三维动脉自旋标记技术在新生儿缺氧缺血性脑病早期诊断中的价值

刘娜，李玉泽，佟晶，金蓉，陈梅，卑贵光

（北部战区总医院 1.放射诊断科；2.新生儿科，沈阳 110812）

新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）多见于足月新生儿，主要是围产期缺氧导致脑血流量减少所致。HIE为新生儿急性脑损害的主要原因之一，研究［1-3］显示1 000个新生儿中有2个HIE患儿。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是评估新生儿围产期脑损伤最敏感的神经影像学方法。相对脑血流量（relative cerebral blood flow，rCBF）与大脑新陈代谢紧密相关，研究［4］表明rCBF降低可以引起脑内一系列生物化学反应，导致急性脑组织损伤，复苏后脑血流量恢复正常时仍可出现脑组织功能异常，引起继发性脑损伤。三维动脉自旋标记（three-dimensional arterial spinlabeled，3DASL）技术是非侵入性评估脑灌注并可以直接定量测量rCBF的方法，主要优点是在安全无创的前提下可以多次重复测量rCBF，能够发现常规磁共振不能发现的异常灌注，可以揭示足月新生儿脑灌注出现的微小异常。有研究［5］报道rCBF能够早期发现新生儿脑灌注异常，可早期提示新生儿脑损伤的预后发展。扩散加权成像（diffusion weightedimaging，DWI）是反映机体组织细胞水分子不规则运动的无创活体定量研究方法，表观扩散系数（apparentdiffusion coefficient，ADC）可以定量分析水分子弥散和毛细管微循环程度的变化［6］。ADC值在一定程度上反映脑白质发育的成熟度［7］，但是随着新生儿HIE的发生发展，缺血缺氧区由早期的细胞毒性水肿向血管源性水肿及细胞坏死转变，这一转变可导致ADC值假正常化，如果检查时间在ADC值假正常化区间，DWI可以表现为阴性，因此ADC值对新生儿脑损伤的预后评估可信度存在异议［8］。本研究与DWI技术比较，探讨3DASL技术在足月新生儿HIE早期诊断中的价值。

1 材料与方法

1.1 临床资料及分组

选取2016年6月至2018年6月我院新生儿科临床诊断为HIE的足月患儿为HIE组。纳入标准：（1）诊断符合中华医学会儿科学分会修订的新生儿HIE标准［9］；（2）发病因素为窒息抽搐、吸引器及产钳辅助生产、羊水及胎粪吸入、脐带绕颈等。排除标准为无缺氧史、神经系统畸形，发育不良、早产儿以及对镇静剂过敏、不能使用镇静剂者。共纳入43例，其中男23例、女20例。患儿母亲孕周为37～42周，平均胎龄（39.2±3.2）周，平均体质量（3.1±0.6）kg。另选取同期我院因怀疑产伤但无明显缺氧史或其他非缺氧性病因而进行MRI检查的37例足月新生儿为对照组。其中男20例，女17例。患儿母亲孕周为37～42周，平均胎龄（40.3±2.2）周，平均体质量（3.3±0.2）kg，患儿性别、胎龄和体质量比较无统计学差异（P＞0.05），具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会批准，入选新生儿家长均已知情同意并签署知情同意书。

1.2 检查方法及图像处理

检查仪器为GE discovery 750W 3.0T MRI，检查前使用苯巴比妥（10 mg/kg）镇静、患儿熟睡后进行常规MRI序列检查，包括自旋回波T1FLAIR 序列（TR=330 ms，TE=24 ms）、快速自旋回波T2WI（TR=7 800 ms，TE=125 ms）、T2FLAIR（TR=9 000 ms，TE=100 ms）扫描，随后进行功能序列（DWI及ASL序列）检查。3DASL扫描参数：TR 4 389 ms，TE10.5 ms，层厚6 mm，激励次数3次。DWI采用EPI，TR 4 000 ms，TE50 ms，层厚4 mm，层距0.5，b值为0、1 000 s/mm2，激励次数2次。FOV=200 mm×200 mm。DWI及3DASL图像数据传输至工作站，获取全脑灌注图及表观扩散图，选择感兴趣区（region of interest，ROI）并勾画（11～14 mm2），分别测量2组基底节区、顶叶皮质及半卵圆区ADC值及rCBF值，测量时避开脑脊液、静脉窦、脑沟脑裂。各ROI两侧对称测量3次，取平均值。

1.3 统计学分析

采用SPSS 23.0统计软件进行统计分析，计量资料以表示，组间比较采用独立样本t检验。采用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线分析HIE组rCBF、ADC的诊断效 能，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组DWI及3DASL检查结果比较

结果显示，对照组DWI表现为皮髓质分界清晰，脑组织信号未见异常，双侧脑室系统对称，无扩张，DWI未见异常信号影（图1）。3DASL表现双侧大脑半球灌注颜色分布均匀对称、双侧rCBF值基本相同。灌注颜色由低向高依次是蓝色、绿色、红色；脑白质灌注较低，显示为蓝色；基底节区因其血流量介于灰白质间、颜色显示为绿色；脑灰质灌注较高，显示为红色（图2）。

图1 对照组新生儿DWI图像

图2 对照组新生儿rCBF图像

HIE组DWI表现为皮层或皮层下白质点片状短T1WI，长T2WI信号，部分可见少许短T2信号影，T2-FLAIR为高信号，DWI呈等或高信号（图3A）。35例表现为皮层及皮层深部有点、条状高信号和（或）胼胝体高信号，1例蛛网膜下腔出血，1例硬膜下出血，4例T1WI示基底节异常信号，1例额顶颞叶出血及头皮下血肿，1例为重度HIE合并小脑半球及脑室内出血。3DASL检查结果显示，32例出现脑灰质低灌注区，10例呈红色高灌注区，主要位于基底节区及丘脑典型表现（图3C）。其中1例临床缺氧缺血症状严重，DWI未见异常弥散受限信号、ADC图未见明确信号减低区，3DASL呈现典型缺血缺氧灌注表现，显示基底节区及丘脑病灶呈明显高灌注，侧脑室后角旁及枕叶白质呈明显低灌注（图4）。

图3 HIE组患者基底节及丘脑区高灌注图像

图4 HIE组患者DWI正常而rCBF异常的图像

2.2 2组rCBF值及ADC值比较

结果显示，rCBF值基底节区HIE组高于对照组；半卵圆区HIE组低于对照组，差异均有统计学意义（均P＜ 0.01）。而顶叶皮质2组比较无统计学差异（P＞0.05）。ADC值基底节区及半卵圆区HIE组均低于对照组（均P＜ 0.01），而顶叶皮质2组比较无统计学差异（P＞ 0.05），见表1。

表1 2组新生儿rCBF及ADC比较

2.3 ROC曲线分析HIE组rCBF、ADC的诊断效能

结果显示，HIE组rCBF的ROC曲线曲线下面积为0.847，灵敏度和特异度分别为94.80%、74.64%。ADC ROC曲线曲线下面积为0.685，灵敏度及特异度分别为82.01%、45.33%，rCBF对于HIE患儿的灵敏度及特异度均高于ADC。见图5。

图5 HIE组rCBF、ADC诊断效能的ROC曲线

3 讨论

研究［10］显示，常规MRI及DWI仅能反应HIE新生儿缺氧水肿的程度及范围，不能反映脑血流灌注信息。3DASL是对入脑动脉内血液中自由扩散的水质子进行标记，被标记的血液与未标记图像对比而获得全脑灌注图像。3DASL技术简便、安全、无创，适用于新生足月儿［11］。3DASL参数rCBF值是反映脑血流量的特征性指标。足月新生儿脑损伤主要表现在需氧量高的矢状旁区、基底节区及丘脑区［12］。新生儿一旦发生HIE，脑部出现血流低灌注使代谢需求增加、神经功能异常，而rCBF值降低。本研究结果显示，与对照组比较，HIE组基底节区、丘脑呈明显高灌注，半卵圆区呈低灌注，这种影像表现充分证实了新生儿缺氧缺血事件后“再灌注现象”［13-14］，与冀旭等［15］、孟琳琳等［16］研究结果一致。而顶叶皮质区2组比较无统计学差异（P＞ 0.05），考虑可能是HIE组缺氧缺血时间短、症状轻，供血优先保证基底节区及丘脑，因此顶叶皮质血流量变化不明显所致。

DWI在HIE患儿常规MRI序列未见异常信号显示时就能显示缺氧脑组织，因细胞毒性水肿而表现为明显的高信号，ADC值降低。有研究［17-19］表明脑损伤程度与ADC值呈正相关。DWI在诊断新生儿HIE存在局限性，ADC值可呈假阴性结果［20］。原因可能包括：（1）轻度HIE患儿脑血流灌注差变化不明显，可能会出现ADC值正常或轻度下降，因此ADC值并不能真实反映脑组织内的神经元损伤，从而导致HIE病情误判［21-22］；（2）早期HIE导致的细胞毒性水肿与代谢产物堆积引起的血管通透性改变趋于平衡，ADC值可能存在伪正常。3DASL技术避免了这种假阴性结果，它可以早期定量评估脑血流量，较DWI技术能更早、更大范围显示缺血病灶。本研究结果中1例患儿临床缺氧缺血症状严重、常规MRI、DWI及ADC均呈阴性改变，而3DASL灌注图像上显示基底节区呈明显高灌注、白质区呈明显低灌注。研究［23］显示动脉自旋标记优势在于它可以评估迟发性细胞死亡的再灌注现象，为治疗提供更早的时间窗，进而提高HIE新生儿的预后。

综上所述，3DASL技术可以反映HIE时脑组织血流灌注变化，对足月HIE患儿的早期诊断具有重要价值，诊断效能高于DWI。本研究样本量偏小，今后需扩大样本量，同时提高图像后处理技术以获得优质图像及精确参数来进一步论证。