新生兒缺氧缺血性腦損傷的磁共振成像波譜分析*

劉兵，杜乃熠，張釗，趙樹軍，康志雷

(哈勵(lì)遜國(guó)際和平醫(yī)院 核磁共振室，河北 衡水 053000)

新生兒缺氧缺血性腦損傷的磁共振成像波譜分析*

劉兵，杜乃熠，張釗，趙樹軍，康志雷

(哈勵(lì)遜國(guó)際和平醫(yī)院 核磁共振室，河北 衡水 053000)

目的探討新生兒缺氧缺血性腦損傷的磁共振成像波譜（MRS）分析。方法選取2013年9月-2016年9月該院確診治療的缺氧缺血性腦損傷新生患兒180例，依據(jù)病情嚴(yán)重程度分為輕度組（n=90）、中度組（n=50）及重度組（n=40），隨訪28 d，依據(jù)預(yù)后結(jié)果分為生存組（n=150）和死亡組（n=30），所有新生患兒均給予基于磁共振成像（MRI）的MRS檢測(cè)氨酸及谷氨酞復(fù)合物α峰（CLx-α）、N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）及乳酸（Lac），采用受試者工作特征（ROC）曲線分析CLx-α/Cr值和Lac/Cr值對(duì)新生患兒預(yù)后的預(yù)測(cè)效能，統(tǒng)計(jì)分析所有新生患兒MRS檢測(cè)結(jié)果情況。結(jié)果在NAA/Cr和NAA/Cho值方面，3組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）輕度組患兒高于中度組，中度組患兒高于重度組，在CLx-α/Cr和Lac/Cr值方面，3組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。輕度組患兒低于中度組，中度組患兒低于重度組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；生存組患兒CLx-α/Cr和Lac/Cr值低于死亡組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；ROC曲線分析結(jié)果顯示，CLx-α/Cr值以1.35為臨界值時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為86.67%、90.00%及89.44%，Lac/Cr以1.35為臨界值時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為83.33%、88.00%及87.22%，兩者聯(lián)合時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為93.33%、97.33%及97.78%，兩者聯(lián)合時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的特異性、準(zhǔn)確性高于單獨(dú)CLx-α/Cr和Lac/Cr值時(shí)預(yù)測(cè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論MRS技術(shù)可有效無(wú)創(chuàng)檢查缺氧缺血性腦損傷新生患兒腦代謝轉(zhuǎn)變情況，有利于評(píng)估病情的嚴(yán)重程度，且聯(lián)合CLxα/Cr、Lac/Cr值可預(yù)測(cè)患兒預(yù)后，值得臨床作進(jìn)一步推廣。

新生兒；缺氧缺血性腦損傷；磁共振成像波譜；病情；預(yù)后

缺氧缺血性腦損傷是新生兒常見的疾病之一，由腦缺氧或缺血引起腦組織損傷所致，可導(dǎo)致嗜睡、肌張力減低及呼吸困難等癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致死亡的發(fā)生，故如何有效評(píng)估患兒的病情對(duì)指導(dǎo)臨床治療和預(yù)后轉(zhuǎn)歸具有重要的臨床意義[1]。有研究表明，磁共振成像波譜（magnetic resonance imaging spectroscopy，MRS）是一種新型的影像學(xué)技術(shù)，由磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）改進(jìn)并發(fā)展而成，具有定量檢測(cè)組織中多種生化指標(biāo)水平的作用，有利于進(jìn)一步了解和評(píng)估疾病的生理和病理變化[2-3]。本研究通過給予缺氧缺血性腦損傷新生患兒MRS檢測(cè)，探討其對(duì)評(píng)估患兒病情和預(yù)測(cè)患兒預(yù)后中的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 臨床資料 選取2013年9月-2016年9月本院確診治療的缺氧缺血性腦損傷新生患兒180例，依據(jù)病情嚴(yán)重程度分為輕度組（n=90）、中度組（n=50）及重度組（n=40）。輕度組：男50例，女40例；日齡1～7d，平均（3.32±1.25）d；胎齡33～41周，平均（38.89±3.21）周；出生體重2 628～4 142 g，平均（36 453.28±320.12）g。中度組：男28例，女22例。日齡1～7d，平均（3.39±1.30）d；胎齡33～41周，平均（38.22±3.14）周；出生體重2 608～4 162g，平均（3 643.48±321.87）g。重度組：男24例，女16例；日齡1～7d，平均（3.36±1.27）d；胎齡33～41周，平均（38.75±3.18）周；出生體重2 611～4 157 g，平均（3 654.31±324.18）g。本研究已經(jīng)通過本院倫理委員會(huì)審批，所有患兒資料均收集完整且來(lái)源真實(shí)可靠，依據(jù)隨訪28 d的預(yù)后結(jié)果分為生存組（n=150）和死亡組（n=30），所有患兒在日胎齡、性別及出生體重等資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合缺氧缺血性腦損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]；②患兒家屬簽署知情同意書；③非外傷或其他原因?qū)е碌哪X損傷。排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴有心、肝及腎等嚴(yán)重性疾??；②有血液系統(tǒng)嚴(yán)重性疾病、先天代謝性疾病及畸形等疾??；③父母有精神病病史、拒絕或中途退出參與本次研究者。

1.1.3 病情嚴(yán)重程度分組標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)Lac/NAA比值進(jìn)行分組，比值為0.5～1.0為輕度組，比值為1.0～2.0為中度組，比值＞2.0為重度組。

1.2 方法

所有患兒喂服50mg/kg的10%水合氯醛，在睡眠安靜狀態(tài)下先采用標(biāo)準(zhǔn)正交頭部8通道線圈通過Signa ExciteⅡ3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀（美國(guó)GE公司）進(jìn)行MRI檢測(cè)，常規(guī)行矢狀面及軸面掃描，層厚4mm，層距0.5mm，掃描序列包括T1加權(quán)成像（T1WI，TR 500 ms，TE 15 ms）、T2加權(quán)成像（T2WI，TR 5 100 ms，TE 130 ms）及磁共振彌散加權(quán)成像（DWI，TR 9 602 ms，TE 114 ms），完畢后常規(guī)保存圖像、換頭顱專用單通道正交線圈行MRS檢查，于軸面T2WI基底節(jié)層面定位后將興趣區(qū)跨中線定位為雙側(cè)基底核區(qū)（包括雙側(cè)基底節(jié)及部分丘腦在內(nèi)等16個(gè)像素范圍），層厚20mm、前后徑及左右徑均為30mm，波譜脈沖序列為點(diǎn)解析頻譜（PRESS）序列，采集方式為二維多體素（MV）技術(shù)，參數(shù)為TR 1 500 ms、TE 144 ms、容積塊厚15～20mm、視野（FOV）24cm×244cm、相位12、掃描重復(fù)次數(shù)128次及激勵(lì)次數(shù)（NEX）2次。

1.3 指標(biāo)觀察

統(tǒng)計(jì)分析所有新生患兒MRS檢測(cè)結(jié)果情況，即代謝物包括氨酸及谷氨酞復(fù)合物a峰（CLx-a）、N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）及乳酸（Lac），代謝物在其配套的GE AW4.6處理工作站中Functool軟件進(jìn)行分析，先選中一側(cè)的體素使之激活變?yōu)榫G色，此時(shí)波譜圖像所顯示的即為該體素的波譜曲線圖，在工作站中處理并計(jì)算NAA/Cr、NAA/ Cho、CLx-a/Cr、Lac/Cr值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較用χ2檢驗(yàn)，比較用t檢驗(yàn)或方差分析，兩兩比較用LSD-t檢驗(yàn)，采用ROC曲線分析CLx-a/Cr值和Lac/Cr值對(duì)新生患兒預(yù)后的預(yù)測(cè)效能，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3組患兒NAA/Cr、NAA/Cho、CLx-α/Cr及Lac/Cr值比較和MRS檢查征象

在NAA/Cr和NAA/Cho值方面，輕度組患兒高于中度組，中度組患兒高于重度組，在CLx-α/Cr和Lac/ Cr值方面，輕度組患兒低于中度組，中度組患兒低于重度組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1和圖1。

2.2 兩組患兒CLx-α/Cr和Lac/Cr值比較

生存組患兒CLx-α/Cr和Lac/Cr值，經(jīng)t檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），生存組患兒CLx-α/ Cr和Lac/Cr值均低于死亡組。見表2。

2.3 不同方法預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的ROC曲線分析

ROC曲線分析結(jié)果顯示，CLx-α/Cr值以1.35為臨界值時(shí)，綜合考慮，具有較高的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性，因此確定閾值為1.35。有4例死亡者漏診，有15例生存組誤診，其預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為86.67%（26/30）、90.00%（135/150）和89.44%（161/180），Lac/Cr以1.35為臨界值時(shí)，有5例死亡者漏診，有18例生存組誤診，其預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為83.33%（25/30）、88.00%（132/150）及87.22%（157/ 180），兩者聯(lián)合時(shí)，有2例死亡者漏診，有4例生存組誤診，其預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性分別為 93.33%（28/30）、97.33%（146/150）和97.78%（176/180）。見圖2。

表1 3組患兒NAA/Cr、NAA/Cho、CLx-α/Cr及Lac/Cr值比較 （±s）

表1 3組患兒NAA/Cr、NAA/Cho、CLx-α/Cr及Lac/Cr值比較 （±s）

注：1）與輕度組比較，P＜0.05；2）與重度組比較，P＜0.05

組別Lac/Cr輕度組 90 1.08±0.09 0.91±0.05 0.27±0.03 0.11±0.02中度組 50 0.93±0.081）0.82±0.071）0.85±0.061）0.18±0.031）重度組 40 0.82±0.061）2）0.75±0.061）2）1.35±0.111）2）0.26±0.051）2）F值 16.287 22.576 26.876 30.219 P值 0.014 0.011 0.008 0.005例數(shù)NAA/CrNAA/ChoCLx-α/Cr

圖1 缺氧缺血性腦損傷新生患兒的蒼白球區(qū)的MRS圖像

表2 兩組患兒CLx-α/Cr和Lac/Cr值比較

2.4 不同方法預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性比較

圖2 不同方法預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的ROC曲線圖

兩者聯(lián)合時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的特異性、準(zhǔn)確性高于單獨(dú)CLx-α/Cr和Lac/Cr值時(shí)預(yù)測(cè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但3者預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性基本相同，且兩者單獨(dú)預(yù)測(cè)時(shí)特異性、準(zhǔn)確性基本相同，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3。

表3 不同方法預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的敏感性、特異性及準(zhǔn)確性比較 （n=180，%）

3 討論

缺氧缺血性腦損傷是圍生期中常見的一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，重度者易出現(xiàn)昏迷、肌張力松軟或驚厥頻繁等癥狀，若未能及時(shí)救治，可導(dǎo)致昏迷和中樞性呼吸衰竭，甚至死亡，嚴(yán)重危害患兒的身體健康[5-7]。有研究顯示，缺氧缺血性腦損傷新生患兒由于腦部處于較為嚴(yán)重的缺氧缺血狀態(tài)，可導(dǎo)致腦內(nèi)代謝紊亂的發(fā)生，如能量代謝障礙、細(xì)胞內(nèi)酸中毒等，從而導(dǎo)致腦組織損傷的發(fā)生[8-10]。而GUCUYENER等[11-13]研究表明，Lac是機(jī)體內(nèi)常見的代謝產(chǎn)物之一，在組織缺氧缺血時(shí)可使氧化磷酸化不足導(dǎo)致無(wú)氧糖酵解增加而使其大量分泌，Cr也是一種代謝的標(biāo)志物，可輔助性為肌肉和神經(jīng)細(xì)胞提供能量。有研究表明，Cho是一種細(xì)胞膜轉(zhuǎn)換的標(biāo)志物，可反映細(xì)胞的增殖能力，CLx-α是腦內(nèi)最主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)之一，具有調(diào)節(jié)和維持腦功能的作用，NAA則是在軸突髓鞘形成過程中脂肪酸合成時(shí)乙酰基的一種供體，上述指標(biāo)均可有效反映腦組織細(xì)胞的功能狀態(tài)[14-16]。此外，有研究表明，MRS是一種在MRI基礎(chǔ)上開發(fā)的新型的檢測(cè)技術(shù)，可在無(wú)創(chuàng)條件下活體定量測(cè)量腦組織的代謝、生化及化合物等情況，有利于協(xié)助醫(yī)師了解和評(píng)估疾病的病變情況[17-18]。

本研究通過給予缺氧缺血性腦損傷新生患兒MRS檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在NAA/Cr和NAA/Cho值方面，輕度組患兒高于中度組，中度組患兒高于重度組，在CLxα/Cr和Lac/Cr值方面，輕度組患兒低于中度組，中度組患兒低于重度組，表明MRS技術(shù)檢測(cè)上述指標(biāo)水平與患兒病情的嚴(yán)重程度有關(guān)。這可能是由于腦缺氧缺血可導(dǎo)致細(xì)胞代謝的改變，使氧化磷酸化不足導(dǎo)致無(wú)氧糖酵解增加而使Lac大量分泌，隨著Lac濃度上升，可引起腦細(xì)胞酸性中毒，毒性作用通過損傷機(jī)體腦組織而阻滯其沉積部位腦組織發(fā)育，表現(xiàn)為NAA的水平下降，同時(shí)其毒性作用還可能會(huì)影響腦神經(jīng)組織對(duì)血氧的利用效率，影響腦神經(jīng)細(xì)胞的新陳代謝，表現(xiàn)為Cr水平紊亂及影響腦內(nèi)細(xì)胞膜、鞘磷脂的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致Cho水平下降，從而導(dǎo)致腦組織的損傷；且可能由于細(xì)胞的新陳代謝受礙，使能量衰竭，導(dǎo)致突觸前神經(jīng)元釋放大量的谷氨酸，并使谷氨酸回?cái)z取受阻和膠質(zhì)細(xì)胞攝取的谷氨酸積聚在細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)行影響谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)，導(dǎo)致細(xì)胞外間隙及膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)谷氨酸濃度升高并且伴隨著神經(jīng)元內(nèi)谷氨酸濃度下降，從而使過量興奮性氨基酸的興奮作用加速已缺血缺氧的腦細(xì)胞的壞死、溶解以及凋亡。因此，MRS檢查可通過分析上述指標(biāo)水平變化反映腦組織細(xì)胞的代謝狀況，且上述指標(biāo)水平變化更明顯者，其上述生理病理作用更為嚴(yán)重，提示其病情也越嚴(yán)重。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，生存組患兒CLx-α/Cr和Lac/Cr值低于死亡組，ROC曲線分析結(jié)果顯示，CLx-α/Cr值以1.35為臨界值，Lac/Cr以1.35為臨界值，兩者聯(lián)合時(shí)預(yù)測(cè)患兒死亡預(yù)后的特異性、準(zhǔn)確度高于單獨(dú)CLx-α/Cr和Lac/Cr值時(shí)預(yù)測(cè)，表明聯(lián)合CLx-α/Cr、Lac/Cr值可預(yù)測(cè)患兒預(yù)后。這可能是由于上述指標(biāo)水平高者，提示其腦組織的代謝仍處于較為嚴(yán)重的缺氧缺血狀態(tài)，其后期神經(jīng)恢復(fù)更易出現(xiàn)再次損傷，導(dǎo)致預(yù)后不良。而單獨(dú)Lac/Cr值檢測(cè)時(shí)，可能由于部分患兒脂質(zhì)峰增高，導(dǎo)致Lac峰檢測(cè)受干擾，使Lac/Cr值處于高水平，導(dǎo)致誤診漏診的發(fā)生；同時(shí)單獨(dú)CLx-α/Cr檢測(cè)時(shí)，可能由于后期腦組織再灌注后血流和血氧的恢復(fù)，使腦神經(jīng)細(xì)胞的新陳代謝逐漸恢復(fù)，但氧自由基增多、鈣超載及鈣內(nèi)流等作用，仍刺激突觸前神經(jīng)元釋放大量興奮性氨基酸，導(dǎo)致誤診漏診的發(fā)生。而兩者聯(lián)合檢測(cè)時(shí)，可彌補(bǔ)各自的不足，從而提高預(yù)測(cè)的效能。

綜上所述，MRS技術(shù)可有效無(wú)創(chuàng)檢查缺氧缺血性腦損傷新生患兒腦代謝轉(zhuǎn)變情況，有利于評(píng)估病情的嚴(yán)重程度，且聯(lián)合CLx-α/Cr、Lac/Cr值可預(yù)測(cè)患兒預(yù)后，值得臨床作進(jìn)一步推廣。

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Analysis of magnetic resonance imaging spectrum in neonates with hypoxic ischemic brain damage*

Bing Liu,Nai-yi Du,Zhao Zhang,Shu-jun Zhao,Zhi-lei Kang
(Department of Nuclear Magnetic Resonanc Hercules International Peace Hospital, Hengshui,Hebei 053000)

ObjectiveTo discuss the application of magnetic resonance imaging spectrum (MRS)in neonatal hypoxic ischemic brain damage.MethodsTotally 180 children administrated in our hospital form September 2013 to September 2016 with diagnosis of neonatal hypoxic ischemic brain damage were selected. The patients were divided into mild group(n=90),moderate group(n=50)and severe group(n=40)based on the severity.Also the patients were divided into survival group (n=150)and death group (n=30)based on 28-day observation.Allnewborns

magnetic resonance spectroscopy ofglycine and pancreatic phthalein compounds(CLx-α),N-acetyl aspartate(NAA),choline(Cho),creatine(Cr)and lactic acid(Lac). ROC curve analyses of CLx-α/Cr and Lac/Cr values were performed to predict the prognosis of newborn children.ResultsIn theaspectofNAA/Crand NAA/Chovalues,children from themild group had dramatically higher levels than those of the moderate group;so did the newborns from the moderate group when compared to those from the severe group.In terms of CLx-α/Cr and Lac/Cr values,the children fromthe mild group had significantly lower levels than those of the moderate group;so did the newborns from the moderate group when compared to those from the severe group (P＜0.05).The children from the survival group experienced markedly lower levels of CLx-α/Cr and Lac/Cr when compared to those in the deceased group (P＜0.05).ROC curve analysis results showed that with the cutting edge of CLx-α/Cr value as 1.35, the sensitivity,specificity and accuracy to predict the death of children were 86.67%,90.00%and 89.44% respectively.With the cutting edge of Lac/Cr as 1.35,the sensitivity,specificity and accuracy to predict the death of children were 83.33%,88.00%and 87.22%respectively.Synergistic efficacy of CLx-α/Cr and Lac/Cr to predict the death was significantly higher (P＜0.05),with the sensitivity,specificity and accuracy as 93.33%,97.33%and 97.78%respectively.ConclusionsMRS technique can noninvasively monitor metabolic changes in the patients with hypoxic ischemic brain damage.Application of CLx-α/Cr combined with Lac/Cr can predict prognosis of children,it's worth further clinical promotion.

newborn;hypoxic-ischemic brain damage;magnetic resonance imaging spectroscopy;condition; prognosis

R722.19

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.18.023

1005-8982（2017）18-0110-05

2016-12-26

河北省指令性課題計(jì)劃（No：ZL20140001）

康志雷，Tel：15631891998/15632858889