足月新生儿缺氧缺血性损伤的MR成像要点与误区

足月新生儿缺氧缺血性损的MR成像：要点与误区,文章来源：RadioGraphics,大纲,1、不同影像学检查方法2、足月新生儿正常MR表现3、足月新生儿缺氧缺血性脑病（HII）MR表现:（外周模式、基底神经节-丘脑模式、全脑损伤）4、先进的成像技术：MRS、DTI5、影像学表现的时间演变过程,简介,缺氧缺血性损伤（HII），也称为缺氧缺血性脑病，是指由缺氧或局部缺血事件导致的新生儿脑病的亚组。围产期窒息是本症的主要病因。凡是造成母体和胎儿间血液循环和气体交换障碍使血氧浓度降低者均可引起窒息。由宫内窒息引起者占50%；娩出过程中窒息占40%；先天疾病所致者占10%。 每1000个活产婴儿中，1至4个婴儿可能为HII(取决于定义缺氧性脑病的指标)。在幸存者中，多达25表现出永久性神经损伤，通常表现为脑瘫，智力低下或癫痫发作等。近年来，由于磁共振(MR)的应用，能够早期发现病变并采取相应预防措施，同时也用,于评估组织损伤的严重性及作为预后指标。然而，在病变早期以及病变随时间演变的特性，影像学诊断有时比较困难。足月儿和早产儿影像学表现显著不同;本文主要讨论足月新生儿的影像学表现。 足月新生儿HII常用两种主要模式来描述：外周模式和基底神经节 - 丘脑模式，这两种模式取决于损伤持续时间和严重程度。外周模式发生在轻度缺氧或持续时间较长的局部缺血的情况下。基底神经节 - 丘脑模式最常见继发于短期更严重缺氧或缺血事件后。偶尔也会表现为全脑性损伤。在不同时间段获取图像，可以看到相应弥散受限及影像学表现的演变过程。先进的MR成像技术，包括MRS，DTI，可以提供额外有价值的信息及提高诊断HII的特异性。,不同影像学检查方法,US检查CT检查 在诊断HII的敏感性是不同的MR检查,超声检查,经颅超声(US)检查是一种无创性检查，并且可以对新生儿进行床旁评估。由于其对操作者有很大依赖性，敏感性和特异性低，以及对微小病灶容易漏诊，超声(US)对HII进行评估并不是最佳选择。,足月新生儿出生后1天经颅超声检查的一个切面，显示了脑室系统裂隙样形态，以及在丘脑(箭头)和室旁脑白质稍高回声（长箭头）,CT检查,CT对HII进行评估不是最佳选择。部分原因是其本身固有的辐射暴露的缺点。 由于新生儿大脑含水量很高，皮层下白质通常具有低衰减性，水肿或脑实质损伤的早期表现在CT上可能会被掩盖。在更为严重的HII患儿病例中，丘脑和基底节区相对衰减性降低，使其灰白质分界不清，这些现象在CT上通常表现很轻微，很容易漏诊。,MR检查,目前，MR成像是最敏感的，并且广泛应用，尤其是MRS和DTI的应用可以提供额外有价值的信息并提高诊断HII的特异性。 足月新生儿正常MR表现与早产儿和儿童显著不同。 理解足月新生儿的正常发育和解剖是识别病理过程的关键。,足月新生儿正常MR影像学表现,胎儿大脑在正常产前发育期间，早期髓鞘形成区域在T1WI图像上呈相对高信号和T2WI图像上呈相对低信号。 在妊娠35周时，苍白球和丘脑腹外侧髓鞘形成，在T1WI图像上呈稍高信号，在T2WI图像上呈稍低信号，与早期髓鞘形成的区域相对应。 在T1WI图像上，苍白球（尤其是内侧面）和丘脑腹外侧应比其他灰质核团具有稍高信号强度。 在大约妊娠36周时，早期髓鞘形成沿着皮质脊髓束进行，在罗兰氏前区皮质(注：罗兰氏前区：包括一部分中央前回和一部分中央后回。)和内囊后肢的后部最明显。,足月新生儿正常MR影像学表现,内囊后肢的后部和罗兰氏前区皮质小的区域在T1WI图像上应该呈相应高信号，在T2WI图像上呈相应低信号。 壳核后外侧和丘脑腹外侧核较大的区域在T2WI图像上呈低信号。 注意：内囊后肢的后部大约在妊娠36周之前髓鞘还没有形成。因此，在妊娠36周之前胎儿的内囊后肢这一正常区域在T1WI及T2WI图像上并不能看到相应高信号及低信号。在这个阶段，皮质脊髓束还没有髓鞘化。,足月新生儿正常MR影像学表现,在健康足月新生儿的T1WI图像上，应始终在内囊后肢中观察到高信号区域，并且比壳核后外侧呈相对更高的信号强度。丘脑腹外侧核和苍白球（特别是在内侧面）应该比其他深部灰质核团具有更高的信号强度，在T2WI上呈相应低信号。在T2WI图像上通常也能够看到壳核远外侧及屏状核区域呈低信号。,足月新生儿正常MR影像学表现,注：罗兰氏前区皮质包括一部分中央前回和一部分中央后回),足月新生儿正常MR影像学表现,正常足月新生儿，7d龄， (a)图、(c)图T1WI，对应于正常早期髓鞘形成的区域,内囊后肢(箭头)呈高信号,苍白球(*)和丘脑腹外侧(长箭头)中也呈稍高信号。内囊后肢比相邻的灰质信号更高，尤其比壳核后外侧信号更高。,足月新生儿正常MR影像学表现,(b)图、(d)图T2WI ，对应于正常早期髓鞘形成的区域,内囊后肢呈(箭头)低信号。壳核远外侧(黑)和丘脑腹外侧(白)也呈低信号区。,足月新生儿HII,足月新生儿HII的临床模式和影像学表现取决于缺氧或缺血损伤持续时间和严重程度（表2）。在围产期环境中，短期（10分钟）的相对轻微的缺氧或缺血性发作是常见的，通常没有严重的神经功能障碍。临床及影像学表现上的后遗症往往与缺氧缺血性损伤持续时间更长或更严重有关。,足月新生儿HII,表现为外周或分水岭模式的损伤,基底神经节 - 丘脑模式的损伤,足月新生儿HII,外周模式（也称为矢状窦旁，分水岭或边缘区模式）是最常见的，并发生在轻中度低血压或局部缺氧时间过长。基底神经节 - 丘脑模式，通常发生在持续时间较短的严重缺氧或严重低血压事件中。全脑损伤的模式，当损伤同时严重和持续时间较长时，缺氧缺血性损伤将更严重，偶尔背侧脑干和整个大脑皮层参与。分水岭：大脑前动脉皮质支在大脑半球上外侧面的前2/3上部与大脑中、后动脉的皮质支相吻合，形成带状的“分水岭”,外周模式,当轻至中度的血流量减少或局部缺氧持续时间长时，循环血量会发生从前向后的分流，以保证重要结构有足够的灌注，特别是脑干，基底节区和整个小脑。由于对重要结构的相对保护，在出生时，临床上神经功能受损的表现可以是轻微的或延迟出现。足月新生儿长期轻中度低血压或局部缺氧时，在大脑皮层和皮层下白质表现为外周模式的损伤，顶枕叶及颞叶的后部通常比前部区域更易受到影响。在急性期，这种损伤模式在皮层和皮层下白质出现相应弥散受限(图3)。随着损伤的进展，在受影响的区域中能观察到皮质变薄及皮层下白质减少。可以看到相邻侧脑室积水扩张，特别是在三角区和后角。,外周模式,足月新生儿HII外周（失状窦旁，分水岭和边缘区）模式：(a)DWI和ADC(b)显示周边两侧枕叶对称性弥散受限。,基底神经节 - 丘脑模式,伴有严重的低血压，缺氧，或短暂的呼吸心跳骤停及重要结构分流不足时，实质损伤见于大脑新陈代谢最活跃的区域(主要见于丘脑腹外侧，壳核后部，皮质脊髓束及海马)。在常规脉冲序列中，DWI在诊断HII的早期是有用的。(DWI：利用扩散敏感梯度脉冲将水分子弥散效应扩大，来研究不同组织中水分子扩散运动的差异，其方法就是在常规的任意MRI序列上施加扩散敏感梯度脉冲来获得。),基底神经节 - 丘脑模式,以基底神经节 - 丘脑模式损伤为主的严重HII： 5d龄，婴儿 ，轴向ADC和DWI显示在罗兰氏前区皮质、基底节，双侧丘脑和内侧颞叶弥散受限,基底神经节 - 丘脑模式,当新生儿窒息时，如果损伤在一小时之内，DWI可能为假阴性，即使是阳性，往往也会低估了损伤的严重程度。而此时ADC值较正常降低了大约30-50，因此DWI和ADC值同时比较很重要。 DWI在缺氧或缺血事件后约1周出现假阴性，这种现象称为假性正常，在基底神经节 - 丘脑模式的损伤中更为显著。因此，DWI与ADC应一起评估，通常在窒息事件后1-5天最有用。,基底神经节 - 丘脑模式,基底神经节 - 丘脑模式的HII患儿在2-3天T1WI图像上没有或很轻微信号强度变化。在3-7天期间，壳核后外侧，丘脑腹外侧和皮质脊髓束在T1WI图像上呈异常高信号区域。此外，在T1WI图像上，内囊后肢正常高信号区域可能消失，称为后肢高信号缺失。,基底神经节 - 丘脑模式,以基底神经节 - 丘脑模式损伤的严重HII， 5d龄，婴儿：(a)图、(b)图T1WI :双侧壳核和丘脑腹外侧核呈异常高信号，(箭头)。 内囊后肢显示不清，这种表现称为后肢高信号缺失。,基底神经节 - 丘脑模式,(c)图、(d)图T2WI ：在壳核后外侧和丘脑腹外侧（箭头）呈异常低信号区。,基底神经节 - 丘脑模式,7d龄，婴儿， (a)严重HII的婴儿，DWI(左)和ADC(右)显示：在双侧基底节区和内囊轻度对称性弥散受限。,基底神经节-丘脑模式,(b)左示：同一患者T1WI图像上:壳核后外侧呈稍高信号(箭头)， 内囊后肢高信号缺失，丘脑腹外侧(箭头示)信号相对增高。虽然内囊后肢能模糊看到，这种表现被认为是异常的，因为在T1WI图像上内囊后肢应该比壳核后外侧信号更高。右示：在同一患者T2WI图像上，豆状核外侧更长T2信号，特别是壳核后外侧(箭头)，这表明是水肿的表现。双侧丘脑也出现异常水肿(箭头示),(c)7d龄，健康婴儿大脑。左示：T1WI图像上显示苍白球（*）更高信号，比壳信号强度高。内囊后肢是稍高信号。它通常比壳核后外侧具有更高的信号。右示：T2WI显示丘脑腹外侧和内囊后肢、壳核远外侧呈低信号。,基底神经节 - 丘脑模式的严重HII患儿,11d龄， (aT1WI示：壳核后外侧和丘脑腹外侧中的高信号(箭头),右边更严重。 通常在内囊后肢看到的正常高信号区域也相对缺失。 (bT2WI示：壳核后外侧(箭头)呈异常高信号区域，而不是正常的低信号，是水肿的表现。内囊后肢的正常低信号(黑箭头)显示模糊，丘脑腹外侧看到高信号(白)，右侧更重。,4d龄，基底神经节 - 丘脑模式的HII婴儿，肌张力降低和左侧肌无力。 (a)T1WI示:在左侧壳核后外侧及丘脑腹外侧呈异常高信号区域。 在右侧，基底神经节信号正常，苍白球表现出比壳核后外侧及丘脑更高信号强度。 两侧内囊后肢显示不清楚，左侧更重。 (b)T2WI示：壳核后外侧及丘脑腹外侧呈非对称性异常低信号。 双侧内囊后肢显示不清楚，左侧更重。,4d龄，基底神经节 - 丘脑模式的HII婴儿，伴有肌张力降低。(a)轴向T1WI示:在壳核后外侧和丘脑腹外侧呈异常高信号，右侧更重，双侧内囊后肢信号缺失。 (b)轴向T2WI示:壳核后外侧、内囊后肢以及丘脑腹外侧的正常低信号缺失。,全脑损伤,当损伤累及基底神经节和丘脑及灰白质的广泛区域时，称之为全脑损伤的严重模式，包括基底神经节 - 丘脑和外周损伤模式。 伴有全脑损伤的婴儿中，在DWI图像上，由于幕上脑实质均匀弥散受限，所以在两侧大脑半球水平可能会出现误诊。大脑半球的DWI表现与小脑半球的正常DWI表现进行比较是有用的。 大脑半球在DWI上弥散受限，与正常小脑信号相比呈相对高信号，这种表现被称为“白大脑”征象。,6d龄，癫痫持续状态的婴儿，全脑损伤。 轴向DWI(a)和ADC(b)示:幕上大脑弥散受限。,轴向DWI(a)和ADC(d)MR示:相对于小脑，幕上结构呈高信号，这种表现 称为“白大脑”征象。,先进成像技术,质子MRS：当常规MR成像方式是假阴性或低估损伤程度时，MRS可以提供额外的信息并且增加特异性，特别是在出生后24小时以内的婴儿中。作为无氧代谢标记物的乳酸，在短回波时间（35msec）获得的波谱上，在1.3ppm处具有特征性双峰，在中间回波时间（135-144msec）获得的低于基线的波谱是反转的。这种反转将乳酸峰与相邻的脂质峰（在0.9-1.3ppm处）区分开，因脂质峰在中间回波时间不反转。健康成人和足月新生儿大脑不显示乳酸峰。在HII的足月婴儿中，乳酸水平几乎立即升高，并且乳酸双峰存在于短回波时间获得的图像上的1.3ppm，及在中间回波时间获得的图像上反转。,(a)5d龄，重度HII的婴儿,短回波时间(35毫秒)的MRS示：异常乳酸峰大约在1.3ppm（箭头）。(b)同一患者，中间回波时间(144毫秒)MRS示：乳酸峰在基线以下反转(箭头)。,(c)1d龄，重度HII婴儿，定量MRS示：特征性异常乳酸双峰在1.3 ppm(箭头)。,MRS缺点,MRS用于诊断HII的一个缺点是乳酸在某些正常的临床情况中也可以存在。 与足月婴儿相比，早产儿可能有相对升高的乳酸及相对降低的NAA水平，乳酸峰的存在可能是正常的。 因此，当进行波谱分析时应把孕期考虑在内。 此外，乳酸是脑脊液中的正常成分，当进行波谱分析时，排除脑脊液流空效应是很重要的。MRS波谱分析的另一个缺点是乳酸在出生后大约24小时可以恢复到正常水平，称为乳酸峰的假性正常。 在这一段时间内单纯分析MRS可能出现假阴性结果。在24-48小时后会出现乳酸水平的继发性升高，称为继发性能量衰竭，乳酸水平在HII发作后大约第5天达到峰值。,DTI,DTI：可以在三维空间内定量分析组织内水分子的弥散特性。在人体组织中，水分子的运动由于受到组织细胞结构的影响，在各个方向弥散程度是不同的，具有方向依赖性，即具有各向异性。出生后大脑仍继续发育、髓鞘化，2岁左右基本完成，遵循从后向前、从背侧到腹侧、从中央到周围的规律进行髓鞘化，胆固醇逐渐降低，磷脂逐渐增多，最后形成成熟的髓鞘，在这个过程中， 组织的各向异性不断增加，利用DTI技术，可以定量分析不同部位脑组织的各向异性程度，显示大脑的发育过程。 DTI作为新生儿大脑弥散特性的定量指标，常用量化参数是ADC和FA值。(DWI：只在X、Y、Z轴三个方向上施加敏感梯度，不能完全正确地评价不同组织在三维空间内的弥散情况，组织各向异性程度往往被低估。),ADC,健康足月新生儿的大脑含水量高于大龄儿童和成人,因此具有更高的正常范围的扩散率。在健康婴儿中，ADC(平均弥散系数)在丘脑中为最低及在额叶白质中为最高。当怀疑HII时，基底神经节和脑干中ADC值降低，表明与不良神经功能相关(早期常规MR和DWI上表现正常)。在1-6天，壳核后部和内囊后肢中ADC值越低，早期神经功能越差。在对HII患儿进行2年随访评估中发现，内囊后肢的ADC值与提高生存率及改善预后有关。,FA,FA（各向异性指数）值具有可变的结果。在中重度HII的患儿中观察到FA值降低，而仅在重度HII的婴儿中观察到ADC值的降低。FA值在较长时间内保持降低，包括ADC值假阴性期间。这些研究表明弥散系数的定量分析可以提高诊断HII的灵敏度(早期常规MR表现为正常)，并提供有价值的预后信息。(FA：是分析各向异性最常用的参数，指弥散的各向异性部分与弥散张量总值的比值，反映了各向异性成分占整个弥散张量的比例，脑白质中FA值与髓鞘的完整性、纤维的致密性及平行性呈正相关.),影像学表现的时间演变过程,HII的影像学表现与窒息的持续时间有关（表3）。 窒息最常发生于围产期， 在生后第一天，常规MR成像结果往往是阴性或轻微改变。 在急性HII发作后，乳酸几乎立即上升，MRS通常在生后24小时内是最有用的检查方法，尤其当DWI在这一时间段内是假阴性时。然而，乳酸水平的假性正常（出生后约24小时发生）可能混淆对早期MRS的理解。 在接近24小时，弥散评估（ DWI或量化ADC值或FA值）在大脑重要结构中是最敏感的。 DWI阳性结果持续约1-5天，之后可能出现假正常化，此时，T1WI、T2WI可能是最有用的。,影像学表现的时间演变过程,选择每种成像技术的最佳时间,出生天数,24h内：MRS最敏感，(T1WI和T2WI可能产生假阴性结果)。 然而，乳酸水平大约在24小时降至正常，此时，MRS表现为假性正常化(白色方块)及假阴性结果。 在窒息事件24小时后：DWI是最敏感的成像技术。在24-48小时后：乳酸水平的再次上升，称为继发性能量衰竭，此时MRS灵敏度恢复。 DWI在损伤后1-5天是最佳选择，随后会发生假性正常化。在2-3天： T1WI和T2WI最敏感。,影像学表