三維動脈自旋標(biāo)記灌注成像結(jié)合標(biāo)記后延遲時(shí)間在新生兒缺氧缺血性腦病中的應(yīng)用

唐世龍，何玲，劉波，劉先凡，欽斌，馮川

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院放射科，兒童發(fā)育疾病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，兒科學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶市兒童發(fā)育重大疾病診治與預(yù)防國際科技合作基地，重慶 400014；

新生兒缺氧缺血性腦?。╤ypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是引起兒童神經(jīng)系統(tǒng)損傷的常見原因之一，輕者預(yù)后良好，嚴(yán)重者可導(dǎo)致新生兒發(fā)育遲緩、智力低下、癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)損害，甚至引起新生兒死亡[1-3]。早期診斷HIE、準(zhǔn)確判斷HIE腦損傷的程度和范圍，并及時(shí)進(jìn)行干預(yù)和治療是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

三維動脈自旋標(biāo)記（three-dimensional arterial spin labeling，3D-ASL）腦血流灌注成像對流入腦的動脈血進(jìn)行連續(xù)標(biāo)記，待標(biāo)記血液流入腦組織后，進(jìn)行全腦三維快速成像，并測量全腦血流量的變化。3D-ASL具有無創(chuàng)性，且無需注射對比劑即可重復(fù)多次對全腦進(jìn)行功能成像和評價(jià)，已廣泛應(yīng)用于臨床[4-5]。目前，3D-ASL應(yīng)用于成人腦部檢查的研究較多；而應(yīng)用于兒童，尤其是新生兒腦部檢查的研究較少。既往研究缺乏 3D-ASL中標(biāo)記后延遲時(shí)間（post label delay，PLD）對日齡不同患兒腦血流灌注影響的探討。新生兒日齡不同，動脈內(nèi)血液的流動速度可能存在差異，PLD選擇不當(dāng)會使測得的新生兒腦血流量與實(shí)際的腦血流量出現(xiàn)較大的偏差，以至于不能準(zhǔn)確判斷HIE腦損傷的程度和范圍。

本研究通過尋找適合新生兒各日齡段腦部 3DASL灌注掃描的最佳PLD，并歸納各日齡段正常新生兒在最佳PLD條件下的腦血流灌注特征；分析各日齡段新生兒HIE患兒在最佳PLD條件下腦血流量灌注情況與正常新生兒腦血流灌注情況的差異，以盡早準(zhǔn)確判斷患兒HIE腦損傷的程度和范圍，使其接受及時(shí)合理的治療，最大程度地減少其并發(fā)癥及后遺癥的發(fā)生。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2016年5月－2017年4月重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院疑似顱內(nèi)疾病行MRI檢查的正常足月新生兒（胎齡37～41周）200例作為對照組，每日齡段新生兒各40例；同時(shí)納入2017年5月－2018年3月臨床診斷為HIE的足月新生兒（胎齡37～41周）200例作為研究組，每日齡段新生兒各40例。兩組新生兒一般資料見表1。研究組納入標(biāo)準(zhǔn)：有明確的可導(dǎo)致胎兒宮內(nèi)窘迫的異常產(chǎn)科病史，以及嚴(yán)重的胎兒宮內(nèi)窘迫表現(xiàn)或在分娩過程中有明顯窒息史；出生時(shí)有重度窒息；出生后不久出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)癥狀（如過度興奮、嗜睡、擁抱反射減弱等），并持續(xù) 24 h以上，臨床診斷為中度

表1 納入研究的新生兒基本資料比較

HIE。排除標(biāo)準(zhǔn)：排除顱內(nèi)出血、電解質(zhì)紊亂和產(chǎn)傷等原因所致抽搐，以及遺傳代謝性疾病、宮內(nèi)感染和其他先天性疾病所致腦損傷[6-10]。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（2016年倫理審第16號），所有新生兒檢查前家屬均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用 GE discovery MR750 3.0T MR掃描儀，8通道頭頸聯(lián)合線圈。新生兒鎮(zhèn)靜熟睡后行顱腦MR平掃及3D-ASL腦血流灌注掃描，平掃序列為橫軸位 T1FLAIR、T2FLAIR、T2WI等，3DASL序列均采集 3次，PLD分別設(shè)置為 1025 ms、

1525 ms、2025 ms。3D-ASL成像參數(shù)：TR 4387 ms

（PLD 1025 ms）、4630 ms（PLD 1525 ms）、4842 ms

（PLD 2025 ms），視野21 cm×21 cm，TE 10.5 ms，激勵(lì)次數(shù)5次，層厚4.2 mm，采集層數(shù)30層，采集時(shí)間 6 min 35 s（PLD 1025 ms）、6 min 57 s（PLD 1525 ms）、7 min 16 s（PLD 2025 ms）。3D-ASL 序列均采集1次，0～24 h、1～3 d組PLD值預(yù)設(shè)為1025 ms，其余組PLD值預(yù)設(shè)為1525 ms。

采用 GE ADW 4.6工作站，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Functool軟件，獲得腦血流量圖，分別測量小腦、丘腦、枕葉、顳葉、頂葉、額葉等組織值，由3名主管技師獨(dú)自手動勾畫圓形感興趣區(qū)（ROI），大小為（55.0±2.1）mm2，所有病例的ROI大小、位置、層面盡量保持一致。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 22.0軟件，計(jì)量資料以±s表示。相同日齡段對照組新生兒同一腦區(qū)不同標(biāo)記后延遲時(shí)間所測得的3D-ASL灌注腦血流量值采用重復(fù)測量的方差分析模型，兩兩比較采用 Bonferroni法；相同日齡段對照組與研究組新生兒同一腦區(qū)相同標(biāo)記后延遲時(shí)間所測得3D-ASL灌注腦血流量值比較采用配對資料t檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床預(yù)試驗(yàn) 對照組不同日齡段新生兒各腦區(qū)腦血流量分析結(jié)果顯示，0～24 h、1～3 d組新生兒在PLD為1025 ms時(shí)，各腦區(qū)腦血流量值均高于PLD值為1525 ms和2025 ms。相同日齡段同一腦區(qū)在不同PLD值時(shí)所測得的腦血流量值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；其余組新生兒各腦區(qū)PLD值為1525 ms時(shí)所測得腦血流量值均高于PLD值為1025 ms和2025 ms，相同日齡段同一腦區(qū)在不同 PLD值時(shí)所測得的腦血流量值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2及圖1。

表2 不同日齡段正常新生兒各腦區(qū)腦血流量值比較[ ±s，ml/（100 g·min）]

表2 不同日齡段正常新生兒各腦區(qū)腦血流量值比較[ ±s，ml/（100 g·min）]

腦區(qū)1025 ms腦血流量1525 ms 2025 ms F值P值0～24 h新生兒小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉23.60±4.12 44.85±3.99 11.97±1.89 26.75±3.15 13.29±2.11 12.70±2.15 18.93±3.02 37.18±3.96 8.91±2.89 21.58±2.87 10.53±2.01 10.12±2.73 19.18±3.45 35.46±4.08 9.13±2.63 20.12±3.12 9.88±2.18 9.63±1.57 8.327 5.681 11.832 8.159 11.394 22.281＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 1～3 d新生兒小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉25.14±3.18 48.71±4.02 13.19±1.02 29.56±2.89 15.67±1.73 13.89±2.25 20.17±3.11 38.56±4.02 10.13±2.05 24.18±2.67 12.19±1.94 11.51±1.66 17.56±2.88 31.14±3.76 7.15±1.39 21.02±2.79 10.11±1.67 8.56±1.39 16.139 12.582 9.215 13.127 8.312 16.257＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 3～7 d新生兒小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉23.57±2.76 41.19±3.98 10.53±1.12 22.83±2.45 11.61±1.78 10.32±1.56 27.61±3.96 49.53±4.05 13.18±1.72 28.66±2.84 15.83±3.04 14.01±1.99 20.31±3.17 36.39±3.91 8.15±1.55 19.37±2.13 9.59±1.96 8.39±1.34 11.368 9.871 18.562 13.139 7.521 9.371＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 7～15 d新生兒小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉21.23±3.49 42.17±4.13 12.15±1.36 24.19±2.81 12.13±1.76 10.53±2.21 28.54±2.71 50.75±4.16 15.33±1.64 30.12±3.15 17.56±2.89 15.13±1.74 17.32±2.33 39.11±3.62 9.59±1.39 22.23±2.81 8.96±1.57 9.13±1.39 11.238 14.125 9.013 11.562 7.181 14.370＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 15～28 d新生兒小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉21.33±3.87 42.76±3.61 11.63±1.23 25.60±2.89 14.01±2.76 13.41±2.21 28.13±2.15 52.38±4.51 15.21±1.67 33.76±3.03 17.33±2.36 16.28±1.39 18.13±2.89 36.37±3.18 9.57±1.98 22.36±3.44 9.16±1.93 11.23±1.76 13.258 22.134 9.621 11.519 8.130 16.327＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

圖1 不同日齡段正常新生兒各腦區(qū)腦血流量值。A～E分別為0～24 h組、1～3 d組、3～7 d組、7～15 d組、15～28 d組

2.2 臨床試驗(yàn) 相同日齡段、相同腦區(qū)、相同 PLD值條件下，1～3 d組患兒3D-ASL灌注腦血流量除額葉白質(zhì)區(qū)外均高于正常新生兒，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；0～24 h和3～7 d組患兒3D-ASL灌注腦血流量低于正常新生兒，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；7～15 d和 15～28 d組患兒3D-ASL灌注腦血流量與正常新生兒相同腦區(qū)相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表3及圖2～5。

圖2 不同日齡段正常新生兒（A）與HIE患兒（B）各腦區(qū)腦血流量值的變化

圖3 女，11 h，HIE。PLD值為1025 ms，腦部腦血流量圖示灌注較低的綠藍(lán)色

圖4 男，2 d，HIE。PLD值為1525 ms，腦部腦血流量圖除額葉灌注較低的綠藍(lán)色（箭）外，其余部均示灌注較高的紅綠色

圖5 女，4 d，HIE。PLD值為 1525 ms，腦部腦血流量圖示灌注較低的綠藍(lán)色

表3 不同日齡段HIE患兒與正常新生兒各腦區(qū)腦血流量值比較[ ±s，ml/（100 g·min）]

表3 不同日齡段HIE患兒與正常新生兒各腦區(qū)腦血流量值比較[ ±s，ml/（100 g·min）]

腦區(qū)腦血流量正常新生兒HIE患兒t值P值0～24 h組小腦丘腦枕葉顳葉頂葉23.60±4.12 44.85±3.99 11.97±1.89 26.75±3.15 13.29±2.11 18.25±2.78 33.25±2.96 8.03±1.27 17.56±2.92 8.29±2.01 10.132 16.269 14.245 33.128 8.369＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001額葉12.70±2.15 8.13±1.29 7.936＜0.001 1～3 d組小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉3～7 d組小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉25.14±3.18 48.71±4.02 13.19±1.02 29.56±2.89 15.67±1.73 13.89±2.25 27.61±3.96 49.53±4.05 13.18±1.72 28.66±2.84 15.83±3.04 14.01±1.99 30.56±4.13 60.89±5.64 19.57±3.16 37.18±4.11 20.57±3.76 8.37±1.22 18.23±2.37 36.25±4.89 8.23±1.63 20.27±2.57 9.92±1.66 10.23±1.89 6.394 12.562 19.127 16.539 7.682 26.120 6.871 12.184 17.329 19.641 13.135 12.768＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 7～15 d組小腦丘腦枕葉顳葉頂葉額葉28.54±2.71 50.75±4.16 15.33±1.64 30.12±3.15 17.56±2.89 15.13±1.74 29.11±3.27 48.97±4.21 15.21±2.36 29.22±3.23 18.01±2.15 15.22±1.29 0.659 0.213 1.254 0.387 0.569 1.023＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05

續(xù)表3

3 討論

3D-ASL技術(shù)是一種無需注入對比劑、無輻射、可多次重復(fù)測量的MR灌注成像技術(shù)，PLD是動脈內(nèi)血液水分子被標(biāo)記到采集成像層面的影像信號時(shí)間；動脈內(nèi)血液通過時(shí)間（arterial transit time，ATT）是動脈血管內(nèi)血液水分子從標(biāo)記層面到達(dá)采集層面的時(shí)間。PLD是3D-ASL掃描技術(shù)的重要參數(shù)，其值的選擇直接決定腦血流量的準(zhǔn)確性。當(dāng) PLD＜ATT時(shí)或PLD＞ATT時(shí)采集到的MR信號較低，所得到的腦血流量值低估于真實(shí)的灌注值；當(dāng)PLD=ATT時(shí)，采集影像時(shí)標(biāo)記動脈內(nèi)血液剛好到達(dá)成像層面，采集到的MR信號高，所得到的腦血流量值等于真實(shí)的灌注值[11-14]。因此，在3D-ASL腦血流量灌注掃描中，僅PLD值設(shè)置為最接近ATT時(shí)，PLD值才是最佳值，所測得的腦血流量才最接近真實(shí)值。

本研究從不同日齡段新生兒各腦區(qū)腦血流量值分析發(fā)現(xiàn)，0～24 h、1～3 d組新生兒PLD為1025 ms時(shí)各腦區(qū)腦血流量最高；其余組患兒PLD為1525 ms時(shí)各腦區(qū)腦血流量值最高。因此，在臨床試驗(yàn)中各日齡段患兒 PLD均使用相應(yīng)最佳值，以確保所測得的新生兒腦血流量與實(shí)際的腦血流量一致。

本研究結(jié)果顯示，0～24 h組HIE患兒各腦區(qū)腦血流量值低于正常組新生兒，可能是由于缺氧導(dǎo)致腦部血管調(diào)節(jié)功能下降，不能通過血管擴(kuò)張?jiān)黾幽X灌注量，從而引起各腦區(qū)腦血流量值下降。1～3 d組HIE患兒除額葉外，各腦區(qū)腦血流量值較正常組新生兒高，可能是腦部缺氧引起的急性損傷導(dǎo)致腦部血流量代償性增加，最終導(dǎo)致各腦區(qū)腦血流量值增高。額葉區(qū)腦血流量較正常組新生兒低，可能是由于腦血流量重新分配時(shí)優(yōu)先考慮腦部其他區(qū)域，從而加重了額葉白質(zhì)區(qū)缺血。3～7 d組HIE患兒各腦區(qū)腦血流量值較正常組新生兒低，可能是腦組織缺氧加重以及腦灌注壓顯著增加將導(dǎo)致腦血管自主調(diào)節(jié)功能失代償，腦動脈系統(tǒng)不能通過血管舒張?jiān)黾幽X灌注量，造成腦血流較前期減少，最終導(dǎo)致腦血流量值較前期降低。7～15 d、15～28 d組HIE患兒各腦區(qū)腦血流量值與正常組新生兒差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故認(rèn)為對出生后7 d以上的HIE患兒行3D-ASL檢查已無較大臨床意義，與其他研究結(jié)果基本一致[15]。

本研究的局限性在于納入研究患兒均經(jīng)臨床診斷為中度HIE患兒，未納入輕度和重度患兒；其次，HIE患兒僅使用最佳PLD值，未將PLD值進(jìn)一步延長或縮短，得到的結(jié)果較為片面。以上不足之處有待在后續(xù)研究中進(jìn)一步完善。

總之，3D-ASL技術(shù)可以反映腦血流灌注情況，與MR平掃序列相結(jié)合，可以更加全面地反映HIE患兒的病理過程，有助于早期診斷HIE疾病。