超声在高危新生儿颅脑疾病的应用及进展

王小玲，叶 军，邱钧钰，勒文文，邓振宇，曾 君

（1.赣南医学院2020级硕士研究生；2.赣南医学院第一附属医院超声医学科；3.赣南医学院2019级硕士研究生，江西 赣州 341000）

随着新生儿医学的高速发展，高危新生儿是一个重大的公共卫生问题。有研究表明［1］，高危新生儿颅脑疾病及其并发症导致的婴儿死亡占整个婴儿死亡的36%、出现脑瘫的概率约占55%、神经发育迟缓或自闭症疾病谱系障碍大约为10%~20% 以及5% 出现认知障碍。颅脑疾病的及时准确诊断对治疗、预后预测和指导长期随访具有重要意义。新生儿重症监护病房（Neonatal intensive care unit，NICU）的患儿大多危重，不宜移出保温箱进行放射学检查，而超声可以对危重患儿的重要器官结构和功能进行床旁实时评估，帮助完成有创的操作，并针对特定的临床问题进行重点检查，结合临床情况进行反复评估。因此，在重症医学领域被广泛应用。超声检查具有安全高效、无放射性辐射、检查时新生儿幼小不需镇静、床旁快速检查等优点，可对颅脑疾病进行定位和定性诊断。通过超声定期复诊可以动态了解疾病的发生、发展过程，对颅脑疾病早期诊治具有重要价值。本文对超声技术在高危新生儿颅脑疾病的应用及进展进行综述。

1 二维超声（Ultrasound，US）

1980 年，BEN-ORA A 等［2］和BABCOCK D S 等［3］报道使用静态B模式超声扫描经前囟获取新生儿颅脑图像。1981 年，GRANT EG 等［4］报道了首个使用前囟作为“声窗”的多平面颅脑超声实时成像。随着实时灰度成像技术的发展，真正开始了新生儿颅脑实时评估的时代。二维超声（Ultrasound，US）是以灰阶的灰度来表示其回声强弱，不同性质的病灶其回声的强弱不一，能动态观察病灶的部位、范围、回声、形状、内部血流分布情况等，尤其是对高危新生儿颅脑疾病的变化过程及判断预后是不可或缺的存在。US通过前囟获得的冠状面可见额叶、侧脑室前后角和两侧大脑半球等脑部结构，通过前囟获得的矢状面和旁矢状面可见胼胝体、小脑、第四脑室、第三脑室、侧脑室前后角和枕叶等颅脑结构。US 通过侧囟使用彩色多普勒成像获得大脑中动脉的血流频谱。乳突囟可作为补充“声窗”，可用于评估横窦、乙状窦和发现小脑出血。此外，超声设备轻便、无放射性、检查安全、便捷，且检查费用低廉，非常方便在NICU 实施床旁检查，随诊检查也极为方便。加拿大儿科学会［5］和美国儿科学会［6］建议使用US进行高危新生儿颅脑疾病的常规筛查。

2 三维超声（Three-dimensional ultrasound，3DUS）

1999 年NAGDYMAN N 等［7］第一次将三维超声（Three-dimensional ultrasound，3DUS）应用于新生儿颅脑组织的探查，开启了三维超声在新生儿颅脑组织领域的新应用。3DUS 使用算法在感兴趣的体积内快速自动采集而获取完整的数据集，从而实现对解剖结构和疾病实体的全面了解，以及重建扫描区域的立体结构，大大提高颅脑疾病诊断的准确性。2016 年，刘磊等［8］将3DUS 数据采集时间和US 操作时间相对比，发现3DUS［（5.86±1.68）min］明显快于US［（18.10±1.88）min］，减少新生儿暴露于保温箱的时间且不影响诊断结果。KIM Y J 等［9］做了类似研究，结论一致。3DUS 还克服了二维超声对大脑立体结构测量的局限性，且有研究表明［10-11］，3DUS 用于测量侧脑室容积和脑容积与磁共振有很好的一致性（r=0.992）。 2018 年，段淼等［12］应用3DUS 定量评估新生儿颅脑出血，发现3DUS 与CT、MRI 在测量颅脑出血量方面差异无统计学意义，且3DUS 诊断室管膜下出血和脑室内出血的准确率明显高于CT。三维颅脑超声应结合二维超声多方面对疾病进行评估，可以在疾病发展早期对病灶进行定量及定性分析，提高疾病诊断的灵敏度和特异性，对新生儿的颅脑疾病预后具有重要临床价值［12］。

3 剪切波弹性成像（Shear wave elastography imaging，SWE）

在新生儿中，剪切波弹性成像（Shear wave elastog⁃raphy imaging，SWE）在肝、肾、甲状腺和淋巴结等器官应用广泛［13］，但在颅脑方面还在初步阶段中。SWE 是一种基于超声的远程声学触诊技术，可以提供对组织硬度的非侵入性和定量评估。SWE 是利用聚焦超声束的辐射力在远处产生的剪切声波来成像，从而显示正常解剖结构和勾勒出病变结构和获取组织硬度测量数值——剪切模量值。2011 年，MACÉ E 等［14］首次将SWE 应用于小鼠颅脑组织，研究中对小鼠大脑的不同解剖区域进行量化，发现小鼠大脑的剪切模量值范围在2～25 kPa 之间，且可重复性好。XU ZS 等［15］将SWE 用于啮齿动物脑部疾病（中轻度创伤性脑损伤和缺血性卒中）的评估，研究表明，SWE 可以发现大脑中动脉闭塞后小鼠双侧大脑半球间硬度值的差异和轻度颅脑损伤后24 h内可观察到大脑半球内硬度值的变化，大脑半球间硬度值的变化可能反映了脑损伤的水肿和出血，为我们提供一种监测脑外伤后脑内细微变化的方法。ALBAYRAK E 等［16］首次将SWE应用于新生儿大脑，此研究表明，剪切波弹性成像可以显示早产儿和足月儿脑组织剪切模量值的差异，且结果中的剪切模量值可作为各种疾病研究中评估新生儿脑组织剪切模量值的参考点。吴友海等［17］将SWE应用于158名正常足月新生儿颅脑并建立正常新生儿颅脑各部位的杨氏模量值范围，为我国SWE 在新生儿颅脑的应用奠定了基础，为疾病的诊断提供了参考值。由于国内外专家很少涉及该领域，在新生儿大脑中的安全性数据有限，需要大量的试验来验证SWE 的可行性及安全性，为高危新生儿颅脑疾病的诊断开辟新的超声技术。

4 超声造影（Contrast-enhanced ultrasound，CEUS）

由于高危新生儿脑损伤与脑灌注不足有关，优化血管和灌注可视化在新生儿颅脑成像中具有重要 意 义。 超声造影（Contrast-enhanced ultrasound，CEUS）通过静脉注射比红细胞小的充气微泡，在声阻抗失配的情况下，增强微小血管的回声信号，使微小血管可视化，从而为临床提供器官、组织的血流灌注功能情况。与常规二维超声相比，CEUS 利用超声造影剂可以精确显示血管系统，测定相对血流量，并增强实体器官和病变的可视化。2014 年，KASTLER A 等［18］首次将CEUS 应用到12 名新生儿中，将CEUS 的结果与MRI 比较，经颅CEUS 诊断准确率为10/12，认为CEUS 在新生儿脑损伤的评估中是一种潜在的床边非电离替代影像检查方法。2017 年，HWANG M 等［19］研究认为，与MRI 相比，CEUS 可以在新生儿受伤时、复苏过程中和复苏后数小时内对其脑灌注进行方便、安全的评估。目前不足的是，由于新生儿脑超声造影应用在新生儿颅脑方面才刚刚起步，CEUS 定量参数的正常值尚未确定。未来仍然需要大量的前瞻性实验研究来支持CEUS在新生儿颅脑的应用。

5 超微血流成像（Superb microvascular imaging，SMI）

超微血流成像（Superb microvascular imaging，SMI）是由日本东芝公司开发的一项无创性检测微血管的新型多普勒技术［20］。SMI是基于智能算法，利用多维过滤器来消除无序运动的伪影，从而使流速较低且管径＞0.1 mm的血管血流信号显示。SMI分为两种模式：单色SMI（Monochrome SMI，mSMI）和彩色SMI（Colour SMI，cSMI）。cSMI可以在高时间和空间分辨率的灰度图像上同时显示彩色叠加的低流量血流。mSMI 通过减去解剖背景显示了更高的敏感性微血管系统。自2016 年MACHADO P 等［20］首次报道SMI 用于甲状腺以来，SMI 主要应用于肿瘤（尤其是乳腺病变）、感染性疾病、胃肠道疾病等［21-23］。ISHIKAWA M 等［24］第一个将SMI 用于成人脑肿瘤切除中，SMI识别肿瘤血管，从而将肿瘤与周围的健康组织区分开来。GOERAL K 等［25］是首个将SMI 应用到新生儿颅脑中，研究表明，SMI 可行性和再现性好，为评估新生儿脑实质内微血管（纹状体外微血管和纹状体微血管）提供了一种新的无创成像工具。虽然SMI 能详细地描绘脑内微血管，但mSMI 和cSMI 都不能区分动脉微血管和静脉微血管。由于缺氧缺血性脑病、脑畸形、感染和早产都是与微血管异常相关，故SMI 在新生儿大脑中的应用可能具有巨大的潜力。SMI 作为新兴的超声技术，在新生儿颅脑方面研究的样本量太小，仍需要进行大量的临床试验与探索。

6 功能性超声成像（Functional ultrasound imaging，fUS）

2011年MACÉ E等［26］提出新兴的脑活动成像技术——功能性超声成像，主要用于检测脑活动引起的脑血容量变化，已在大鼠脑中证实了其可行性。关于脑活动成像技术，功能磁共振成像在临床应用中较为成熟，但由于婴儿镇静和图像解读等问题，功能磁共振成像在新生儿颅脑疾病很少进行。功能性超声成像（Functional ultrasound imaging，fUS）是将超声和双光子显微镜结合共同记录一个单体素脑体积，通过特殊的算法测量特定神经元和血管信号的树突钙信号，从而来识别、绘制和区分在任务诱发的脑沟深度皮层反应期间的大脑激活区域。fUS 主要功能：（1）量化脑血容量；（2）研究神经血管病变；（3）监测脑功能。功能磁共振成像具有良好的深度穿透，但不能提供良好的空间和时间分辨率，而fUS具有良好的时空分辨率，在新生儿癫痫发作时记录脑活动更有优势。fUS 广泛用于研究麻醉和清醒动物的嗅觉、视觉和体感反应［27-31］。2017 年DEMENE C 等［32］将fUS用于人类新生儿，通过fUS辨别新生儿的睡眠状态、记录新生儿癫痫活动的血容量变化和定位脑神经血管活动的来源。fUS 是二维平面图像采集，而不是像功能磁共振成像可以立体观察全脑的动态。2019年，SAUVAGE J等［33］研发出全脑4D fUS 成像克服了这一局限。fUS 虽然已有大量的动物实验做支撑，但是人脑的结构十分复杂，仍需要进行大量的临床研究。fUS 作为便捷式实时监测脑功能的一种影像学检查，为新生儿的颅脑功能监测开辟了新途径。

7 小结与展望

综上所述，高危新生儿在临床并不少见，常伴有脑瘫、神经系统发育异常及脑死亡等严重并发症，甚至可致患儿死亡，故早期发现、早期诊断、早期治疗尤为重要。超声作为目前最常用的一种诊断检查方法，对记录高危新生儿大脑的生长和发育程度以及颅内病变的诊断、了解病情变化和评估疗效后疾病转归具有方便性、时效性和依赖性，对高危新生儿颅脑疾病的预防、治疗和预后有重要指导价值。提高高危新生儿颅脑疾病的检出率和准确率是超声医师急需解决的问题，灵敏、特异和安全的超声评估是高危新生儿颅脑疾病早期诊断、治疗和存活的关键。我们应在确保患儿安全的前提下，开展颅脑超声新技术（如SMI、SWE、3DUS、CEUS、fUS 等），观察颅脑微血流情况，更早地识别颅脑疾病，为患儿争取治疗时间。