NBNA评分联合磁共振弥散张量成像在早产儿脑白质发育评价中的作用及相关性分析

Abstract

目的

探讨早产儿磁共振弥散张量成像中的各向异性分数（fractional anisotropy，FA）与新生儿行为神经测定（Neonatal Behavioral Neurological Assessment，NBNA）评分的相关性，从影像学角度评价FA在早产儿脑白质发育中的诊断价值。

方法

前瞻性选择2016年10月至2020年1月生后24 h内入住郑州大学第三附属医院新生儿重症监护室的98例早产儿为研究对象，根据NBNA结果分为异常组（<37分，51例）与正常组（≥37分，47例），采集两组早产儿10个感兴趣区的FA值，比较两组间的差异，并分析FA值及脐动脉血气pH值与NBNA结果的相关性。

结果

异常组内囊后肢FA值、脐动脉血pH值低于正常组（P<0.05）。内囊后肢FA值、脐动脉血pH与NBNA评分呈正相关（分别r_s=0.584、0.604，P<0.001）；内囊后肢FA值与脐动脉血pH呈正相关（r_s=0.426，P<0.05）。

结论

早产儿内囊后肢的FA值能定量反映脑白质发育情况，其与NBNA评分具有相关性，二者结合能够更准确、更客观评价早产儿脑白质发育情况。 引用格式:

随着二胎政策的放开，高危孕产妇增多及围生医学的进步，早产儿的出生率和存活率呈现逐年升高的趋势^［1］，但早产儿脑损伤的发病率却无明显下降^［2］。江苏省一项多中心研究显示早产儿脑损伤的发生率约27%^［3］。早期识别早产儿脑发育和功能，降低早产儿脑损伤程度和神经系统后遗症的发生有重要意义。临床上广泛应用的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）常规序列、头颅超声等仅能反映脑内宏观结构的病变，无法定量评价脑白质发育；而弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）通过定量分析水分子各单位体积内扩散的程度和方向，可直观反映脑白质纤维束的发育规律；新生儿行为神经测定（Neonatal Behavioral Neurological Assessment，NBNA）可反映早产儿脑发育状况及神经发育预后^［4］。李艳等^［5］研究发现足月儿缺氧缺血性脑病大脑相关感兴趣区（regions of interest，ROI）表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）与NBNA评分存在一定的相关性。而在早产儿中NBNA评分与ADC值的相关性研究鲜有报道，同时与各向异性分数（fractional anisotropy，FA）值的相关性报道也值得进一步探讨。因此本研究旨在运用DTI，分析FA值，探讨其与NBNA评分的相关性，以期对早产儿的神经系统发育进行量化评估，并从影像学角度为临床诊断提供更真实可靠的依据。

1. 资料与方法

1.1. 研究对象

前瞻性选择2016年10月至2020年1月郑州大学第三附属医院新生儿重症监护室共收治的98例早产儿为研究对象，依据NBNA结果，分为异常组（<37分，51例）和正常组（≥37分，47例）。纳入标准：（1）胎龄<33周，且出院前完成头颅MRI及DTI检查者；（2）校正胎龄40~44周行NBNA检查者。排除标准：（1）生后首次头颅超声发现存在II级以上的脑室内出血者；（2）先天性颅脑发育畸形者；（3）围生期有重度窒息者；（4）先天遗传代谢性疾病者。

本研究获早产儿家长签署知情同意书，并经医院伦理委员会批准（医伦审第28号）。

1.2. 资料收集

收集相关资料：（1）孕母孕期情况：生育年龄、孕次、产次、流产次、产前糖皮质激素使用情况、羊水情况；（2）早产儿一般情况：胎龄、出生体重、出生方式、性别、多胎、Apgar评分；（3）早产儿并发症情况：呼吸窘迫综合征（respiratory distress syndrome，RDS）、支气管肺发育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）、坏死性小肠结肠炎（necrotizing enterocolitis，NEC）、小于胎龄儿（small for gestational age，SGA）、住院时间、辅助呼吸时间、是否应用咖啡因等；RDS、BPD、NEC的诊断标准参考第5版《实用新生儿学》^［6］。

1.3. MRI检查及DTI图像处理分析

两组早产儿于校正胎龄40~44周完成头颅MRI及DTI检查。采用德国Siemens 3.0 T skyra超导MRI扫描仪，行常规矢状位T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）扫描和轴位T1WI、T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）、DTI扫描。将所有DTI图像资料导入Siemens syngo.via后处理站，软件自动生成FA图。在FA图上依次手动选择10个ROI，包括胼胝体压部、内囊后肢、豆状核、丘脑、尾状核、额叶白质、顶叶白质、枕叶白质、大脑脚、小脑，其大小均控制在（10±2）mm²，所有ROI均放置于解剖位置中央（图1），并尽量避开白质或灰质损伤区域，分别测量每个ROI的FA值3次，并计算平均值。

图1. FA图ROI的选取 各数字代表相应部位的ROI，1.胼胝体压部；2.内囊后肢；3.豆状核；4.丘脑；5.尾状核；6.额叶白质；7.顶叶白质；8.枕叶白质；9.大脑脚；10.小脑。.

1.4. NBNA评分

由专业NBNA评分人员进行评定，要求在光线半暗、安静的环境中进行，在两次喂奶中间、睡眠状态开始，室温要求24~28℃，全部检查在10 min内完成。评分内容共5个方面：行为能力6项（反映对外界刺激和环境的适应能力）、被动肌张力4项（觉醒状态下进行）、主动肌张力4项、原始反射3项和一般反应3项，共20项。每项评分为3个分度，即0、1、2分，总分40分；NBNA评分≥37分为正常，<37分为异常^［7］。

1.5. 脐动脉血气分析

胎儿娩出后断脐，采用2把止血钳在靠近胎儿侧夹住长约15 cm的一段脐带，在止血钳外侧剪断脐带，使用肝素化注射器采集动脉血，应用全自动血气分析仪进行检测。

1.6. MRI常规序列脑白质损伤判读标准

脑室周围-脑室内出血（periventricular-intraventricular hemorrhage，PV-IVH）定义为脑室周围/脑室内区域的T1WI信号强度增加，而T2WI信号强度降低，并根据Papile等^［8］文献分为Ⅰ~Ⅳ级。点状脑白质损伤（punctate white matter lesions，PWML）定义为半卵圆中心、侧脑室周围脑白质出现点、线或簇状T1WI高信号、T2WI低或等信号病灶^［9］。脑室周围白质软化（periventricular leukomalacia，PVL）定义为存在脑白质减少、脑室宽而壁不规则，T2WI信号异常增高，T1WI信号降低^［10］。

1.7. 统计学分析

应用SPSS 25.0软件分析数据。正态分布的计量资料用均数±标准差（$\overline{x}\pm s$）表示，组间比较采用两样本t检验；非正态分布的计量资料用中位数（四分位数间距）［M（P ₂₅，P ₇₅）］表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料用例数和百分率（%）表示，组间比较采用Fisher确切概率法或${\chi }^{\mathrm{2}}$检验。相关性研究采用Spearman秩相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2. 结果

2.1. 两组孕母一般情况比较

两组孕母生育年龄、孕次、产次、流产次、产前应用糖皮质激素、羊水量异常、羊水污染情况差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1.

两组孕母一般情况比较

组别	例数	生育年龄[M(P 25, P 75), 岁]	孕次[M(P 25, P 75)]	产次[M(P 25, P 75)]	流产次[M(P 25, P 75)]	产前应用糖皮质激素[例(%)]	羊水量异常[例(%)]	羊水污染[例(%)]
正常组	47	32(28, 34)	2(1, 3)	1(0, 2)	1(0, 1)	41(87)	13(28)	7(15)
异常组	51	31(28, 35)	1(0, 3)	1(0, 1)	0(0, 2)	40(78)	11(22)	10(20)
Z/${\chi }^2$值		-0.261	-1.242	-0.818	-0.466	0.322	0.491	0.379
P值		0.794	0.214	0.413	0.641	0.250	0.484	0.538

2.2. 两组早产儿情况比较

两组早产儿胎龄、出生体重、出生方式、性别、是否为双胎之一、生后1 min及5 min Apgar评分，RDS、BPD、NEC、SGA发生率，住院时间、辅助通气时间、咖啡因应用比例、DTI检查日龄、皮质脊髓束稍稀疏比例、乳酸及剩余碱水平方面差异无统计学意义（P>0.05）；异常组NBNA评分、脐动脉血pH值低于正常组（P<0.05）。见表2。

表2.

两组早产儿情况比较

项目	正常组(n=47)	异常组(n=51)	t/Z/${\chi }^2$值	P值
胎龄 ($\overline{x}\pm s$, 周)	30.6±1.5	30.2±2.1	-1.158	0.250
出生体重 [M(P 25, P 75), g]	1 310(1 180, 1 570)	1 260(1 080, 1 500)	-1.432	0.152
剖宫产 [例(%)]	36(77)	32(63)	2.209	0.137
男 [例(%)]	26(55)	32(63)	0.558	0.455
双胎之一 [例(%)]	12(26)	9(18)	0.903	0.342
1 min Apgar评分 [M(P 25, P 75)]	8(7, 9)	8(7, 9)	-0.011	0.991
5 min Apgar评分 [M(P 25, P 75)]	9(8, 9)	9(8, 9)	-0.642	0.521
RDS [例(%)]	47(100)	51(100)	-	-
BPD [例(%)]	10(21)	17(23)	1.781	0.782
NEC [例(%)]	3(6)	2(4)	-	0.669
SGA [例(%)]	5(11)	4(8)	0.229	0.632
住院时间 ($\overline{x}\pm s$, h)	40±12	44±17	1.475	0.144
辅助通气时间 ($\overline{x}\pm s$, h)	118(89, 169)	143(99, 264)	-1.789	0.074
咖啡因应用 [例(%)]	36(77)	34(67)	1.182	0.277
DTI检查日龄 [M(P 25, P 75), d]	34(28, 41)	39(29, 48)	-0.986	0.324
皮质脊髓束稍稀疏 [例(%)]	21(45)	23(45)	0.002	0.967
NBNA评分 [M(P 25, P 75)]	37(37, 38)	34(33, 35)	-8.573	<0.001
脐动脉血气分析
pH ($\overline{x}\pm s$)	7.31±0.07	7.28±0.07	-2.448	0.016
乳酸 [M(P 25, P 75), mmol/L]	1.50(1.10, 2.03)	1.51(1.20, 1.51)	-0.239	0.811
剩余碱 [M(P 25, P 75), mmol/L]	-4.8(-6.7, -3.0)	-4.7(-6.0, -4.5)	-0.218	0.828

注：［RDS］呼吸窘迫综合征；［BPD］支气管肺发育不良；［NEC］坏死性小肠结肠炎；［SGA］小于胎龄儿；［DTI］弥散张量成像；［NBNA］新生儿行为神经测定。

2.3. 两组早产儿MRI常规序列脑损伤比较

两组早产儿PV-IVH、PWML、PVL发生率差异无统计学意义（P>0.05），见表3。

表3.

两组早产儿脑损伤情况比较 ［例（%）］

组别	例数	PV-IVH	PWML	PVL
P值		0.475	1.000	0.347
正常组	47	5(11)	2(4)	3(6)
异常组	51	3(6)	3(6)	1(2)

注：［PV-IVH］脑室周围-脑室内出血；［PWML］点状脑白质损伤；［PVL］脑室周围脑白质软化。

2.4. 两组早产儿头颅MRI及DTI中不同ROI FA值比较

异常组内囊后肢FA值低于正常组（P<0.05）；两组胼胝体压部、豆状核、丘脑、尾状核、额叶白质、顶叶白质、枕叶白质、大脑脚及小脑部位的FA值比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表4。

表4.

两组早产儿不同ROI FA值比较 ［M（P ₂₅，P ₇₅）或（$\overline{x}\pm s$）］

ROI	正常组(n=47)	异常组(n=51)	Z/t值	P值
胼胝体压部	0.581(0.500, 0.650)	0.556±0.084	-0.730	0.466
内囊后肢	0.541(0.520, 0.565)	0.525(0.491, 0.546)	-2.531	0.011
豆状核	0.140±0.039	0.131±0.032	-1.600	0.113
丘脑	0.169±0.025	0.168±0.023	-0.423	0.673
尾状核	0.056(0.049, 0.062)	0.059(0.051, 0.072)	-1.192	0.233
额叶白质	0.072(0.065, 0.087)	0.076(0.063, 0.089)	-0.402	0.688
顶叶白质	0.113(0.092, 0.152)	0.115±0.034	-0.306	0.760
枕叶白质	0.120(0.103, 0.150)	0.129±0.029	-0.580	0.562
大脑脚	0.140(0.127, 0.169)	0.158±0.043	-1.648	0.099
小脑	0.100(0.093, 0.121)	0.109(0.093, 0.122)	-0.306	0.760

注：［ROI］感兴趣区；［FA］各向异性分数。

2.5. 异常组中各因素相关性分析

内囊后肢FA值、脐动脉血pH值与NBNA评分呈正相关（分别r_s=0.584、0.604，P<0.05），脐动脉血pH值与内囊后肢FA值呈正相关（r_s=0.426，P<0.05），见表5。

表5.

异常组自变量与因变量相关性分析 （n=51）

自变量	NBNA评分		内囊后肢FA值
	rs值	P值	rs值	P值
内囊后肢FA值	0.584	<0.001	-	-
脐动脉血pH值	0.604	<0.001	0.426	0.002

3. 讨论

NBNA评分已广泛用于足月儿神经行为能力的评价，在对脑性瘫痪患儿早期神经系统发育筛查方面与全身运动质量评估方法有良好的一致性^［11］。邢珊等^［12］发现早产儿NBNA评分与大脑发育成熟度呈正相关，在早产儿脑发育及预后评估方面具有一定的临床价值。有研究表明早产儿内囊后肢FA值与以后的异常步态有关^［13］，内囊后肢的FA值减低对校正胎龄18~24个月早产儿的脑性瘫痪具有一定的预测作用^［14］。本研究通过头颅MRI DTI成像中各ROI FA值与NBNA评分做相关性分析，进一步探讨NBNA在早产儿脑发育评估中的作用。

DTI是目前唯一能够观察活体组织结构、髓鞘发育情况的无创性检查方法；其常用参数包括FA和ADC。在脑白质发育评价中，FA值比ADC值更准确^［15］，因ADC值会在生后7 d左右出现假正常化^［16］。FA值与髓鞘的完整性、平行性及纤维致密性呈正相关，随着胎龄的增大而逐渐升高，可反映脑白质髓鞘化程度^［17］，在脑损伤时会降低。且它对传统MRI图像上隐蔽的微观结构异常非常敏感，部分同期的常规MRI图像未见明显异常信号，后期随访发现患儿有明显的运动和认知异常^［18］。所以DTI可以相对客观地评价早产儿脑白质的发育^［19］。本研究将FA测量放置于与不良神经发育结局有关的ROI：认知功能与胼胝体、内囊后肢等部位的FA有关^［20］，而运动功能与内囊后肢、丘脑、胼胝体等部位相关^［20-21］。本研究中两组早产儿头颅MRI皮质脊髓束稍稀疏、PV-IVH、PWML及PVL比例差异无统计学意义，而异常组内囊后肢FA值低于正常组；相关性分析发现早产儿的内囊后肢FA值和NBNA评分呈正相关，这表明异常组脑白质髓鞘化发育程度低，脑发育相对落后；提示患儿可能存在认知及运动方面发育落后，这与NBNA评分结果一致。故NBNA评分联合DTI可早期发现异常，并对远期脑性瘫痪的发生具有一定的预测价值。

本研究还发现脐动脉血pH与内囊后肢及NBNA评分均具有相关性，这与Sabol等^［22］研究结果一致，其提出脐动脉血pH≤7.20与新生儿不良神经系统预后有关。2021年新生儿脐动脉血气分析临床应用专家共识^［23］也指出脐动脉血pH和剩余碱特异度高，而灵敏度较低，与Apgar评分结合可增加新生儿窒息诊断的准确性；通过本研究表明与NBNA评分及DTI联合可更进一步预测早产儿神经发育结局。本研究局限性为样本量不足，随访时间短，并且未测量DTI的径向或轴向扩散系数等。

综上所述，早产儿内囊后肢FA值与NBNA评分存在一定的相关性，DTI中FA值侧重从脑微观结构变化来反映脑白质发育情况，而NBNA评分侧重评价早产儿中枢神经系统的整体功能，因此，两者结合能更准确、客观地预测早产儿远期预后，对临床早期实施干预治疗起着积极的作用。