足月新生兒缺氧缺血性腦病3D-ASL灌注成像與擴(kuò)散加權(quán)成像的相關(guān)性研究?

林國(guó)太 羅樹(shù)君 陳 東羅樹(shù)存

廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射影像中心(廣東 湛江 524000)

新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxie isehemic eneephalopathy，HIE)是指新生兒在圍產(chǎn)期因缺氧、腦血流量減少而出現(xiàn)的腦組織損傷,主要病變?yōu)樗[、壞死、軟化、出血，其重要的并發(fā)癥之一是新生兒窒息，重度患兒常有如癲癇、腦癱、智力障礙等嚴(yán)重的后遺癥[1]。早期及時(shí)治療可有效改善患兒預(yù)后，因此如何在HIE的早期階段做出正確診斷至關(guān)重要[2-3]。HIE的主要病因是腦組織缺氧和腦血流量減少，但HIE的腦血流量變化在常規(guī) MRI序列上無(wú)法反映出來(lái)。彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以檢測(cè)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，腦組織缺氧缺血性病灶在其水分子表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)上可更早被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)磁共振新技術(shù)-三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three dimensional arterial spin-labeled，3D-ASL)是一種通過(guò)標(biāo)記動(dòng)脈血作為內(nèi)源性對(duì)比劑從而測(cè)量相對(duì)腦血流量(relative cerebral blood flow，rCBF)來(lái)反映腦血流灌注的成像方法[4-5]。本研究通過(guò)對(duì)該兩種磁共振功能成像技術(shù)在足月新生兒HIE相關(guān)腦區(qū)進(jìn)行相關(guān)性分析，以期能揭示足月新生兒HIE病理生理學(xué)的改變。

1 資料與方法

1.1 一般資料分析2015年6月至2022年5月49例根據(jù)臨床按照中華醫(yī)學(xué)會(huì)兒科學(xué)分會(huì)的新生兒缺氧缺血性腦病診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]診斷為足月新生兒HIE，男性36例，女性13例，其中檢查日齡1-28天，中位日齡12天，平均日齡為12.24天。本研究征得廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)審查及同意。

1.2 方法檢查前15-20min按50mg/kg的鎮(zhèn)靜劑量喂予患兒5%水合氯醛后在其外耳道內(nèi)置入棉球，等待患兒熟睡后用泡沫固定顱腦行MRI檢查。本研究使用GE Discovery MR750 3.0T磁共振成像系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)的8通道頭線圈。對(duì)每位受試者在T1WI、T2WI后行DWI和3D-ASL掃描。先行ASSET Calibration掃描，再行DWI掃描(TR/TE=3000ms/65.5ms，SE-EPI序列，矩陣160×160，b值分別為0、1000s/mm2，層厚5mm，層間距1.5mm)，NEX 2，F(xiàn)OV24×24)。3D-ASL掃描采用螺旋(Spiral)掃描方式，TR時(shí)間/TE時(shí)間為4632ms/10.5ms，F(xiàn)OV 24X24，帶寬62.5kHz，延遲時(shí)間(post label delay) 1525，Matrix 512X8，F(xiàn)lip angle 111。層數(shù)72，NEX 3，層厚4 mm，平均掃描時(shí)間4分29秒。3D-ASL的掃描范圍是從顱底至頂葉大腦半球腦實(shí)質(zhì)區(qū)域。

1.3 圖像的獲得及處理、數(shù)據(jù)的計(jì)算及分析基于既往研究[7]發(fā)現(xiàn)足月兒HIE組與正常對(duì)照組在雙側(cè)丘腦、額葉白質(zhì)、頂葉白質(zhì)、基底節(jié)區(qū)、雙側(cè)小腦半球、小腦蚓部等腦區(qū)的rCBF存在差異，本研究選取雙側(cè)丘腦、額葉白質(zhì)、頂葉白質(zhì)、基底節(jié)區(qū)、雙側(cè)小腦半球、小腦蚓部為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，直徑約0.5cm-1.0cm，避開(kāi)腦脊液區(qū)域。通過(guò)MR750磁共振工作站(ADW 4.6版本)應(yīng)用軟件Function tool 分析DWI圖及3D-ASL灌注數(shù)據(jù)，分別選擇DWI、3D-ASL原始圖，點(diǎn)擊Function tool，分別自動(dòng)生成ADC、rCBF圖，ADC圖中由紅色至深藍(lán)表示，紅色代表高擴(kuò)散區(qū)(提示彌散不受限)，藍(lán)色代表低擴(kuò)散區(qū)(提示彌散受限)；rCBF圖中高灌注區(qū)表現(xiàn)為紅色，低灌注區(qū)表現(xiàn)為藍(lán)色。然后分別測(cè)量位置盡可能一致ROI的ADC、rCBF值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理所得足月新生兒HIE的CBF及ADC值均采用SPSS 19.0及GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以()表示；Pearson相關(guān)分析對(duì)各ROI的rCBF值與ADC值的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

足月新生兒HIE各ROI腦區(qū)的rCBF值與ADC值相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表1，其中雙側(cè)丘腦、雙側(cè)頂葉白質(zhì)、雙側(cè)基底節(jié)區(qū)rCBF值與ADC值呈負(fù)相關(guān)；雙側(cè)額葉白質(zhì)、雙側(cè)小腦半球、小腦蚓部的rCBF值與ADC值無(wú)相關(guān)性。

表1 足月新生兒IE各ROI腦區(qū)的rCBF[ml/(100g·min)]與ADC(×10-3mm2/s)值的相關(guān)性分析結(jié)果

表1 足月新生兒IE各ROI腦區(qū)的rCBF[ml/(100g·min)]與ADC(×10-3mm2/s)值的相關(guān)性分析結(jié)果

續(xù)表1

表1 足月新生兒IE各ROI腦區(qū)的rCBF[ml/(100g·min)]與ADC(×10-3mm2/s)值的相關(guān)性分析結(jié)果

3 討論

長(zhǎng)期以來(lái)，CT及常規(guī) MRI 作為HIE的首選檢查手段，但由于其基于密度、信號(hào)及肉眼可辨的形態(tài)學(xué)改變，早期診斷敏感性差，定性評(píng)價(jià)髓鞘化進(jìn)程缺乏量化指標(biāo)[8-9]。阻斷單側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈1～2小時(shí)甚至20分鐘之內(nèi)的大鼠HIE實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@示，此時(shí)腦細(xì)胞性水腫所致的彌散受限表現(xiàn)為DWI高信號(hào)、ADC圖低信號(hào)改變，而普通MRI的T2WI信號(hào)未出現(xiàn)異常改變[4,10]。由此提示DWI技術(shù)通過(guò)分析組織中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及相關(guān)參數(shù)來(lái)觀察病變，可探測(cè)HIE早期細(xì)胞毒性水腫所致的彌散受限及敏感地反映細(xì)胞內(nèi)外水分子彌散的組織學(xué)特性[11-12]。而3D-ASL技術(shù)則是利用選擇性的反轉(zhuǎn)脈沖標(biāo)記供血?jiǎng)用}中的水質(zhì)子,當(dāng)標(biāo)記的水質(zhì)子流到毛細(xì)血管床和細(xì)小靜脈水平時(shí)與組織中的水質(zhì)子進(jìn)行交換,引起組織Tl值或磁化率的變化,這種變化反映了組織局部的血流量(即灌注)，此方法用磁化標(biāo)記的水質(zhì)子作為內(nèi)源性對(duì)比劑,具有無(wú)創(chuàng)性、可重復(fù)性高及組織對(duì)比度較好的優(yōu)點(diǎn)[13]。目前對(duì)HIE治療有效的亞低溫療法最佳治療窗是損傷后2～6小時(shí)，尤其輕型HIE[14]。因此，3D-ASL灌注成像及DWI技術(shù)可以得到HIE的血流灌注及腦細(xì)胞缺氧缺血情況的信息，研究?jī)烧唛g的相關(guān)性可深入了解 HIE發(fā)生發(fā)展機(jī)制，可以及早發(fā)現(xiàn)HIE并為亞低溫療法提供依據(jù)。

本組中足月新生兒HIE的雙側(cè)丘腦、雙側(cè)頂葉白質(zhì)、雙側(cè)基底節(jié)區(qū)rCBF值與ADC值呈負(fù)相關(guān)，原因可能為HIE足月患兒腦血流量可進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，腦矢狀旁區(qū)及深部灰質(zhì)核團(tuán)區(qū)等HIE足月患兒腦易損傷區(qū)域局部腦血管擴(kuò)張，從而出現(xiàn)短期內(nèi)高灌注導(dǎo)致rCBF升高，但此時(shí)水分子彌散亦受限，足月兒HIE的rCBF值和ADC值之間沒(méi)有呈現(xiàn)出均下降的變化趨勢(shì)[15-16]。本研究結(jié)果與既往研究[17-18]相似。因此本研究中rCBF值聯(lián)合ADC值的相關(guān)性分析可更敏感地反映HIE足月患兒的病理生理改變。但本研究中同為HIE足月患兒腦易損傷區(qū)的腦矢狀旁區(qū)域雙側(cè)額葉白質(zhì)的rCBF值與ADC值無(wú)相關(guān)性，其原因初步推斷可能是由于雙側(cè)額葉靠近前顱板，從而引起3D-ASL灌注成像、DWI信號(hào)不均勻，導(dǎo)致rCBF值與ADC值的變化趨勢(shì)與其他腦矢狀旁區(qū)域不一致。此外HIE足月患兒腦易損傷區(qū)域?yàn)槟X矢狀旁區(qū)及深部灰質(zhì)核團(tuán)區(qū)，本研究提示HIE足月患兒雙側(cè)小腦半球、小腦蚓部的rCBF值與ADC值無(wú)相關(guān)性。因此本研究結(jié)果更加提示3D-ASL灌注成像聯(lián)合DWI技術(shù)可反映HIE腦組織不同部位的血流量變化及水分子彌散狀態(tài)。

綜上所述，3D-ASL灌注成像聯(lián)合DWI技術(shù)可無(wú)創(chuàng)傷性測(cè)量HIE腦血流量及水分子彌散狀態(tài)，反映不同病理情況下的HIE微觀病理生理學(xué)的演變規(guī)律，對(duì)足月新生兒HIE的早期診斷、治療方案制定提供更充分的證據(jù)。