三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像在足月新生兒窒息腦損傷中的應(yīng)用

謝北辰，閆瑞芳，任繼鵬，周鳳梅，劉旺毅，韓東明

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院核磁共振科，河南 新鄉(xiāng) 453100；*通信作者 閆瑞芳 yrf718@163.com

出生窒息與產(chǎn)時(shí)缺氧缺血有關(guān)[1-2]，嚴(yán)重或長(zhǎng)時(shí)間缺氧損傷可導(dǎo)致新生兒缺氧缺血性腦?。╤ypoxic-ischemic encephalopathy，HIE），智力低下、癲癇、腦癱等永久性腦損傷是圍生期窒息最嚴(yán)重的長(zhǎng)期后果[3]。常規(guī)MRI可以描述HIE患兒腦受損部位、損傷類型、嚴(yán)重程度，并隨訪患兒治療康復(fù)情況，是目前HIE檢查的首選影像學(xué)方法[4]。動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin-labeled，ASL）是通過標(biāo)記的動(dòng)脈血作為內(nèi)源性對(duì)比劑，無創(chuàng)性通過相對(duì)腦血流量（relative cerebral blood flow，rCBF）對(duì)腦血流灌注量進(jìn)行定量分析，評(píng)估腦損傷與腦血流改變的關(guān)系[5]。本研究擬采用不同標(biāo)記后延遲時(shí)間（post label delay，PLD）測(cè)量不同腦區(qū)的腦血流量及其與出生后1 min、5 min Apgar評(píng)分的相關(guān)性，以盡早發(fā)現(xiàn)窒息后新生兒是否存在腦血流量灌注異常，指導(dǎo)臨床更早、更精準(zhǔn)地進(jìn)行干預(yù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院2018年11月—2020年5月有出生窒息史且行頭顱MRI檢查、臨床病史及常規(guī)MRI表現(xiàn)符合《新生兒缺氧缺血性腦病診斷標(biāo)準(zhǔn)》[6]及臨床分度標(biāo)準(zhǔn)的足月新生兒（胎齡37～41周）17例作為窒息組，并記錄1 min、5 min Apgar評(píng)分。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并遺傳性代謝性疾病；②宮內(nèi)感染；③先天性畸形；④低血糖、高膽紅素血癥。17例患兒均符合輕中度HIE。收集同期臨床無出生窒息史、存在高膽紅素血癥可疑腦損傷行頭顱MRI檢查的足月新生兒18例作為對(duì)照組，頭顱平掃未見明顯異常，后期復(fù)查患兒血清膽紅素均正常，排除腦損傷。兩組新生兒一般資料見表1。本研究通過新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（201602151），所有患兒監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

表1 窒息組與對(duì)照組新生兒一般資料比較

1.2 儀器與方法 所有患兒進(jìn)行MRI檢查30 min前使用苯巴比妥鈉5～10 mg/kg肌肉注射，患兒熟睡后進(jìn)行掃描?；純罕O(jiān)護(hù)人及臨床醫(yī)師在檢查過程中陪同。

采用GE Discovery MR750 3.0T MRI掃描儀，采用8通道頭頸聯(lián)合線圈。所有新生兒鎮(zhèn)靜成熟后進(jìn)行常規(guī)MRI、擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）及3D-ASL序列掃描。常規(guī)MRI包括：軸位T1 FLAIR（TR 2 129 ms，TE 30 ms）、T2 PROPELLER（TR 9 096 ms，TE 101 ms）、矢狀位T1 FLAIR（TR 1 750 ms，TE 25 ms）；軸位SE DWI（TR 3 000 ms，TE 66 ms，b值1 000 s/mm2）。3D-ASL序列采集2次，分別為PLD=1.5 s（TR 4 530 ms，TE 18 ms）、PLD=2.5 s（TR 5 322 ms，TE 18 ms）；視野21 cm×21 cm，激勵(lì)次數(shù)4次，采集層數(shù)30層。掃描范圍包括顱底至顱頂。

1.3 圖像分析 常規(guī)MRI圖像及DWI圖像由2名主治及以上職稱的醫(yī)師采用雙盲法閱片。3D-ASL序列圖像后處理采用ADW 4.6工作站，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Functool軟件獲得腦血流灌注圖，并對(duì)感興趣區(qū)（ROI）測(cè)量rCBF，對(duì)稱性選擇左、右兩側(cè)基底節(jié)、丘腦、頂葉、枕葉、額葉及半卵圓中心，ROI面積為（88±5）mm2，所有ROI選擇層面、位置、大小盡可能保持一致。采用單盲法評(píng)價(jià)結(jié)果，1名高年資主治醫(yī)師進(jìn)行常規(guī)MRI圖像審閱。為減少誤差，每個(gè)ROI的測(cè)量由1名住院醫(yī)師進(jìn)行ROI勾畫及數(shù)據(jù)測(cè)量，每個(gè)ROI測(cè)量3次，取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0軟件。計(jì)數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗(yàn)。正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示，同組中同一日齡段內(nèi)患兒不同PLD時(shí)rCBF的差異采用配對(duì)t檢驗(yàn)。相同PLD參數(shù)下，窒息組與對(duì)照組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。用Pearson相關(guān)分析窒息組rCBF與1 min、5 min Apgar評(píng)分的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)MRI序列表現(xiàn) 窒息組17例患兒中，6例表現(xiàn)為腦白質(zhì)斑片狀高信號(hào)，4例腦室旁條片狀高信號(hào)（圖1），1例局灶性出血，10例基底節(jié)及丘腦片狀高信號(hào)，2例腦水腫。對(duì)照組患兒頭顱平掃M(jìn)RI未見明顯異常。

2.2 不同PLD時(shí)各腦區(qū)rCBF比較 按照不同日齡段將窒息組及對(duì)照組分為≤7 d與＞7 d兩個(gè)亞組。對(duì)照組中，日齡≤7 d及日齡＞7 d的新生兒在PLD=2.5 s時(shí)，各腦區(qū)rCBF均大于PLD=1.5 s時(shí)（P＜0.05）。窒息組中，與PLD=1.5 s時(shí)比較，日齡≤7 d的患兒各腦區(qū)rCBF在PLD=2.5 s時(shí)較大（P＜0.05）；日齡＞7 d的患兒右側(cè)丘腦、兩側(cè)頂葉、枕葉、額葉及半卵圓中心的rCBF在PLD=2.5 s時(shí)較大（P＜0.05），見表2及圖1。

表2 窒息組與對(duì)照組新生兒日齡≤7 d及＞7 d不同PLD時(shí)各腦區(qū)rCBF比較[ml/（100 g·min），±s]

表2 窒息組與對(duì)照組新生兒日齡≤7 d及＞7 d不同PLD時(shí)各腦區(qū)rCBF比較[ml/（100 g·min），±s]

腦區(qū)窒息組日齡≤7 d（n=12）對(duì)照組日齡≤7 d（n=5）PLD=1.5 s PLD=2.5 s t值P值PLD=1.5 s PLD=2.5 s t值P值左側(cè)基底節(jié)區(qū) 30.9±1.9 40.8±3.6 -3.28 0.007 25.9±4.5 36.4±3.3 -13.18 ＜0.001右側(cè)基底節(jié)區(qū)0.006左側(cè)丘腦區(qū) 33.5±12.6 43.5±12.5 -3.61 0.004 29.3±5.4 40.6±3.1 -4.32 0.012 33.0±13.0 41.2±13.2-3.35 0.006 23.8±6.4 34.9±3.5-5.33右側(cè)丘腦區(qū)＜0.001左側(cè)頂葉 20.6±5.0 34.6±8.7 -7.65 ＜0.001 17.4±3.3 30.5±6.7 -5.44 0.006 33.9±11.3 43.4±12.8-3.43 0.006 30.2±4.7 39.8±3.7-10.56右側(cè)頂葉0.003左側(cè)枕葉 23.9±8.4 37.8±7.3 -10.25 ＜0.001 18.2±6.3 29.8±5.6 -5.68 0.005 17.5±4.9 30.2±6.2-11.25＜0.001 16.1±1.2 26.4±4.6-6.27右側(cè)枕葉0.007左側(cè)額葉 27.8±7.6 39.4±9.3 -4.03 0.002 17.6±2.6 29.6±5.3 -6.02 0.004 22.0±8.1 35.4±8.1-10.28＜0.001 18.2±6.3 33.0±7.6-5.15右側(cè)額葉＜0.001左側(cè)半卵圓中心 21.8±5.4 37.6±10.2 -6.89 ＜0.001 16.9±1.9 28.3±4.0 -4.99 0.008 25.3±4.9 38.6±6.3-7.38＜0.001 22.4±2.9 32.3±2.4-16.14右側(cè)半卵圓中心22.0±5.3 36.1±6.6-8.77＜0.001 21.1±6.8 30.7±2.8-3.02 0.039腦區(qū)窒息組日齡＞7 d（n=5）對(duì)照組日齡＞7 d（n=13）PLD=1.5 s PLD=2.5 s t值P值PLD=1.5 s PLD=2.5 s t值P值左側(cè)基底節(jié)區(qū) 31.3±3.9 37.0±4.3 -2.24 0.089 31.8±14.8 40.3±10.7 -3.05 0.010右側(cè)基底節(jié)區(qū)＜0.001左側(cè)丘腦區(qū) 33.4±4.5 45.9±7.0 -2.71 0.054 34.6±17.8 43.8±10.0 -3.07 0.010 29.8±6.0 44.8±10.2-2.72 0.053 29.8±9.6 38.1±10.5-4.83右側(cè)丘腦區(qū)0.003左側(cè)頂葉 19.0±5.4 28.1±7.0 -6.95 0.002 18.3±4.6 29.9±8.3 -7.16 ＜0.001 36.5±4.6 47.0±6.8-2.86 0.046 34.1±14.5 41.7±12.6-3.64右側(cè)頂葉＜0.001左側(cè)枕葉 21.1±5.0 33.5±7.0 -3.16 0.034 23.4±10.4 29.9±7.1 -3.92 0.002 17.8±4.4 28.7±6.0-5.63 0.005 17.3±4.7 27.1±5.4-6.95右側(cè)枕葉＜0.001左側(cè)額葉 22.2±1.0 35.7±5.7 -5.23 0.006 21.4±5.7 36.5±5.3 -9.10 ＜0.001 20.1±4.2 33.2±7.0-3.17 0.034 24.7±10.2 33.8±10.8-6.44右側(cè)額葉＜0.001左側(cè)半卵圓中心 19.8±1.3 36.8±10.3 -3.67 0.021 20.3±5.7 33.0±5.8 -7.88 ＜0.001 24.4±7.0 37.6±7.0-4.33 0.012 21.8±6.6 31.7±5.3-5.97右側(cè)半卵圓中心24.8±6.8 35.7±9.6-2.80 0.049 19.0±4.9 29.2±3.6-6.43＜0.001

2.3 相同PLD條件下窒息組與對(duì)照組各腦區(qū)rCBF比較 PLD=1.5 s時(shí)，窒息組患兒左側(cè)額葉rCBF大于對(duì)照組；PLD=2.5 s時(shí)，窒息組患兒左側(cè)枕葉、右側(cè)額葉、右側(cè)半卵圓中心rCBF大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表3及圖2、3。

表3 窒息組與對(duì)照組新生兒不同PLD時(shí)各腦區(qū)rCBF比較[ml/（100 g·min），±s]

表3 窒息組與對(duì)照組新生兒不同PLD時(shí)各腦區(qū)rCBF比較[ml/（100 g·min），±s]

腦區(qū)PLD=1.5 s PLD=2.5 s窒息組對(duì)照組t值P值窒息組對(duì)照組t值P值左側(cè)基底節(jié)區(qū) 31.0±10.0 30.7±12.8 0.08 0.939 39.7±11.6 39.5±9.2 0.04 0.971 0.171右側(cè)丘腦區(qū) 33.5±10.7 34.1±15.5 -0.13 0.900 44.2±11.0 42.9±8.7 0.38 0.705右側(cè)基底節(jié)區(qū)32.0±11.3 28.5±9.0 1.02 0.314 42.3±12.2 37.2±9.1 1.40 0.455左側(cè)頂葉 20.1±5.0 17.7±4.2 1.49 0.146 32.7±8.6 29.7±7.6 1.08 0.287右側(cè)丘腦區(qū)34.6±9.7 33.7±12.5 0.25 0.806 44.4±11.7 41.6±10.7 0.76 0.121左側(cè)枕葉 23.1±7.5 21.8±9.5 0.45 0.657 36.6±7.3 29.6±6.6 2.95 0.006右側(cè)頂葉17.6±4.7 17.0±4.0 0.46 0.648 29.7±6.0 26.8±5.1 1.59 0.666左側(cè)額葉 26.1±6.8 20.3±5.2 2.85 0.007 38.3±8.4 34.5±6.0 1.56 0.127右側(cè)枕葉21.4±7.1 23.0±9.3-0.55 0.587 34.8±7.5 33.5±9.8 0.44 0.001左側(cè)半卵圓中心 21.2±4.6 19.5±5.2 1.05 0.300 37.4±9.9 32.0±5.7 2.01 0.053右側(cè)額葉25.0±5.4 21.9±5.7 1.65 0.108 38.3±6.3 31.9±4.6 3.47右側(cè)半卵圓中心22.8±5.7 20.3±5.2 1.35 0.187 36.0±7.3 28.9±3.4 3.65 0.001

2.4 窒息組rCBF與Apgar評(píng)分的相關(guān)性 Pearson相關(guān)分析顯示，PLD=1.5 s時(shí)，各腦區(qū)rCBF與1 min、5 min Apgar評(píng)分均無明顯相關(guān)性（P＞0.05）。PLD=2.5 s時(shí)，左側(cè)額葉rCBF與1 min Apgar評(píng)分呈正相關(guān)（r=0.486，P=0.048）；左側(cè)頂葉、左側(cè)枕葉、雙側(cè)額葉rCBF與5 min Apgar評(píng)分呈正相關(guān)（r=0.535、0.585、0.491、0.608，P=0.027、0.014、0.045、0.010）。

3 討論

圍生期窒息引起的腦損傷是新生兒最常見的死亡和殘疾原因[7]。對(duì)于新生兒腦損傷的診斷，MRI及多模態(tài)成像具有無創(chuàng)性和敏感性，是最佳診斷方法，且已應(yīng)用于臨床[8]。ASL可以通過測(cè)量腦灌注變化提供有價(jià)值的信息，以描述新生兒的大腦成熟、損傷和修復(fù)。

3.1 新生兒窒息的病理生理及血流灌注特點(diǎn) 新生兒窒息后發(fā)生低氧血癥[9]，通過化學(xué)反射將更多的氧合血液輸送至左心，以保證心和腦的血流灌注。另一方面，在窒息后代償初始階段，低氧血癥導(dǎo)致腦血管阻力下降，腦血流量增加。這種以減少外周非重要器官的灌注為代價(jià)，保護(hù)大腦、心肌和腎上腺等重要器官的血流代償方式稱為“潛水反射”。隨著窒息持續(xù)發(fā)生，低氧血癥及CO2分壓持續(xù)升高，心肌需氧量超過代償能力后心肌供氧不足，心輸出量減少，“潛水反射”這一代償機(jī)制將失效，腦血流量降低后引發(fā)腦損傷[3]。異常的腦灌注是導(dǎo)致早產(chǎn)和足月嬰兒多種形式腦損傷的關(guān)鍵機(jī)制。此外，代謝產(chǎn)物使血管壁通透性增加，繼發(fā)血管內(nèi)皮調(diào)節(jié)功能障礙，進(jìn)而加劇缺血環(huán)境，造成神經(jīng)元細(xì)胞死亡，甚至伴發(fā)顱內(nèi)出血[10]。

3.2 新生兒3D-ASL PLD選擇及腦血流灌注特點(diǎn)PLD是標(biāo)記脈沖到灌注圖像采集開始所等待的時(shí)間，較短的PLD相應(yīng)血流的灌注區(qū)域無法完全采集灌注信號(hào)，表現(xiàn)為相對(duì)低灌注；PLD足夠長(zhǎng)時(shí)相應(yīng)區(qū)域表現(xiàn)為正常灌注水平。唐世龍等[11]研究表明，0～24 h、1～3 d新生兒在PLD=1.025 s時(shí)各腦區(qū)腦血流量最高，3～7 d、7～15 d、15～28 d新生兒在PLD=1.525 s時(shí)各腦區(qū)腦血流量最高。但未采用PLD=2.5 s對(duì)各組患兒進(jìn)行掃描。本研究中，在日齡≤7 d 和＞7 d亞組中，當(dāng)PLD=2.5 s時(shí)，大部分腦區(qū)腦血流灌注量均較PLD=1.5 s時(shí)高，表明PLD=2.5 s時(shí)也可作為用于采集新生兒腦血流灌注的參數(shù)，并且顯示腦血流量較PLD=1.5 s時(shí)更接近真實(shí)腦血流灌注。Wang等[12]的研究表明，新生兒基底節(jié)區(qū)和放射冠區(qū)的CBF隨著新生兒日均年齡增加而增加，提示新生兒日齡不同腦灌注量可能發(fā)生變化，因此不同日齡選擇的PLD不同，可能導(dǎo)致測(cè)量腦血流量不同。由于本研究樣本量小，不足以代表不同日齡段患兒腦血流的變化，未分析各組中日齡≤7 d與＞7 d的患兒腦血流量。在窒息組日齡＞7 d亞組中，雙側(cè)基底節(jié)區(qū)及左側(cè)丘腦rCBF無顯著差異，而其他亞組中上述腦區(qū)rCBF均在PLD=2.5 s時(shí)增加，考慮日齡＞7 d的患兒中可能存在基底節(jié)/丘腦損傷，在PLD=1.5 s時(shí)已升高，而在PLD=2.5 s時(shí)腦血流灌注升高并不明顯。

3.3 新生兒窒息的腦血流量變化 本研究中，在PLD=1.5 s時(shí)，窒息組左側(cè)額葉rCBF較對(duì)照組升高；PLD=2.5 s時(shí)，窒息組左側(cè)枕葉、右側(cè)額葉、右側(cè)半卵圓中心rCBF大于對(duì)照組，提示癥狀較輕的患兒腦內(nèi)存在代償性高灌注，即“潛水反射”，并且隨著PLD延長(zhǎng)，高灌注的腦區(qū)會(huì)更加突出。而左側(cè)額葉在PLD=2.5 s時(shí)窒息組與對(duì)照組中無明顯差異，可能是由于左側(cè)額葉在早期出現(xiàn)一過性高灌注，而后隨著其他腦區(qū)灌注量增加，最終在PLD=2.5 s時(shí)高灌注不再明顯。唐世龍等[11]報(bào)道0～24 h組及3～7 d組HIE患兒各腦區(qū)腦血流量值低于正常新生兒，而1～3 d組HIE患兒除額葉外，各腦區(qū)腦血流量較正常新生兒高，提示重度患兒腦損傷可以直接造成腦血流灌注減低，而研究中納入的患兒癥狀輕，提示輕中度損傷存在腦高灌注。既往研究[9]表明，長(zhǎng)期慢性缺氧與基底節(jié)區(qū)損傷相關(guān)，完全窒息時(shí)出現(xiàn)丘腦損傷，而輕度窒息使腦白質(zhì)受累。腦深部灰質(zhì)核團(tuán)是腦代謝最旺盛的區(qū)域，基底節(jié)及丘腦最易受到缺氧缺血性損害，基底節(jié)區(qū)及丘腦灌注增高往往提示預(yù)后不良[13-14]。本研究中，PLD=1.5 s及PLD=2.5 s時(shí)均未出現(xiàn)基底節(jié)區(qū)及丘腦高灌注，但從灌注圖中可以觀察到基底節(jié)區(qū)及丘腦的灌注始終比腦白質(zhì)灌注高，表明深部核團(tuán)的代謝較腦實(shí)質(zhì)旺盛。

3.4 新生兒Apgar評(píng)分與腦血流灌注量的相關(guān)性Apgar評(píng)分是判斷有無窒息存在的條件之一[15]，也是臨床評(píng)估新生兒狀態(tài)最方便的指標(biāo)之一。本研究分析窒息組rCBF與1 min、5 min Apgar評(píng)分的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)PLD=2.5 s時(shí)，左側(cè)額葉rCBF與1 min Apgar評(píng)分呈正相關(guān)；左側(cè)頂葉、左側(cè)枕葉、雙側(cè)額葉rCBF與5 min Apgar評(píng)分呈正相關(guān)，其中左側(cè)枕葉與左側(cè)額葉rCBF較對(duì)照組增高，提示臨床癥狀好轉(zhuǎn)與腦區(qū)高灌注有關(guān)，患兒臨床癥狀有所減輕，但腦內(nèi)高灌注仍持續(xù)存在，也并不能排除再灌注引起的遲發(fā)性腦損傷的可能。

綜上所述，3D-ASL這一腦灌注的非侵入性評(píng)估在評(píng)估及診斷HIE有一定的價(jià)值，尤其在有窒息史患兒中提示腦區(qū)有高灌注的可能。Apgar評(píng)分高低不能除外腦血流灌注有無異常。本研究的局限性：①PLD僅設(shè)置1.5 s和2.5 s，有待擴(kuò)大樣本量后根據(jù)不同日齡增加PLD參數(shù)進(jìn)行掃描；②僅結(jié)合Apgar評(píng)分一項(xiàng)臨床指標(biāo)，有待進(jìn)一步增加其他臨床指標(biāo)研究與腦血流灌注量的相關(guān)性。