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        MR磁化傳遞對比成像觀察新生兒輕度窒息

        2021-06-29 02:03:54井清清王建騰林建忠楊天和馬小敏
        中國介入影像與治療學(xué) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:新生兒差異

        井清清,王建騰,林建忠,楊天和,馬小敏,張 杰,馮 浩,趙 鋒,黃 鑫

        (1.廈門大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)院 廈門市婦幼保健院放射科,福建 廈門 361004;2.廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院磁共振科,福建 廈門 361004)

        新生兒窒息可致新生兒缺氧缺血性腦病(hypoxic-ischemic encephalopathy, HIE),為新生兒死亡及兒童智力低下、致殘的主要原因之一[1]。Apgar評分結(jié)合臍動脈血?dú)夥治隹稍\斷新生兒窒息,并評估其嚴(yán)重程度[2]。輕度窒息新生兒中樞系統(tǒng)常規(guī)MRI多無異常,且新生兒腦白質(zhì)T2WI呈高信號,與早期或輕微白質(zhì)水腫信號存在重疊,故常規(guī)MRI診斷輕度窒息困難。MR磁化傳遞對比(magnetization transfer contrast, MTC)成像又稱磁化轉(zhuǎn)移,通過物理方法,無需對比劑即可增加圖像對比度,其本質(zhì)是分析氫質(zhì)子在自由水、結(jié)合水及蛋白大分子之間的能量傳遞過程。本研究觀察MTC成像在輕度窒息新生兒中的應(yīng)用價值。

        1 資料與方法

        1.1 一般資料 回顧性分析2019年9月—2020年7月41例接受頭部MR檢查的新生兒,其中16例輕度窒息(存在氣促等缺氧癥狀,Apgar評分<10分,病例組),1例圖像偽影融合失敗而剔除,最終納入15例。以同期25名正常新生兒為對照組,Apgar評分10分、臍動脈血?dú)夥治稣!?組出生孕周、性別、出生體質(zhì)量、出生至接受MR檢查時間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05),見表1。本研究經(jīng)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)授權(quán),且監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

        表1 2組新生兒基本資料比較

        1.2 儀器與方法 采用GE Signa HDxt 1.5T MR機(jī),8HRBRAIN頭陣相控線圈。掃描前15 min予口服(0.5 ml/kg體質(zhì)量)水合氯醛(100 g/L),待新生兒睡熟后將其裹緊安置于檢查床,雙外耳道塞降噪棉,以海綿固定頭部,并予心電監(jiān)護(hù)。先行常規(guī)T1W等掃描,除外腦部發(fā)育畸形和出血等,之后采集3D-T1WI及 MTC-T1WI。T1WI及MTC-T1WI參數(shù)均為TR 390 ms、TE 9 ms,矩陣320×224,F(xiàn)OV 180 mm×180 mm,層厚4 mm、層間距2 mm;3D-T1WI采用快速擾相梯度回波(fast spoiled gradient echo, FSPGR)序列,TR 9.2 ms、TE 2.9 ms,矩陣256×256,F(xiàn)OV 240 mm×240 mm,層厚1.2 mm,無間隔掃描。

        1.3 圖像處理及分析 將T1WI、MTC-T1WI和3D-T1WI轉(zhuǎn)換為三維NII文件,以牛津大學(xué)FSL 6.01(https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki)軟件進(jìn)行后處理:①將MTC剛性配準(zhǔn)到正常MTC(normal MTC,

        NMTC)模板,計算磁化傳遞率(magnetization transfer ratio, MTR):MTR=(S0-Smt)/S0(S0、Smt表示MTC成像前后組織信號強(qiáng)度);②將NMTC剛性配準(zhǔn)到自身3D T1WI,獲得剛性變換矩陣;③將3D T1WI非線性配準(zhǔn)到UNC Infant 0-1-2 Atlases(https://www.med.unc.edu/bric/ideagroup/free-softwares/unc-infant-0-1-2-atlases)新生兒腦模板,獲得非線性變換矩陣;④根據(jù)②、③得到空間標(biāo)準(zhǔn)化MTR圖像,高斯平滑核尺寸為3 mm。而后進(jìn)行圖像分析:①采用AFNI(https://afni.nimh.nih.gov/)軟件進(jìn)行組間獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),提取差異腦區(qū)MTR值;②采用3dRegAna(AFNI插件)對病例組進(jìn)行MTR與Apgar評分回歸分析,行AlphaSim校正,獲得P<0.05、簇>100體素的差異腦區(qū);③按簇于病例組左右側(cè)異常腦區(qū)中自大到小分別選取14個腦區(qū)(最小簇體素>60 mm3),以t檢驗(yàn)對比兩側(cè)異常腦區(qū)體素差異,P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 組間MTR差異腦區(qū) 相比對照組,病例組MTR降低腦區(qū)包括右顳極、左顳下回、左額上回、右緣上回、右眶額皮質(zhì)、左額中葉、右額中回及左上額葉;MTR顯著增加腦區(qū)集中于右側(cè),包括右梭狀回、右頂葉下回、右枕中回、右顳中回、右顳下回、右顳上極、右楔葉、右角回、右舌回及右顳上回。見表2及圖1、2。

        圖1 組間各腦區(qū)MTR比較 (橙色為病例組,藍(lán)色為對照組)

        表2 組間MTR差異有統(tǒng)計學(xué)意義腦區(qū)坐標(biāo)及體素

        2.2 相關(guān)性 回歸分析顯示,病例組MTR與Apgar評分呈正相關(guān)腦區(qū)包括左中央后回、右顳下葉(前)、右額中回、右顳上極、左眶額皮質(zhì)及右顳下葉(后);呈負(fù)相關(guān)腦區(qū)包括右殼核、右眶額皮質(zhì)、左杏仁核、右顳下回、左舌回、右舌回、左顳中回、左枕中回、延髓及右梭狀回。見表3及圖3、4。

        表3 病例組MTR與Apgar評分相關(guān)腦區(qū)坐標(biāo)及體素

        圖2 組間MTR差異有統(tǒng)計學(xué)意義的腦區(qū)分布圖 (黃色為病例組MTR降低腦區(qū),藍(lán)色為病例組MTR增高腦區(qū))

        圖3 病例組MTR與Apgar評分相關(guān)腦區(qū)分布圖 (紅色為正相關(guān)腦區(qū),綠色為負(fù)相關(guān)腦區(qū))

        圖4 病例組各腦區(qū)MTR與Apgar評分相關(guān)性散點(diǎn)圖

        2.3 左右腦差異 病例組右側(cè)異常腦區(qū)體素為(271.21±82.86)mm3,左側(cè)為(109.86±74.05)mm3(t=2.04,P=0.04)。

        組間MTR差異有統(tǒng)計學(xué)意義、且病例組MTR與Apgar評分呈正相關(guān)腦區(qū)為右額中葉、右顳極,呈負(fù)相關(guān)腦區(qū)則包括右舌葉及右梭狀回(圖5)。

        圖5 組間MTR差異有統(tǒng)計學(xué)意義、且病例組MTR與Apgar評分相關(guān)腦區(qū) 1a、1b、1c分別為軸位、矢狀位、冠狀位右顳極(紅)重建圖; 2a、2b、2c分別為軸位、矢狀位、冠狀位右額中回(紅)重建圖; 3a、3b、3c分別為軸位、矢狀位、冠狀位右舌葉(藍(lán)色)重建圖; 4a、4b、4c分別為軸位、矢狀位、冠狀位右梭狀回(綠色)重建圖

        3 討論

        人腦白質(zhì)髓鞘化始于胚胎期第6個月,生后2歲時髓鞘化程度接近成人的90%。在此過程中,T2信號從未髓鞘化的高信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗枨驶蟮牡托盘?。新生兒腦絕大部分白質(zhì)尚未髓鞘化,T2WI呈高信號[3]。足月新生兒腦血供來源于兩類動脈,包括趨腦室動脈(大腦前、中、后動脈皮質(zhì)支穿支動脈自腦表面走行至腦室)和離腦室動脈(深部穿支動脈及脈絡(luò)膜動脈自腦室外進(jìn)入大腦),缺氧缺血易引起分水嶺區(qū)及皮層下白質(zhì)損傷[4],表現(xiàn)為T1WI低信號和T2WI高信號。T2WI高信號病灶易被未髓鞘化腦白質(zhì)的高信號所掩蓋,導(dǎo)致常規(guī)MRI難以診斷HIE。MTC技術(shù)可基于大分子蛋白結(jié)合水質(zhì)子與自由水質(zhì)子之間存在磁化傳遞作用而早期反映髓鞘及軸索變化。

        本研究發(fā)現(xiàn)新生兒局部腦區(qū)MTR值為負(fù)值,可能為新生兒腦白質(zhì)未完全髓鞘化而缺乏疏水性膽固醇和糖脂蛋白,致蛋白質(zhì)分子和結(jié)合水含量升高或周圍分子共振頻率與質(zhì)子共振頻率接近,加速其T1弛豫所致。病例組受累腦區(qū)以右側(cè)半球居多。髓鞘化始于脊髓,其形成方向大致自下至上、從中心到周邊。RATNARAJAH等[5]認(rèn)為髓鞘發(fā)育受多種因素影響,且存在左右半球不對稱性,新生兒大腦左半球白質(zhì)軸突連接高于右半球,左半球大腦區(qū)域較右半球髓鞘連接更好。新生兒大腦左半球發(fā)育較好、腦區(qū)受缺氧影響較小,而右側(cè)異常腦區(qū)明顯多于左側(cè),可能與此有關(guān)。

        本研究病例組右側(cè)舌回和梭狀回MTR值高于對照組,且均與Apgar評分呈負(fù)相關(guān),提示缺氧缺血程度越輕,髓鞘化越好。舌葉是初級視覺皮層的主要部分,VARGA等6]發(fā)現(xiàn)圍產(chǎn)期新生兒缺氧性損害以枕葉初級視覺皮層損害最常見。梭狀回與舌回均處于顳枕葉連接區(qū),梭狀回與枕葉、舌葉均有緊密白質(zhì)連接[7]。舌回和梭狀回主要與視覺功能相關(guān)。舌回為視覺初級處理中樞,梭狀回則主要負(fù)責(zé)處理顏色信息以及識別人臉、文字等高階視覺信息。新生兒從脫離母體開始視覺功能進(jìn)入快速發(fā)展期,耗氧量增大,故該腦區(qū)對缺氧損害更敏感。

        本研究病例組右額中回和右顳極MTR值低于對照組,且均與Apgar評分呈正相關(guān),提示該腦區(qū)髓鞘化程度高于正常新生兒,即輕度缺血缺氧對該腦區(qū)髓鞘化具有促進(jìn)作用。盡管新生兒尚未完全建立腦功能區(qū),但其聽覺從宮腔內(nèi)接收聲音時已開始發(fā)育[8-9]。額中回與顳葉聽覺皮層的發(fā)育使胎兒能對母體的聲音做出特定反應(yīng),聞及母體聲音時,新生兒兩側(cè)額顳網(wǎng)絡(luò)功能連接均增強(qiáng)[10],故這部分腦區(qū)有優(yōu)先發(fā)育可能。FAN等[11]發(fā)現(xiàn)年輕人經(jīng)歷短暫低氧可促進(jìn)部分腦白質(zhì)發(fā)育,但對其機(jī)制尚能做出合理解釋。

        輕度新生兒窒息腦損傷臨床表現(xiàn)缺乏特異性。本研究病例組額葉、顳葉和枕葉多個腦區(qū)存在影像學(xué)異常表現(xiàn),與TRIVEVDI等[12]研究結(jié)果相符,但后者觀察對象為中重度HIE新生兒,常規(guī)MRI可見腦異常信號。本研究觀察對象均為輕度窒息新生兒,常規(guī)MRI基本無異常,僅在采用MTC技術(shù)后相關(guān)受損腦區(qū)才顯現(xiàn),提示MTC適用于檢查輕度窒息新生兒。

        此外,本研究還發(fā)現(xiàn)輕度窒息新生兒存在額顳葉其他腦區(qū)損害,如左眶額皮質(zhì)和左顳下回??纛~皮質(zhì)功能主要為控制情緒,包括自動反應(yīng)及復(fù)雜的喜怒哀樂等刺激反應(yīng)。顳下回參與學(xué)習(xí)記憶及情緒控制。新生兒期顳葉功能尚未完全建立[13],其功能損傷呈短暫性及可逆性。由于本研究收集的臨床數(shù)據(jù)較少,無法對上述腦區(qū)改變進(jìn)行合理解釋。此外,本研究未充分考慮新生兒個體差異,且主要數(shù)據(jù)來自T1WI,亦未能排除水合氯醛對觀察結(jié)果的影響??傊琈TC技術(shù)能檢測輕度窒息新生兒缺血缺氧腦區(qū);缺血缺氧主要導(dǎo)致新生兒右側(cè)腦損害。

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