豆状核区1H-MR波谱代谢物比值诊断新生儿缺氧缺血性脑病

盛会雪，席艳丽，王瑞珠，杨 明，高 峰

(南京医科大学附属儿童医院放射科，江苏 南京 210008)

缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy, HIE)可影响患儿神经系统发育甚至威胁其生命[1]。血清神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase, NSE)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)是常用于评估脑损伤的生化指标[2]。1H-MR波谱(1H-MR spectroscopy,1H-MRS)可基于分子代谢水平无创性反映脑损伤[3]。本研究分析HIE患儿豆状核区1H-MRS各代谢物比值及其与血清NSE和LDH的相关性，观察其诊断HIE的效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2019年7月—2020年9月78例南京医科大学附属儿童医院确诊HIE的足月新生儿，男49例，女29例，出生体质量2 400～4 750 g，平均(3 325.65±533.42)g；均符合2005年中华医学会儿科学分会新生儿学组修订HIE诊断标准[4]，并按该标准将其分为轻度组和中重度组。轻度组42例，男29例，女13例，出生体质量(3 360.45±621.41)g；中重度组36例，男20例，女16例，出生体质量(3 292.63±636.42)g。以同期20例足月新生儿作为对照组，包括新生儿肺炎10例、头皮血肿5例、新生儿脐炎3例、新生儿咽下综合征2例；其中男12例，女8例，出生体质量3 100～5 050 g，平均(3 224.53±533.42)g。纳入标准：①无宫内窘迫、窒息等；②无抽搐、意识改变等神经系统异常表现；③常规头颅MRI未见明显异常。本研究经院伦理委员会批准。检查前监护人均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用 Siemens Avanto 1.5T超导型MR扫描仪，8通道头颈部联合线圈。使患儿仰卧，予口服10%水合氯醛0.8～1.0 ml/kg，并以儿童专用耳塞保护听力，行常规头颅MR扫查；参数：矢状位自旋回波(spin echo, SE)-T1WI，TR 400 ms，TE 7.8 ms；轴位快速自旋回波(fast spin echo, FSE)-T2WI，TR 3 250 ms，TE 99 ms。之后采用三维多体素采集行点分辨波谱成像(point resolved spectroscopy, PRESS)，参考常规轴位及矢状位MRI将50 mm×50 mm×50 mm感兴趣容积(volume of interest, VOI)中心置于基底节层面，并于其边缘添加饱和带，自动匀场、水抑制，半高宽≤10 Hz，水抑制≥98%，带宽 1 200 Hz，FA 180°，TR 1 500 ms，TE分别取 35和135 ms，采集时间5 min 53 s。

1.3 图像分析 将1H-MRS原始数据传至Syngo MR工作站，以Spectrocopy后处理软件进行相位校正、基线校正、百万分率转换及曲线拟合。参照文献[5]方法将约5 mm×5 mm×5 mm目标体素置于脑内对缺氧缺血最为敏感的基底节层面豆状核区，避开周围骨质、气体和脑脊液；分别于2组不同TE图像的相同层面及位置检测代谢物N-乙酰天门冬氨酸(N-acetylaspartic, NAA)、胆碱复合物(choline, Cho)、肌酸(creatine, Cr)及乳酸(lactic acid, Lac)水平，左、右侧各测量3次，取其总平均值；计算NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho、Lac/Cr、Lac/Cho及Lac/NAA。

1.4 实验室检查 于MR检查3天后采集股静脉血2 ml，以Roche E602电化学发光测定分析仪及其配套试剂采用放射免疫法测定血清NSE；采用Hitachi 7600全自动生化分析仪及相关试剂盒(德赛诊断系统有限公司)，以酶联免疫法测定血清LDH。

1.5 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，行单因素方差分析或LSD法进行组间比较；以χ2检验比较计数资料。绘制受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，以DeLong检验比较曲线下面积(area under the curve, AUC)。采用Pearson相关分析观察1H-MRS各代谢物比值与血清NSE及LDH的相关性：0<│r│<0.3为弱相关，0.3≤│r│<0.5为低度相关，0.5≤│r│<0.8为中度相关，│r│≥0.8为高度相关。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 3组新生儿住院天数、血清NSE及LDH水平差异均有统计学意义(P均<0.05)。见表1。

2.2 代谢物比值 TE取35 ms时，3组Lac/Cr、Lac/Cho及Lac/NAA差异均有统计学意义(P均<0.05)，轻度组Lac/Cr、Lac/Cho及Lac/NAA均低于中重度组(P均<0.05)而高于对照组(P均<0.05)；TE为135 ms时，3组NAA/Cr及NAA/Cho差异均有统计学意义(P均<0.05)，轻度组NAA/Cr及NAA/Cho均高于中重度组(P均<0.05)而低于对照组(P均<0.05)。见表2和图1、2。

表1 轻度HIE、中重度HIE与非HIE患儿一般资料比较

表2 轻度HIE、中重度HIE与非HIE患儿豆状核区1H-MRS代谢物比值比较

图1 对照组患儿，男，7天，新生儿肺炎 A.轴位T2WI示目标体素位于左侧豆状核区(蓝色方框)，脑灰、白质分界清楚，未见明显脑白质水肿(白色方框为VOI)； B.豆状核区1H-MRS谱线(TE为35 ms)示NAA峰和Lac峰均较低，可见微小Lac峰； C.豆状核区1H-MRS谱线(TE为135 ms)示Cho峰高于NAA峰，Lac峰未测出

图2 中重度组患儿，女，5天 A.轴位T2WI示目标体素位于左侧豆状核区(蓝色方框)，病变主要累及双侧基底节及丘脑，脑白质弥漫性水肿(白色方框为VOI)； B.豆状核区1H-MRS谱线(TE为35 ms)见明显高耸的Lac峰； C.豆状核区1H-MRS谱线(TE为135 ms)示Cho峰高于NAA峰，Lac峰低平

2.3 相关性分析 TE取35 ms时，血清LDH与Lac/Cho呈弱正相关(r=0.280，P=0.008)，与Lac/Cr及Lac/NAA呈低度正相关(r=0.325，P=0.002；r=0.414，P<0.001)；TE为135 ms时，血清NSE与NAA/Cr呈中度负相关(r=-0.584，P<0.001)，与NAA/Cho呈高度负相关(r=-0.857，P<0.001)；余代谢物比值与血清NSE及LDH均未见明显相关(P均>0.05)。

2.4 代谢物比值诊断HIE TE取135 ms时，NAA/Cho诊断新生儿HIE的AUC大于血清NSE及LDH(Z=2.481、2.713，P均<0.05)，而其他各代谢物比值与血清NSE及LDH的AUC差异均无统计学意义(P均>0.05)；TE取135 ms时，以NAA/Cho=0.56为最佳截断值，其诊断敏感度为93.54%，特异度为66.12%。见表3。

3 讨论

HIE病理过程与脑缺氧缺血后引起神经元水肿、变性、凋亡甚至坏死有关[6]。血清NSE和LDH是常用于评估脑损伤的生化指标。本研究HIE患儿血清NSE及LDH均明显高于对照组，且随病情加重而逐渐升高，与既往文献[7-8]报道基本一致，提示血清NSE和LDH有助于早期诊断HIE。

1H-MRS代谢物指标可基于分子水平量化脑内代谢信息[9]。有学者[10]发现以长TE行1H-MRS时显示NAA及Cho较佳，而短TE则对Lac更为敏感，可能与大分子物质Lac的T2弛豫时间较短有关。本研究TE分别取35、135 ms行1H-MRS，以保证完整检测各代谢物。本研究结果显示，TE为135 ms时，轻度组NAA/Cr及NAA/Cho均高于中重度组而低于对照组，可能由于HIE患儿脑内神经元能量代谢障碍或功能受损而使NAA下降，同时细胞膜及髓鞘磷脂崩解释放较多游离Cho[11]，而Lac为无氧糖酵解的特异性代谢产物，有助于提示脑缺氧缺血，与HIE严重程度呈正相关[12]；TE为35 ms时，轻度组Lac/Cr、Lac/Cho及Lac/NAA均低于中重度组而高于对照组，与上述研究基本一致；TE为135 ms时，NAA/Cho诊断新生儿HIE的AUC均大于血清NSE及LDH，以NAA/Cho为0.56时，其诊断敏感度为93.54%，特异度为66.12%；故建议以长TE1H-MRS诊断HIE。

表3 1H-MRS代谢物比值、血清NSE及LDH诊断新生儿HIE的效能

NSE为糖酵解关键酶，特异性存在于中枢神经系统的神经元及神经内分泌细胞中；脑损伤后，神经元水肿、崩解，且血脑屏障被破坏，导致神经元细胞中的NSE大量进入脑脊液及血液中，而血清NSE与神经细胞死亡呈显著正相关[13]。NAA是神经系统代谢产物，与维持神经膜兴奋性和细胞内阳离子浓度有关，可反映神经元数量及功能[14]。脑缺氧缺血致ATP供应不足，线粒体合成NAA能力下降，导致NAA浓度降低；而NAA浓度与脑神经元密度呈线性正相关[15]。本研究发现，TE取135 ms时，血清NSE与NAA/Cr呈中度负相关，与NAA/Cho呈高度负相关，提示NAA/Cho可辅助诊断HIE。

LDH是无氧糖酵解酶，广泛存在于细胞质内；而Lac为无氧糖酵解最终代谢产物。脑缺氧缺血时，无氧糖酵解可替代有氧氧化过程为细胞提供能量，导致血清LDH水平升高，Lac大量堆积[7,16]。本研究发现，TE为35 ms时，血清LDH与Lac/Cho呈弱正相关，与Lac/Cr及Lac/NAA呈低度正相关，这主要由于LDH并非特异性存在于脑中，于其他组织器官如心肌、肝、肾及骨骼肌等亦有存在。

综上，豆状核区1H-MRS代谢物比值有助于诊断新生儿HIE，以TE为135 ms时的NAA/Cho诊断效能较佳。但本研究样本量较小，未能动态监测及分析各指标，且未进行纵向随访，有待进一步完善。