常规MRI和扩散张量成像在足月新生儿HIE的诊断价值

黄珍欢，詹泽娟，涂学招，何永红，林祺*，杨健

新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy，HIE)可导致智力低下、脑瘫和癫痫等永久性神经系统后遗症。因此，对新生儿HIE诊断、干预和预后评估尤为重要。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能够无创性评价新生儿脑白质损伤和发育过程中的白质变化，是研究白质微细结构变化有效手段[1-4]。本研究旨在探讨平均扩散系数(average diffusion coefficient，ADC)值和分数各向异性(factional anisotropy，FA)值在新生儿HIE诊断中白质损伤程度、范围和预后评估的价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

2016年12月至2017年12月收住我院的41例HIE足月儿进行颅脑常规磁共振成像和DTI检查，男31例，女10例，孕龄37～42周，平均(39.4±1.2)周，出生体重2400～4000 g，平均(3182±411) g。依据2005年中华医学会儿科学分会新生儿学组制订的新生儿缺氧缺血性脑病诊断标准[5]，将所有HIE患儿分为轻度(11例)、中度(14例)和重度(16例)。对照组包括10例正常足月儿，男4例，女6例，孕龄37～42周，平均(39.6±1.1)周，出生体重3000～3640 g，平均(3350±221) g。本研究经过伦理委员会的批准，受检者家属均签署了知情同意书。

1.2 设备和检查方法

应用GE Signa HDi 1.5 T超导磁共振，采用头部8通道相控阵列线圈，所有序列均采集19层，层厚为4 mm，层间距为1 mm，FOV 18 cm×18 cm。T1WI TR 1842 ms，TE 19.6 ms，矩阵320×192；T2WI TR 5000 ms，TE 107 ms，矩阵320×320；T2FLAIR TR 8600 ms，TE 124 ms，矩阵320×192；DWI TR 6175 ms，TE 106 ms，矩阵128×128，b=0、1000 s/mm2；DTI序列采用单次激发平面回波成像，于19个层面位置分别在非同一直线上的15个方向上使用b值为1000 s/mm2的扩散梯度场，TR 8000 ms，TE 107 ms，矩阵128×130，b=1000 s/mm2。所有患儿检查前30 min均行水合氯醛保留灌肠，灌肠量为10%水合氯醛溶液的量(0.5 ml/kg)，灌肠后由专科护士观察镇静效果。连续检测患儿呼吸、脉搏等生命体征。

1.3 图像处理

通过处理DTI原始扩散图，得到ADC、FA和方向编码彩色(directionally encoded color，DEC)图。于基底节层面选择性的测量内囊后肢、胼胝体膝部和压部、额枕叶深部白质和豆状核，于侧脑室顶层面测量半卵圆中心，每个感兴趣区(region of interest，ROI)大小约(10±2) mm2，两侧的形状对称，胼胝体膝部和压部、内囊后肢的ROI呈长椭圆形，额枕叶深部白质、半卵圆中心和豆状核的ROI呈圆形，各ROI的ADC值和FA值重复测量3次，取平均值作为相应区域的ADC值和FA值，以减少测量误差。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 HIE患儿的颅脑常规MRI表现与脑损伤程度的分布情况

具体见表1。

表1 病例各组颅脑常规MRI表现(例)Tab.1 MRI appearance of brain injury in HIE groups (n)

2.2 双侧大脑半球相同ROI双侧ADC值、FA值比较

具体见表2。

表2 相同脑区ROI双侧ADC值(×10-3 mm2/s)及FA值比较Tab.2 Comparison of bilateral ADC values (×10-3 mm2/s) and FA values of one ROI

图1 男，出生9 d，正常儿。颅脑常规MRI、ADC图、FA图和DEC图未见明显异常 图2 男，出生9 d，轻度HIE。颅脑常规MRI和ADC图未见明显异常。DEC图示内囊后肢蓝色信号减少，胼胝体压部红色信号减少，FA图示相应部位的白质纤维减少，FA值减低 图3 男，出生13 d，中度HIE。颅脑常规MRI示双侧基底节区和丘脑异常信号。ADC图未见明显异常。DEC图示内囊后肢蓝色信号减少，胼胝体膝部和压部红色信号减少，双侧额枕叶绿色信号减少，FA图示相应部位的白质纤维减少，FA值减低 图4 男，出生6 d，重度HIE。颅脑常规MRI示双侧额叶和侧脑室三角区旁白质异常信号。ADC图示除上述部位外，胼胝体膝部和压部、内囊后肢呈低信号。FA图和DEC图相应部位的白质纤维减少或消失，FA值明显减低Fig.1 Male, 9 days, normal full-term neonate.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and DTI.Fig.2 Male, 9 days, mid HIE.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and ADC value.While DEC map shows decreased blue signal in PLIC and decreased red signal in SCC.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.3 Male, 13 days, moderate HIE.Basal ganglia and thalamus have abnormal conventional MRI appearance, while ADC values in the above ROIs are not decreased.DEC map shows decreased blue signal in PLIC, decreased red signal in GCC and SCC and decreased green signal in OWM and FWM.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.4 Male, 6 days, severe HIE.White matter around the trigone of the lateral ventricle and FWM have abnormal conventional MRI appearance, and ADC values in the white matter around the trigone of the lateral ventricle, FWM, GCC, SCC and PLIC are decreased.FA and DEC map show decreased or disappeared white matter fasciculus in the above areas.

除胼胝体膝部和压部外，相同ROI双侧ADC值、FA值无差异(P＞0.05；表2)。中度HIE额叶深部白质和重度HIE除豆状核外的ADC值低于对照组(P＜0.01)，轻度HIE各ROI的ADC值与对照组相仿(P＞0.05)。轻度和中重度组间额叶深部白质，轻重度组间胼胝体膝部，轻中度和重度组间枕叶深部白质和半卵圆中心的ADC值差异有统计学意义(P＜0.05；表3)。中、重度HIE除豆状核外的FA值低于对照组(P＜0.01)，轻度HIE各ROI的FA值与对照组相仿(P＞0.05)。HIE组间除豆状核外的FA值差异有统计学意义(P＜0.05；表4)。典型病例详见图1～4。

2.3 HIE患儿各ROI相应FA值与NBNA评分相关性

具体见表5、6。

NBNA评分在不同程度脑损伤组间的差异均有显著性意义，临床分度越重，NBNA评分越低(χ2=15.810，P＜0.01)。除豆状核外，其余ROI相应FA值与NBNA评分有正相关(P＜0.01)，内囊后肢FA值与NBNA评分相关性最高。

表3 病例组和对照组各脑区ROI相应ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

表3 病例组和对照组各脑区ROI相应ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

注：a与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)

对照组轻度 中度 重度内囊后肢 1.055±0.018 1.049±0.012 1.019±0.009 a 1.068±0.026胼胝体膝部 1.362±0.066 1.340±0.042 1.340±0.015 a 1.371±0.060胼胝体压部 1.310±0.055 1.298±0.036 1.270±0.013 a 1.327±0.049额叶深部白质 1.609±0.062 1.562±0.032a 1.520±0.014 a 1.625±0.085枕叶深部白质 1.508±0.067 1.493±0.035 1.444±0.035 a 1.516±0.084半卵圆中心 1.408±0.075 1.378±0.043 1.327±0.009 a 1.414±0.075豆状核 1.143±0.026 1.141±0.020 1.128±0.013 1.149±0.039脑区 不同程度HIE

表4 病例组和对照组各ROI相应FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

表4 病例组和对照组各ROI相应FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

注：a与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)

对照组轻度 中度 重度内囊后肢 0.536±0.025 0.506±0.016a 0.477±0.010a 0.552±0.019胼胝体膝部 0.520±0.022 0.498±0.012a 0.461±0.011a 0.531±0.022胼胝体压部 0.573±0.038 0.541±0.018a 0.514±0.006a 0.589±0.034额叶深部白质 0.217±0.001 0.189±0.014a 0.161±0.018a 0.228±0.012枕叶深部白质 0.240±0.017 0.215±0.010a 0.186±0.019a 0.251±0.016半卵圆中心 0.302±0.037 0.260±0.015a 0.227±0.010a 0.313±0.003豆状核 0.146±0.013 0.144±0.006 0.140±0.007 0.148±0.014 ROI 不同程度HIE

图5 内囊后肢FA值诊断HIE准确度的ROC曲线Fig.5 The ROC curve of the accuracy of FA value of PLIC in HIE diagnosis.

表5 HIE足月新生儿临床分度与NBNA评分相关性(例)Tab.5 The correlation between clinical classification and NBNA scores (n)

2.4 内囊后肢FA值诊断HIE准确度的ROC曲线评价结果

内囊后肢FA值诊断HIE准确度的ROC曲线见图5，可知内囊后肢FA值ROC曲线下面积为0.939，截断值≤0.526时，这一截断值的敏感度为80.5%，特异度为100%，Youden指数为0.805。

3 讨论

3.1 ADC值、FA值在新生儿HIE诊断中的价值

HIE患儿两种主要的脑损伤模式在常规MRI分别是分水岭损伤、基底节和丘脑异常，前者与认知异常有相关，后者与运动功能异常有关，但部分患儿常规MRI无异常，后期随访却发现患儿有明显的运动和认知异常[6]。因此常规MRI有必要再结合客观的DTI数据分析。本研究结果显示除胼胝体膝部和压部外，相同ROI双侧ADC值、FA值无差异，但双侧大脑半球在一些功能方面是不对称的，如右侧大脑半球主要感知非图像、语言信息、文字及时空概念，语言中枢大多数位于左侧大脑半球[7]，FA值和ADC值未反映出双侧大脑半球微小解剖结构的差异，后续研究将结合垂直和轴位扩散张量以反映髓鞘更为精细的解剖结构的变化。

本研究结果显示除豆状核ROI外，中度HIE额叶深部白质和重度HIE除豆状核外的ADC值及中重度HIE除豆状核外的FA值低于对照组，轻度HIE各ROI的ADC值及FA值与对照组相仿。轻度和中重度组间额叶深部白质，轻重度组间胼胝体膝部，轻中度和重度组间枕叶深部白质和半卵圆中心的ADC值及HIE组间除豆状核外的FA值差异有统计学意义。这说明表明损伤越重，范围越广泛时，ADC值和FA值变化程度也越大，ADC值和FA值可以评估HIE患儿的预后，但FA值优于ADC值。

3.2 FA值在新生儿HIE预后评估中的价值

NBNA评分是检测新生儿神经系统发育完整性的一种行之有效的方法，临床分度越重，NBNA评分越低，脑功能恢复越慢。从各部位FA值与NBNA评分的相关性来看，除豆状核外，其余部位的FA值与NBNA评分呈正相关，由此推断，FA值减低越明显，损伤程度越重。本研究发现内囊后肢的FA值与NBNA评分相关性最高，可能由于内囊后肢在出生时即完成了髓鞘化，对缺血缺氧敏感性较高，一旦细胞受损即被DTI探及；其次就是内囊后肢走行在白质投射纤维，这些白质纤维排列紧密、平行成束、且较其他部位解剖结构清晰，测量时误差相对较小。同时根据内囊后肢发育及解剖的特点，其FA值也可以当作追踪HIE预后的重要指标，当内囊后肢的FA值≥0.526时，患儿预后较好。

利益冲突：无。