磁共振彌散張量成像和波譜成像對早產(chǎn)兒缺血缺氧腦白質(zhì)損傷的診斷價(jià)值

張福勇

磁共振彌散張量成像和波譜成像對早產(chǎn)兒缺血缺氧腦白質(zhì)損傷的診斷價(jià)值

張福勇①

目的：探討磁共振彌散張量成像(DTI)的表現(xiàn)彌散系數(shù)值(ADC)和分?jǐn)?shù)各向異性(FA)值以及氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)在早期診斷早產(chǎn)兒缺血缺氧腦白質(zhì)損傷的臨床價(jià)值。方法：選取76例出生胎齡為31～35周的早產(chǎn)兒，將其分為觀察組和對照組，每組38例。所有早產(chǎn)兒在出生后2周內(nèi)給予常規(guī)磁共振成像(MRI)、彌散張量成像(DTI)及磁共振波譜(MRS)掃描，根據(jù)MRI診斷有無早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷，對照組為足月兒無圍產(chǎn)期窒息史，且常規(guī)磁共振序列顯示為正常。同時，分別用DTI和MRS測量觀察組和對照組不同感興趣區(qū)(ROI)彌散系數(shù)(ADC)值和FA值以及不同代謝物峰值比。結(jié)果：觀察組與對照組相比：①隨著胎齡增加，ADC值逐漸下降，F(xiàn)A值逐漸增加；②膽堿(Cho)、乳酸(Lac)、Cho/Cr及Cho/NAA指標(biāo)隨著腦白質(zhì)損傷程度的加重而上升的，而NAA、NAA/Cho、NAA/Cr與腦白質(zhì)損傷程度成明顯的負(fù)相關(guān)。結(jié)論：早產(chǎn)兒缺血缺氧嚴(yán)重影響患兒腦內(nèi)水的彌散、FA及代謝物的改變。DTI及MRS技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，能夠早期診斷早產(chǎn)兒腦缺血缺氧以及對腦白質(zhì)的損傷。

早產(chǎn)兒；腦白質(zhì)損傷；磁共振彌散張量成像；磁共振波譜成像

[First-author's address]Taian City Central Hospital, Taian 271000, China.

早產(chǎn)兒缺氧缺血容易引起腦白質(zhì)的損傷，而腦白質(zhì)損傷是早產(chǎn)兒腦癱及智力障礙的重要原因[1-2]。有文獻(xiàn)報(bào)道，每年有120萬新生兒缺氧缺血性腦病，100萬嬰兒遺留永久性神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙[3]。因此在腦組織出現(xiàn)不可逆性損害之前盡早診斷及治療對患兒預(yù)后至關(guān)重要。

彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一種描述大腦結(jié)構(gòu)的新方法，顯示腦缺血缺氧成像技術(shù)的DTI技術(shù)中表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)靈敏度為0.778(95%CI：0.664～0.867)，特異度為0.971(95%CI：0.898～0.996)；磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)分析靈敏度為0.918(95%CI：0.804～0.977)，而特異度為0.642(95% CI：0.515～0.75)；故ADC特異度較高，MRS靈敏度較好[4]。因此，兩種技術(shù)緊密結(jié)合能夠及時發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)兒腦部缺血缺氧，幫助臨床制定合理的治療方案，對減少或減輕后遺癥改善預(yù)后有重要意義。本研究重點(diǎn)探討DTI的ADC和分?jǐn)?shù)各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)分?jǐn)?shù)值以及氫質(zhì)子磁共振波譜(1H-magnetic resonance spectroscopy，1H-MRS)在早期診斷早產(chǎn)兒缺血缺氧腦白質(zhì)損傷的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年1月至2012年12月泰安市中心醫(yī)院新生兒監(jiān)護(hù)病房治療的76例出生胎齡為31～35周的早產(chǎn)兒，將其隨機(jī)分為觀察組和對照組，每組38例。觀察組為早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷患者，其中男性26例，女性12例，胎齡P50為34周，出生體重P50為2220 g，多具有母孕期感染、胎兒宮內(nèi)窘迫及出生后窒息史，且常規(guī)磁共振序列顯示為缺血缺氧性腦白質(zhì)損傷。對照組中男性25例，女性13例，胎齡P50為34周，出生體重P50為2310 g，且常規(guī)磁共振序列顯示為正常。

上述兩組檢查均在早產(chǎn)兒出生后2周內(nèi)完成。所有被檢測者均得到患兒家長同意，并經(jīng)泰安市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會同意。兩組均行DTI和MRS掃描。

1.2 MRS成像技術(shù)參數(shù)

采用Siemens Avanto 1.5 T，Philips Intera Achieva3.0 T超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)，6通道頭線圈進(jìn)行檢查。每位受檢者均行常規(guī)MRI軸位T1WI自旋回波(spin echo，SE)序列、軸位、冠狀位、矢狀位T2WI渦輪自旋回波(turbo spin echo，TSE)序列掃描，選用點(diǎn)分辨波譜(point resolved spectroscopy，PRESS)序列行三維多體素波譜采集，選用多體素的定位方法，選定額葉、基底節(jié)、背側(cè)丘腦和放射冠為感興趣區(qū)(region of interest，ROI)。

1.3 研究方法及觀察指標(biāo)

(1)早產(chǎn)兒腦白質(zhì)損傷早期臨床表現(xiàn)缺乏特異性，對兩組病例在14 d內(nèi)行常規(guī)MRI檢查及DTI和MRS檢查，參照Volpe[5]的診斷確定確診條件：①早期早產(chǎn)兒腦白質(zhì)局灶性損傷MR表現(xiàn)為半卵圓中心、側(cè)腦室旁點(diǎn)狀或線狀DWI高信號，伴或不伴短Tl短T2信號；②腦白質(zhì)彌漫性損傷DWI可見彌漫性高信號改變，表現(xiàn)為側(cè)腦室旁白質(zhì)大片狀高信號，常規(guī)MRI通常無信號改變。符合其中任何一條即診斷為腦白質(zhì)損傷。

(2)MRS可檢測許多重要化合物的濃度，根據(jù)這些代謝物含量的多少可以分析組織代謝的改變，1H-MRS可測定12種腦代謝產(chǎn)物和神經(jīng)遞質(zhì)的共振峰，即N-乙酸門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、膽堿(cho)、肌醇(MI)、谷氨酸胺(Gln)、谷氨酸鹽(Glu)及乳酸(Lac)等。觀察兩組代謝物比較及MRS代謝比值比較以及1H-MRS所測代謝常見物之間的關(guān)系比較。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包對數(shù)值進(jìn)行分析處理，統(tǒng)計(jì)量描述用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對t檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基本資料比較

早產(chǎn)兒感興趣區(qū)的組織對缺血缺氧非常敏感，極易造成腦白質(zhì)的損傷，又因?yàn)榇藚^(qū)域的組織此時正在進(jìn)行髓鞘化，對缺血缺氧造成的腦白質(zhì)的損傷極為敏感。兩組圍產(chǎn)期性別、生產(chǎn)方式基本資料相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=0.060，x2=1.370；P＞0.05)；兩組胎齡、體重及檢查日齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.792，t=1.800，t=0.667；P＞0.05)見表1、表2。

表1 兩組基本資料比較[例]

表2 兩組胎齡、體重及檢查日齡比較(x-±s)

2.2 兩組不同部位表觀ADC值及FA值比較

兩組不同部位的ADC值、FA值比較發(fā)現(xiàn)：額葉、基底節(jié)、背側(cè)丘腦、內(nèi)囊后肢以及放射冠的ADC值、FA值相比，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.335，t=3.328，t=4.607，t=4.229，t=3.476；P＜0.05)，隨著胎齡增加，ADC值逐漸下降，F(xiàn)A值逐漸增加，見表3、表4。

表3 兩組不同部位表觀ADC值比較(x-±s)(10-5mm2/S)

2.3 兩組代謝物及MRS代謝比值比較

1H-MRS所測代謝常見物之間的關(guān)系比較：兩組額葉、基底節(jié)、背側(cè)丘腦、內(nèi)囊后肢以及放射冠Cho、Lac、Cho/Cr及NAA/Cho等指標(biāo)均隨著腦白質(zhì)損傷程度的加重而上升，而NAA、NAA/Cho、NAA/ Cr與腦白質(zhì)損傷程度成明顯的負(fù)相關(guān)。兩組Cho、NAA、Lac及NAA/Cr、Cho/Cr、NAA/Cho相比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.496，t=43.933，t=41.882，t=8.169，t=2.994；P＜0.05)。兩組Cr相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.802，P＞0.05)，見表5、表6。

2.41H-MRS波譜圖分析

(1)本研究波譜分析顯示，早產(chǎn)兒基底節(jié)是缺氧缺血性腦損傷時最敏感的區(qū)域(34周的8例早產(chǎn)兒中，在34周的第7 d行MRS檢查，對比早產(chǎn)兒的正常波譜Lac波峰有非常明顯的變化。圖1A與圖1B對比發(fā)現(xiàn)，圖1A中Lac峰在1.33 ppm處顯示比較明顯高聳波，而圖1B則不明顯(如圖1所示)。

圖1 左側(cè)基底節(jié)區(qū)1H-MRS波譜圖

(2)早產(chǎn)兒的正常額葉(如圖2A所示)和早產(chǎn)兒異常額葉(34周的8例早產(chǎn)兒中，在生后，腦白質(zhì)損傷第7 d行MRS檢查(如圖2B所示)對比檢查可見明顯的腦白質(zhì)損傷的Lac波峰。圖2B對比圖2A發(fā)現(xiàn)，圖2B中Lac峰在1.33 ppm處顯示比較明顯高聳波，圖2A則不明顯。

圖2 左側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)1H-MRS波譜圖

3 討論

早產(chǎn)兒圍產(chǎn)期腦白質(zhì)損傷好發(fā)于腦室周圍大腦白質(zhì)，因其是動脈供血的終末區(qū)，腦血流自動調(diào)節(jié)功能不成熟，易形成壓力被動性腦循環(huán)，此時的早產(chǎn)兒少突膠質(zhì)細(xì)胞正好處于高分化期，對損傷具有高度易感性[6-9]。因此，在這一時期可以充分利用ADC特異度較高，MRS靈敏度較好及早檢測缺氧缺血對早產(chǎn)兒腦白質(zhì)的損傷。

表4 兩組不同部位FA值比較(x-±s)

表5 兩組代謝物比較(x-±s)

表6 兩組MRS代謝比值比較(x-±s)

本研究測定不同區(qū)域ADC及FA值，整體趨勢隨著胎齡增加，ADC值逐漸下降，F(xiàn)A值逐漸增加。表明隨著早產(chǎn)兒成熟，腦白質(zhì)成熟度逐漸增加，腦含水量下降，神經(jīng)髓鞘逐漸成熟。Bruine等[10]研究表明，F(xiàn)A值與校正胎齡成正比，而ADC值與校正胎齡成反比，與本研究的結(jié)果一致。ADC值及FA值隨著胎齡增加而變化，可能是水分子彌散成熟變化，水分子運(yùn)動屏障形成(軸突、樹突及膠質(zhì)髓鞘形成相關(guān)的屏障)，腦水含量減少，ADC值隨著腦發(fā)育成熟下降，神經(jīng)纖維髓鞘化是各向異性的主要原因[11]。在缺氧缺血的早期，細(xì)胞膜通透性增大，細(xì)胞外的水分子擴(kuò)散入細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞毒性水腫，細(xì)胞腫脹，使細(xì)胞外間隙減小，由于水分子在細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散較細(xì)胞外慢, 導(dǎo)致ADC值降低。

早產(chǎn)兒由于對缺血缺氧比較敏感，對于腦白質(zhì)的損傷首先表現(xiàn)為Lac峰、NAA峰及比值的變化。額葉、基底節(jié)、背側(cè)丘腦、內(nèi)囊后肢以及放射冠兩組Cho、Lac、Cho/Cr及NAA/Cho指標(biāo)均隨著腦白質(zhì)損傷程度的加重而上升，Augustine等[12]在對早產(chǎn)兒的研究中發(fā)現(xiàn)，孕齡與基底節(jié)、丘腦的Cho/NAA呈顯著正相關(guān)，與本研究結(jié)果相一致。Cho水平的增高可能與髓鞘形成延遲或形成障礙有關(guān)，而NAA、NAA/ Cho、NAA/Cr與腦白質(zhì)損傷程度成明顯的負(fù)相關(guān)。當(dāng)患兒掃描時間處于缺氧缺血急性期及亞急性期時，Lac峰可明顯升高，是診斷腦白質(zhì)損傷的可靠指標(biāo)。有文獻(xiàn)報(bào)道，缺氧缺血2 h內(nèi)細(xì)胞內(nèi)乳酸積聚，此時在MRS上即可顯示Lac峰的升高[13]。早產(chǎn)兒基底節(jié)區(qū)處于髓鞘形成期，代謝活躍，對缺氧缺血損害敏感，利于進(jìn)行MRS測量。本研究輕度組18例中，胎齡為34周的8例早產(chǎn)兒，在出生后的第7 d行基底節(jié)區(qū)的MRS檢查，可見明顯的Lac峰。NAA在神經(jīng)元合成并釋放，其含量變化反映神經(jīng)元的功能狀況。當(dāng)腦組織缺氧缺血時，神經(jīng)元內(nèi)的NAA釋放減少或者功能障礙，嚴(yán)重的會發(fā)生神經(jīng)元細(xì)胞的壞死和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增生。NAA峰的降低也見于大部分患兒，提示缺氧缺血后神經(jīng)元的功能受到影響，嚴(yán)重者甚至數(shù)量減少、缺失。在MRS檢查中造成NAA、NAA/Cho、NAA/Cr的降低與腦白質(zhì)的損傷程度呈明顯的負(fù)相關(guān)。同時NAA水平及NAA/Cho、NAA/Cr比值與遠(yuǎn)期神經(jīng)運(yùn)動發(fā)育存在密切相關(guān)性。文獻(xiàn)報(bào)道，NAA/Cho、NAA/ Cr持續(xù)下降，NAA/Cho的改變與缺氧缺血損傷的病理變化相關(guān)性最好[14]。因此，提示患兒存在神經(jīng)元的損傷和功能障礙，對于患兒預(yù)后有指導(dǎo)意義，特別是NAA/Lac含量是最為準(zhǔn)確的預(yù)測新生兒腦病遠(yuǎn)期神經(jīng)發(fā)育預(yù)后的定量標(biāo)志，對早期臨床管理決策及遠(yuǎn)期神經(jīng)發(fā)育預(yù)后具有重要的價(jià)值[15]。

綜上所述，通過ADC值和FA值的變化，以及代謝物濃度及比值的變化來確定早產(chǎn)兒缺血缺氧對腦白質(zhì)的損傷，幫助臨床及早作出診斷，為臨床治療提供有力的幫助。

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Research on diffusion tensor imaging and magnetic resonance spectroscopy imaging of brain white matter damage in hypoxic-ischemic encephalopathy of prematurity/

ZHANG Fu-yong//
China Medical Equipment,2015,12(12):107-110.

Objective:To study the clinical values of ADC and FA of DTI as well as H-MRS in early diagnosis of cerebral white matter damage.Methods:To collect the statistics of 76 premature babies stayed in NICU of Taian City Central Hospital from January, 2012 to December, 2012 whose gestational age is from 31 week to 35 week. The babies were scanned with MRI, DTI and MRS. According to the statistics of Brain White Matter Damage Based on MRI those babies are divided into case group and control group which has 38 babies respectively. 38 full-term infants, who don't have history of perinatal asphyxia, whose MRI is normal, are taken as control group. The ADC value and FA value in different ROIs and different metabolite peak ratios in two groups are tested with DTI and MRS respectively.Results:1.With the growth of gestational age the ADC value decreases while the FA value increase gradually. 2.With the deterioration of white matter damage the values of Cho, Lac, Cho/Cr, Cho/NAA rise while the values of NAA, NAA/Cho, NAA/Cr fall.Conclusion:Cerebral white matter damage can severely influence the changes of brain inner water molecular diffusion and anisotropy and metabolin. By uniting the DTI and MRS these two technologies together, people can diagnose cerebral white matter damage and white matter damage in the early period.

Prematurity; Cerebral white matter damage; Diffusion tensor imaging; Magnetic resonance spectroscopy

1672-8270(2015)12-0107-04

R445.2

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.12.034

2015-07-11

①泰安市中心醫(yī)院院務(wù)部 山東 泰安 271000

張福勇,男,(1970- ),碩士，副主任技師。泰安市中心醫(yī)院院務(wù)部，從事醫(yī)學(xué)影像的研究工作。