足月缺氧缺血性脑病患儿氢质子磁共振波谱与新生儿行为神经测定评分的相关性

席艳丽，王瑞珠，高峰，杨明，卞宠平

南京医科大学附属儿童医院放射科，江苏 南京 210008

新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是由于围生期宫内窘迫或分娩过程中发生窒息引起的脑组织缺氧缺血性损害，是新生儿死亡的重要原因，也是儿童运动、认知和感觉神经系统功能障碍的常见原因之一[1]。新生儿神经行为测定（neonatal behavioral neurological assessment，NBNA）评分是一种适用于我国新生儿的神经行为能力测查方法，可以从新生儿行为能力的异常改变中及早检诊出其脑功能异常，该方法简便，但存在一定的主观性[2]。氢质子磁共振波谱（hydrogen proton magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS）能从分子水平对脑内生化代谢物进行定量分析[3]，可为评估新生儿早期脑损伤提供客观依据。本研究拟探讨不同程度HIE患儿1H-MRS脑内代谢物的变化特点及其与NBNA评分的相关性，为HIE的早期诊断提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性研究2019年7月—2020年12月南京医科大学附属儿童医院经临床确诊的足月HIE患儿54例，其中男29例，女25例，胎龄37+1～41+6周，平均（38.9±0.2）周；出生体重2 800～4 200 g，平均（3 485.5±533.4）g；扫描时日龄0～7 d，平均（5.9±2.3）d，HIE诊断符合《新生儿缺氧缺血性脑病诊断标准》[4]。采用NBNA评分进行总体神经行为评价，NBNA评分≥35分归为无神经行为异常组（HIE组），共30例；NBNA评分＜35分归为HIE合并神经行为异常（neurobehavioral disorder，ND）组（HIE+ND组），共24例。排除标准：①先天性及遗传代谢性疾病；②合并胆红素脑病；③图像质量差不符合诊断要求者。

选择同期疑似颅内疾病行MRI检查的正常足月新生儿20例作为对照组，其中男12例，女8例，胎龄37+2～42+4周，平均（38.8±1.9）周；出生体重3 100～5 050 g，平均（3 360.3±621.4）g；扫描时日龄0～7 d，平均（5.1±1.2）d。纳入标准：①无宫内窘迫、窒息等出生缺陷史；②无抽搐、意识改变等神经系统功能异常表现；③常规头颅MRI由2位影像医师（其中1名为副主任医师及以上）共同诊断为正常。本研究经医院伦理委员会批准（201902112-1），所纳入新生儿父母均签署MR检查知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Avanto 1.5T超导型MR扫描仪，检查前患儿口服10%水合氯醛（0.8～1.0 ml/kg）镇静睡眠，采用8通道头颈部联合线圈，外耳道用儿童专用耳塞保护听力。常规头颅MRI检查序列包括矢状位SE-T1WI（TR 400 ms，TE 7.8 ms）和横断位FSE-T2WI（TR 3 250 ms，TE 99 ms）。1H-MRS采用点分辨波谱序列行三维多体素采集，带宽1 200 Hz，翻转角180°，TR 1 500 ms，同一患儿分别选取TE 135 ms和35 ms行2次1H-MRS扫描，结合常规横断位及矢状位图像将兴趣容积中心定于基底节层面，根据患儿头颅大小适当调整扫描范围，并在兴趣容积边缘添加饱和带，扫描前自动匀场和进行水抑制，要求半高线宽≤10 Hz，水抑制≥98%，一次采集时间约5 min 53 s。

1.3 数据后处理 将TE=135 ms和TE=35 ms 2次1HMRS原始数据传至Syngo MR工作站，采用Spectrocopy后处理软件完成相位校正、基线校正、百万分率转换、曲线拟合后获得波谱图像，参照文献[5]将目标体素置于脑内对缺氧缺血最敏感的基底节层面豆状核区，体素大小为5 mm×5 mm×5 mm，同一受试者两组波谱数据测量时选择相同层面及位置，并避开周围骨质、气体及脑脊液。分别观察代谢物N-乙酰天门冬氨酸（Nacetylaspartic，NAA）、胆碱复合物（choline，Cho）、肌酸（creatine，Cr）、乳酸（lactic acid，Lac）波峰形态，并记录NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho、Lac/Cr、Lac/NAA、Lac/Cho峰下面积比值，由我科2名主治医师采用双盲法完成数据测量，每侧豆状核的数据测量3次取平均值后，再求左、右两侧的平均值进行分析。

1.4 NBNA评分 所有新生儿于出生后第7天由1名新生儿科副主任医师行NBNA评分，在环境安静、半暗、温暖的室内进行，时间10 min，新生儿状态不佳时可间断检查。NBNA评分[6]内容包括行为能力（6项）、主动肌张力（4项）、被动肌张力（4项）、原始反射（3项）及一般状态（3项）5部分共20个项目，每项评分有3个分值等级（0、1、2），满分为40分。

1.5 统计学分析 应用SPSS 21.0软件，符合正态分布及方差齐性的连续变量用表示，3组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；分类变量用例（%）表示，组间比较采用χ2检验。1H-MRS各代谢物指标及NBNA评分通过正态性检验后，采用Pearson相关分析两者之间的相关性，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 受试新生儿一般临床情况 对照组、HIE组和HIE+ND组新生儿的性别、胎龄、MRI检查日龄、出生体重及分娩方式比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），3组住院天数差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 3组受试新生儿一般临床资料比较

2.2 各组各项神经行为测定评分比较 对照组、HIE组和HIE+ND组间NBNA总评分差异有统计学意义（P＜0.05），其中行为能力、主动肌张力评分差异有统计学意义（P＜0.05），被动肌张力、原始反射和一般状态等分项评分在各组间差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 3组受试新生儿各项神经行为能力评分比较（分，）

表2 3组受试新生儿各项神经行为能力评分比较（分，）

2.3 各组间豆状核区1H-MRS 代谢物指标比较TE=135 ms时豆状核区的代谢物比值仅NAA/Cho在3组间差异有统计学意义（P＜0.05），而TE=35 ms时豆状核区的Lac/Cr、Lac/Cho、Lac/NAA在3组间差异有统计学意义（P＜0.05），见表3；两两比较显示，NAA/Cho及Lac/Cr、Lac/Cho、Lac/NAA差异均有统计学意义（P＜0.05），NAA/Cho在对照组、HIE组、HIE+ND 组间依次降低，而Lac/Cr、Lac/Cho、Lac/NAA则依次升高，各组2种TE所得1H-MRS谱线图见图1～3。

图1 女，4 d，正常对照组，NBNA评分40分。A.横断位T2WI目标体素位于左侧豆状核区（蓝色方框），脑组织灰白质分界清楚，脑白质未见水肿；B.TE=135 ms时1H-MRS谱线，Cho峰较NAA峰高，Lac峰测不出；C.相同兴趣区TE=35 ms时1HMRS谱线示NAA峰和Lac峰均较低，可见微小Lac峰

表3 3组受试者间1H-MRS代谢物比值比较（）

表3 3组受试者间1H-MRS代谢物比值比较（）

2.4 两组HIE患儿1H-MRS各代谢物指标与NBNA评分的相关性 TE=135 ms时豆状核区代谢物比值NAA/Cho与NBNA总分呈正相关（r=0.468，P=0.008），TE=35 ms时豆状核区代谢物比值Lac/NAA与NBNA总分呈负相关（r=-0.454，P=0.011），其余1H-MRS代谢物指标与NBNA总分均无相关性（P＞0.05）；其中NAA/Cho与行为能力及主动肌张力子项目评分均呈中高度正相关（r=0.625、0.794，P＜0.001），Lac/NAA与这2项子项目评分呈中度负相关（r=-0.680、-0.694，P＜0.001），这2个代谢物指标与其他NBNA子项目评分均无相关性。

图2 男，5 d，HIE组，NBNA评分37分。A.横断位T2WI示病变仅累及皮层下，各脑叶水肿较轻；B.TE=135 ms时1H-MRS谱线，NAA峰及Cho峰相对高耸，Lac峰低平；C.相同兴趣区TE=35 ms时1H-MRS谱线示NAA峰较低，可见较宽大的Lac峰

图3 男，6 d，HIE+NBNA组，NBNA评分28分。A.横断位T2WI病变主要累及基底节及丘脑，弥漫性脑水肿；B.TE=135 ms时1H-MRS谱线示NAA峰相对较低，Cho峰升高，Lac峰低平；C.相同兴趣区TE=35 ms时的谱线可见明显高耸的Lac峰

3 讨论

临床上对HIE患儿脑损伤的诊断主要依据神经系统的临床表现及形态影像学检查，均显著落后于脑损伤病理改变时间，因此早期诊断HIE患儿脑损伤及其程度，对积极采取措施阻断脑神经元凋亡及坏死、降低新生儿的病死率和伤残率至关重要[7]。NBNA评分是一种专门用于评估足月新生儿综合性行为神经临床检查方法，用于判断新生儿是否存在微脑损伤，有研究表明NBNA评分反映HIE患儿神经系统损伤的敏感度高、特异度强，可早期评价和预测脑损伤预后[8]。本研究结果亦显示对照组及不同程度的HIE患儿NBNA评分存在显著差异，HIE合并行为异常组患儿的NBNA评分明显低于无神经行为异常HIE组和对照组，表明NBNA评分不仅可以发现由HIE引起的脑损伤，还与HIE病情严重程度相关，即HIE病情越重，患儿神经行为能力损害越重，NBNA评分越低。但NBNA评分受操作者的主观性影响，还受新生儿胎龄、体重、产妇年龄、分娩方式等因素影响，因此评估HIE早期脑损伤仍有局限性。

3.11H-MRS代谢物指标对HIE脑损伤的诊断价值近年来，1H-MRS提供的代谢物指标使HIE脑损伤的影像研究从单纯形态学观察进入分子代谢水平，可量化传递脑内代谢信息，为判断脑损伤程度提供新的客观依据[9]。1H-MRS常用的分析脑组织代谢物主要有NAA、Cho、Lac，其均有固有的T2弛豫时间，1H-MRS扫描时TE不同，所显示的代谢产物也不同。朱超等[10]研究显示长TE（135 ms）1H-MRS序列对于长T2代谢物NAA、Cho的显示较好，信噪比较高，而短TE（35 ms）1H-MRS序列则对Lac检测更敏感，这可能是由于大分子物质Lac的T2弛豫时间较短，短TE使该物质在1HMRS上信号衰减较少，从而获得较高的检测峰值。因此本研究中分别选取TE=135 ms和TE=35 ms进行代谢物检测，以保证1H-MRS代谢物检测的完整性和准确性。此外，本研究纳入的研究对象均为0～7 d急性期HIE患儿和正常足月儿，NBNA评分也均在出生后第7天完成，研究结果可反映HIE患儿早期脑损伤的病理状态。

HIE患儿脑1H-MRS的主要特征是NAA峰降低，Cho峰升高及Lac峰出现或升高，它能从分子水平反映HIE患儿缺氧缺血后脑组织能量代谢异常、细胞内酸中毒和神经元坏死等病理机制。本研究结果显示，TE=135 ms时豆状核区代谢物比值NAA/Cr在对照组、HIE组和HIE+ND组间依次降低，而Cho/Cr则依次升高，但是这2个代谢物比值在3组间无显著差异，而NAA/Cho在各组间有显著差异，HIE+ND组NAA/Cho明显低于HIE组和对照组，表明代谢物比值NAA/Cho减低是由NAA降低和Cho升高共同作用的结果。随着病情加重，HIE患儿脑内神经元能量代谢障碍或功能丧失，NAA水平下降，同时细胞分解破坏，细胞膜崩解，髓鞘磷脂崩溃，释放出游离的Cho，Cho峰增高[11]，两者的叠加效应使得代谢物指标NAA/Cho在各分组间的差异性被放大，因此长TE（135 ms）1H-MRS可选择豆状核区NAA/Cho作为评估HIE病情严重程度的定量指标，NAA/Cho越低，HIE病情越重，同时合并神经行为异常的可能性越大。正常脑组织1H-MRS中Lac峰低平或测不出，Lac水平升高及持续存在是脑缺氧缺血的重要标志[12]，与HIE的进展程度密切相关。本研究显示随着HIE病情加重，TE=35 ms时HIE+ND组豆状核区Lac/Cr、Lac/NAA、Lac/Cho均高于HIE组，HIE组这些代谢物指标显著高于对照组，以上结果进一步印证了Lac参与HIE代谢紊乱的一系列病理过程，即脑组织缺氧缺血后有氧代谢受抑制，无氧糖酵解增加，其代谢产物Lac出现导致细胞内酸中毒，从而引起能量代谢障碍，而能量失衡又使得细胞内外Lac廓清速度减慢，Lac堆积并持续升高，因此短TE（35 ms）1H-MRS豆状核区代谢物指标Lac/Cr、Lac/NAA、Lac/Cho均可以用于判断HIE病情严重程度。Zou等[13]的研究结果也证实了这一点，认为Lac的升高程度与HIE的病情轻重呈正相关，可作为量化评估患儿病情严重程度的指标。

3.21H-MRS代谢物指标与NBNA评分的相关性 本研究结果显示TE=135 ms时HIE患儿豆状核NAA/Cho与NBNA评分呈正相关，杜奕等[14]通过研究101例HIE患儿的1H-MRS发现基底节区及额叶白质的NAA/Cho均与NBNA评分呈显著正相关，与本研究结果一致。进一步观察发现，HIE脑损伤越重的患儿，其NBNA评分在主动肌张力和行为能力子项目扣分较多，同时NAA/Cho与上述两项子项目均呈高度正相关。NAA作为神经系统的特定代谢产物，不仅与维持神经膜的兴奋性有关，还在轴突髓鞘形成过程中发挥重要作用[15]，因此HIE缺氧缺血造成的NAA减少令髓鞘形成和突触活动受到影响，导致连接大脑皮层和脑干与神经运动功能相关的白质投射纤维以及连接双侧大脑半球与信息整合、学习记忆相关的白质联合纤维明显受损，主动肌张力和行为能力评分相应地减低。TE=35 ms时豆状核区Lac/NAA与NBNA评分呈负相关，同样与主动肌张力和行为能力子项目具有较好的相关性，表明新生儿脑组织缺氧缺血后，脑内发生的一系列生化改变除NAA缺失会影响脑组织结构和功能外，Lac的出现和升高同样会对患儿脑神经发育产生深远影响，提示在HIE早期必须尽快采取有效的治疗措施降低脑内Lac水平，才能更好地改善患儿的预后。

3.3 本研究的局限性 ①本研究纳入样本量较小，可能存在统计学偏倚，应进一步扩大样本量；②研究对象还需进行纵向随访研究，以确定1H-MRS各代谢物在HIE脑损伤中远期的变化规律及其判断预后的价值。上述不足仍需进行大量更深入细致的研究。

综上所述，不同TE下豆状核区1H-MRS部分代谢物指标能定量反映HIE患儿早期脑损伤严重程度，TE=135 ms 时NAA/Cho 和TE=35 ms 时Lac/NAA 与NBNA评分存在相关性，这2个1H-MRS指标反映了HIE患儿神经行为异常改变的病理机制，两者结合对评估HIE患儿脑损伤情况具有重要的临床应用价值。