磁共振擴散張量成像聯合1H-MRS技術在HIE診斷及病情評估中的應用

于洪福 尹超 姜云飛

新生兒缺氧缺血性腦?。℉ypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是導致新生兒死亡、遺留永久性神經缺陷的重要原因［1-2］。目前臨床診斷新生兒HIE 主要根據患兒窒息史、阿氏評分（Apgar）＜5分、神經系統體征異常等，但其存在一定主觀性，缺少量化指標。近年來，隨影像學技術持續發展，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）逐漸成為多種疾病的重要檢查手段［3］，但其在腦損傷評估方面存在延遲性。磁共振擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）可呈現腦白質纖維束損傷程度，定量判斷腦損傷與腦髓鞘發育程度。氫質子磁共振波譜（1H-magnetic resonance spectroscop，1H-MRS）技術通過分子水平可彌補常規MRI 檢查缺點，無創定量評價活體器官組織代謝及生化代謝物［4］，然而關于其與DTI 聯合對新生兒HIE 的診斷價值臨床鮮有報道?；诖?，本研究嘗試分析DIT 聯合1H-MRS 技術參數在新生兒HIE診斷及病情評估中的應用效果。詳情如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取本院2018年1月 至2020年6月HIE 患兒108 例作為觀察組，另選取同期正常新生兒54例作為對照組。其中觀察組女45 例，男63 例，日齡平均（3.46±0.65）d；對照組女20 例，男34例，胎齡平均（39.25±0.37）周。兩組性別、日齡等基本資料均衡可比（P＞0.05）。本院倫理委員會經審核評議同意所有研究對象監護人均簽署知情同意書。

納入標準：①觀察組均符合《新生兒缺氧缺血性腦病診斷標準》［5］中HIE 診斷標準；②對照組無圍生期窒息史與宮內窘迫史及羊水Ⅲ度污染；未出現持續≥5 min 胎心＜100 次/min；出生后1 min、5 min Apgar 分均≥8 分。排除標準：①合并中樞系統異常、神經系統感染或染色體病癥者；②先天畸形或遺傳代謝障礙者；③電解質紊亂、顱內出血或產傷等原因所致抽搐者；④血紅蛋白＜120 g/L 者；⑤監護人精神行為異常。

1.2 方法

兩組檢查前均由兒科醫生對新生兒檢查耐受情況進行評估，以保證安全性。于檢查前20～30 min 注射（3～5）mg/kg 苯巴比妥鈉，棉花團填塞外耳道，固定頭部。應用GE360 1.5T 超導型MR 成像儀，選擇頭顱專用線圈，行仰臥位，頭朝向進場方向。掃描參數：①DTI：采用單次激發自旋回波-回波平面成像、矢狀位3D-T1WI 序列，回波時間/重復時間為88/2 700 ms，層距/層厚為1.0/4.0 mm，矩陣為128×128，彌散敏感梯度方向數30 個，b 值為1 000 s/m2，視野為180 mm×180 mm。②1HMRS 技術：采用液體衰減反轉恢復序列、軸位T1WI-自旋回波、快速自旋回波T2 加權像序列對顱頂至顱底掃描，層距/層厚為1.0/4.0 mm，矩陣為512×512，視野為180 mm×180 mm，層數15 層；液體衰減反轉恢復序列回波時間/重復時間為94/8 500 ms；T2WI 序列回波時間/重復時間為95/5 500 ms。采集總時間為6 min 45 s。將上述所得數據傳至工作站進行后處理，在內囊后肢、內囊前肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質及豆狀核選取感興趣區域，計算各向異分數（FA）值，并獲取IH-MRS 圖，自動測量基底節區、額葉區N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、膽堿復合物（Cho）峰下面積，人工計算NAA/Cr、NAA/Cho、Cho/Cr 值，上述均測量3 次取平均值。見圖1。

圖1 感興趣區域的測量Figure 1 Measurement of the region of interest

1.3 觀察指標

①比較兩組DTI、1H-MRS 技術參數。②比較觀察組不同病情程度患兒DTI、1H-MRS 技術參數及神經行為發育（neonatal behviors neurological assessment，NBNA）評分，其中病情程度根據MRI 表現進行評估［6］：皮質及皮質下沿腦回發現細條狀、斑點狀異常信號為輕度；伴有上述輕度表現外，深部腦白質發現對稱性片狀、點狀異常信號為中度；伴有上述中度表現外，基底神經節區信號異常，存在內囊后肢T1WI 低信號，彌漫性腦水腫，腦室內出血且系統擴大為重度；NBNA 評分包括一般狀態、原始反射、被動肌張力、主動肌張力及行為能力，共20 項，每項0～2 分，得分與神經行為發育呈負相關。③分析DTI、1H-MRS 技術參數與HIE 患兒病情程度、NBNA 評分相關性。④分析DTI 參數、1H-MRS 技術參數對HIE 的診斷價值。

1.4 統計學方法

采用統計學軟件SPSS 22.0 處理數據，計量資料以（）描述，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析；計數資料用n（%）表示、χ2檢驗；相關性分析采用Pearson相關系數模型；診斷效能分析采用受試者工作特征（ROC）曲線，獲取曲線下面積（AUC），聯合診斷實施Logistic 二元回歸擬合，返回預測概率logit（p），將其作為獨立檢驗變量。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組DTI、1H-MRS 技術參數

觀察組內囊后肢、內囊前肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質FA 值、基底節區、額葉區NAA/Cr、NAA/Cho 低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組DTI、1H-MRS 技術參數比較（±s）Table 1 Comparison of DTI and 1H-MRS technical parameters of the two groups（±s）

表1 兩組DTI、1H-MRS 技術參數比較（±s）Table 1 Comparison of DTI and 1H-MRS technical parameters of the two groups（±s）

參數DTI 參數（FA 值）內囊后肢內囊前肢胼胝體壓部胼胝體膝部半卵圓中心額葉白質豆狀核1H-MRS 技術參數基底節區NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr額葉區NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr觀察組（n=108）0.492±0.027 0.391±0.018 0.603±0.014 0.570±0.020 0.236±0.031 0.233±0.022 0.140±0.019對照組（n=54）0.533±0.036 0.408±0.022 0.613±0.015 0.592±0.027 0.258±0.020 0.260±0.025 0.142±0.016 t 值8.124 5.253 4.184 5.851 4.741 7.032 0.664 P 值＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.507 0.96±0.05 0.74±0.06 1.13±0.15 1.02±0.06 0.80±0.07 1.15±0.17 1.20±0.09 0.68±0.07 1.63±0.18 1.28±0.10 0.79±0.12 1.61±0.17 6.727 5.670 0.765 5.138 7.358 0.679＜0.001＜0.001 0.064＜0.001＜0.001 0.498

2.2 觀察組不同病情程度患兒DTI、1H-MRS 技術參數及NBNA 評分

觀察組內囊后肢、內囊前肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質FA 值、基底節區、額葉區NAA/Cr、NAA/Cho、NBNA 評分隨病情程度增加呈逐漸降低趨勢（P＜0.05）。見表2。

表2 觀察組不同病情程度患兒DTI、1H-MRS 技術參數及NBNA 評分比較（±s）Table 2 Comparison of DTI，1H-MRS technical parameters and NBNA scores of children with different disease levels in the observation group（±s）

表2 觀察組不同病情程度患兒DTI、1H-MRS 技術參數及NBNA 評分比較（±s）Table 2 Comparison of DTI，1H-MRS technical parameters and NBNA scores of children with different disease levels in the observation group（±s）

參數DTI 參數（FA 值）內囊后肢內囊前肢胼胝體壓部胼胝體膝部半卵圓中心額葉白質豆狀核1H-MRS 技術參數NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr NAA/Cr NAA/Cho Cho/Cr NBNA 評分（分）輕度患兒（n=43）中度患兒（n=36）重度患兒（n=29）F 值P 值0.511±0.020 0.405±0.013 0.614±0.015 0.584±0.017 0.253±0.012 0.248±0.014 0.143±0.022 0.494±0.016 0.393±0.010 0.602±0.011 0.569±0.014 0.238±0.009 0.237±0.008 0.140±0.019 0.460±0.013 0.370±0.008 0.591±0.007 0.552±0.010 0.211±0.006 0.209±0.009 0.138±0.023 78.080 90.347 32.572 42.972 162.631 110.748 0.502＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.607 1.02±0.05 0.79±0.06 1.11±0.13 1.29±0.04 0.75±0.10 1.65±0.21 34.15±2.38 0.94±0.03 0.75±0.04 1.12±0.15 1.18±0.12 0.66±0.07 1.63±0.20 28.03±2.17 0.90±0.02 0.66±0.05 1.17±0.18 1.09±0.14 0.60±0.05 1.60±0.16 21.46±2.04 97.204 56.130 1.467 33.449 32.595 0.573 284.468＜0.001＜0.001 0.235＜0.001＜0.001 0.566＜0.001

2.3 DTI、1H-MRS 技術參數與HIE 患兒病情程度、NBNA 評分相關性

Pearson 相關性分析，內囊后肢、內囊前肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質FA值、基底節區、額葉區NAA/Cr、NAA/Cho 與HIE 患兒病情程度呈負相關，與NBNA 評分呈正相關（P＜0.05）。見表3。

表3 DTI、1H-MFA 值RS 技術參數與HIE 患兒病情程度、NBNA 評分相關性Table 3 Correlation between DTI，1H-MFA value，RS technical parameters，disease severity and NBNA score in children with HIE

2.4 DTI 聯合1H-MRS 技術參數對HIE 診斷價值

選取DTI 診斷價值最優的參數與1H-MRS 技術診斷價值最優的參數獲取聯合診斷AUC 為0.888，95%CI為0.829～0.947 敏感度為86.11%，特異度為81.48%，優于各參數單獨診斷（P＜0.05）。見圖2。

圖2 各參數對HIE 診斷價值Figure 2 The diagnostic value of each parameter to HIE

3 討論

調查顯示，HIE 所致腦白質發育不良與髓鞘化功能障礙是患兒遺留腦性癱瘓、智力障礙等后遺癥的主要因素［7］。DTI 是目前唯一無創性探討活體腦白質纖維的MR 技術，以各向異性為基礎，可有效反映缺氧缺血所致腦白質損傷程度［8］。FA 值是DTI 常用描述參數，可評價腦組織水分子擴散狀態，其水平越靠近l，代表擴散趨于各向異性，表明纖維束細胞膜、髓鞘及軸索功能完整性越好［9］。本研究通過對比研究可知，與正常新生兒比較，HIE 患兒內囊后肢、內囊前肢、胼胝體壓部、胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質FA 值更低，結合黃瑩［10］、黃珍歡等［11］研究推測這可能歸因于缺血缺氧影響腦部細胞與組織內線粒體供能，破壞細胞膜離子梯度，造成髓鞘功能障礙，甚至缺損、壞死，進而減少軸突生長數量，引起軸突生長障礙，損壞腦白質纖維束完整性，從而降低水分子各向異性程度，主要表現為FA 值下降。由于豆狀核為灰質，軸突髓鞘與腦白質纖維含量較少，擴散呈各向同性，故HIE 患兒豆狀核FA 值未發生明顯改變。

1H-MRS 可從細胞水平上了解缺血缺氧發生時腦代謝物變化情況，為臨床評估腦損傷提供細胞能量代謝、神經元功能等相關信息［12-13］。NAA、Cr、Cho 為1H-MRS 常見代謝產物。本研究數據表明，HIE 患兒基底節區、額葉區NAA/Cr、NAA/Cho較低，與郭莉莉等［14］觀點具有相似性，并隨病情程度加重、NBNA 評分下降而降低，這主要是由于HIE患兒腦損傷可增加線粒體功能障礙發生風險，釋放大量葡萄糖，誘發無氧酵解，促使大量丙酮酸向乳酸轉化，進而引起氧化磷酸化不足、細胞酸中毒，造成神經元破壞或丟失，相應減少NAA、Cho 含量。而HIE 患兒基底節區、額葉區Cho/Cr 未發生明顯變化可能與檢查時間點不一、腦白質急性期損傷不明顯等因素有關。然而采用DTI、1H-MRS 技術單一診斷效能均存在一定局限性，故本研究嘗試選取DTI 診斷價值最優的參數與1H-MRS 技術診斷價值最優的參數做聯合診斷，結果顯示，內囊后肢、胼胝體壓部、額葉白質FA 值、基底節區NAA/Cr、NAA/Cho聯合診斷新生兒HIE AUC 值最大，為0.888，優于各參數單獨診斷。提示可見DTI 聯合IH-MRS 技術可進一步為臨床提供更為可靠的診斷方式。

綜上可知，DTI 聯合IH-MRS 技術可無創定量反映腦白質結構損傷情況，為新生兒HIE 早期診斷、病情程度評估提供有效影像學信息。但由于選取時間限制，本研究選取病例數較少，今后需擴大樣本量對研究結果做進一步論證。