的窒息患兒及顱腦正常因其他原因住院的新生兒。病例組納入標準[4]：①孕周≧37周；②有導致窒息和腦損傷的一個和多個危險因素，這些因素包括：臍動脈血PH＜7.1；5min Apgar評分≦6分；在分娩后復蘇時使用氣管插管。同時又將病例組分為HIE組與窒息非HIE組，窒息非HIE組患兒有窒息的臨床表現(xiàn)或相關(guān)生化指標但無HIE的臨床癥狀。HIE患兒診斷參照2005年中華醫(yī)學會兒科學會分會新生兒學組制定的《新生兒缺氧缺血性腦病診斷標準》[5]。對照組納入標準：①足月新生兒；②無中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無驚厥史、圍產(chǎn)期窒息史、先天畸形和遺產(chǎn)代謝性疾病，母親懷孕期間無濫用藥物史。

各組均有15例研究對象納入標準，所有研究對象性別、胎齡、出生體重、DTI檢查日齡差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。本研究經(jīng)倫理委員會批準，家長知情同意。所有研究對象均給予10%水合氯醛(0.5ml/kg)口服或灌腸，待其熟睡后進行掃描。

1.2 掃描設(shè)備及參數(shù)應用Philips Achieva 1.5T磁共振掃描儀，梯度場強66mT/m，8通道頭部線圈。先行常規(guī)軸位T2WI、T1WI、Flair和矢狀位T1WI掃描。DTI掃描采用SE序列單次激發(fā)平面回波成像(single shot echo planar imaging,SS-EPI)。DTI序列掃描參數(shù)：TR 7000ms，TE 80ms，層厚3mm，層數(shù)40，間隔0mm，F(xiàn)OV 140mm×140mm，矩陣80×80，激勵次數(shù)3次，b值為0和800s/mm2，擴散敏感梯度場的方向為15。

圖1-3 2天正常新生兒，T1WI及T2WI未見明顯異常，圖2為FA圖，圖3為彩色編碼張量圖，顯示腦白質(zhì)纖維束走形清晰，自然。圖4-6 8天輕度窒息新生兒，T1WI軸位顯示雙側(cè)額葉深部白質(zhì)斑點狀高信號及右側(cè)顳枕部皮下血腫，圖4和圖6圖表現(xiàn)為腦白質(zhì)纖維束邊緣毛糙，欠光整，顏色稍變淡。圖7-9 6天HIE重度新生兒，T1WI顯示雙側(cè)腦室出血，圖8及圖9顯示白質(zhì)纖維束走形紊亂，顏色變淡，且信號較為混雜。

表1 正常組、窒息非HIE組及HIE組各感興趣區(qū)的FA值(S)及組間比較

表1 正常組、窒息非HIE組及HIE組各感興趣區(qū)的FA值(S)及組間比較

注：*表示差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

部位 FA值 F值 P值正常組 窒息非HIE組 HIE組額葉白質(zhì) 0.172±0.039 0.128±0.020 0.118±0.009 18.578 0.000*內(nèi)囊后肢 0.539±0.041 0.508±0.032 0.461±0.035 17.222 0.000*豆狀核 0.166±0.052 0.162±0.035 0.140±0.023 2.217 0.122胼胝體壓部 0.711±0.073 0.639±0.088 0.610±0.053 18.711 0.000*大腦腳 0.263±0.045 0.236±0.038 0.224±0.034 4.060 0.024*半卵圓中心 0.253±0.049 0.207±0.032 0.203±0.043 6.507 0.003*

表2 兩兩比較的統(tǒng)計分析結(jié)果

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)測量將圖像資料導入后處理工作站，利用工作站中自帶的后處理軟件自動生成FA圖，在FA圖上依次手動選擇雙側(cè)額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、豆狀核、胼胝體壓部、大腦腳及半卵圓中心作為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，每個ROI大小控制在(10±5)mm2，所有ROI應放置于解剖位置中央，避免臨近組織部分容積效應的影響。每個ROI的FA值均測量三次，取其平均值。

1.4 統(tǒng)計學處理采用spss13.0進行統(tǒng)計學分析，均數(shù)采用S表示，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)對病例組各組及對照組相應感興趣區(qū)的FA值進行分析比較，兩兩組間比較采用LSD-t檢驗。如經(jīng)方差齊性檢驗后方差不齊，則采用多個獨立樣本比較的Kruskal-Wallis H檢驗。P＜0.05認為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)MRI表現(xiàn)對照組15例新生兒常規(guī)MRI腦組織未見異常信號，皮髓質(zhì)分界清晰，腦室系統(tǒng)形態(tài)自然，未見增寬。

窒息非HIE組主要表現(xiàn)為蛛網(wǎng)膜下腔出血8例，4例合并皮下血腫、1例合并靜脈竇內(nèi)異常信號，1例合并小腦半球出血；4例表現(xiàn)為皮層及皮層下深部白質(zhì)異常信號，其中3例合并皮下血腫；單純皮下血腫2例、硬膜下血腫1例。

HIE組患兒主要表現(xiàn)為皮層及皮層下白質(zhì)迂曲條帶狀高信號7例；蛛網(wǎng)膜下腔出血1例；硬膜下出血1例；基底節(jié)、丘腦T1WI異常信號4例，剩余2例患兒中，1例為重度HIE表現(xiàn)為小腦半球出血及腦室內(nèi)出血，另1例為額、頂、顳葉出血及皮下血腫。

2.2 HIE組、窒息非HIE組及正常組各感興趣區(qū)的平均FA值及方差分析結(jié)果見表1。經(jīng)兩兩比較的LSD-t檢驗得到統(tǒng)計學結(jié)果見表2。窒息非HIE組與對照組比較，額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、半卵圓中心FA值較對照組新生兒降低，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；HIE組與對照組之間比較，額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、大腦腳及半卵圓中心FA值較對照組患兒降低，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；HIE組與窒息非HIE組僅在內(nèi)囊后肢FA值的比較中，差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

3 討 論

DTI特征性參數(shù)FA值反應神經(jīng)纖維束及髓鞘化進程，是評價腦組織發(fā)育狀況的一個獨特標識[6]。一旦發(fā)生缺血缺氧，腦白質(zhì)的髓鞘化進程受到阻礙，造成水分子擴散狀態(tài)發(fā)生改變，F(xiàn)A值降低。新生兒腦組織尚未發(fā)育成熟，對缺血缺氧敏感，易發(fā)生腦損傷[7]。因此早期評估新生兒窒息后腦損傷就顯得尤為重要。

本研究通過對15例窒息非HIE患兒與正常新生兒的對照研究發(fā)現(xiàn)，窒息非HIE組患兒額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部及半卵圓中心的FA值均較正常組新生兒降低，差異具有統(tǒng)計學意義。FA值降低反應了一定程度的腦損傷。Gazzolo D[8]等人的研究顯示，窒息患兒無論是否合并HIE，尿液中S100B蛋白的含量均高于正常組新生兒，而S100B蛋白含量的升高是評價腦損傷的生化指標之一。因此該研究結(jié)果也證實了窒息非HIE患兒存在一定程度的腦損傷。此外，本研究中15例窒息非HIE患兒中10例在常規(guī)磁共振上僅表現(xiàn)為蛛網(wǎng)膜下腔出血、皮下血腫或硬膜下血腫，各個感興趣區(qū)未見明顯異常信號，而這些解剖結(jié)構(gòu)的FA值較正常組降低，除豆狀核外，差異均具有統(tǒng)計學意義。這表明了與常規(guī)磁共振相比，DTI對窒息后腦損傷更加敏感，通過FA值的變化能更早期的發(fā)現(xiàn)腦組織的病理變化。Dawn Gano[9]等人的研究也表明，在缺血缺氧事件發(fā)生的最初幾個小時內(nèi)，DTI序列就可以清晰的顯示腦損傷。因此，雖然窒息患兒臨床未診斷為HIE，但同樣存在一定程度的腦損傷，應引起臨床醫(yī)生的關(guān)注，積極進行早期干預治療。

HIE組與正常組相比，額葉白質(zhì)、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、大腦腳及半卵圓中心的FA值明顯減低，差異具有統(tǒng)計學意義，這與HIE的病理改變一致，缺血缺氧時，細胞水腫，細胞外間隙縮小，水分子擴散受限，F(xiàn)A值降低。所以，F(xiàn)A值可以量化評估HIE病情輕重[10]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)HIE組豆狀核的FA值較對照組降低，但差異無統(tǒng)計學意義。這與O.Brissaud[11]等人的研究相符，可能由于該部位主要由神經(jīng)元和血管組成，神經(jīng)元較為密集，白質(zhì)纖維和髓鞘含量相對較少，彌散基本上呈各向同性。有文獻[12]報道大腦灰質(zhì)和基底節(jié)區(qū)的灰質(zhì)核團彌散基本上呈各向同性。

窒息非HIE組與HIE組相比，僅內(nèi)囊后肢的FA值差異具有統(tǒng)計學意義。這表明內(nèi)囊后肢的FA值變化在各感興趣區(qū)中診斷HIE的準確率最高。沈全力[13]等人的研究也得出了相似的結(jié)論。

本研究的不足之處在于，單次激發(fā)EPI技術(shù)磁化率偽影非常嚴重,部分解剖結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)圖像扭曲。為減少偽影，提高圖像質(zhì)量，仍需進一步對成像技術(shù)進行研究。同時對于窒息非HIE患兒的預后尚需進一步深入探討。

綜上所述，DTI在發(fā)現(xiàn)新生兒窒息后腦損傷較常規(guī)MR敏感，通過FA值的變化可對損傷程度進行定量評估，具有廣闊的應用前景；一部分窒息新生兒雖未診斷為HIE，但當顱腦常規(guī)MR及DTI出現(xiàn)異常時，應引起臨床醫(yī)生的重視，早期進行積極干預治療。

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(本文編輯: 劉龍平)

Applied Value of MR Diffusion Tensor Imaging in Brain Injury after Asphyxiation in Full Term Newborns*

ZHANG Xiang-ya, CAO Man-rui, DU Mu,et al． Department of Radiology, Southern medical university affiliated Shenzhen Maternity& Child Healthcare Hospital, Shenzhen 518028, China

ObjectiveTo determine the applied value of MR diffusion tensor imaging(DTI) in brain injury after asphyxiation in full term newborns．Methods15 infants with HIE, 15 asphyxia infants without HIE and 15 normal infants were studied． All the neonates were examined by conventional MR imaging and diffusion tensor imaging． FA values were calculated in every regions of interest and compared between groups．ResultsFA values in frontal white matter、posterior limb of internal capsule、splenium of copus callosum、cerebral peduncle、centrum semiovale of HIE infants were significantly reduced compared with control group(P＜0．05); FA values in frontal white matter、posterior limb of internal capsule、splenium of corpus callosum、centrum semiovale of asphyxia infants without HIE were significantly reduced compared with control group (P＜0．05); Only in posterior limb of internal capsule, the FA values of HIE infants were significantly reduced compared with asphyxia infants without HIE (P＜0．05)．ConclusionDiffusion tensor imaging can early detect the brain injury of full term infants after asphyxiation, which may guide the clinician make the plan of treatment to improve the prognosis．

Brain Injury After Asphyxiation; Full Term Infants; Diffusion Tensor Imaging; Fractional Anisotropy

R722.12；R445.2

A

深圳市科技創(chuàng)新委員會基礎(chǔ)研究項目組

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.02.22

曹滿瑞

2015-01-05