新生儿缺氧缺血性脑病的磁共振成像研究进展

󰀁2191󰀁

医学影像学

新生儿缺氧缺血性脑病的磁共振成像研究进展

殷󰀁麟

1󰀁

(综述),鲍海华(审校)

2

(1.青海大学医学院,西宁810001;2.青海大学医学院附属医院MR室,西宁810001

中图分类号:R722.151;R445.2󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1006󰀁2084(2009)14󰀁2191󰀁04

节障碍等陆续发生,出现继发能病。由于磁共振成像有极好的对比分辨率,并且无创、无X线辐射的危害,因此是HIE最适合

量衰竭,最终导致细胞死亡及凋

的影像学检查方法。近年来随着磁共振成像技术的飞速发展,特别是磁共振成像的功能成像

亡。HIE主要的病理变化包括如扩散加权成像、灌注成像、扩散张量成像、磁共振波谱成像等新技术的出现为更加深入地研

选择性神经元坏死、基究HIE的病理基础提供了可能,为早期准确诊断及评估预后提供了一种可靠的手段和方法。脑水肿、

现将磁共振成像新技术对新生儿HIE的临床应用价值及研究进展予以综述。底神经节损伤、局灶性或多灶性

关键词:新生儿;缺氧缺血性脑病;磁共振成像

缺血性脑梗死、脑室周围白质软

[3]

MRIInvestationofHypoxic󰀁ischemicEncephalopathyinNeonates󰀁YINLin1,BAOHai󰀁hua2.化、颅内出血以及小脑损伤。(1.MedicalCollegeofQinghaiUniversity,Xining810001,China;2.MRDepentment,AffiliatedHospi󰀁talofMedicalCollege,QinghaiUniversity,Xining810001,China)2󰀁常规磁共振成像技术Abstract:Hypoxic󰀁ischemicencephalopathy(HIE)isakindofseverediseaseresultingindeath

常规磁共振成像检查序列andmutilationwithhighincidenceduringneonateperiod.BecauseMRIhasexcellentcontrastresolu󰀁

tionwithnon󰀁invasiveandwithoutX󰀁rayradiationhazard.ThereforeMRIisthemostappropriateima󰀁主要有自旋回波序列、快速自旋gingexaminationanddiagnosis.WiththerapiddevelopmentofMRItechnology,especiallythenew

反转恢复序列,必要techniques,suchasdiffusion󰀁weightedimaging,perfusionimaging,diffusiontensorimaging,magnetic回波序列、

resonancespectroscopyandsoon,haveprovidethepossibilitytostudythepathologicalbasisofHIE,

时做脂肪抑制及水抑制序列。6whichprovideareliablemethodtodiagnosethisdiseaseandevaluateitsprognosisearlierandaccurate󰀁

ly.ThisarticlereviewsMRIaboutitsclinicalapplicationandprogressesinHIEofneonate.个月以下儿童需做T1加权Keywords:Neonate;Hypoxic󰀁ischemicencephalopathy;Magneticresonanceimaging

(T1WI)及T2加权(T2WI),18

󰀁󰀁新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic󰀁ischemicen󰀁月以上者以T2WI为主,如疑有出血则须加做T1WI。cephalopathy,HIE)不仅可引起新生儿死亡,而且是造婴儿从出生到6个月这一时间阶段内,脑内水分含成以后智力低下、发育落后、脑瘫、癫痫等病残的主量较高,大部分白质尚未髓鞘化,皮层下及深部白质要原因。新生儿HIE脑损伤的发生、发展是一系列在T2WI上呈高信号,灰、白质分判不清,髓鞘形成主复杂的病理生理及生化改变过程,但是哪些因素在要在T1WI上观察,因此足月新生儿HIE早期在什么时间导致脑组织开始发生不可逆损害尚不清楚。近年来HIE研究的重要进展之一是强调新生儿HIE的后期治疗与干预。如何早期诊断HIE、正确判断HIE脑损伤病灶的程度和范围是一个有待解决的重要问题。虽然常规磁共振成像技术评价HIE的研

[1,2]

究取得了一定的经验,但其在早期发现新生儿HIE脑损伤及其损伤的范围上受到一定的。近年来磁共振成像技术的飞速发展,各种磁共振成像的功能成像检查可以直观地反映HIE的程度及其演变过程,为临床早期诊断、及时治疗疾病及预后评价提供客观依据。

1󰀁新生儿HIE的病理生理与病理解剖

新生儿HIE的发生包括一系列复杂的病理生理及生化改变。窒息或缺氧缺血时神经细胞死亡的生化基础是能量代谢障碍。在能量持续衰竭时,兴奋性氨基酸在细胞外聚积产生毒性作用,细胞内钙离子超载,再灌注损伤和氧自由基生成增多、脑血流调T1WI或脂肪抑制及水抑制序列上比T2WI更易观察

到病变。新生儿HIE行磁共振成像检查时,水抑制序列是很重要的。当缺血性损伤时,脑室旁白质软化呈现T2WI的高信号,T1WI稍低信号或等信号,液体衰减反转恢复序列(脂肪抑制及水抑制序列)抑制脑脊液及类似脑脊液的空洞信号,更清晰地显示病灶,提高病灶的检出率。因为小的侧脑室周围斑点状高信号在T2WI上有时很难确认,容易漏诊,而水抑制序列病灶显示清楚,可减少漏诊机会

[4]

󰀁󰀁摘要:新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)是新生儿期发病率较高又可导致死亡或致残的严重疾

。对

临床表现明显而常规磁共振成像检查阴性病例,水

抑制序列应为常规必做序列。因此,对新生儿HIE的早期诊断敏感,在T1WI上的表现分为轻、中、重度。轻度者:皮层及皮层深部有点状及条状高信号,伴或不伴幕上或幕下蛛网膜下腔出血,这种改变在生后3~5d检查即能发现,但超声及CT不能发现;中度者:除上述轻度表现外,尚有两侧额叶深部白质内对称性点状高信号和(或)沿侧室壁条带󰀁2192󰀁

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状高信号,可伴局限性脑水肿;重度者:除上述中度

表现外,有下列任一项者:基底节区、丘脑高信号伴内囊后肢相对低信号,皮层下囊状低信号的坏死区弥漫性脑水肿使脑深部白质呈普遍低信号,脑室内出血伴病侧脑室扩大。中、重度者经随访多数有神经系统后遗症。出生第1周内磁共振成像表现为:脑水肿,1~2d即可显示,T1WI示脑沟裂变窄,侧脑室前角旁正常结构消失;脑灰白质分界不清;皮层高信号:严重的HIE患儿2周内T1WI及质子密度加权像上均见皮层高信号,可能与弥漫分布的细

[5]

胞坏死有关。新生儿期皮层及皮层下异常信号大多是短暂的,与以后皮层的萎缩及髓鞘形成延迟有关;内囊后肢T1正常高信号消失,是由于正常足月儿内囊后肢已髓鞘化,在T1WI上呈高信号,而HIE患儿由于髓鞘化受到障碍,导致其T1呈低信号,T2不明显。有学者对HIE患儿出生后1~17d的磁共振成像及1岁时神经发育情况进行研究,发现内囊后肢异常信号的出现可早期准确地预测神经发育的异常;基底节和丘脑的异常信号常见于重

[6]

度HIE患儿,脑干损伤较少见。磁共振成像随访研究显示轻度HIE患儿2岁后可发育正常,但磁共振成像可见白质及皮层有斑片状异常信号,不一定有严重表现,而双侧基底节异常可导致严重的发育

[7]

迟缓。HIE的磁共振成像表现可单独出现,也可两种或多种同时或先后出现,一般来说受损部位越少,预后越好,受累部位、种类越多,预后越差,患儿伴有基底节区萎缩及囊性变时常存在严重的后遗症。

3󰀁功能磁共振成像技术3.1󰀁扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)󰀁DWI是反映水分子在组织内的不规则运动(扩散)的成像技术,对微观水分子的性扩散非常敏感,是目前在活体上进行水分子扩散测量与成像的惟一方法,可使疾病的影像学研究深入到分子

+2+

水平。HIE早期,细胞外液中的Na、Ca和水流入细胞内,形成细胞毒性水肿,细胞肿胀的同时会造成细胞外间隙变小,即细胞外水分子减少。有关DWI对HIE的应用研究报道不多,且存在争议。多数学者认为急性HIE所致脑梗死及脑损伤均可出现DWI

[8,9]

高信号。DWI较常规磁共振成像能更早地发现缺氧缺血所致的脑损伤,表观弥散系数(apparentdif󰀁fusioncoefficien,tADC)值随时间的变化,可为临床神经保护治疗提供时间窗,HIE脑损伤6h,DWI可显示基底节、丘脑及脑干背侧的高信号,而常规T1、T2未见异常信号,此时双侧基底节、丘脑ADC值降低,而大脑灰白质及小脑ADC值正常,至32h脑内大部分区域ADC值均降低,ADC值的渐进性降低可能与胶质细胞毒性水肿有关。DWI还能探测缺氧缺血所致的早期白质损伤,包括脑室旁白质束、胼胝体、内

[10]

囊及皮层下连结纤维等。与常规磁共振成像相比,DWI在早期诊断HIE并揭示其微观病理生理学的演变规律有明显优势。3.2󰀁灌注成像󰀁磁共振成像脑灌注成像是通过静脉快速团注顺磁性对比剂立即进行快速磁共振成像

[11]

扫描。1988年Villringer等首先报道了磁共振成像血流灌注成像(perfusionweightedimaging,PWI)在脑部的应用。PWI通过特定脑区血流的对比剂所引起的局部信号变化反映局部脑血流灌注、血容量及毛细血管通透性等血流动力学相关信息。PWI的空间分辨力低、磁敏感伪影大,对脑血流动力学状态的反映不如CT灌注成像准确。PWI可定量分析毛细血管水平的血流灌注情况,反映病理情况下脑组织的血流动力学状态,评估局部组织的活力及功能。磁共振成像的灌注成像不仅可以反应脑部血流量、流速和平均通过时间的确切改变,而且可以反应脑部的病理生理状态。PWI可定量分析毛细血管水平的血流灌注情况,反映病理情况下脑组织的血流动力学状态,评估局部组织活力及功能。有作者将

[12]

PWI与DWI结合起来评估新生兔HIE的进展,采用颈动脉结扎及低氧技术,0.5h后首先病变侧皮层出现ADC值降低,DWI高信号,随后病变扩展到同侧皮层下白质及基底节,进而发展到对侧。PWI亦显示相应区域的脑血流容积缺乏,与DWI相应区域非常匹配,该研究显示DWI与PWI联合应用可探测缺血后急性细胞肿胀。3.3󰀁动脉自旋标记(arterialspinlabeling,ASL)磁共振灌注成像󰀁脑血流量(cerebralbloodflow,CBF)测定可在一定程度上实时反映脑的血流动力学变化,为评价新生儿脑血流灌注性损伤的重要参数之一。

[13]

ASL技术最早由Detre等在1992年提出并应用于

[14]

动物实验,1994年Roberts等将该项技术应用于人脑灌注研究。在灌注成像上观察脑组织,发现正常儿童的信噪比较成人约有70%的改善。儿童灌注成像能显示比成人更强的灌注信号,提高了皮层和

[15]

皮层下结构的分辨力。Miranda等应用脉冲式动脉自旋标记技术进行了相同校正胎龄的正常早产儿与足月儿局部脑灌注的可行性研究。通过对29例正常新生儿(26例早产儿,3例足月儿)的研究,显示早产儿灌注值较足月儿显著增高,差异有统计学意义。同时不同脑区间灌注量的差异也有统计学意义。正常足月儿基底节区CBF值高于皮层区(基底节区为30.2mL/(100g󰀁min),灰质区为15.8mL/

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(100g󰀁min)。早产儿和正常足月儿白质内的CBF均低于基底节和灰质区[白质区CBF值分别为14.8、10.3mL/(100g󰀁min);早产儿及新生儿平均CBF值分别为21、16mL/(100g󰀁min)],进一步证实了

[16]

脑灌注随着校正胎龄的增加而增加的推断。有研究显示,利用ASL磁共振成像灌注成像获得的CBF测量值与计算机断层扫描和动态增强磁化磁共振成像灌注成像技术所得的结果一致。由于ASL不需要静脉内注入对比剂或放射性示踪剂,提高了安全性,这满足了儿科独特的要求并且允许灌注成像的年龄组增宽。另外,ASL扫描不存在累积效应,可重复性

[17]

强,可用于疾病的检测和治疗反应的观察。3.4󰀁扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)󰀁DTI磁共振成像技术是利用扩散敏感梯度从多个方向对水分子的扩散各向异性进行量化,从而反映活体组织内的细微结构。此技术在中枢神经系统的应用已日趋成熟,是一项有广阔发展前景的新型检查

[18]

手段。Basser等在1994年首次提出,DTI磁共振成像技术是DWI的发展和深化,是惟一可以无创地描绘脑白质纤维的有效方法,尤其是脑白质病变。新生儿两侧侧脑室前角前外侧白质、内囊后肢、放射冠等髓鞘化活跃区域对缺氧缺血性损伤特别敏感,HIE时较易损伤这些部位。关于脑白质损伤,Chene󰀁

[19]

vert等研究表明,脑白质具有的各向异性扩散是由于髓鞘被膜造成水分子扩散受限所致,而在髓鞘形成迟缓或有序的神经纤维束受损的情况下,其各向异性会明显降低。另外,DTI施加扩散敏感梯度磁场的方向更多,更能准确地观察神经束走行及髓鞘

[20]

形成状况。Takeda等发现,在评价脑髓鞘发育过程中,各向异性扩散改变出现最早,表明DTI有利于早期发现HIE造成的脑白质损伤。但需要注意的是,新生儿脑白质正在进行髓鞘化,各向异性程度尚未完善,国内外应用DTI进行早期诊断HIE的研究尚少。因此,尽管应用DTI早期诊断HIE在理论上是可行的,但还需深入研究。3.5󰀁磁共振波谱分析(magneticresonacespectrosco󰀁py,MRS)󰀁MRS是在身体利用磁共振波谱对组织代谢上的病理生理变化进行化学分析的一种技术。当前主要用1H󰀁MRS行组织代谢的生物化学分析,主要检测脂肪、氨基酸和神经递质的代谢。MRS的实施要有很高的场强、快的扫描速度和高的MRS敏感度。MRS能定量分析组织化学成分和结构,可活体研究新生儿脑的生化代谢过程,提供关于细胞能量代谢、细胞膜崩解、神经元功能及选择性神经递质活

[21󰀁23]

动等信息。1H󰀁MRS共振峰主要包括:󰀁N󰀁乙酰天冬氨酸(N󰀁acetylaspartate,NAA),位于2.0ppm,正常时1H󰀁MRS中ANN是最高的峰。NAA主要存在

于神经元及其轴索,它的降低反映神经元的丧失或其能量代谢障碍。󰀁胆碱复合物(choline󰀁containingcompounds,Cho):主要包括磷酸胆碱和磷酸乙酰胆碱,共振峰位于3.2ppm,正常时是1H󰀁MRS的第2高波峰。Cho与细胞膜磷脂代谢有关,参与细胞膜的构成。Cho峰增高提示细胞增殖活跃及细胞膜代谢旺盛,脱髓鞘可引起Cho增高。󰀁肌酸加磷酸肌酸(Cr+PCr):与能量代谢有关,共振峰见于3.0ppm,是1H󰀁MRS第3高波峰。󰀁乳酸:正常时测不到,共振峰见于1.3和4.1ppm,为双尖峰。乳酸是无氧糖酵解的产物,机体缺氧缺血时可引起乳酸盐的蓄积。MRS能早期检测新生儿HIE脑损伤,急性缺氧缺血后6h即可在基底节、丘脑及双侧额叶白

[24]

质内检测到乳酸峰。在HIE的研究中使用1H󰀁MRS主要集中在检测乳酸量的变化,HIE患儿脑内乳酸量的增加与病情的严重程度有关,这与HIE的病理生理学研究一致。HIE患儿1H󰀁MRS与正常新生儿明显不同,特征性表现是在1.3ppm处出现双峰状乳酸波,提示HIE导致氧化磷酸化不足,无

[25]

氧糖酵解增加。Cheong等通过比较1H󰀁MRS中代谢物峰面积比值、弛豫时间以及代谢物绝对浓度在HIE脑损伤的价值时发现,1H󰀁MRS在HIE中最有诊断价值的是计算代谢物的绝对浓度,重度HIE患儿的NAA绝对浓度较轻度及正常对照都低,轻度HIE的NAA绝对浓度较正常对照低。MRS是目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的惟一方法。4󰀁小󰀁结

综上所述,磁共振成像评价新生儿HIE具有许多其他检查方法无可比拟的优越性,能更准确地反映脑内病变的部位、范围、性质及与周围结构的关系。磁共振成像可以客观反映足月新生儿HIE脑损伤的类型、范围和严重程度,对磁共振成像表现异常的患儿进行早期干预。磁共振成像可以将临床表现与病灶性质及发病部位联系起来,很好地评价病变和估计疾病的预后。相信随着磁共振成像脑功能成像技术的不断出现,对HIE的磁共振成像影像定位、定量及功能诊断会有更进一步的认识,也将更早期准确地诊断及评估预后,对治疗具有重要临床价值。参考文献

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收稿日期:2009󰀁01󰀁04󰀁修回日期:2009󰀁05󰀁04