韓雨璇，吳鵬，何曉寧，肖娟，楊超

1 新生兒缺氧缺血性腦病

新生兒缺氧缺血性腦病(h y p o x i c-i s c h e m i c encephalopathy，HIE)的發(fā)病機理主要有血流動力學改變、乳酸堆積、氧自由基堆積、鈣離子內流、興奮性氨基酸的毒性作用，這一系列生化連鎖反應造成神經細胞的壞死和凋亡。當缺血缺氧損傷發(fā)生后，由于能量缺乏，三磷酸腺苷減少，細胞膜上Na-K泵失活，不能維持細胞內高外低的滲透壓，水從細胞外轉運至細胞內，使細胞內水過度積聚，引起細胞毒性水腫，其中構成血腦屏障的星形膠質細胞和毛細血管內皮細胞亦水腫，血腦屏障被破壞，進而發(fā)展為血管源性水腫。

2 擴散加權成像

2.1 擴散加權成像概要

擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)通過測量施加擴散敏感梯度場前后組織發(fā)生的信號強度變化，來檢測組織中水分子的擴散狀態(tài)，間接反映組織微觀結構特點及其變化。與常規(guī)MRI相比，DWI更容易檢測到HIE病灶的發(fā)生與發(fā)展。它的主要參數表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)反映水分子擴散的速率，ADC值量化地評估了HIE造成的腦損傷程度。當細胞毒性水腫時，細胞內水分子在細胞膜、細胞器等結構的束縛以及細胞外間隙由于細胞腫脹而變窄的共同作用下，擴散明顯受到限制[1]。

2.2 DWI在HIE診斷中的應用

常規(guī)MRI在HIE患兒出生后第1到第2周之后可檢測到異常信號改變。DWI反映細胞內外水分子擴散的微觀結構特性，檢測細胞毒性水腫，患兒出生后24 h內進行DWI檢查，即可看到病變區(qū)明顯異常高信號[2]。DWI的異常表現在3～5 d達到高峰，隨著血腦屏障及細胞膜的破壞導致血管源性水腫，水分子擴散加快，ADC值升高，在6～8 d將出現假正?；?。DWI的假正常化可能導致HIE腦損傷的低估[3]，成為一個重大問題，所以在診斷時應當將DWI圖像與常規(guī)MRI圖像結合。

2.3 DWI改變與臨床預后的關系

研究人員在HIE患兒出生7 d內測量了內囊后肢、基底節(jié)和丘腦區(qū)的ADC值，發(fā)現ADC值與預后密切相關[4-6]，當基底節(jié)區(qū)ADC值低于936×10-6mm2/s，丘腦區(qū)ADC值低于876×10-6mm2/s時，提示預后不良。7 d后再次測量基底節(jié)和丘腦區(qū)ADC值，其與預后差異無統(tǒng)計學意義[4]。Lee等[7]也證明了無低溫治療HIE的ADC在假正?；l(fā)生前，ADC值與HIE的嚴重程度呈負相關。以往認為腦干ADC值明顯降低是代表嚴重預后不良的最佳方式[4]，而最近有些學者則認為小腦蚓部的ADC值對預后不良的敏感性更高[6]。一些HIE患兒在DWI上表現出假正?；幮?，將其與遠期預后聯系起來發(fā)現，假正?；幮灶A示嚴重腦損傷和重大殘疾的敏感性和特異性極高，所以出生后第二周的DWI表現對HIE預后的預測至關重要。HIE患兒低體溫治療后，測量ADC的最佳時間窗為發(fā)病后的3～10 d，在11～12 d時ADC值將達到最低[6]。在此時間窗內，重度HIE的ADC值明顯低于輕-中度HIE。之后ADC與HIE嚴重程度的線性關系差異無顯著統(tǒng)計學意義。Arca-Díaz等[8]認為ADC值與溫度可能呈弱相關(每1°C變化2.4%)，在低溫治療期間ADC值將低于非治療期間，因此低溫治療期間測得的ADC值可能導致對預后的誤判。Bednarek等[9]的研究也說明了腦損傷的嚴重程度與假正?；暗腁DC值呈負相關。

3 擴散張量成像

3.1 擴散張量成像概要

腦組織中水分子的自由運動受細胞本身特征及結構的影響，通常其更傾向于沿著白質纖維束走行的方向進行擴散，這種具有方向依賴性的擴散即稱為擴散的各向異性。DWI主要反映理想化條件下同向異性擴散的情況，不能反映各向異性。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在多個方向上施加擴散敏感梯度場，反映組織在各方向上的水分子擴散情況。它的特征性參數各向異性分數(fractional anisotropy，FA)量化了各向異性。FA的范圍是0～1，0代表最大各向同性的擴散，1代表最大各向異性的擴散。當缺血缺氧時，白質纖維束腫脹，纖維間隙迂曲、減小，平行于纖維束走行的水分子運動受限，FA減低[10]。

3.2 DTI在HIE診斷中的應用

正常白質組織排列緊密，各向異性較灰質高。早產兒從大腦表面流向腦室周圍白質的血管體積只有流向灰質的血管體積的1/4；足月患兒因病情發(fā)展，血流重新分布時最易損傷分水嶺區(qū)的皮層及皮層下白質，所以在輕中度HIE中，白質對缺血最敏感。由于疏水的細胞膜和髓鞘的作用，水分子擴散在與神經纖維走行一致的方向受限最小，運動最快，而在與神經纖維垂直的方向受限最大，運動最慢。水分子沿白質纖維束走行方向擴散最快，一旦白質缺血，擴散的各向異性在腦白質纖維束表現最明顯[11]。DTI可直接觀察缺氧缺血引起的腦白質纖維束異常，如稀疏、斷裂、損傷等。除此之外，FA還可以彌補ADC假正?；凸啦∽兊娜毕輀9]。

3.3 DTI改變與臨床預后的關系

FA量化評估了HIE的嚴重程度，HIE損傷越嚴重，FA值越低。Tusor等[12]發(fā)現殼核中的FA值和臨床預后無關，而大腦腳和內囊后肢的FA值越低，臨床預后越差，低FA反映了纖維束結構完整性的喪失。研究者根據病灶大小和數量將白質損傷程度分為輕、中、重。FA值在重度和中度白質、基底節(jié)、丘腦損傷時均下降，而ADC值僅在重度和部分中度白質、基底節(jié)、丘腦損傷時下降，由此當FA和ADC均降低時預示著預后極差，ADC正常或升高、FA下降預示預后不良。在一些嚴重和所有中度灰質病變中伴有低FA，也有助于診斷ADC值正常的HIE病變。因此可以得出在檢測中度損傷的情況下，FA更加敏感；當ADC值假正?；瘯r，FA參數仍然異常。有研究表明圍產期基底節(jié)和丘腦損傷與隨后的小腦發(fā)育受損之間具有相關性，中、重度基底節(jié)區(qū)和丘腦損傷患者的小腦半球FA值降低，但是其ADC值沒有明顯降低，也進一步證實了FA較ADC更加敏感[13]。

4 擴散峰度成像

4.1 擴散峰度成像概要

雖然DWI和DTI對疾病診斷都取得了令人振奮的進展，HIE的發(fā)生與發(fā)展的過程也被更好地檢測，但這些成像方式都是基于腦組織中水分子擴散服從高斯分布的前提。事實上，人體內復雜的細胞內、外環(huán)境使原本服從正態(tài)分布的水分子擴散發(fā)生了相當大的偏離[14]。擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是一種可以反映腦組織中水分子擴散呈非高斯分布的磁共振成像技術，它引入了概率與統(tǒng)計學中定義的四階峰度(kurtosis，K)，彌補了二階張量無法解決的纖維交叉處纖維走向問題，并以此來量化組織中水分子擴散偏離高斯分布的程度[15]。利用該參數可以生成平均峰度(mean kurtosis，MK)。MK 的大小取決于感興趣區(qū)內組織的結構復雜程度，結構越復雜，非正態(tài)分布水分子擴散受限越顯著，MK越大[16]。

4.2 DKI在診斷HIE中的優(yōu)勢

在腦發(fā)育過程中，當白質區(qū)域髓鞘化達到峰值時，FA也相應到達平臺期。而在此時MK仍繼續(xù)上升，可能反映了白質中交叉、扇形纖維的持續(xù)成熟。在灰質中也同樣存在著對MK敏感的各向同性擴散行為的細胞結構改變。在髓鞘化后，隨著各向同性擴散屏障和更復雜的纖維模式在腦組織中的持續(xù)出現，相比FA，MK可以更精確地檢測腦組織微結構。Cheung等[17]發(fā)現對于單純T2WI高信號的新生兒，白質未髓鞘化區(qū)軸突外擴散率增加，軸突內擴散率不變，提示髓鞘形成延遲；而當T2WI高信號伴HIE時，軸突外擴散率增加，但是軸突內擴散率降低，可能與軸突損傷有關，這是判斷嚴重白質損傷的關鍵因素[18]。DTI難以區(qū)分軸突內外微觀結構變化，而DKI能更好地識別出HIE造成的軸突內損傷[19]。

4.3 DKI改變與臨床預后的關系

研究人員測量了HIE患兒額葉、頂葉、顳葉、基底節(jié)區(qū)的MK值發(fā)現較正常新生兒明顯增高，且幅度大于ADC值、FA值降低的程度，這與Jensen等[20]的研究結果一致，反映了損傷區(qū)域水分子擴散受限的高度不均值性，其機制可能與軸突靜脈曲張導致擴散顯著降低、缺氧缺血時神經元細胞內質網結構改變密切相關。目前DKI在診斷HIE的研究較為少見，但是其在缺血性腦卒中的研究中取得了初步進展[21]。已有研究表明，使用DWI和臨床標準，根據梗死核心體積進行前瞻性分類，更能獲得好的血栓再通效果[22]。雖然DWI對缺血性損傷高度敏感，但其在描述梗死核心的特異性一直受到質疑。研究表明，ADC降低的區(qū)域存在分級代謝紊亂，不僅包括缺血核心，還包括潛在的可恢復半暗帶[23]。多項研究證實了DWI在再通后的可逆性[24]，ADC改變的嚴重程度不能將DWI潛在的可修復病變與不可逆轉的梗死核心區(qū)區(qū)分開來，而MK捕獲了DWI病變中損傷最嚴重的部分，即識別了早期再灌注后病變可以恢復的部分[25]。

5 總結與展望

HIE的許多治療方法包括低溫和興奮性拮抗劑均要求在發(fā)病6 h內使用方有效，這使得早期診斷非常重要，同時HIE較高致殘率也使得對其預后的評估愈加重要。隨著磁共振成像技術的發(fā)展，擴散成像技術在診斷HIE取得了巨大進展，其中DKI憑借其對微觀結構變化最為敏感的優(yōu)勢，使其在對缺血性腦病的診斷中取得了一定成果。同時具有時間效率的快速DKI的出現也將更加高效地發(fā)現可挽救性腦組織。在快速DKI中，正常區(qū)域和缺血區(qū)域的信號對比增強，這意味著快速MK在省時的同時還具有更高的對比度噪聲比?？焖貲KI對梗死核心的早期識別用于診斷HIE是否同樣具有較高的臨床價值，仍值得更加深入地分析和探索，從而更加精準地對HIE進行早期診斷及預后評估，更好地指導HIE的治療。

利益沖突：無。