磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像定量參數(shù)在新生兒低血糖腦損傷中的應(yīng)用

謝 輝，蘭為順，楊文忠，余旭東，袁先宏，劉 萍

（湖北省婦幼保健院醫(yī)學(xué)影像科，湖北 武漢 430070）

新生兒低血糖癥腦損傷是新生兒時期由嚴(yán)重低血糖導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷性病變，是新生兒較為常見的代謝疾病之一[1-2]。長時間反復(fù)的低血糖可以造成不可逆的腦損傷，存活者常遺留有不同程度的智能低下，腦癱瘓等后遺癥，給患者家庭和社會造成沉重的負(fù)擔(dān)[3-4]。影像學(xué)早期的精準(zhǔn)診斷可為臨床提供重要信息，指導(dǎo)進(jìn)行及時的干預(yù)。目前精確的低血糖定義、臨床干預(yù)范圍值及低血糖腦損傷臨界值等方面尚存在爭議[5-6]。磁共振成像是排查診斷新生兒低血糖腦損傷最常用、最敏感的手段，特別是功能序列擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）技術(shù)的應(yīng)用，其能準(zhǔn)確地反映病變部位、范圍及嚴(yán)重程度，可為新生兒低血糖腦損傷的早期精準(zhǔn)診斷提供可靠的影像學(xué)依據(jù)[7-8]。文獻(xiàn)中關(guān)于表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）在新生兒低血糖癥腦損傷診斷中的應(yīng)用研究較少，本文旨在探究MRI常規(guī)序列及DWI 在新生兒低血糖腦損傷早期定量診斷中的價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取我院新生兒科2016 年6 月—2019 年1 月臨床出院診斷為低血糖腦損傷的患兒，收集其臨床、影像及檢驗結(jié)果等方面的完整資料。其納入標(biāo)準(zhǔn)包括：①臨床出院確診為低血糖腦損傷；②有完整臨床信息、MRI 資料（包括DWI 圖像）及同期的掃描前低血糖值。排除標(biāo)準(zhǔn)： ①臨床診斷不確切或其他診斷（缺血缺氧性腦病、顱內(nèi)感染、敗血癥、遺傳代謝?。?；②臨床或影像資料不完整，或圖像質(zhì)量不佳致無法分析。最終有48 例患兒納入研究分析，其中女15 例（占31.3%），男33 例（占68.7%），年齡3～16 d，平均8 d。早產(chǎn)兒8 例（占16.7%），平均35W+2；足月兒40例（占83.3%），平均38W+3。出生體質(zhì)量平均3.4 kg。臨床大多表現(xiàn)為吃奶差、拒奶、精神反應(yīng)差、抽搐、驚厥等。根據(jù)新生兒的不同低血糖程度將病例分為3個亞組（血糖：a 組≤1.0 mmol/L，b 組＞1.0～1.7 mmol/L，c 組＞1.7～2.2 mmol/L），所有病例血糖值采用動態(tài)監(jiān)測法得，并選取離MRI 掃描前最近時間的血糖值進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.2 磁共振掃描方法

MRI 采用Siemens Espree 1.5T 機(jī)器，掃描序列包括T1WI（軸位、矢狀位）、T2WI 序列、T2-FLAIR 序列和彌散加權(quán)成像序列（DWI：b 值0，1 000 s/mm2）。詳細(xì)參數(shù)見表1。

表1 磁共振掃描序列參數(shù)表

1.3 圖像處理

圖1 男，5 天，血糖值0.8 mmol/L。圖1a～1d 分別為T1WI、T2WI、DWI 及ADC 圖。圖1a，1b 顯示雙側(cè)頂枕葉腦回腫脹，皮髓質(zhì)分布不清，呈稍長T1 稍長T2 信號；圖1c 顯示雙側(cè)頂枕葉及胼胝體壓部呈明顯擴(kuò)散受限高信號；圖1d 示雙側(cè)頂枕葉及胼胝體壓部ADC 值減低，大小約0.62×10-3 mm2/s。Figure 1.A 5-day-old boy has a blood glucose level of 0.8 mmol/L.Figure 1a～1d are T1WI,T2WI,DWI and ADC images respectively.Bilateral parieto-occipital gyrus is swollen,the cortex and medulla boundaries are unclear,showing slightly longer T1 and slightly longer T2 signals (Figure 1a,1b).The bilateral parieto-occipital lobe and the corpus callosum have a high diffusion-restricted signal (Figure 1c).ADC values of the bilateral parieto-occipital lobe and the corpus callosum are reduced,about 0.62×10-3 mm2/s(Figure 1d).

MRI 常規(guī)序列由兩位影像科醫(yī)師 （1 位初級職稱、1 位高級職稱）分別對圖像進(jìn)行判讀診斷，最終根據(jù)兩位醫(yī)師的判讀結(jié)果，取得一致后進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。DWI 序列ADC 值用西門子后處理工作站由前述兩位醫(yī)師在隱藏病例臨床信息后獨立測得，并取兩者測值的平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。感興趣區(qū)（ROI） 由兩位醫(yī)師參考DWI 圖及常規(guī)序列圖在ADC 圖上皮質(zhì)區(qū)和白質(zhì)區(qū)病灶最明顯的區(qū)域分別畫?。ㄈ舭踪|(zhì)區(qū)無病灶，則ROI 均選在皮質(zhì)區(qū)），每個病例取皮質(zhì)區(qū)和白質(zhì)區(qū)所測ADC 值的平均值進(jìn)行分析。ROI 面積平均值為11.2 mm2。

1.4 統(tǒng)計分析

統(tǒng)計軟件為SPSS 23.0（SPSS，Chicago，Ⅲ），以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。所有參數(shù)首先行正態(tài)性檢驗（Kolmogorov-Smirnov test）和方差齊性檢驗（Levene’s test）；單因素方差分析（One-Way ANOVA）用于比較不同血糖值分組間ADC 值的差異。使用Pearson 相關(guān)分析探究ADC 值與血糖值的相關(guān)性。結(jié)果均以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 病灶分布

在所有48 例患者中均發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散受限的異常高信號病變。44 例（91.7%）異常改變腦區(qū)累及雙側(cè)枕頂葉皮質(zhì)及皮質(zhì)下白質(zhì)（圖1），雙側(cè)頂枕葉31 例（64.6%），雙側(cè)枕葉4 例 （8.3%），單側(cè)枕葉3 例（6.3%）。其中7 例僅累及雙側(cè)枕葉皮層，并有3 例呈偏側(cè)分布（左側(cè)枕葉）。有35 例（72.9%）胼胝體受累（圖2），其中胼胝體壓部全部受累，7 例（14.6%）累及膝部和體部。累及其他腦葉（額葉、顳葉）的共有9 例（18.8%）。內(nèi)囊后肢受累的有5 例（10.4%）、視輻射受累7 例（14.6%）；8 例有深部白質(zhì)異常，其中基底節(jié)區(qū)3 例（6.3%），側(cè)腦室旁白質(zhì)5 例（10.4%）；大范圍受累（包括額頂顳枕葉或深部白質(zhì)區(qū)）11 例。

2.2 MRI 表現(xiàn)

在腦實質(zhì)受累部位，常規(guī)MRI 序列顯示腦回腫脹，腦溝變淺，皮質(zhì)和髓質(zhì)分界不清，呈稍低T1稍高T2信號改變，DWI 信號增高，ADC 值減低（圖1）。少數(shù)可見沿頂枕葉皮層分布的短T1信號，可能為皮層出血。大部分病例，在傳統(tǒng)T1WI 和T2WI 上，內(nèi)囊后肢、視輻射、胼胝體及深部白質(zhì)區(qū)信號改變不顯著；而在DWI 上則非常明顯，主要是DWI 高信號 （圖2）。本組48 例（100%）新生兒腦損傷都表現(xiàn)為DWI高信號，ADC 值減低。在28 例（58%）患者中，DWI顯示病灶明顯優(yōu)于傳統(tǒng)序列（T1WI、T2WI）。

2.3 不同低血糖程度分組間ADC 值的差異

ADC 值在不同低血糖嚴(yán)重程度分組（a，b，c）間有差異，a 組ADC 值 （0.62±0.17）×10-3mm2/s，b 組ADC 值（0.73±0.16）×10-3mm2/s，c 組ADC 值（1.03±0.10）×10-3mm2/s。隨著低血糖嚴(yán)重程度增加，ADC值呈明顯下降趨勢，并有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.01）。ADC值與低血糖嚴(yán)重程度呈中等強(qiáng)度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r為0.761（圖3）。

圖2 男，5 天，血糖值1.5 mmol/L。圖2a～2d 分別為T1WI、T2WI、DWI 及ADC 圖。圖2a，2b 顯示雙側(cè)枕葉異常信號不明顯；圖2c 顯示雙側(cè)枕葉及胼胝體壓部呈明顯擴(kuò)散受限高信號；圖2d 示雙側(cè)枕葉及胼胝體壓部ADC 值減低，大小約0.83×10-3 mm2/s。Figure 2.A 5-day-old boy has a blood glucose of 1.5 mmol/L.Figure 2a～2d are T1WI,T2WI,DWI and ADC images respectively.Bilateral occipital abnormalities signal is not obvious(Figure 2a,2b).The bilateral occipital lobe and the corpus callosum have a high diffusionrestricted signal(Figure 2c).ADC values of the bilateral occipital lobe and the corpus callosum are reduced,about 0.83×10-3 mm2/s(Figure 2d).

圖3 ADC 值與血糖相關(guān)分析圖，相關(guān)系數(shù)r 為0.761，呈中等程度相關(guān)關(guān)系。Figure 3.The ADC value and blood glucose correlation analysis chart,the correlation coefficient r is 0.761,showing a moderate correlation.

3 討論

3.1 新生兒低血糖常見損傷部位及機(jī)制

文獻(xiàn)報道顯示，低血糖腦損傷的閾值尚不明確，其引起的腦損傷機(jī)制亦未得到充分認(rèn)識[9-10]。葡萄糖的減少可以導(dǎo)致對腦的能量供應(yīng)不足，腦細(xì)胞的代謝率降低，水分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動和細(xì)胞外水的容積顯著減少。由于缺乏ATP 和磷酸肌酸引起細(xì)胞毒性水腫，最終導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞的變性、壞死[11-12]。當(dāng)有癥狀的低血糖持續(xù)時間較長或反復(fù)發(fā)作時，腦細(xì)胞則發(fā)生充血、散在出血點、細(xì)胞水腫和點狀壞死等病理改變，引起腦損傷[12]。以往的臨床研究顯示，雙側(cè)枕頂葉為最常受損的區(qū)域，低血糖可引起大腦多個部位的神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞急性變性壞死，雙側(cè)枕葉受損最嚴(yán)重，顳葉最輕[13-14]。本文研究結(jié)果顯示，雙側(cè)頂枕葉損傷的有44 例，占所有病例91.7%，與以往的研究[15]結(jié)果相符。新生兒低血糖腦損傷中雙側(cè)頂枕葉易受影響的機(jī)制尚不明確。相關(guān)的假說主要有以下幾種：在新生兒期，枕部神經(jīng)元結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)致該部位對葡萄糖的需求增加，因此對葡萄糖的缺失敏感并易導(dǎo)致?lián)p傷；原始視覺皮質(zhì)較大，其內(nèi)神經(jīng)元及突觸的生成較其他區(qū)域的皮質(zhì)更多，因而對層狀壞死也更為敏感[16-17]。本研究少部分病例的臨床隨訪均表現(xiàn)為雙側(cè)枕頂葉萎縮及軟化灶形成，也進(jìn)一步證實了低血糖腦損傷中雙側(cè)頂枕葉易受累的特征。

3.2 低血糖腦損傷胼胝體受累機(jī)制

DWI 可敏感顯示胼胝體的損傷，近年來隨著DWI 在低血糖腦損傷中的應(yīng)用，所報道的病例除存在頂枕葉的損傷之外，還常常伴有胼胝體壓部異常[18]。本研究中，35 例胼胝體壓部受損，約占72.9%。類似于其他研究報道的病變部位，表明胼胝體壓部也是新生兒低血糖腦損傷易感區(qū)域。引起胼胝體壓部損傷的機(jī)制尚未明確，影像表現(xiàn)提示細(xì)胞毒性水腫這一可能機(jī)制，但胼胝體屬于深部白質(zhì)，代謝率比較低，因此單純細(xì)胞代謝能量減少不太可能引起相應(yīng)的損害。另一種猜想機(jī)制是，胼胝體損傷繼發(fā)于近端皮質(zhì)神經(jīng)元損傷，導(dǎo)致興奮毒性氨基酸沿白質(zhì)通路傳播，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)端深部白質(zhì)變性和繼發(fā)受損[16]。胼胝體壓部的損傷在新生兒低血糖腦損傷中比較常見，應(yīng)引起臨床關(guān)注，密切觀察和隨訪。

3.3 DWI 在低血糖腦損傷診斷中的價值

DWI 是一種無創(chuàng)顯示組織結(jié)構(gòu)中水分子微觀運(yùn)動的磁共振功能成像技術(shù)，能夠敏感地發(fā)現(xiàn)血管外細(xì)胞外間隙和細(xì)胞內(nèi)水分子彌散的異常。細(xì)胞毒性水腫的早期檢測可以在一定程度上直觀地反映新生兒腦損傷的部位和程度[19]。DWI 顯示異常高信號，在正常T1WI 及T2WI 上不明顯。本組48 例（100%）新生兒腦損傷顯示DWI 高信號，ADC 圖信號下降，僅20 例（41.7%）常規(guī)MRI 序列顯示明顯的信號異常，特點是T1WI 信號略低，T2WI 上的信號略高。DWI 顯示病灶范圍較常規(guī)MRI 大，特別是病灶累及內(nèi)囊后肢、視輻射等深部白質(zhì)區(qū)域時，常規(guī)序列通常難以發(fā)現(xiàn)。病灶在常規(guī)MRI 序列上信號輕度改變時，需靠影像醫(yī)師仔細(xì)觀察分析，其判斷較為主觀。以往研究結(jié)果[20-21]也證實DWI 在新生兒低血糖腦損傷的診斷中能更早發(fā)現(xiàn)病灶，擁有更高的診斷效能。DWI 評價擴(kuò)散程度的參數(shù)稱為表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC），它可以直接反映水分子在組織中的擴(kuò)散速率，間接反映出組織在微觀水平上的生理和病理變化。本組病例研究結(jié)果顯示隨著低血糖嚴(yán)重程度的增加，ADC 值呈明顯減低趨勢，且ADC 值與低血糖嚴(yán)重程度呈中等相關(guān)，說明ADC 值可以作為定量評估低血糖腦損傷嚴(yán)重程度的指標(biāo)。馬海鋒等[21]的結(jié)果顯示，低血糖腦損傷組患兒病變的ADC 值較低血糖無腦損傷組患兒相應(yīng)部分的ADC 值明顯減低?？梢钥闯?，DWI 不僅可以比常規(guī)MRI 更早地發(fā)現(xiàn)低血糖引起腦損傷的精確位置，還可以對其進(jìn)行定量評估。

本組低血糖腦損傷患兒多數(shù)病變部位為雙側(cè)枕頂葉及胼胝體壓部，有9 例表現(xiàn)為彌漫性腦損傷，涉及多個腦葉皮層及皮質(zhì)下白質(zhì)，這種類型的損傷在臨床實踐中較為少見，并且損傷機(jī)制仍不清楚。但本文研究結(jié)果為進(jìn)一步研究積累了一定的基礎(chǔ)。在這項研究中，只有少數(shù)兒童接受了影像學(xué)及臨床隨訪，顯示雙側(cè)頂枕葉皮層和皮質(zhì)下白質(zhì)萎縮囊變。另外，本研究也存在不足之處： 首先是本文屬于回顧性分析，存在一定的選擇偏倚，且樣本量偏小，需要更多大樣本多中心的研究來證實；其次是由于病灶不規(guī)則，ROI 畫取時可能存在一定的誤差，影響結(jié)果準(zhǔn)確性；最后本組研究病例未能在治療后行MRI 檢查進(jìn)行療效評估，有待下一步深入研究。