常規(guī)MRI和擴(kuò)散張量成像在足月新生兒HIE的診斷價(jià)值

黃珍歡，詹澤娟，涂學(xué)招，何永紅，林祺*，楊健

新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic ischemic encephalopathy，HIE)可導(dǎo)致智力低下、腦癱和癲癇等永久性神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。因此，對(duì)新生兒HIE診斷、干預(yù)和預(yù)后評(píng)估尤為重要。擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠無(wú)創(chuàng)性評(píng)價(jià)新生兒腦白質(zhì)損傷和發(fā)育過(guò)程中的白質(zhì)變化，是研究白質(zhì)微細(xì)結(jié)構(gòu)變化有效手段[1-4]。本研究旨在探討平均擴(kuò)散系數(shù)(average diffusion coefficient，ADC)值和分?jǐn)?shù)各向異性(factional anisotropy，F(xiàn)A)值在新生兒HIE診斷中白質(zhì)損傷程度、范圍和預(yù)后評(píng)估的價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

2016年12月至2017年12月收住我院的41例HIE足月兒進(jìn)行顱腦常規(guī)磁共振成像和DTI檢查，男31例，女10例，孕齡37～42周，平均(39.4±1.2)周，出生體重2400～4000 g，平均(3182±411) g。依據(jù)2005年中華醫(yī)學(xué)會(huì)兒科學(xué)分會(huì)新生兒學(xué)組制訂的新生兒缺氧缺血性腦病診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，將所有HIE患兒分為輕度(11例)、中度(14例)和重度(16例)。對(duì)照組包括10例正常足月兒，男4例，女6例，孕齡37～42周，平均(39.6±1.1)周，出生體重3000～3640 g，平均(3350±221) g。本研究經(jīng)過(guò)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，受檢者家屬均簽署了知情同意書。

1.2 設(shè)備和檢查方法

應(yīng)用GE Signa HDi 1.5 T超導(dǎo)磁共振，采用頭部8通道相控陣列線圈，所有序列均采集19層，層厚為4 mm，層間距為1 mm，F(xiàn)OV 18 cm×18 cm。T1WI TR 1842 ms，TE 19.6 ms，矩陣320×192；T2WI TR 5000 ms，TE 107 ms，矩陣320×320；T2FLAIR TR 8600 ms，TE 124 ms，矩陣320×192；DWI TR 6175 ms，TE 106 ms，矩陣128×128，b=0、1000 s/mm2；DTI序列采用單次激發(fā)平面回波成像，于19個(gè)層面位置分別在非同一直線上的15個(gè)方向上使用b值為1000 s/mm2的擴(kuò)散梯度場(chǎng)，TR 8000 ms，TE 107 ms，矩陣128×130，b=1000 s/mm2。所有患兒檢查前30 min均行水合氯醛保留灌腸，灌腸量為10%水合氯醛溶液的量(0.5 ml/kg)，灌腸后由?？谱o(hù)士觀察鎮(zhèn)靜效果。連續(xù)檢測(cè)患兒呼吸、脈搏等生命體征。

1.3 圖像處理

通過(guò)處理DTI原始擴(kuò)散圖，得到ADC、FA和方向編碼彩色(directionally encoded color，DEC)圖。于基底節(jié)層面選擇性的測(cè)量?jī)?nèi)囊后肢、胼胝體膝部和壓部、額枕葉深部白質(zhì)和豆?fàn)詈?，于?cè)腦室頂層面測(cè)量半卵圓中心，每個(gè)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)大小約(10±2) mm2，兩側(cè)的形狀對(duì)稱，胼胝體膝部和壓部、內(nèi)囊后肢的ROI呈長(zhǎng)橢圓形，額枕葉深部白質(zhì)、半卵圓中心和豆?fàn)詈说腞OI呈圓形，各ROI的ADC值和FA值重復(fù)測(cè)量3次，取平均值作為相應(yīng)區(qū)域的ADC值和FA值，以減少測(cè)量誤差。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 HIE患兒的顱腦常規(guī)MRI表現(xiàn)與腦損傷程度的分布情況

具體見(jiàn)表1。

表1 病例各組顱腦常規(guī)MRI表現(xiàn)(例)Tab.1 MRI appearance of brain injury in HIE groups (n)

2.2 雙側(cè)大腦半球相同ROI雙側(cè)ADC值、FA值比較

具體見(jiàn)表2。

表2 相同腦區(qū)ROI雙側(cè)ADC值(×10-3 mm2/s)及FA值比較Tab.2 Comparison of bilateral ADC values (×10-3 mm2/s) and FA values of one ROI

圖1 男，出生9 d，正常兒。顱腦常規(guī)MRI、ADC圖、FA圖和DEC圖未見(jiàn)明顯異常 圖2 男，出生9 d，輕度HIE。顱腦常規(guī)MRI和ADC圖未見(jiàn)明顯異常。DEC圖示內(nèi)囊后肢藍(lán)色信號(hào)減少，胼胝體壓部紅色信號(hào)減少，F(xiàn)A圖示相應(yīng)部位的白質(zhì)纖維減少，F(xiàn)A值減低 圖3 男，出生13 d，中度HIE。顱腦常規(guī)MRI示雙側(cè)基底節(jié)區(qū)和丘腦異常信號(hào)。ADC圖未見(jiàn)明顯異常。DEC圖示內(nèi)囊后肢藍(lán)色信號(hào)減少，胼胝體膝部和壓部紅色信號(hào)減少，雙側(cè)額枕葉綠色信號(hào)減少，F(xiàn)A圖示相應(yīng)部位的白質(zhì)纖維減少，F(xiàn)A值減低 圖4 男，出生6 d，重度HIE。顱腦常規(guī)MRI示雙側(cè)額葉和側(cè)腦室三角區(qū)旁白質(zhì)異常信號(hào)。ADC圖示除上述部位外，胼胝體膝部和壓部、內(nèi)囊后肢呈低信號(hào)。FA圖和DEC圖相應(yīng)部位的白質(zhì)纖維減少或消失，F(xiàn)A值明顯減低Fig.1 Male, 9 days, normal full-term neonate.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and DTI.Fig.2 Male, 9 days, mid HIE.No abnormalities are found in cerebral conventional MRI and ADC value.While DEC map shows decreased blue signal in PLIC and decreased red signal in SCC.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.3 Male, 13 days, moderate HIE.Basal ganglia and thalamus have abnormal conventional MRI appearance, while ADC values in the above ROIs are not decreased.DEC map shows decreased blue signal in PLIC, decreased red signal in GCC and SCC and decreased green signal in OWM and FWM.Meanwhile, FA map shows decreased white matter fasciculus in the above areas.Fig.4 Male, 6 days, severe HIE.White matter around the trigone of the lateral ventricle and FWM have abnormal conventional MRI appearance, and ADC values in the white matter around the trigone of the lateral ventricle, FWM, GCC, SCC and PLIC are decreased.FA and DEC map show decreased or disappeared white matter fasciculus in the above areas.

除胼胝體膝部和壓部外，相同ROI雙側(cè)ADC值、FA值無(wú)差異(P＞0.05；表2)。中度HIE額葉深部白質(zhì)和重度HIE除豆?fàn)詈送獾腁DC值低于對(duì)照組(P＜0.01)，輕度HIE各ROI的ADC值與對(duì)照組相仿(P＞0.05)。輕度和中重度組間額葉深部白質(zhì)，輕重度組間胼胝體膝部，輕中度和重度組間枕葉深部白質(zhì)和半卵圓中心的ADC值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05；表3)。中、重度HIE除豆?fàn)詈送獾腇A值低于對(duì)照組(P＜0.01)，輕度HIE各ROI的FA值與對(duì)照組相仿(P＞0.05)。HIE組間除豆?fàn)詈送獾腇A值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05；表4)。典型病例詳見(jiàn)圖1～4。

2.3 HIE患兒各ROI相應(yīng)FA值與NBNA評(píng)分相關(guān)性

具體見(jiàn)表5、6。

NBNA評(píng)分在不同程度腦損傷組間的差異均有顯著性意義，臨床分度越重，NBNA評(píng)分越低(χ2=15.810，P＜0.01)。除豆?fàn)詈送?，其余ROI相應(yīng)FA值與NBNA評(píng)分有正相關(guān)(P＜0.01)，內(nèi)囊后肢FA值與NBNA評(píng)分相關(guān)性最高。

表3 病例組和對(duì)照組各腦區(qū)ROI相應(yīng)ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

表3 病例組和對(duì)照組各腦區(qū)ROI相應(yīng)ADC值(×10-3 mm2/s, )Tab.3 Comparison of ADC values between control group and HIE group (×10-3 mm2/s, )

注：a與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)

對(duì)照組輕度 中度 重度內(nèi)囊后肢 1.055±0.018 1.049±0.012 1.019±0.009 a 1.068±0.026胼胝體膝部 1.362±0.066 1.340±0.042 1.340±0.015 a 1.371±0.060胼胝體壓部 1.310±0.055 1.298±0.036 1.270±0.013 a 1.327±0.049額葉深部白質(zhì) 1.609±0.062 1.562±0.032a 1.520±0.014 a 1.625±0.085枕葉深部白質(zhì) 1.508±0.067 1.493±0.035 1.444±0.035 a 1.516±0.084半卵圓中心 1.408±0.075 1.378±0.043 1.327±0.009 a 1.414±0.075豆?fàn)詈?1.143±0.026 1.141±0.020 1.128±0.013 1.149±0.039腦區(qū) 不同程度HIE

表4 病例組和對(duì)照組各ROI相應(yīng)FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

表4 病例組和對(duì)照組各ROI相應(yīng)FA值()Tab.4 Comparison of FA values between control group and HIE group ()

注：a與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)

對(duì)照組輕度 中度 重度內(nèi)囊后肢 0.536±0.025 0.506±0.016a 0.477±0.010a 0.552±0.019胼胝體膝部 0.520±0.022 0.498±0.012a 0.461±0.011a 0.531±0.022胼胝體壓部 0.573±0.038 0.541±0.018a 0.514±0.006a 0.589±0.034額葉深部白質(zhì) 0.217±0.001 0.189±0.014a 0.161±0.018a 0.228±0.012枕葉深部白質(zhì) 0.240±0.017 0.215±0.010a 0.186±0.019a 0.251±0.016半卵圓中心 0.302±0.037 0.260±0.015a 0.227±0.010a 0.313±0.003豆?fàn)詈?0.146±0.013 0.144±0.006 0.140±0.007 0.148±0.014 ROI 不同程度HIE

圖5 內(nèi)囊后肢FA值診斷HIE準(zhǔn)確度的ROC曲線Fig.5 The ROC curve of the accuracy of FA value of PLIC in HIE diagnosis.

表5 HIE足月新生兒臨床分度與NBNA評(píng)分相關(guān)性(例)Tab.5 The correlation between clinical classification and NBNA scores (n)

2.4 內(nèi)囊后肢FA值診斷HIE準(zhǔn)確度的ROC曲線評(píng)價(jià)結(jié)果

內(nèi)囊后肢FA值診斷HIE準(zhǔn)確度的ROC曲線見(jiàn)圖5，可知內(nèi)囊后肢FA值ROC曲線下面積為0.939，截?cái)嘀怠?.526時(shí)，這一截?cái)嘀档拿舾卸葹?0.5%，特異度為100%，Youden指數(shù)為0.805。

3 討論

3.1 ADC值、FA值在新生兒HIE診斷中的價(jià)值

HIE患兒兩種主要的腦損傷模式在常規(guī)MRI分別是分水嶺損傷、基底節(jié)和丘腦異常，前者與認(rèn)知異常有相關(guān)，后者與運(yùn)動(dòng)功能異常有關(guān)，但部分患兒常規(guī)MRI無(wú)異常，后期隨訪卻發(fā)現(xiàn)患兒有明顯的運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知異常[6]。因此常規(guī)MRI有必要再結(jié)合客觀的DTI數(shù)據(jù)分析。本研究結(jié)果顯示除胼胝體膝部和壓部外，相同ROI雙側(cè)ADC值、FA值無(wú)差異，但雙側(cè)大腦半球在一些功能方面是不對(duì)稱的，如右側(cè)大腦半球主要感知非圖像、語(yǔ)言信息、文字及時(shí)空概念，語(yǔ)言中樞大多數(shù)位于左側(cè)大腦半球[7]，F(xiàn)A值和ADC值未反映出雙側(cè)大腦半球微小解剖結(jié)構(gòu)的差異，后續(xù)研究將結(jié)合垂直和軸位擴(kuò)散張量以反映髓鞘更為精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)的變化。

本研究結(jié)果顯示除豆?fàn)詈薘OI外，中度HIE額葉深部白質(zhì)和重度HIE除豆?fàn)詈送獾腁DC值及中重度HIE除豆?fàn)詈送獾腇A值低于對(duì)照組，輕度HIE各ROI的ADC值及FA值與對(duì)照組相仿。輕度和中重度組間額葉深部白質(zhì)，輕重度組間胼胝體膝部，輕中度和重度組間枕葉深部白質(zhì)和半卵圓中心的ADC值及HIE組間除豆?fàn)詈送獾腇A值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這說(shuō)明表明損傷越重，范圍越廣泛時(shí)，ADC值和FA值變化程度也越大，ADC值和FA值可以評(píng)估HIE患兒的預(yù)后，但FA值優(yōu)于ADC值。

3.2 FA值在新生兒HIE預(yù)后評(píng)估中的價(jià)值

NBNA評(píng)分是檢測(cè)新生兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育完整性的一種行之有效的方法，臨床分度越重，NBNA評(píng)分越低，腦功能恢復(fù)越慢。從各部位FA值與NBNA評(píng)分的相關(guān)性來(lái)看，除豆?fàn)詈送?，其余部位的FA值與NBNA評(píng)分呈正相關(guān)，由此推斷，F(xiàn)A值減低越明顯，損傷程度越重。本研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)囊后肢的FA值與NBNA評(píng)分相關(guān)性最高，可能由于內(nèi)囊后肢在出生時(shí)即完成了髓鞘化，對(duì)缺血缺氧敏感性較高，一旦細(xì)胞受損即被DTI探及；其次就是內(nèi)囊后肢走行在白質(zhì)投射纖維，這些白質(zhì)纖維排列緊密、平行成束、且較其他部位解剖結(jié)構(gòu)清晰，測(cè)量時(shí)誤差相對(duì)較小。同時(shí)根據(jù)內(nèi)囊后肢發(fā)育及解剖的特點(diǎn)，其FA值也可以當(dāng)作追蹤HIE預(yù)后的重要指標(biāo)，當(dāng)內(nèi)囊后肢的FA值≥0.526時(shí)，患兒預(yù)后較好。

利益沖突：無(wú)。