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研究目的1.探讨MR-DTI评价足月新生儿缺氧缺血性脑损伤的可行性及其应用价值。2.探讨各向异性分数(fractional anisotropy, FA)值能否定量评估足月新生儿缺氧缺血性脑损伤的严重程度并预测患儿的预后情况。材料和方法1.研究对象选取2009年3月至2009年9月南方医院新生儿科病房送诊的50例足月新生儿,同时进行头颅常规MRI序列、弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)和弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)序列的扫描,所选对象常规MRI及DWI上均存在不同程度脑损伤的表现。其中男性26例,女性24例,平均胎龄39.7周(37.4-42.0周),平均体重3.32kg(3.00-4.00kg)。根据常规MRI及DWI的表现将所有病例分为轻度、中度及重度脑损伤组,其中轻度脑损伤30例,中度脑损伤11例,重度脑损伤9例。50例患儿中进行新生儿行为神经评分(neonatal behavioral neurological assessment, NBNA)的有40例,评分值范围为25-38分。50例患儿行头颅MRI检查时间为出生后2-18天内,检查时患儿病情平稳。纳入标准：①有不同程度窒息史(包括出生前因素、出生时因素和出生后因素。出生前有母体大出血后继发血压过低、妊高症、胎盘异常等危险因素者；出生时有胎儿宫内窘迫、脐带打结绕颈等危险因素；出生后主要为某些病理状态下引起的呼吸中枢功能障碍及肺通气障碍,包括：肺透明膜病变,呼吸暂停、抽搐、新生儿颅内出血、新生儿缺氧缺血性脑病等。凡符合以上条件之一者均被纳入。);②足月儿(胎龄为37～42周),体重3000-4000g；③MRI检查时间为出生后28天内；④均行常规MRI、DWI及DTI扫描,扫描时患儿配合佳,图像质量好。排除标准：①无明确窒息史,患有新生儿病理性高胆红素血症及各种脑部先天性疾病的患儿；②早产儿及过期产儿(胎龄<37周或>42周),体重<3000g或>4000g；③MRI检查时日龄>28天；④未进行DTI扫描或MRI扫描时不配合,图像质量下降,无法进行后处理及分析。2.主要仪器和设备①采用美国通用电器(GE)公司的Signa EXCITE 3.OT超导型磁共振扫描仪;②采用头部8通道相控阵列线圈及塑性海绵固定头部；③图像后处理：GE公司自带的AW4.3工作站Functool软件。3.检查前准备检查前30min肌注鲁米钠(2～4 mg/kg)进行镇静,必要时于检查前口服水合氯醛(30～100 mg/kg)。检查时带有氧气袋及鼻吸管,同时襁褓包裹,塑性海绵固定头部,外耳道内塞入耳棉塞以减少噪音,并由一位有经验的新生儿科医生陪同。4.MR检查方法将待检患儿的头部置于线圈内,用塑性海绵置于其枕部和双颞侧固定头部位置,定位线置于眉弓水平。常规MRI扫描序列包括：T1WI轴位及矢状位、T2WI及T2Flair轴位成像。轴位扫描所有序列均以听眦线为扫描基线,层厚为5mm,层间距为0.5mm, FOV=20×20cm,采集次数为2,根据实际情况扫描16-20层；矢状面扫描层厚为4mm,层间距为0.1mm, FOV=20×20cm,采集次数为1,根据实际情况扫描13-15层。DWI及DTI扫描采用单次激发平面回波成像(echo-planar imaging, EPI)序列,DWI扫描b值为0, 1000s/mm2, TR 6200ms, TE 82.9ms,层厚5mm,层间距0.5mm, FOV=20×20cm,采集次数为2。DTI扫描b值为1000s/mm2, TR 7000ms, TE 100.9ms,层厚5mm,层间距0mm, FOV=20×20cm,采集次数为1,弥散梯度方向采用非同一直线上的25个方向。5.图像的后处理及分析所有检查结果均在GE公司AW 4.3工作站上进行分析,由一位有经验的MR诊断医生使用Funtool软件对采集到的DTI原始图像进行处理获得FA值。首先对所有图像进行移动校正,去掉扫描过程中由于患儿头部轻微移动所导致的配准不良；再选择基底节平面进行阈值设定,以提高图像的信噪比,设定以上限达到最大,下限刚好消除背景噪声同时又不损失有用信息为原则。在忽略局灶性或弥漫性病灶是否存在的情况下,DTI后处理时共设定6个感兴趣区(region of interest, ROI),分别为内囊后肢(posterior limb of internal capsule, PLIC)、半卵圆中心(centrum semiovale, CSO)、额叶白质(frontal white matter, FWM)、顶叶白质(parietal white matter, PWM)、枕叶白质(occipital white matter,OWM)、颞叶白质(temporal white matter, TWM)。所有ROI均进行双侧对称测量,兴趣区大小为15～25mm2,除内囊后肢兴趣区为长椭圆形外,余均为圆形。为减少误差,每个ROI均测量3次,取平均值作为相应区域的FA值；对DTI图像进行后处理时,均采用同一窗宽和窗位。内囊后肢皮质脊髓束弥散张量纤维束示踪成像(diffusion tensor tractography, DTT)的方法：在方向编码彩色(directionally encoded color, DEC)图即彩色编码张量图上基底节层面,手工选取双侧内囊后肢作为“种子点”,呈长椭圆形,DTT追踪终止条件：FA<0.18、step<160、ADC>0.01,观察所追踪的皮质脊髓束的走行方向和三维构象特征。6.统计分析统计学处理应用SPSS13.0统计分析软件。各组资料均属计量资料,在进行统计学对比前均采用单样本K-S拟合优度检验(1-Sample Kolmogorov-Smirnov Test)检验其是否符合正态分布。相同ROI双侧FA值间比较用配对样本t检验(Paired-Samples T Test);双侧FA值间不存在统计学差异的将其合并求平均值作为该ROI相应的FA值,而存在统计学差异的将分别与缺氧缺血性脑损伤程度及NBNA评分进行比较。不同程度缺氧缺血性脑损伤之间患儿脑组织FA值的比较采用单项方差分析(One-Way ANOVA);在方差分析显著的情况下进行多重比较,满足方差齐性的用LSD法,方差不齐时用Dunnett’s T3法。患儿不同脑组织的FA值与NBNA评分之间的比较用双变量相关分析(Bivarite)。统计结果用P值表示,P值<0.05时,认为差异有统计学意义。结果50例足月新生儿,男性26例,女性24例,平均胎龄39.7周(37.4-42.0周),平均体重3.32kg (3.00～4.00kg)。窒息程度采用Apgar评分系统,其中有2例Apgar评分不详,1min Apgar评分0～3分为重度窒息有4例,4-7分轻度窒息有17例,8-10分基本正常共27例,1 min Apgar评分正常而在随后的20min内出现倒评分的有1例,1min Apgar评分异常而在随后的5min、10min评分均≦7分划为危重儿有1例。50例足月新生儿,其中轻度脑损伤30例,中度脑损伤11例,重度脑损伤9例。轻度脑损伤表现为皮层及皮层下白质T1WI可见沿脑回走行的纡曲条状、点状高信号(8／50)或幕上、幕下蛛网膜下腔少量出血(5／50)。深层脑白质损伤(20／50)属于中度脑损伤,表现为两侧额叶深部白质T1WI对称的点状稍高信号、沿脑室边缘条带状高信号的改变,并伴有T1WI信号降低,T2WI信号升高的局灶性脑水肿(10／50)表现。重度者除上述表现外,可有下列任一表现：①基底节和丘脑改变(3／50),最常受累的部位是豆状核壳核,其次是苍白球和丘脑腹外侧核,表现为对称性斑片状T1WI不均匀高信号,T2WI信号变化不明显；②内囊后肢正常髓鞘化受到障碍,T1WI正常高信号消失(4／50)而表现为等或低信号；③脑室及室外间隙,脑室内出血(3／50)表现为T1WI高信号、T2WI低信号,常有液平征象,伴或不伴有脑室扩大,蛛网膜下腔大量出血(3／50)表现为大脑表面脑沟、脑池、脑裂、直窦、窦汇内以及小脑幕下T1WI高信号,T2WI低信号；④皮层下囊状坏死(1／50),弥漫性脑水肿(5／50)。三个不同程度脑损伤组间患儿的胎龄和体重均无显著性差异(F=1.261,1.463；P=0.293,0.242)。6处不同部位脑组织的FA值,其中PLIC、CSO、PWM、OWM双侧FA值无显著性差异(t=0.041,-1.054,0.442,-0.006;P=0.968,0.297,0.660,0.995),而FWM、TWM双侧FA值均有显著性差异(t=-2.940,-2.645；P=0.005,0.011)。因此将PLIC、CSO、PWM、OWM双侧FA值合并求平均值再进行比较,而FWM、TWM双侧FA值则分别进行比较。结果各ROI相应的FA值均符合正态分布,方差齐性检验仅左侧颞叶白质(TWM-L)的FA值方差不齐(F=3.460,P=0.040)。三个不同程度脑损伤组间脑内不同区域FA值方差分析结果均有显著性差异,多重比较发现中度与重度脑损伤组间TWM-L的FA值差异无显著性,余不同程度脑损伤组间不同部位脑组织的FA值均存在显著性差异,脑损伤越严重,FA值降低越明显。本研究结果中以PLIC的FA值最高(轻度脑损伤0.4431±0.0215,中度脑损伤0.4196±0.0212,重度脑损伤0.3764±0.0375),主要是由于PLIC含有丰富的神经纤维束(包括皮质脊髓束、丘脑皮质束、听辐射和视辐射等),而且在出生时已经发生髓鞘化；额顶枕颞叶白质的FA值较低(轻度脑损伤0.1124±0.0177,中度脑损伤0.1056±0.0089,重度脑损伤0.0856±0.0089)；CSO含有部分经胼胝体的辐射纤维和皮质脊髓束,因此其FA值介于PLIC和各脑叶白质之间(轻度脑损伤0.2815±0.0247,中度脑损伤0.2242±0.0240,重度脑损伤0.1548±0.0300)。本研究采用彩色各向异性分数(FA)图、DEC图即彩色编码张量图及经PLIC的皮质脊髓束DTT图,它们可以显示脑内不同区域FA值的变化情况及白质束的复杂走行,能十分直观地观察白质束的走向、绕行、交叉以及稀疏、中断和破坏等异常表现。彩色FA图中由红色向蓝色过渡的颜色代表逐渐递减的FA值,DEC图中红色代表左右走行方向,绿色代表前后走行方向,蓝色代表上下走行方向。本研究中重度脑损伤组的彩色FA图显示PLIC和CSO呈淡绿色,而黄色或红色部分减少,中度及轻度脑损伤组黄色或红色部分逐渐增多；重度脑损伤组额顶枕颞叶白质以蓝色为主,中度及轻度脑损伤组淡绿色逐渐增多。DEC图中重度脑损伤组各ROI的颜色较中度及轻度脑损伤组更为混杂,表明其方向性不强,纤维束受到明显破坏。PLIC皮质脊髓束的DTT图像显示重度脑损伤组纤维束稀疏、中断、变短,中度及轻度脑损伤组纤维束较为密集,部分纤维束可见中断现象。50例常规MRI及DWI明确存在缺氧缺血性脑损伤的足月新生儿中有40例在出生后5-7天临床上进行NBNA评分,所有患儿NBNA评分值范围为25-38分,其中评分正常(38-40分)仅1例,其余均异常(≤37分)。40例患儿脑内各ROI相应的FA值均符合正态分布,并与NBNA评分均有显著的正相关关系,即FA值越低,NBNA评分越低,提示患儿的神经系统发育预后越差。结论1.DTI可应用于足月新生儿缺氧缺血性脑损伤的相关研究,FA值能精确地反映分子的弥散程度。2.FA值是评价脑损伤的敏感指标,它可定量评估脑损伤的严重程度,脑损伤越严重,FA值越低。3.FA值可作为一个预测患儿神经系统发育预后情况的良好指标,但还需要长时间的纵向随访观察来证明。