新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）是由于各种围生期因素所引起的缺氧和脑血流减少或暂停而导致的胎儿和新生儿的脑损伤，以足月儿最为多见，可继发引起脑瘫、智力低下、生长发育落后、癫痫等疾病的重要因素^[1]。然而新生儿缺氧缺血性脑损伤后，准确判断其临床预后是困难的。影像学检查可以直观地反映颅内病变的类型、程度及其演变过程，为临床早期诊断、及时治疗及其预后评价提供客观依据。缺血是新生儿HIE脑损伤早期的主要改变，目前的研究证实脑血流量（cerebral blood flow，CBF）降低将在细胞水平启动一系列有害生化事件，导致脑组织的急性损伤。即便在复苏后CBF恢复正常，仍可出现脑组织能量衰竭，引起继发性脑损伤。CBF测定可在一定程度上实时反映脑的血流动力学变化，为评价新生儿脑血流灌注性损伤的重要参数之一^[2]。因此，早期、动态监测CBF变化，对研究HIE发病机制和指导HIE治疗有着重要意义。一直以来，通过静脉团注对比剂或利用核医学方法测量CBF在儿科尚存在技术上的困难和伦理学上的疑问^[3]。动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL） MR灌注成像是一种以自由弥散的水为内源性示踪剂的MR灌注成像方法^[4]，为非侵袭性研究脑血流灌注提供可能。并且对比传统的注射对比剂团注法和核医学检查法，具有无创，可定量测量脑血流量，易重复等优点，为影像及临床医学研究提供了较大的空间。

       本研究应用连续动脉自旋标记（continuous arterial spin labeling，CASL）磁共振灌注的方法对新生儿缺氧缺血脑病患者CBF进行定量测量，旨在研究新生儿缺氧缺血性脑病早期血流动力学改变；探讨CASL磁共振灌注成像技术在新生儿缺氧缺血性脑病早期诊断中的应用价值。

1　资料与方法

1.1　检查对象

       本实验经中国医科大学伦理委员会批准，所有被试及患儿家属均已知情同意并已签订知情同意书。根据2005年中华医学会儿科学分会修订新生儿缺氧缺血性脑病诊断标准^[5]选取有临床病因包括产钳、吸引器助产、滞产、羊水吸入、脐带绕颈，出生时窒息伴出生后青紫、抽搐、母亲孕期患有妊高症，临床诊断HIE的患儿，排除镇静剂过敏或疑似过敏，常规剂量镇静剂不能有效镇静，以及脑干损伤或呼吸／循环系统并发症和脑血管畸形者，共选取足月患儿（胎龄37~41周，平均39.3周）以及无窒息史正常对照新生儿（胎龄37~41周，平均38.5周）各12例，分别于出生后8~24 h、48 h、7~12 d行常规T1WI、T2WI、DWI以及CASL检查。其中正常对照组4例新生儿7~12 d检查未实现。

1.2　MRI检查方法

       实验组及对照组儿童均在检查前鼻饲5％的水合氯醛1 ml/kg镇静，待儿童睡熟后进行MRI检查。MRI扫描全程对患儿施行呼吸、心电监护。

       MRI检查采用GE Signa 3.0 T超导型磁共振扫描系统，应用正交头线圈，CASL成像采用绝热IR序列标记双侧颈动脉，标记层面位于中心层面下方32 mm，标记时间2200 ms；延迟900 ms。用单次激发SE-EPI序列（TR/TE 4500/50 ms，FOV 180 mm，矩阵64×64，层厚8 mm，层间距1 mm，层数5。分别扫描标记前和标记后的脑实质相同层面，得到灌注图像，扫描持续时间6 min。

1.3　MRI数据分析

       磁共振扫描采集到的图像传输至后处理工作站，采用Functool Ⅱ软件包计算出每个研究对象的CBF图，选取双侧顶叶灰质（cortical gray matter，GM）、双侧基底节区（basal ganglia，BG）、双侧放射冠白质（white matter，WM）作为感兴趣区，测量各个感兴趣区CBF值。测得各组不同时点CBF数值，CBF数值以均数±标准差表示；各组之间进行t检验，以P<0.05为存在统计学差异。

2　结果

       在正常对照组，足月儿48 h基底节区CBF为58.47±10.32 ml·100g^-1·min^-1。顶叶皮层的CBF比基底节区的低，具有显著的统计学差异(P<0.01)，值为45.24±7.42 ml·100g^-1·min^-1，白质CBF相对灰质为低，具有显著统计学差异(P<0.01)，值为19.10±8.24 ml·100g^-1·min^-1。

       实验组各感兴趣区8~24 h CBF值与对照组水平相比明显减低，基底节区CBF值为33.69±9.76 ml·100g^-1·min^-1，具有显著统计学差异(P<0.01)，顶叶皮层的CBF减少到28.86±7.90 ml·100g^-1·min^-1，具有显著统计学差异(P<0.01)，白质的CBF减少到10.79±4.60 ml·100g^-1·min^-1，具有统计学差异(P<0.05)。在缺氧缺血后48 h，实验组白质CBF值与对照组无明显差异，基底节区和顶叶皮层的CBF显著高于对照组(P<0.05)，分别增加到69.26±12.53 ml·100g^-1·min^-1和52.56±7.85 ml·100g^-1·min^-1。7~12 d正常组与对照组各感兴趣区CBF无明显差异。另外在生后48 h，实验组顶叶皮层和基底节区(P <0.05)出现充血现象。实验组与对照组各部位不同观察时点CBF变化如表1所示。实验组与对照组的ASL灌注图像变化如图1，图2，图3所示。

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图1  男，正常足月新生儿。孕39^＋4周，无生后窒息史
Fig 1  A baby boy, normal full-term newborns. 39⁺⁴ weeks pregnant, no after birth asphyxia. 24h: GM 35.30 ml·100g^-1·min^-1；BG 52.46 ml·100g^-1·min^-1；WM 10.45 ml·100g^-1·min^-1 48h: GM 49.84 ml·100g^-1·min^-1；BG 62.86 ml·100g^-1·min^-1；WM 23.60 ml·100g^-1·min^-1 8d: GM 38.91 ml·100g^-1·min^-1；BG 45.43 ml·100g^-1·min^-1；WM 15.40 ml·100g^-1·min^-1

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图2  男，中度HIE。孕38^＋4周，出生时窒息伴出生后青紫，抽搐
Fig 2  Case 1, baby boy, moderate HIE. 38⁺⁴ weeks pregnant, after the bruising associated with birth asphyxia, twitch. 8h: GM 27.35 ml·100g^-1·min^-1；BG 28.63 ml·100g^-1·min^-1；WM 8.55 ml·100g^-1·min^-1 48h: GM 48.84 ml·100g^-1·min^-1；BG 62.49 ml·100g^-1·min^-1；WM15.49 ml·100g^-1·min^-1 7d: GM 41.95 ml·100g^-1·min^-1；BG 59.03 ml·100g^-1·min^-1；WM 12.57 ml·100g^-1·min^-1

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图3  男，重度HIE。孕39^＋1周，滞产
Fig 3  Case 2, baby boy, severe. 39⁺¹ weeks pregnant, prolonged labor. 18h: GM 17.27 ml·100g^-1·min^-1；BG 24.21 ml·100g^-1·min^-1；WM 7.15 ml·100g^-1·min^-1 48h: GM 50.50 ml·100g^-1·min^-1；BG 70.75 ml·100g^-1·min^-1；WM 19.76 ml·100g^-1·min^-1 7d: GM 26.01 ml·100g^-1·min^-1；BG 46.47 ml·100g^-1·min^-1；WM 11.54 ml·100g^-1·min^-1

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表1  实验组与对照组脑血流量比较
Table 1  Comparison of CBF between experimental group and control group

3　讨论

       脑部低灌注是HIE的病理改变的始动因素，而CBF可以反映脑的灌注状况、代谢需求和神经功能，是评价儿童脑损伤和恢复的重要参数。早期测量CBF的变化情况，对早期诊断HIE的灌注改变，以及指导治疗和判断预后有重要意义。

       经颅多普勒超声是长期以来国内外重症监护病房常用的监测新生儿HIE脑血流量的方法。该检查操作方便，但是检查结果受操作者水平的影响很大，而且它的空间分辨力和解剖精确定位能力都很有限。在成人广泛适用的通过静脉团注对比剂，利用常规磁共振动态灌注成像（DSC）或者用核医学手段^[4]测量CBF的方法，在小儿和婴儿应用方面都具有一定难度，如在单次扫描时因为累积效应不能重复测量，难于在多次不同扫描之间进行纵向比较，无法进行绝对的量化研究以及安全问题等等^[6]。

       ASL方法是对动脉血作磁标记作为内源性示踪剂，对灌注进行定量测量的一种无创技术。它利用磁标记动脉血液中的水份作内源性对比剂（示踪剂）。临近感兴趣组织层面的动脉血中的水份，被反转脉冲或饱和脉冲进行磁标记，经过一段延迟时间，在标记血流到达成像层面的后进行图像采集，采集获得的图像，采用配对对照方法，与没有标记的对照影像比较，得到灌注图像。相对于传统静脉团注对比剂的灌注成像，ASL灌注MR最突出的优点在于它的非侵袭性，可以测量任何年龄组试验者的CBF值，不存在累积效应，可在短时间内反复测量，而且MRI扫描用6~9 min即可完成。在过去十年，ASL灌注磁共振成像技术上的进展，已经使其从可行性研究阶段跃进到临床应用的前沿^[6,7]。

       新生儿脑内某些区域包括基底节、丘脑、脑沟裂周围白质及脑干等，髓鞘化较活跃，对能量代谢要求高，或含有较高的兴奋性神经递质，这些区域对严重急性缺氧缺血尤其敏感；而其他区域如皮层下白质及分水岭区则对较长期慢性缺氧缺血较敏感^[8,9]。本研究选取顶叶灰质、基底节区、放射冠白质做为感兴趣区，结果发现在正常对照组，48 h足月儿基底节区CBF值为58.47±10.32 ml·100g^-1·min^-1。顶叶皮层的CBF值（45.24±7.42 ml·100g^-1·min^-1）显著低于基底节区(P<0.01)，白质血流（19.10±8.24 ml·100g^-1·min^-1）显著低于灰质(P<0.01)，此结果与以往文献报道应用ASL方法对未镇静新生儿进行研究的结果基本一致。但本研究中测得CBF定量值较高，这可能是受到镇静剂的影响。由于CASL检查时间较长(6~9 min)，为了保证ASL检查成功率(Miranda^[10]对未镇静新生儿进行ASL检查，49名被试中有20名因头动过大无法进行数据分析)，我们对所有新生儿都采用鼻饲5％水合氯醛1 ml/kg的方法镇静。镇静药对于新生儿CBF的影响比较复杂，它一方面降低了脑组织的能量代谢和氧耗量从而通过神经调节降低脑血流量，另一方面又扩张脑血管，降低血管阻力从而在一定程度上增加了脑血流量。在本实验中CBF值略高，可能由镇静剂量的水合氯醛降低神经元代谢的效应相对较弱，而其扩张脑血管作用对于新生儿调节能力较差的脑血管系统作用相对较强所致。

       本研究采用CASL灌注成像方法来研究足月HIE患儿的CBF变化。发现在缺氧缺血后8~24 h，实验组各感兴趣区CBF值均显著低于对照组相应区域，其中皮层和基底节区更为明显(P<0.01)。这与Kirimi^[11]等应用多普勒超声所测得的HIE患儿12 h脑血流量变化结果一致，可能是窒息等缺氧事件将引起机体血流重新分配于脑等重要器官，脑灌注压的显著增加以及缺氧将导致脑血管自身调节功能的下降或丧失，脑动脉系统不能通过血管舒张来增加脑灌注量，从而导致CBF的显著降低^[12]。此外，我们的检查时间相对较晚（出生后8~24 h）也可能对检查结果造成一定影响。

       此外，我们发现在生后48 h，实验组顶叶皮层和基底节区(P<0.05)出现充血现象，最近针对成年人的研究也发现在持续的缺氧缺血后相对慢性的恢复时间段内（24~96 h）会出现皮层充血现象，这可能由于缺氧缺血后脑组织灌注压升高、脑血管调节能力恢复，血管通透性改变、组织缺氧以及代谢产物蓄积等因素导致^{[13,14,15,16]}。这种充血现象对于HIE预后的影响还有待研究，它能够为脑组织提供必须的能量物质，并且带走有害的酸性代谢产物以维护正常的神经功能，但它也可能进一步破坏血脑屏障，从而导致脑组织损伤加重。

       在7~12 d时，实验组与对照组各感兴趣区CBF均无明显差异，这与其他研究报道基本一致^[11,17,18]。Menq等^[18]的动物实验也证实在缺氧缺血后7 d尽管此时缺氧缺血半球的脑实质内组织学上已经有所改变（包括神经胶质增殖增生、反应，髓磷脂基蛋白减少，细胞死亡增加），但CBF在两侧半球之间没有什么差别，可能是CBF图像灰白质间对比度降低而影响了组织损伤的显示所致。由此，我们认为对于HIE患儿在出生7 d后再进行CASL检查可能已经无临床意义。

       我们对HIE后白质CBF变化的观察还发现：与对照组相比，缺氧缺血后8~24 h白质CBF的减少比灰质更为显著，在48 h白质也未见高灌注改变。有报道^[19,20]显示在相对轻度的脑缺氧缺血或不完全的窒息后白质较灰质受累程度反而更重。有研究认为这可能与在脑灌注压不足的情况下脑血流量发生了重分配有关，这种重分配使得血液灌注优先保证灰质和基底节以及丘脑的血供，从而加剧了白质的缺血。

       尽管本实验ASL的分辨率较为理想（3 mm×3 mm×5.5 mm），但是，这也不足以避免脑脊液的部分容积效应对CBF测定的影响。而在基底节区内囊的白质纤维束对CBF造成的影响也难以避免。此外本实验所使用的线圈直径与新生儿头相比相对较大，图像的信噪比也略低于成人水平，这也可能对实验结果造成一定的影响。

       以上足月HIE患儿CBF改变与临床表现、分度、常规MRI以及DWI表现及预后之间的联系尚需要大样本研究的进一步证实，因此今后我们还需要进行长期的随访和扩展样本量，以明确HIE早期CBF改变与临床预后间的联系，特别是需要深入研究不同感兴趣区的CBF改变与该区域损伤和修复之间的关系，以及对不同程度损伤患儿进行进一步对比分析。