影像学技术在早产儿脑发育评估中的应用进展

勒文文，王小玲，邓振宇，邱钧钰，汪 清，叶 军，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）

早产儿（Premature infants）是指孕周＜37周的活产婴儿。我国早产儿人口数量截止到2012年位于世界第二［1］；2013年美国早产儿出生率约11.39%［2］，早产儿在全世界范围内已经成为一个非常值得重视的重要群体。近年来，随着我国二孩政策出台和实施、晚婚晚育现象增多、高龄产妇人口普遍化增加、试管婴儿数量增多等多种因素影响，我国早产儿人口数量还将继续呈现逐年上升的趋势。由于我国产科医学、重症医学等不断发展，新生儿重症监护病房（Neonatal intensive care unit，NICU）专业化在基层医院的逐渐普及，使得对早产儿尤其是高危新生儿能够得到及时、专业规范的治疗和护理，早产儿的存活率得到显著提升［3］，脑发育不良和脑损伤的发病率也随之逐渐增加。

脑发育过程十分复杂，胎儿神经细胞的轴突和树突形成直到出生时还并不是很丰富，出生后还需继续发育和完善，脑发育的过程从出生将一直持续到成年［4］，神经细胞不断地实现从结构完善再到功能完善。在脑发育过程中，大脑皮质表面积和脑容量生长呈固定的比例（比例指数为1.2）关系，即皮质表面积的生长速度快于脑容量生长速度，正常脑发育过程符合此异速生长比例关系［5］。早产儿肠道发育欠缺，肠道屏障功能失调，造成营养成分的流失和吸收功能障碍［6］，脑发育至关重要的优化营养支持主要在胎儿期和围出生期早期［7］。了解脑发育的生长轨迹以及早期所需要的营养，为脑发育的正常进行提供保障。由于过早（＜37孕周）被分娩出母体，对子宫外复杂多变的环境，早产儿的适应能力和抵抗能力相比足月儿都相对较弱，使早产儿神经系统发生发育不良和损伤的概率更大。能够准确地认识和掌握早产儿脑发育的评估，尽早对早产儿脑发育进行相应的干预和治疗，可以降低神经系统发育不良和神经系统损伤，减少神经系统并发症的发生。因此，对早产儿脑发育准确评估显得尤为重要。目前，用于评估脑发育的方法众多，本文就影像学检查技术方向进行讨论。临床上常用于早产儿颅脑检查的影像学技术主要有3种，分别为超声（ultrasound）、磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）和电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）。现就此三种影像学技术在早产儿脑发育评估的应用进展进行综述。

1 超声（ultrasound）

1.1 二维超声二维超声是评估早产儿脑发育的基础性影像学技术，同样也是非常重要的检查方法。利用高频凸阵探头，频率范围为5～7.5 mHz，通过前囟、侧囟、乳突囟采取扇形扫查。通过二维超声，观察脑实质整体回声、脑沟数量、脑回宽度和数量，测量透明隔腔宽度、脑室宽度、脑叶体积、胼胝体的长度、厚度和大脑中动脉血流指数等，综合定性评估脑发育情况。二维超声可以辨认早产儿颅脑解剖结构，通过超声在前囟、侧囟、乳突囟扫查得到颅脑重点切面并且测量脑组织结构的径线数据。测量早产儿脑组织结构的径线，在4个时期（分别在出生后1～3个月、6个月、9个月、1岁时）重点对脑室大小和额叶体积进行测量，对早产儿颅脑生长和发育情况可作出有效的评估判断［8］。

早产儿大脑正常发育的超声声像图随着孕周的增加声像图也会随之发生相应改变，二维超声声像图显示早产儿脑实质整体颗粒感不丰富，质地细腻均匀的较低回声，脑沟回不丰富并可见宽大的脑回，数量较少位置较浅的脑沟，脑岛叶分化不全内无或少量脑沟回存在；脑组织结构径线较正常足月儿小，整体脑容量小。＞37周的足月儿（full time，FT）脑实质二维超声声像图显示为有明显颗粒感的中等强回声，可见脑实质外观形态饱满，脑回数量和宽度较早产儿明显增多、宽度变窄，脑沟弯曲丰富，脑岛叶分化完全内可见丰富的脑沟回；透明隔腔及双侧侧脑室形态正常［9］。利用早产儿的脑实质、脑沟、脑回和脑室宽度在不同孕周表现出不同的超声图像，可对早产儿脑发育作出相应评估。

胎儿脑实质随着胎龄的逐渐增加不断生长发育，在妊娠晚期，快速分裂、增殖的小脑微粒细胞，生长速度加快，HUANG H C等［10］发现小脑蚓部在妊娠30.5周后生长速度比妊娠30.5周前生长速度快，妊娠30.5周前生长速度为0.64 mm/周，妊娠30.5周后生长速度为0.88 mm/周。随着胎龄的增加，大量血管增生、突触形成使脑组织含量相应增加。随着脑组织含量的增高，脑组织密度也随之升高。密度不同的组织接受超声波入射时，所产生的反射超声波强度也不同，反射超声波经过仪器接受和转换，以不同“灰阶”显示脑实质二维超声声像图，密度高的脑组织较密度低的脑组织二维超声声像图整体回声要强。因此，临床对早产儿脑发育可借助二维超声对脑组织回声平均灰度值的测定来评估［11］，客观地测量脑实质平均灰度值可以有效减少和避免人为因素的影响，提高了超声评估颅脑发育的准确性和客观性。

胼胝体对高效的认知功能和两侧大脑信息的传递都起到非常重要的作用［12-13］。新生儿胼胝体或小脑体积的改变已被证明与儿童早期的心理异常和运动障碍有关，胼胝体和小脑蚓部生长情况可以反映胎儿颅脑发育情况［14］。胼胝体属于大脑高级神经中枢的一部分，可行颅脑二维超声经正中矢状切面测量胼胝体矢状长度，用于评估脑发育状况非常重要［15-16］。脑白质损伤的一个重要表现就是胼胝体生长受损，并被证实其为评估脑发育的一项结构指征［4，17-18］，早产儿神经系统发育不良与在同等年龄条件下的胼胝体长度更短或者生长受损有着密切关系［4，17-20］。相关研究认为，胼胝体矢状长度和小脑蚓部周长、上下径与早产儿出生时体重、孕周呈正相关［21］，早产儿小脑体积和胼胝体长度较正常足月儿小可能与其认知障碍、智力迟钝有关［17］。通过二维超声在大脑正中矢状切面可测量相关数据，动态观察，可很好地判断和预估早产儿脑发育和生长情况。

妊娠晚期（28～40孕周）是胎儿发育的重要时期，尤其是脑部发育为甚；轴突的髓鞘化过程在妊娠中期开始，有效实现了神经细胞间通信［22］；在妊娠晚期，突触发生加速至每分钟约40 000个［23］。在神经回路功能成熟的发育中，这些过程起着至关重要的作用，并一直延伸到产后，实现了胎儿脑组织发育从结构到功能上的不断完善。脑白质髓鞘形成主要在妊娠中晚期，过早被分娩出母体的早产儿，其神经细胞增殖数量较足月儿减少，脑沟、脑回的分化不完全和轴突髓鞘化不完善，使其神经系统发育相对不成熟［24］，早产儿是发生脑损伤的高风险群体［25］，加上外界诸多不利因素，早产儿脑发育的正常过程将会受到很大影响。因此，尽早对早产儿脑发育进行准确评估，采取相应的治疗和干预措施，可防止脑损伤、脑发育迟缓和神经系统并发症的发生。超声技术非侵入无损伤，超声诊断仪器轻便，可在NICU患儿床旁即时检查诊断，是目前在患者床旁检查诊断最便捷的影像学技术，将在严重脑发育异常及重症新生儿临床应用、诊断、病情评估、疗效判断发挥越来越大的作用。

1.2 彩色多普勒超声和频谱多普勒超声（color Doppler ultrasound and spectral Doppler ultrasound）胎儿血流频谱可以作为监测胎儿宫内生长受限的一项重要指标［26-28］，也可以反映胎儿发育情况［27，29-30］。因此，通过彩色多普勒和频谱多普勒可用于评估宫内胎儿血供及其生长发育情况。彩色多普勒超声和频谱多普勒超声对胎儿脐动脉和大脑中动脉血流频谱进行测量，可分别测量血流收缩期峰值速度/舒张末期血流速度比值［peak systolic velocity（PSV）/end-diastolic velocity（EVD），S/D］和搏动指数（Pulsation index，PI）等数值，刘彦超等［31］认为测量脐动脉和大脑中动脉频谱参数，可了解胎盘供血功能情况，当胎盘出现供血不足导致胎儿宫内生长受限，可引发胎儿神经系统发育不良。因此，估测早产儿脑发育情况可以借助胎儿脐动脉及大脑中动脉血流频谱参数做出预判。大脑静脉血流频谱和彩色多普勒血流一定程度上有助于静脉出血性梗死和动脉缺血性梗死的鉴别；有研究认为，矢状窦血栓多见（10例中有8例）［32］，彩色多普勒超声可以辨认血栓。

1.3 三维超声技术（Three-dimensional ultrasound）超声图像三维重建技术日益成熟，利用超声对脑组织在矢状面、冠状面、轴向面和斜向面不同方位的扫描，通过三维颅脑超声重建，对脑组织及其解剖结构进行立体定量测定，呈现三维立体超声成像模式，为临床诊断提供更多有效信息［33］。三维超声可用于胎儿头围（Head circumference，HC）、腹围（abdomen circumference，AC）、股骨（femur length，FL）等的测量，有效降低测量操作时间，具有相对较高的准确性、重复性和重现性等优点，提高操作者测量的准确度［34］，为胎儿生长发育监测和胎儿大小评估提供了有效的检测手段［35］。三维超声目前在妇科、产科、乳腺、心脏等方面应用较多，目前在新生儿颅脑方面应用较少，但是三维超声具有辨认颅脑结构更加简单和准确的优点［36］，有学者利用3D超声评估早产儿胼胝体生长发育情况［37］。三维超声使早产儿的检查时间缩短，获取颅脑图像丰富，这对NICU的早产儿检查非常有利，很可能成为早期发现和监测新生儿颅脑病变的重要检查方法。快速获得三维颅脑图像，可以适当减少NICU的早产儿行MRI检查，减少外出感染和其他不可预估的风险，将显著改善新生儿脑发育评估的方法［38］。二维超声动态观察微量的脑积水变化时不敏感，三维超声在测量脑室体积优于二维超声，可以应用在评估和动态观察脑积水风险高的儿童。三维超声对颅内病变位置的辨认准确，可帮助临床早期诊断、早期干预、早期治疗，是早产儿的神经系统损伤预后和发育评估有效的检查手段。三维超声在早产儿颅脑将会有很大应用前景。

2 磁共振（magneticresonanceimaging，MRI）

2.1 常规MRI已有一些前瞻性研究证实了MRI可作为评估早产儿脑发育的可靠方法［39］，MRI对脑灰质、脑白质可清晰显示，因具有不受骨骼影响、组织对比度强和空间分辨率高等优点，对脑白质、脑灰质的发育情况和受损情况可以准确评估和分辨。在早产儿脑发育评估中，应用常规MRI通过对神经轴突髓鞘化、大脑皮质脑沟回的丰富程度、胶质细胞移行带的走形等方面的半量化评价［40］，进而可对早产儿脑成熟度进行评估。MRI能反映早产儿脑发育在不同阶段脑实质整体磁共振图像的相应表现，是临床常用的一种实用性强且有效的评估方法［41］。＜32周的早产儿，普遍脑组织体积小于足月儿。通过颅脑磁共振的检查技术成像，可以准确地对大脑额叶厚度，胼胝体长度和厚度、脑室宽度、脑脊液体积、小脑横径及小脑蚓部进行测量，并计算出脑容量，对脑发育评估提供可靠依据。对脑损伤的诊断方面与颅脑超声相比，MRI更易发现脑实质的小出血灶和斑点状白质病变［42］，所以，MRI对脑发育的评估和脑实质病变的诊断具有重要作用。

2.2 磁共振扩散张量成像（Diffusion tensor imaging，DTI）扩散张量成像的基础是依靠水分子扩散运动方向特征成像。在脑白质纤维束发育特征方面，因DTI可显示和量化脑组织微结构变化的特点而具有明显优势［43］。相较于常规MRI，DTI在应用于评估早产儿脑白质髓鞘化过程和脑白质纤维联络变化方面也具有很大优势［44］。DTI适于早产儿脑发育的研究，在组织微结构代谢和神经传递功能方面为早产儿脑发育评估提供了更加精细的方法，在评估早产儿脑白质髓鞘化方面具有很大的临床应用价值［45］。有研究发现，胎儿出生后患自闭症和孤独症与妊娠期母体甲状腺功能减退和母体高血压有较高的相关性［46-47］，对有此类相关风险因素较高的患儿行颅脑MRI检查，应用DTI结合颅脑超声对此类患儿可诊断和评估脑发育迟缓现象［48］。有学者通过DTI描述胎儿从中孕期到出生后两岁期间脑发育正常轨迹和相应特征［49］，为早期脑发育评估提供有效的参考标准。

婴儿期和幼儿期，随着脑白质髓鞘化的不断增多，大脑信息传递功能不断完善，呈现快速发展的状态，大脑微结构仍以较慢的速度发展至成年后［50］。常规MRI可以提供早产儿脑发育的轨迹以及损伤对这种发育轨迹的影响，对早产儿后期脑发育情况可以追踪和随访。DTI在早产儿脑组织微结构和神经纤维联络的研究发挥着巨大作用，DTI和MRI结合脑组织的结构和神经功能两方面对脑发育作出综合性评估。MRI对于脑发育评估虽然具有一定优势，但操作时间过长、噪声大、价格昂贵为其主要缺点，对于无法脱离呼吸机和温箱的危重儿，此类检查危险系数较大。

3 计算机断层扫描（computed tomography，CT）

头颅CT检查技术可应用于新生儿颅脑疾病的诊断和脑发育评估。早产儿的脑组织尚未发育成熟，在头颅CT扫描下因与足月儿的脑组织水分含量有所不同，两者显示的图像也不同。由于早产儿脑组织含水量高达90%［51］，脑灰质、脑白质表现密度低的CT图像，并且两者分界模糊［52］。早产儿颅脑CT图像可见大脑表面脑沟较浅且数量少，形态欠饱满，但两侧脑实质是呈对称的，背侧丘脑、尾状核和豆状核因分化不完全三者分界不清，内囊后肢也显示不清，整体呈脑发育不成熟表现。脑部放射线密度直方图的规范指标是基于常规头颅CT图像得出，可用于建立正常脑部发育的模型［53］，了解早产儿脑发育的成熟程度和发展轨迹。CT由于对骨骼显示清晰，通过观察颅骨的生长和厚度的变化建立颅骨生长表［54］，对脑发育的评估起到重要的补充作用。CT对颅脑的疾病尤其颅内出血和脑损伤的诊断敏感度较高，在早产儿颅内出血和脑损伤的诊断应用较多，对于早产儿的颅脑疾病的诊断起到重要作用。但是由于CT电离辐射大，不被临床医生作为早产儿颅脑影像学检查方法的首选方式，所以在脑发育方向的研究比较少。

4 小结

不同的影像学技术对早产儿颅脑发育评估和颅脑疾病诊断各有优势，二维超声、彩色多普勒超声、频谱多普勒超声和三维超声可作为早产儿颅脑疾病、后期动态观察脑发育及作出评估的主要检查方法，因其检查安全、非侵入无损伤，操作时间短、使用便捷、实用性强、准确性高、价格低廉等优点可以作为尤其是不宜搬动的高危患儿颅脑检查和复查的首选方法，并且可用于早产儿后期的颅脑发育评估和随访工作。随着我国早产儿出生人口数量的逐年增多，超声对早产儿颅脑的应用将会越来越重要，使用前景也会越来广泛。超声对近颅中线的脑组织识别能力强，诊断颅脑外周的等回声病灶敏感性不是很高，同时对于弥漫性脑白质损伤超声诊断很困难，结合MRI和CT对脑外周组织结构进行检查，可以弥补超声检查的不足。MRI能够清晰显示早产儿脑灰质、脑白质组织结构，严重的脑白质损伤可行MRI检查；CT对早期颅内出血诊断的敏感性较高，检查时间相对较MRI短，所以，三种影像学检查方法临床可以相互补充使用。综上，临床可以根据患儿颅脑的不同情况，选择适合的影像学检查方法，必要时联合多种检查技术，才可对早产儿颅脑疾病和脑发育评估做出综合、全面、准确地判断。