影像检查技术在新生儿缺氧缺血性脑病中的应用现状

刘文莹 程方圆 张 玫

山东第一医科大学(山东省医学科学院)，山东 泰安 271016

新生儿缺血缺氧性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE)是围生期窒息等因素导致新生儿因缺氧缺血引起的一系列颅脑损伤，比如脑水肿、神经元广泛坏死、脑萎缩性改变及囊腔性改变等，新生儿HIE作为在发达国家和发展中国家的发病率分别高达3‰以及26‰的常见疾病，不仅威胁着新生儿的生命，而且也是导致存活患儿残疾的常见病因之一[1-2]。由于脑成熟度、缺氧缺血持续时间和严重程度、影像学检查类型和检查时间等因素都对HIE的诊断有所影响，从而导致HIE诊断困难[3]。有文献统计HIE所致的新生儿死亡率占全球新生儿死亡率的23%[4-5]，因此早期诊断HIE并给予正确治疗对提高患儿生存率至关重要。超声成像技术无辐射，可重复性高，经济便宜，但敏感性较差，多排螺旋CT可用于无需镇静的新生儿颅内出血的筛查，其主要缺点是暴露于大剂量的辐射 ，MRI是检查HIE最敏感的影像学技术，但价格昂贵、检查时间长，必要时患儿需注射镇定剂。常规影像检查技术可准确定位脑损伤部位、损伤范围等，新成像技术可作为常规影像检查技术的补充，在早期诊断中具有潜在作用[6]。以上检查方法各有利弊，在临床怀疑新生儿存在HIE时应结合多种影像学检查方法，及时准确的对HIE做出诊断，现就常规影像检查技术及新成像技术在HIE中的应用现状做一简单综述。

1 新生儿HIE危险因素、诊断标准及临床分度

新生儿HIE危险因素多数与母亲不孕治疗、多胎妊娠、胎盘过早脱落、母亲产前严重感染有关，子宫破裂、脐带脱落、羊膜液栓塞、血管前置可致少数新生儿HIE，只有极少数HIE与患儿出生后出现休克、呼吸或心脏骤停等有关[7-9]。HIE诊断标准包括新生儿在出生时即使受到刺激也会部分或完全丧失哭声和呼吸能力，需要在产房进行辅助通气，5 min和10 min内Apgar评分<5，酸血症(pH≤7和/或碱基缺乏≥12 mmol/L)，意识改变、原始反射及肌肉张力异常等。HIE根据患儿临床表现可分为轻、中、重度，轻度 HIE患儿可在3天内完全恢复，没有或只有轻微的神经发育异常，中、重度患儿可导致永久性神经系统相关后遗症、神经功能缺陷、发育异常或死亡[10-12]。

2 颅脑超声检查技术(US)在新生儿HIE中的应用

脑水肿是HIE早期主要病理变化，二维超声表现为脑实质回声增强，轻度脑水肿时脑实质回声增强区仅局限于侧脑室周围，回声强度小于侧脑室内脉络丛回声，中度脑水肿时脑实质出现超过两个脑叶的回声增强区，强度接近脉络丛回声，重度脑水肿时脑白质灰质分界不清，回声高于脉络丛，范围可弥漫于整个颅脑实质[13]。Eken等人14]通过分析大量数据指出不同颅脑区域灰度值的大小可作为脑损伤程度半定量评价和估测的指标。后来学者继而论证不同严重程度脑水肿实质的灰度值之间差异有统计学意义， 轻度组高于正常组，中、重度组高于轻度组[15]。国外学者在此基础上更加细致的划分了脑白质和脑灰质的灰度值，Pinto等[16]通过对脑白质和脑灰质的比值测定得出HIE患儿脑白质与脑灰质比值明显高于对照组。

HIE是一个动态演变的疾病，后期若脑水肿持续不消退，继而发生神经元广泛坏死、脑萎缩以及囊腔性改变。神经元广泛坏死是严重脑水肿后最早出现的病变，超声表现为双侧大脑半球呈现分布不均匀的高回声，可见散在粗大强回声。脑萎缩是神经元坏死进而发展的病变，比如脑室不规则、不对称性的扩张，脑回密集，脑沟加深等。囊腔性改变多发生于严重的脑水肿之后的3～4周，是最为严重的HIE表现形式，是神经元大片液化、坏死的结局，囊腔性改变的二维超声常为多灶性，可分布于脑实质的任何位置，HIE越重，囊腔分布范围就越广泛。

由于新生儿HIE多继发颅内出血，颅脑超声对脑室周围-脑室内出血(PIVH)较为敏感，根据Papile分级法将各级脑室周围-脑室内出血的二维声像图表现归纳如下：I级脑室内出血局限于单侧或双侧侧脑室室管膜下胚胎生发基质或延伸至脑室(<10%)，侧脑室宽度小于3 mm；II级脑室内出血表现为室管膜下出血破入侧脑室，范围可占据50%以上侧脑室，与脉络丛分界不清，或沿脉络丛分布，侧脑室宽度小于3 mm；III级脑室内出血表现为室管膜下出血破入侧脑室，范围可占据50%以上侧脑室，与脉络丛分界不清，或沿脉络丛分布，侧脑室宽度大于3 mm；IV级脑室内出血表现为室管膜下出血破入侧脑室，并脑实质内出血，可挤压脑实质引起脑中线移位，侧脑室宽度大于3 mm[17]。

部分学者已通过对足月儿HIE的研究将颅内血流的变化定为HIE早期阶段变化的敏感指标，当发生窒息缺氧时颅内血流异常可对HIE的诊断具有提示作用，颅内主要的大血管包括大脑中动脉(MCA)，大脑前动脉(ACA)和大脑后动脉(PCA)，目前颅内血流检测主要应用MCA，但MCA走形迂曲，管径在走行过程中形成角度不同，正常情况下测得的血管不同节段的血流动力学指标存在差异。有学者提出将MCA中央支作为颅内血流常规检测血管，因为中央支垂直于MCA的第一段发出，位置较为固定且血流方向垂直于声束，增加了血流检测结果的准确性[18-19]。最先对窒息性颅脑损伤脑血流变化的观察应用多普勒检查技术的是Bada[20]，后续包括霍亚玲等[21]证明了新生儿在发生缺氧窒息后脑灌注首先减少，舒张期血流速度减低，或无血流，或出现舒张期反相血流。

随着超声相关人员技术的提高和检查设备的进步，对于颅脑损伤脑血流的检测越来越细，出现了血流阻力指数(RI)，搏动指数(PI)等，这些指标更有助于脑血流的评估。Vasiljeviĉ等人[22]通过分析脑血流速度(CBFV)和RI值的关系证明了CBFV与HIE的严重程度及随后的神经发育结局相关，并提出RI值发生神经发育不良的临界值约为0.81，此外该研究中还提出了早产儿与足月新生儿CBFV和RI值差异也具有统计意义。周洁丽等人[23]的研究结论与Vasiljeviĉ的结论存在部分差异，其指出将RI=0.70和0.55作为临界值，当RI<0.55或RI>0.70时，颅脑血管调节能力减低,RI≥1或<0.5时提示患儿生命受到威胁，死亡几率增加。Gerner等[24]将HIE的亚低温治疗和RI相结合，提出与RI>0.60的新生儿相比，RI值在降温治疗前后<0.60的新生儿在20～32个月时更容易死亡或出现严重的神经发育障碍，RI值越低，运动技能获得中的特定神经发育缺陷越严重。

三维超声成像技术早年主要用于判断脑发育情况，Nagdyman等人[25]首次将三维超声成像技术应用于新生儿颅脑领域，证明了三维超声测量的侧脑室与二维超声测量的侧脑室大小存在差异。莫海云等[26]将三维超声成像技术与 CT技术在颅内病变的应用对比，提出三维超声成像技术在脑发育异常、缺氧性脑病、颅脑实质内钙化灶等疾病具有更高的准确率及更低的误诊率。

常规US虽可对病变进行定位和初步判断，但对于病灶处组织的硬度无法做出判断，超声弹性成像技术(ultrasonic elastography)可在病变硬度方面进行弥补，超声脉冲辐射力成像技术(acoustic radiation force impulse imaging，ARFI)可对深部组织进行施压，克服了传统的弹性成像技术对深部组织无法施压的局限性，成为近年来颅脑弹性成像技术的新检查方法，该技术可提供准确的组织硬度测量数值[27-28]。超声弹性成像技术联合声触诊组织成像量化技术可评价HIE的严重性，HIE新生儿VTQ值较正常新生儿低，HIE越严重者，VTQ值越低[29]。

3 计算机断层成像技术(CT)在新生儿HIE中的应用

由于新生儿脑组织含水量高，CT显示早期HIE脑水肿期新生儿和正常新生儿颅脑无明显差别，有学者指出对于轻度HIE新生儿，CT诊断阳性率明显高于临床诊断，中度HIE新生儿CT诊断部分与临床诊断分度一致，部分高于临床分度，所以对于轻、中度的新生儿HIE，CT诊断具有一定的局限性，对于重度的HIE新生儿，CT诊断与临床诊断分度基本一致，尽管CT诊断脑水肿欠佳，但CT检查对于颅内出血的检出敏感性很高，尤其是蛛网膜下腔出血，CT检查早期出血仍有一定优势[30]。

新生儿HIE的早期发病机制之一为脑能量代谢紊乱，先前的研究曾表明HIE与葡萄糖代谢有关，于是有学者利用正电子发射计算机断层显像(positron emission computed tomography，PET/CT)对18F-脱氧葡萄糖(18f-deoxyglucose，18F-FDG)显像来反映局部脑组织对葡萄糖的代谢状态，正常新生儿PET/CT显示颅内葡萄糖分布均匀，HIE患儿则出现葡萄糖代谢异常区域，此外学者们还在本研究中证明了亚低温联合常规治疗可显著提高脑组织对葡萄糖的代谢率，亚低温治疗对HIE有效[31]。PET/CT可以检测CT和MRI早期无法探查到的异常，可作为HIE补充诊断方法。

4 磁共振成像技术(MRI)在新生儿HIE中的应用

在HIE患儿中应用常规磁共振成像技术时，T1加权成像为低信号、T2加权成像为高信号时提示脑水肿，TI加权成像为高信号、T2加权成像为低信号表明深部实质损伤，提示出血[32]。van Laerhoven等人[33]证明在基底节或深部白质病变和脑室周围白质脑软化症中，MRI检查明显优于脑CT和超声检查技术。弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)主要应用在HIE患儿颅脑损伤24 h以内，Rana等[34]提出新生儿HIE颅脑白质异常区域弥散系数(apparent dispersion coefficient，ADC)值显著升高，正常和异常灰质的ADC值无明显差异，由于受影响的脑白质ADC值明显升高，ADC值可作为检测缺氧缺血性脑损伤慢性后遗症的指标，并证明了异常白质的ADC值与运动性脑性瘫痪密切相关。

Proisy等[35]通过应用动脉自旋标记灌注磁共振成像(ASL-MRI)总结出生后第4天的HIE患儿基底节、丘脑、颞叶和顶叶的脑血流量显著高于正常新生儿相应区域，出生后第4天的HIE患儿基底节、丘脑、颞叶的脑血流量比第11天相应区域脑血流量高，其他颅脑区域无明显差异，出生后第11天的HIE患儿除了颞叶以外，其他区域与正常新生儿脑血流量都无明显差异。新生儿发生HIE时，常规磁共振检查并不能检出早期海马区域的损伤，Salas等人[36]通过应用弥散张量成像技术(dispersion tensor imaging，DTI)研究得出，HIE患儿和正常组海马区域DTI标量无明显差异，但是不同组间丘脑、海马的DTI标量之间的相关性证实了海马和深部灰质的损伤。

磁共振波普成像技术(magnetic resonance spectroscopy，MRS)是一种非侵入性的检查技术，可以实时分析大脑内的代谢产物，Guo等人[37]利用重要代谢产物的峰值比值N-乙酰天门冬氨酸(naa)/肌酸(cr)、胆碱(cho)/cr和乳酸(lac)/cr证明了对照组和HIE组之间，naa/cr、cho/cr和lac/cr在基底节和丘脑中的差异有统计学意义，naa/cr、cho/cr和lac/cr在HIE组较正常组显著减低，naa/cr、cho/cr和lac/cr在对照组和轻中度组、对照组和重度组间差异也具有统计学意义，而轻、中、重度组naa/cr、cho/cr和lac/cr的差异无统计学意义。

HIE是一个复杂多因素影响的动态变化疾病，不同的影像学检查方法适用于不同阶段的HIE患儿，结合多种影像检查技术为临床提供更多的信息支持，对及时做出准确诊断具有重要意义。