張海龍，劉利軍，陳少林

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院附屬包鋼集團第三職工醫(yī)院新生兒科，內(nèi)蒙古 包頭014010)

磁共振成像技術(shù)在新生兒腦損傷應(yīng)用的研究進展

張海龍，劉利軍，陳少林

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院附屬包鋼集團第三職工醫(yī)院新生兒科，內(nèi)蒙古 包頭014010)

新生兒腦損傷(NBI)是圍產(chǎn)期新生兒的常見疾病，可以引起早期死亡，繼發(fā)永久性神經(jīng)功能障礙，具有病情重、病死率高的臨床特點。近年來，在新生兒腦損傷的影像檢查中，特別是擴散加權(quán)成像、磁敏感加權(quán)成像、磁共振波譜及體素不相干運動成像等新技術(shù)的應(yīng)用對新生兒腦損傷的準(zhǔn)確診斷及預(yù)后判定有著極其重要的意義。現(xiàn)對磁共振成像常規(guī)技術(shù)及新技術(shù)在新生兒腦損傷中的應(yīng)用研究及進展進行綜述。

新生兒；腦損傷；彌散加權(quán)成像；磁敏感加權(quán)成像；磁共振波譜；體素不相干運動成像

近年來，隨著新生兒醫(yī)學(xué)的發(fā)展，危重新生兒救治成功率明顯提高，而神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥發(fā)生率卻居高不下[1]，其主要原因是存在不同程度的新生兒腦損傷(neonatal brain injury，NBI)。通過病史、臨床表現(xiàn)及體格檢查很難對新生兒腦損傷類型和程度做出診斷及評估。磁共振成像(MRI)能夠多方位成像，可以直觀地反映顱內(nèi)病變的程度、類型及演變過程。臨床觀點認(rèn)為MRI在顯示顱腦形態(tài)學(xué)分辨率方面達到了很高水平，在顯示腦室周圍白質(zhì)軟化、腦動脈梗死及基底節(jié)區(qū)、腦實質(zhì)出血等方面明顯優(yōu)于計算機斷層掃描(CT)、B超[2]，特別是在觀察小兒腦髓鞘化進程上有明顯優(yōu)勢[3]。隨著磁共振設(shè)備的改進及檢查掃描技術(shù)的發(fā)展，必將在新生兒腦損傷類型及程度的早期診斷、預(yù)后隨訪等方面起到重要作用。

1 正常新生兒腦組織生理及磁共振信號變化特點

正常新生兒腦發(fā)育尚未成熟，腦組織含水量高于成人，新生兒腦白質(zhì)纖維束髓鞘化缺乏，從5個月至2歲有序的形成髓鞘化，新生兒腦白質(zhì)在T1加權(quán)像(T1WI)中呈低信號，T2加權(quán)像(T2WI)呈高信號，腦灰質(zhì)在T1WI中呈高信號，T2WI呈低信號，這種信號特點與成人腦MRI信號相反。隨著新生兒腦的不斷發(fā)育，腦組織含水量減低，髓鞘化進程的推進，T1、T2值變短，接近成人水平。彌散張量成像能在活體上直接觀察到腦髓鞘形成及神經(jīng)束走形的方法[4]。在磁共振波譜上，由于新生兒神經(jīng)元發(fā)育不成熟，N-乙酰天門冬氨酸(N-acetyl-l-aspartic acid，NAA)不是第1高峰而是第2高峰，隨著年齡增長6個月后NAA成為顯著波峰[5]。

2 新生兒腦損傷類型及病理生理

新生兒腦損傷主要包括“缺氧缺血性腦損傷(hypoxic-ischemic brain damage，HIBD)”和“出血性腦損傷(hemorrhagic brain injury，HBI)”，新生兒腦損傷中的HIBD主要是圍生期窒息所致，缺氧合并缺血是腦損傷的前提條件[6-7]；缺氧產(chǎn)生如鈣通道開放和細胞內(nèi)鈣超載、再灌注損傷及氧自由基對腦細胞損害、興奮性氨基酸毒性等作用，最終導(dǎo)致細胞死亡。缺氧往往伴隨缺血的存在，窒息所引起的部分或完全缺氧，使腦血流減少或中斷，導(dǎo)致局部的缺血產(chǎn)生趨化分子及致炎細胞因子，引起腦的能量代謝紊亂到能量衰竭的連鎖反應(yīng)，最終使得神經(jīng)元壞死或腦組織梗死[8]。新生兒出血性腦損傷主要與圍生期窒息和產(chǎn)傷密切相關(guān)，不同原因所致新生兒顱內(nèi)出血會導(dǎo)致周圍腦組織血液循環(huán)障礙，代謝紊亂如酸中毒、血管運動麻痹、血腦屏障受損及血液分解產(chǎn)物釋放多種生物活性物質(zhì)對腦組織的損害，嚴(yán)重者可致新生兒早期死亡或造成不可逆的腦損傷[9]。

3 不同磁共振掃描序列在新生兒腦損傷診斷中的特點

3.1 常規(guī)T1加權(quán)像、T2加權(quán)像、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列成像

常規(guī)MRI是診斷新生兒腦損傷的基礎(chǔ)序列，能描述腦損傷的受損范圍及損傷類型，但需要結(jié)合病程，生后2天的患兒即可在MRI常規(guī)掃描序列中出現(xiàn)異常信號，并且持續(xù)數(shù)周。Kaur等[10]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)缺氧缺血性損傷時：皮層、皮層下及深部白質(zhì)T1WI呈迂曲條狀、點狀高信號；基底節(jié)、丘腦T1WI表現(xiàn)為不均勻高信號，內(nèi)囊后肢高信號消失；彌漫性腦水腫以白質(zhì)病變?yōu)橹?，表現(xiàn)為腦白質(zhì)T2WI彌漫性高信號，灰白質(zhì)界限不清；腦室周圍白質(zhì)軟化，表現(xiàn)為側(cè)腦室周圍小斑片狀T1WI低信號，T2WI高信號病灶，邊界清楚；腦梗死表現(xiàn)為大腦邊緣片狀、楔形病灶，T1WI低信號，T2WI高信號。水抑制序列能抑制腦脊液及類似腦脊液的空洞信號，更清晰地顯示病灶，提高病灶的檢出率[11]。出血性腦損傷時：顱內(nèi)出血，包括蛛網(wǎng)膜下腔出血、硬膜下出血、腦室內(nèi)出血及腦實質(zhì)出血表現(xiàn)為T1WI高信號，T2WI低信號。常規(guī)磁共振(MR)序列在新生兒腦白質(zhì)髓鞘化進程中，皮層下及深部白質(zhì)在T2WI灰白質(zhì)分辨不清，對早期12小時內(nèi)的急性新生兒腦損傷存在局限性，需結(jié)合MR其他序列做出更準(zhǔn)確的判斷。

3.2 擴散加權(quán)成像

擴散加權(quán)成像(diffusion weighted weightedimaging，DWI)是反映水分子在組織內(nèi)不規(guī)則運動(擴散)的成像技術(shù)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為DWI較常規(guī)磁共振成像能更早期發(fā)現(xiàn)缺氧缺血所致的腦損傷。Twomey 等[11]研究表明，DWI對新生兒腦梗死(neonatal cerebral infarction，NCI)病后5d內(nèi)首次完成檢查(最早12h)，全部患兒DWI均表現(xiàn)為受累區(qū)域的異常高信號[12]。Brissaud 等[13]一項研究表明，DWI及ADC圖同時應(yīng)用較常規(guī)MRI則可更加精確的評價早期腦損傷程度。HIBD通過DWI能夠在6h內(nèi)顯示基底節(jié)、丘腦及腦干背側(cè)的高信號，而常規(guī)T1、T2未見異常信號，此時雙側(cè)基底節(jié)、丘腦ADC值降低，而大腦灰白質(zhì)及小腦ADC值正常，至32h腦內(nèi)大部分區(qū)域ADC值均降低[14]。DWI評價新生兒腦損傷也存在局限,①假陰性：新生兒較成人腦組織含水量高，因此，缺血所致區(qū)域性水分子擴散降低在新生兒DWI圖像不明顯，圖像空間分辨率較低；②低估腦損傷程度：在腦損傷后24小時內(nèi)，由于此時尚未發(fā)生繼發(fā)性損傷，DWI經(jīng)常低估腦損傷的最終程度和范圍，且腦損傷的時間未知，變化過程與成人存在差異。

3.3 磁共振波譜分析

磁共振波譜分析(Magnetic resonance spectroscopy，MRS)作為一種新型的功能分析診斷方法，是目前唯一可以檢測活體中某一特定組織區(qū)域中化學(xué)成分的無損傷技術(shù)，其利用磁共振現(xiàn)象和化學(xué)位移作用對特定原子核及其化合物進行定量分析，通過不同化合物中相同原子共振頻率不同，在波譜線頻率軸上不同位置形成不同的峰[15]。近年來，1H-MRS作為許多細胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的生物化學(xué)信息的提供者，其在體內(nèi)生化和組織代謝的無創(chuàng)檢測中發(fā)揮重要作用。目前用于MRS檢測的核素有1H、31P、19F、13C、23Na。而廣泛應(yīng)用于臨床且在人體組織中含量最豐富、敏感性最高的為1H-MRS，其共振峰主要包括N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、磷酸膽堿和磷酸乙酰膽堿(Cho)、肌酸和磷酸肌酸(Cr-Pcr)、乳酸(Lac)、肌醇(MI)、谷氨酰胺和谷氨酸復(fù)合物。在新生兒腦損傷的研究中主要使用1H-MRS檢測某一特定組織區(qū)域中上述物質(zhì)含量的變化，間接反映損傷性質(zhì)及程度。其中以Lac和NAA意義相對明確，Lac峰的出現(xiàn)代表梗死區(qū)無氧代謝，NAA是由神經(jīng)元細胞合成并釋放，因此其含量變化可反映腦組織缺氧程度及神經(jīng)元功能狀況。當(dāng)腦組織出現(xiàn)缺氧缺血時，神經(jīng)元內(nèi)的NAA就會出現(xiàn)釋放減少或者功能障礙，導(dǎo)致神經(jīng)元發(fā)生不可逆性壞死[16]。Lac在正常組織的細胞外液含量很少，腦缺血后會出現(xiàn)Lac升高，而NAA則在數(shù)小時后開始下降；Lac值升高而NAA值無明顯下降的區(qū)域可能為缺血后尚可挽救的組織，既缺血性半暗帶。NAA水平及NAA/Cr比值與遠期神經(jīng)運動發(fā)育密切相關(guān)，NAA/Cho和NAA/Cr比值降低提示神經(jīng)元出現(xiàn)損傷和功能障礙，比值持續(xù)下降則提示出現(xiàn)神經(jīng)元缺失或不可逆性腦損傷[17]。Lac/Cr值是衡量腦內(nèi)乳酸含量的重要指標(biāo)之一，能夠反映病變發(fā)展程度，其比值如持續(xù)增高說明患兒預(yù)后不良，神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥發(fā)生幾率大。MRS的興趣區(qū)主要為雙側(cè)基底核與丘腦；其多體素興趣區(qū)主要為雙側(cè)基底核、丘腦以及部分額頂葉白質(zhì)，但較新的文獻報道病變區(qū)域灰質(zhì)的代謝物測定更有價值[18]。通過對MRS興趣區(qū)化學(xué)成分變化的研究，判定新生兒腦損傷性質(zhì)和程度，是目前在新生兒腦損傷方面研究的突破點之一。

3.4 磁敏感加權(quán)成像

磁敏感加權(quán)成像(Susceptibility weighted imaging，SWI)作為一個高分辨率3D梯度回波成像的序列，通過相位后處理顯示血液產(chǎn)物的順磁性特性，因此該序列對靜脈內(nèi)去氧血紅蛋白和血管外血液產(chǎn)物的檢測更為敏感[19]。SWI以其對出血的高敏感性和掃描時間短(3～4min)的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于腦外傷、腦梗塞、血管畸形、鈣化等疾病中。Wu等[20]研究發(fā)現(xiàn)SWI新技術(shù)目前主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其利用磁敏感性差異，產(chǎn)生靜脈內(nèi)最大信號抵消，結(jié)合相位信息調(diào)整最終影像的對比，通過磁場的不均勻敏感性使其更清晰地顯示出血部位。相關(guān)臨床研究表明，SWI不僅可以準(zhǔn)確顯示顱內(nèi)出血部位、出血灶數(shù)目、大小及不同時期的改變[21]，而且能夠顯示小靜脈出血(尤其是直徑小于5mm微小出血)、出血產(chǎn)物及鐵沉積，并且在患者出現(xiàn)癥狀2.5小時內(nèi)顯示出血病灶，顯示出血病灶的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度均能達到100%[22]。近年來，國內(nèi)外開始有了關(guān)于SWI在新生兒顱內(nèi)出血、HIE及早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷中應(yīng)用的研究報道。Haacke等[23]研究顯示SWI與常規(guī)MRI相比，除顯示硬膜下血腫和硬膜外血腫以外，SWI對新生兒出血性腦損傷的檢出陽性率和清晰度方面均優(yōu)于其他序列。

SWI還可通過顯示缺血區(qū)內(nèi)氧攝取的增加以提示急性腦梗死的發(fā)生。Sun 等[24]發(fā)現(xiàn)在腦梗死區(qū)的周圍可見異常增多的、可見度明顯增高的深髓靜脈，這主要是因為脫氧血紅細胞濃度明顯高于含氧血紅細胞濃度，說明該區(qū)域內(nèi)的氧攝取增加，提示急性腦缺血的存在。

3.5 體素內(nèi)不一致運動磁共振成像

體素內(nèi)不一致運動磁共振成像(introvoxelinco-herent motion MR imaging，IVIM-MRI)這一概念由Le Bihan等于1986年首次提出的，是用于描述體素的微觀運動的一種成像方法。研究證明生物體的微觀運動包括水分子的單純擴散運動和毛細血管內(nèi)血液的微循環(huán)(即灌注) 。IVIM技術(shù)是以假設(shè)血液的微循環(huán)和灌注是一種非一致性、無條理的隨機運動為前提，血液受磁化矢量影響相位位移而導(dǎo)致信號衰減，通過非線性最小二乘法整合出表面擴散系數(shù)(ADC)[25]。

新生兒缺血缺氧時，會造成微血管管腔狹窄和微血流的各種障礙，微血管壁的完整及伸展性嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致微血管血流變慢局部擴張，同時局部酸中毒、滲透壓升高及組胺等因子的作用使得毛細血管通透性升高，血液成分大量外滲，導(dǎo)致有效循環(huán)血量減少和血液濃縮，加重微循環(huán)障礙[26]。利用IVIM不同擴散敏感系數(shù)(b值)下觀察到的信號衰減來測定腦組織微循環(huán)情況，安全、無創(chuàng)的評估灌注及彌散狀況。

4 展望

綜上所述，MRI無輻射且軟組織分辨率高，已被認(rèn)為是對新生兒腦損傷敏感性及特異性最高的影像學(xué)檢查方式，常規(guī)MRI能明確新生兒腦損傷的病變部位、范圍、性質(zhì)及與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系；DWI對腦細胞缺氧缺血反應(yīng)更靈敏、更特異。MRS則能檢測腦內(nèi)具體代謝物質(zhì)水平，從定量的角度反映更多生化指標(biāo)的變化，進而判定腦損傷性質(zhì)及程度。SWI可在新生兒顱內(nèi)出血、HIE及早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷等方面做出準(zhǔn)確評價。IVIM能夠根據(jù)組織內(nèi)的微循環(huán)血流灌注變化，來反映組織缺血缺氧情況。

新生兒腦損傷的發(fā)病機理、病理改變及磁共振成像研究問題相當(dāng)復(fù)雜，尚須做深入細致研究。隨著MR新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，各種磁共振成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用將會為臨床早期診斷、及時治療、評價預(yù)后提供客觀依據(jù)。

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[專業(yè)責(zé)任編輯：周熙慧]

Research progress on the application of magnetic resonance imaging (MRI) scan technology in neonatal brain injury

ZHANG Hai-long，LIU Li-jun，CHEN Shao-lin

(DepartmentofNeonatology,TheThirdStaffHospitalofBaogangGroupAffiliatedtoBaotouMedicalCollege,InnerMongoliaBaotou014010,China)

Neonatal brain injury (NBI) is a common disease with clinical features of severe illness and high mortality in perinatal infants, which can lead to early death and secondary permanent neurological dysfunction. In recent years, the application of magnetic resonance imaging (MRI), especially diffusion-weighted imaging, magnetic susceptibility-weighted imaging, magnetic resonance spectroscopy and voxel irrelevant motion imaging has important significance on the accurate diagnosis of NBI and the prognosis. The article reviewed the research progress on the application of MRI conventional techniques and new technology in NBI.

newborn; brain damage; diffusion-weighted imaging; magnetic susceptibility-weighted imaging; magnetic resonance spectroscopy; voxel irrelevant motion imaging

2014-08-28

張海龍(1986-)，男，住院醫(yī)師，醫(yī)學(xué)碩士，主要從事新生兒疾病的診療工作。

劉利軍，主任醫(yī)師。

10.3969/j.issn.1673-5293.2015.01.062

R722.1；R445.2

A

1673-5293(2015)01-0155-03