新生儿缺血缺氧性脑病MR功能成像的研究进展

赵萌 万春晓

1 天津市和平区中医医院 （天津 300000）

2 天津医科大学总医院 （天津 300000）

内容提要： 新生儿缺血缺氧性脑病是围产期新生儿最多见的疾病，也是围生期窒息的严重并发症，对该类患者的早期影像学诊断与预后评估方式是关系居民素质与生活质量的主要问题。以往CT与MRI是新生儿缺血缺氧性脑病的主要检查方式，但因其基于信号、密度及内眼可见的形态学改变，早期诊断灵敏度相对较差，缺乏量化指标。磁共振扩散成像与磁共振波谱成像从水分子扩散水平与细胞代谢水平方面对该病进行深入分析，在该病量化评估、早期诊断、预后分析、功能改变等方面具有一定优势。

新生儿缺血缺氧性脑病（Hypoxic Ischemic Encephalopathy，HIE）好发于围产期新生儿，其会增加新生儿急性死亡、慢性神经系统损伤的风险[1]。我国新生儿窒息发生率为7%～10%[2]，症状较轻的患儿经过系统的治疗能获得良好的预后，但症状严重的患儿极易出现脑瘫、智力低下、癫痫等神经系统后遗症（永久性）。脑缺血后脑组织损伤的时间序列与脑组织损伤的可逆性一直是临床关注的重点，因此也引发了缺血半暗带的概念[3]。由于窒息而致的新生儿缺血、缺氧过程中，迅速恢复脑部血供，纠正缺氧状态，能有效避免或降低脑细胞不可逆性损伤，保护神经功能；但若缺氧时间过长，即便恢复血供，仍会出现继发性脑细胞受损，即再灌注损伤。为此，针对该病患儿早期诊断与治疗，是提升其生存率、生活质量的关键[4]。核磁共振检查（Magnetic Resonance，MR）功能成像技术能早期分析HIE脑受损情况，能有效地辅助临床诊断，早期制定针对性治疗措施，并对患儿预后状况进行准确的评估。本文对近年来HIE采取MR功能成像的临床研究进行整合，综述如下。

1.HIE发病机制

针对新生儿缺氧缺血性疾病而言，其发生、发展与围产期窒息息息相关。有较多研究显示，造成缺氧低氧的各种因素均会造成胎儿窘迫的状况，而在分娩前，早产、脐带因素、早产及母体因素均会引发新生儿窒息的状况，而新生儿缺氧缺血性脑病及围产期窒息发生因素对比复杂，与其他因素也存在一定关联系。有学者指出，新生儿缺血缺氧性脑病的病理变化主要包含神经元坏死、脑水肿、神经胶质增生，还有脑神经受损及脑细胞的能量代谢发生衰竭，新生儿在发病之后若不能给予有效的治疗，会造成脑水肿持续时间在7d以上，并存在不可逆神经元坏死状况，严重影响新生儿的机体健康。

2.HIE影响因素

新生儿缺血缺氧性脑病与较多因素息息相关，例如母体贫血、妊娠期高血压、产程异常及肾功能不全、自然分娩、羊水污染及产前定时产检等，上述因素均会影响新生儿缺血缺氧性疾病的发生。妊娠期高血压是一种较多见的妊娠期合并症，针对伴有妊高症孕妇而言，往往会存在程度不一的全身小血管痉挛，从而导致胎盘供血不足，胎盘功能降低，并会出现程度不一的急慢性宫内缺氧发生，引发各种脏器供血不足，进而增加新生儿缺血缺氧性脑病风险。同时产程异常，尤其是第二产程，会造成胎儿宫内窘迫风险增加，新生儿缺血缺氧性脑病风险也随之提升；当产妇处于贫血状态，也会造成胎儿供血不足，脑供血缺乏；羊水污染会造成羊水中含氧量降低，造成胎儿在母体内产生缺氧状况，引发缺血缺氧性脑病的发生。同时，不同分娩方式对于新生儿缺血缺氧性脑病的发生也会产生影响，有研究发现，选择自然分娩，新生儿缺血缺氧性脑病发生率相对更低，为此，需尽可能选择自然分娩，降低疾病的风险。

3.HIE的脑损伤改变

HIE病理生理机制及损伤特点较为繁杂，缺氧是其根本发病原因，以脑血流动力学紊乱因素为主。易损区域的分布与缺血缺氧的速度与程度存在相关性[5]。慢性、部分缺血缺氧状况下，通常会导致轻、中度HIE，该类患儿会出现2次血流分配，NMDA受体密集区、骨鞘形成旺盛区及脑血管分水岭地带是该类患儿的易损区域（早产儿为脑室旁白质区）；若出现急性、完全性缺血缺氧会导致重度HIE，该类患儿脑组织血流无代偿，极易损伤丘脑-脑干区域[6]。

3.1 脑缺血半暗带

脑缺血半暗带（ischemic penumbra，IP）最初在20世纪70年代末期被Abtrup等人提出[7]，脑缺血病灶由核心区及周围的半暗带组成，并将其定义为：围绕梗死中心的周围缺血性脑组织，该区域电活动停止，但其结构完整，能维持正常的离子平衡。现如今，有学者对半暗带提出新定义，即半暗带表示潜在可逆的脑缺血组织[8]。依据IP理论，核心部位、周围区域缺血脑组织的血流量降低具有梯度变化。核心区脑组织的血流量减至20mL·100g·min-1时，脑细胞出现梗死，但周围脑组织血流量能维持在25～40mL·100g·min-1，其脑细胞出现蛋白合成障碍、电信号异常、无氧酵解活化与神经递质释放，若及时回复供血，部分细胞能恢复正常生理状态[9]。

对IP的及时挽救极为重要，其较大程度上关系到患儿预后状况，针对成年人而言，IP是脑缺血后溶栓治疗与综合治疗的目标。对新生儿而言，更有着不能忽视的重要性，IP的及时挽救能最大程度降低HIE而致的后遗症[10]。MR能为治疗“时间窗”提供理论依据，使减轻脑损伤的神经保护措施及时应用，实现HIE早诊断、早干预，保障良好的预后。

4.MR功能成像在HIE中的应用

4.1 扩散加权成像

扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）借助测量水分子在组织扩散运动状况，对比相关参数评估病变状况。该方式能对HIE早期细胞毒性水肿而致的弥散受限进行评估，可鉴别细胞水肿类型[11]。表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）是一种描述不同水分子扩散运动速度和范围的参数。ADC与DEI信号呈负相关关系，其与DWI信号高低息息相关，但DWI测量的ADC值与水扩散率呈正相关关系[12]。水分子在细胞内外的扩散有所不同，在细胞内水分子的扩散受到蛋白质、细胞器等高分子物质的限制；细胞外水分子扩散无明显制约，DWI对细胞内水肿状况具有较高的敏感性，可及时显示细胞毒性脑水肿。

围产期HIE的病理生理过程较为繁杂，在其病理过程中会造成水分子扩散率的改变，相较于成人脑缺血性损伤过程相似。新生儿脑组织含水量较高，使用常规MRI的T1、T2加权成像，难以在早期发现脑缺血病灶，难显示脑梗死区域。但DWI成像，细胞外是能提供低信号背景，而缺血区域由于细胞内水肿呈现高信号，更易显示。白洁等[13]研究显示，在HIE患儿脑损伤的早期检测方面，DWI比常规MRI更加敏感，可较早的反映缺血缺氧性脑损伤并对患儿的预后做较好的预测。郭剑波等[14]研究发现，针对HIE脑损伤，使用DWI及其ADC值能早期评估新生儿缺血缺氧性脑损伤并作出预测。DWI成像在新生儿HIE中具有较高的诊断价值，新生儿脑含水量比成人高，因而显示水扩散的增强。

4.2 磁共振波谱分析

磁共振波谱分析（magnetic resonance spectroscopy，MRS）能显示脑组织代谢产物浓度。其常用方式为1H MRS，检测代谢产物包含[15]：N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、乳酸（Lac）、肌酸-磷酸肌酸（Cr+Pr）、胆碱（Cho）、谷氨酰氨和谷氨酸复合物（GLX）。现如今，MRS在HIE临床中应用逐渐广泛，Lac是无氧酵解的产物，在正常脑组织中检测不到乳酸峰，而缺血发生后出现Lac增多状况，说明有氧代谢至无氧酵解的转变，但其仅是组织缺血的标志，其水平高低不能表示不可逆损伤。动物实验显示[16]，缺血6h后核心区Lac水平降低，显示局部组织无乳酸产生，脑细胞代谢活动中止，脑细胞出现不可逆性损伤；周围IP的Lac在24h内持续上升，提示局部低灌注，是组织存活的标志。赵好果等[17]研究发现，1H-MRS与DTI联合检测可提高新生儿缺氧缺血性脑病的诊断效能，有助于新生儿缺血缺氧性脑病的早期诊断及临床控制。杜奕等[18,19]研究发现，1H-MRS可客观反映足月新生儿脑代谢变化，可为颅脑代谢异常提供参考指标，有助于早期、客观的诊断足月儿HIE。

4.3 灌注加权成像

灌注加权成像（perfusion-weighted imaging，PWI）能无创性的呈现单位体积脑组织的血流灌注状况，具有较高的分辨率，能评估组织活性[20-22]。PWI在技术上使用团注对比剂与动脉近端内源性水标记两种方式，前者在临床上应用较为广泛。静脉内团注对比剂能引发局部相对弛豫率改变，根据对比剂团通过阻滞的时间-浓度曲线，获得相关参数。其能对超急性期脑缺血能迅速、准确的分析血流动力学改变，提供毛细血管再灌注状况，从而评估缺血区关注与组织病理生理学的相关性变化。通常而言，灌注不足与灌注过度同时存在，这些区域会向坏死方向发展，表现为DWI上异常高信号逐渐增大、增强。为此急性脑缺血后，过度灌注与持续灌注不足均是导致脑组织损伤的重要因素。

但将PWI应用于新生儿将会是一项挑战，因PWI需快速大剂量给予静脉团注对比剂，而新生儿外周静脉血管细小，难以承受。导致该疾病在HIE中受到制约，而不需要对比剂的PWI技术，例如流动敏感交互反转恢复技术的应用，仍需临床进一步探讨。

4.4 弥散张量白质束成像

其能清楚的显示白质纤维束的走向及空间分布，显示脑内病变对白质束形态、结构的直接或间接影响。现如今，国内外研究主要集中于脑肿瘤病变弥散张量白质束成像方面，新生儿缺血缺氧性脑病弥散张量白质束成像逐渐成为临床热议重点。HIE极易出现白质纤维走行区域，特别是PVL，弥散张量白质束成像能清晰显示软化区白质纤维束减少或缺如，从而确定病情程度和范围。

扩散张量成像技术是目前临床用于研究HIE较新颖的技术，其能从量与方向显示HIE患儿脑组织内水分子的扩散过程，其对患儿白质发展过程中的异常较敏感，同时该检查方式具有无创性，可用于神经纤维束的定位与定量测定与预后评估。但其也存在一定局限性，即：①磁场不均匀性会造成图像变形扭曲；②弥散梯度回引发涡流，导致纤维束方向不确定；③较小的纤维束或白质纤维的分叉与交叉时显示不佳。

5.小结

总而言之，HIE一直是临床研究的热点，也是新生儿急救医学广泛研究的课题。近年来，MR功能成像技术的深入研究，掌握HIE发生发展的病理生理机制，有效降低HIE的致残率与急性病死率。相较于MRI常规序列所显示的解剖结构改变，MRI功能成像能显示功能改变，有助于早期评估HIE的发生、发展，并及时发现脑髓鞘化进程。同时MRI功能成像与MRI常规序列相结合，能更客观、精准的分析脑内病变状况，评估新生儿HIE病理改变及损伤程度，有助于临床制定针对性治疗方案、评估预后状况。