HIE发生发展及影像诊断PPT课件

缺氧缺血性脑损伤 （Hypoxic Ischemic Injury, HII）,1,缺氧缺血性脑损伤（Hypoxic Ischemic Injury, HII）是导致死亡和重度神经性瘫痪的主要原因。影像学检查在诊断和治疗HII中有重要作用，有助于指导急性期的处理和提供远期预后的信息。正确诊断HII要求影像医师熟悉HII在各个时期的影像表现。 脑的成熟度、持续时间、和损伤的严重程度及类型都会影响到HII的影像征象。 损伤类型：窒息性：HIE栓塞性: CVD related-injury 中毒性: CO中毒及其他代谢障碍性疾病（MELLAS） 严重的缺氧缺血(包括早产儿和新生儿)最早的损伤位于深部灰质，而周围的损伤更多见与较大的年龄组。次深部的损伤可导致早产儿的脑室内出血和脑室外白质损伤，及旁矢状面的分水岭区梗死。出生后，严重的弥漫性灰质损伤累及相关的外周皮层和由后循环供血的结构。 由于传统的影像学检查对急性期的表现不敏感，而DWI及MRS有助于早期诊断HII，新的神经保护策略重点在于尽可能减少缺氧缺血性脑损伤的范围。因此早期诊断对于HII预后和治疗具有重要意义,概述,2,HII是一种灾难性疾病,常常会导致儿童的死亡和长期的神经性瘫痪。HII的治疗包括大量的支持性护理，但这对阻止损伤的发展没有任何作用。新的神经保护策略目的是限制缺氧缺血性脑损害的程度正在研究中。许多治疗方法，包括低温和兴奋拮抗剂要求在发病6小时内使用方有效，这使得早期诊断非常重要。神经系统成像包括US、CT和MRI的HII患者的检查中有重要作用。随着越来越多的有效治疗方法的采用，MRI在HII在早期诊断中起着重要作用。此为，亚急性节段的影像学检查可以提供评估损伤的严重程度和范围的由于信息，这有助于评估远期的预后。 HII的影像表现是多变的，受多种因素影响，包括脑的成熟度、损伤的持续时间和严重程度，及影像检查的类型及时间。早期的影像表现不明显而常常被忽略。因此，熟悉各种形式的损伤表现并重点注意可疑的HII。,3,无论何种原因导致的损伤，共同的病理过程是脑缺血和缺氧。一般来说，婴儿和儿童的HII主要是窒息导致脑缺氧。而持续缺氧、心肌缺血可导致心输出量减少最终造成脑缺血。因此，窒息性脑损伤是缺氧的后果。实际上，不合并缺血的急性缺氧是不太可能造成损伤的，除非缺氧时间较长。另一方面，成人的缺血主要是心脏疾病和脑血管疾病引起，这都会因为血流减少而继发脑的缺氧。,HII的病理过程和影响因素,窒息,缺氧,心输出量减少,HII,调控机制,不发生损伤,轻中度,重度,4,HII并不同时影响全部的脑结构。某些结构的脑组织要较其它部位的脑组织损伤发生的早，称为选择易损性。 损伤方式反映了兴奋性神经反射弧的功能丧失。 选择性神经死亡与一系列复杂的有害的生化反应有关。缺血缺氧导致ATP减少，细胞内乳酸聚集，最终损害细胞膜功能。突触前的细胞膜去极化导致大量兴奋性神经介质的释放，特别是谷氨酸，在未成熟的大脑，谷氨酸优先与NMDA受体结合,引起钙离子通道开放，N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的激活使得大量钙离子流入神经后突触，触发了一系列的细胞溶解反应，包括细胞膜磷脂酶的激活和氧自由基的释放。线粒体损伤造成ATP产生减少，最终导致细胞能量的减少。严重的能量减少造成迅速的细胞死亡。如果损伤的程度较轻，神经元可以在损伤后存活一定时间，及延迟死亡又称之为凋亡。凋亡在不成熟脑组织的损伤中扮演着主要角色。 细胞凋亡在HII中扮演一定角色。,5,Hypoxia-ischemia,Cellular energy depletion,Inhibition of ATP dependent GLU reuptake,Ca 2+ influx into postsynaptic cells,Anaerobic glycolysis and lactate accumulation,Presynaptic membrane depolarization,Free radical formation,Mitochondrial injury,GLU release and activation of NMDA Ca 2+ channels,severe,mild,necrosis,apoptosis,6,从这个模式图中我们可得出以下结论：a. 在大脑中，谷氨酸或其它兴奋性介质受体高度集中的区域（主要位于灰质）更易于发生缺氧缺血所致的兴奋性中毒；b. 在氧耗量高的脑部区域会更快更早的发生缺氧缺血性损伤；c. 迟发性脑损伤与细胞凋亡有关。d.这些因素有助于解释在HII患者上观察到的相对特异性的损伤改变。 e.在任一患者，脑部易于发生缺氧损伤的区域主要由脑的成熟度决定，而后者又与患者年龄和妊娠时间有关。这是HII的影像表现在围产期新生儿（出生后一个月内）和成人甚至较大婴儿不同的原因。因此，在解释可疑HII时，我们必须认识到损伤时的脑成熟度。 f.缺氧缺血损伤的严重程度在决定脑损伤的分布中也有重要作用。重度缺氧缺血发作与较轻HII导致的结果不同。损伤的持续时间也决定了HII的损伤方式。有人建议，在儿童人群中，缺血发作至少持续15分钟才会有脑损伤的改变。,7,新生儿期HII HII一直是新生儿死亡和神经发育异常的主要原因。其发病率估计在2-4成活新生儿中。15-20的HII婴儿在新生儿期死亡，而25发展为永久性的神经性残疾。 高危因素：产前：大部分情况，HIE在新生儿与独立的产前高危因素有关（包括母体高血压，不育症的治疗，多次妊娠，妊娠感染和甲状腺疾病）或产前与产中因素相结合。单独的产中因素包括手术器械的损伤，臀位吸引，脐带脱出和母体发热，在HII的发病中占较小的一部分。仅10的HII与产后并发症有关，如严重的呼吸系统疾病，败血症，或急性发作的疾病。,8,临床表现,临床征象和症状在出生时无特异性，一般过段时间后才表现出来。但数据研究显示，重度的HII可在获得足够的临床资料时诊断。 征象包括产中的不良反应（如胎儿心律异常），重度的功能减低（如Apgar阿布哥尔评分5分），需要进行复苏，重度的酸中毒，早期神经系统检查异常，脑电图异常。重度损伤后的第一个小时，新生儿可能表现为意识不清，间歇性呼吸暂停，或心动过缓。特别是当皮层损伤的时可出现缺氧表现，部分出惊厥。重度缺氧损伤的存活儿一般都会发展四肢轻瘫，舞蹈手足徐动症、重度癫痫发作，或精神发育迟缓。中度损伤的患儿可发展为痉挛性双侧瘫痪或四肢麻痹。轻度HII可完全恢复或出现轻度的发育迟缓。,9,重度窒息：HII及（或）脑室出血,重度窒息:重度窒息主要有两个结局：HII和（或）脑室出血。窒息导致中心式深部灰质损伤（基底核团、腹侧丘脑、海马、背侧脑干和外层膝状核），有时会累及Rolando外周皮层。这些区域是髓鞘形成活跃或含有高密度的NDMA受体，因此易于发生新生儿HII。其它脑皮层一般也有轻微损伤，是在新生儿总代谢迅速减低所致。但是，损伤持续时间越长，累及脑皮层范围越广，预后也越差。 轻中度窒息：主要形成侧脑室旁白质软化症（PVL）,10,影像学诊断,US：敏感性及特异性不高 CT：不作为妊娠期检测手段 MR：最佳检测手段,诊断侧重点： 是否有损伤 损伤分级（重度 vs. 轻中度？）及范围 损伤所处的阶段及预后 鉴别诊断,11,US,新生儿第一周内的脑部超声检查对HII的敏感性极低，但一周后其敏感性提高。 早期US表现包括脑内回声增多和脑脊液的减少，提示弥漫性脑水肿。基底节区、丘脑和脑干回声增强也可在第一周出现，但更多见与一周后。 丘脑回声增强提示损伤的严重程度及较差的预后。 后期表现包括脑室扩大和脑脊液增多，类似脑萎缩。 脑血管多普勒超声可提高早期诊断的敏感性和特异性，因为大脑前动脉和中动脉阻抗的减低可提示不良的临床预后，即使在无其它异常的情况下。,12,DWI-MRI,目前诊断HII的最准确方法。 DWI对24小时内的损伤非常敏感，而同时T1加权和T2 加权图像可能未见异常。 DWI示侧脑室旁核团及半卵园中心皮层的高信号，而在ADC图上相应区域表现为低信号。但是要注意，此时期的DWI往往会低估最终的损伤范围（细胞凋亡有关）。 有少数HII患儿DWI的第一个24小时内表现正常。这可能与细胞凋亡有关。 DWI的异常表现在3-5天后达到高峰，随后在第一周末出现“假性正常化”，而ADC值持续减低直到第二周，这种原因与T2的“穿透效应”有关，此时用eADC可去除穿透效应。虽然DWI在第一周末表现为持续改善和正常，但这并不意味着疾病的好转。因此，我们使用“假性正常化”来描述这个时期的信号特点。因为早期DWI检查可能会出现假阴性的结果，因此要求2-4天内复查MRI。,13,T1WI和T2WI在第一天内大多表现正常，对于急性期HII诊断意义不大。到第二天，损伤区域在T1和T2上可能表现出信号异常，同时还可见到背侧脑干和海马的信号改变。 损伤2周后出现T2加权像上出现丘脑和后侧核团的低信号改变。T1加权像上，丘脑、基底节及半卵园中心皮层的高信号可持续几个月以上。 但是在损伤一周内导致MR信号改变的原因仍未明确。有人认为T1缩短的原因有出血、钙化，髓鞘破裂释放的脂类物质，及自由基的顺磁性效应。某些观点认为出血是造成早期T1缩短的主要原因，而T2缩短则在T1信号改变几天后才会出现。一项组织学研究报道了在窒息的新生儿苍白球中发现大量的矿化神经元，这一发现提示矿化是造成T1和T2 信号改变的原因，但仍有争议。此外，另一些争议在于T2加权像上基底节信号改变的时间，某些学者报道在损伤一周内T2加权像一般正常，7-10天后出现T2缩短。这些不一致可能是由于新生儿脑含水量高造成，这使得在急性损伤期T2加权像上难以和脑水肿区别开来。 总之，T1和T2加权像在损伤发生一周后具有较高的诊断价值，因为此时DWI会出现“假性正常化”。在慢性期，损伤区域脑组织萎缩，在T2 加权像上为脑回样高信号，特别是丘脑、苍白球后部和皮质脊髓束。,T1WI and T2WI,14,窒息程度影响损伤部位及预后：1. 动物实验研究表明节段性的胎儿缺氧导致血流分流到脑部重要结构，如脑干、丘脑、背侧核团、海马和小脑，而在代谢较不活跃的结构，即大脑皮层和白质血液灌注减低。因此，脑干、小脑和深部的灰质结构在轻中度的缺氧缺血损伤中一般都不会受损，因为自动调节机制能够维持这些区域的灌注。2. 短期中度伤害不会造成脑损伤；持续损害会导致分水岭区的损伤，因为这个区域相对低灌注。患者表现为癫痫发作和低血压。神经系统检查发现远端肢体无力或痉挛。3. 重度及亚重度缺氧缺血直接导致中心灰质核团损伤。,鉴别：HII导致的双侧基底节病变需与先天性代谢异常，尤其是线粒体功能异常相鉴别。当没有产时缺氧缺血损伤的临床依据并且出现异常信号改变时，需要想到代谢病。,15,小结：诊断要点,临床证据：产前、产中及产后缺血、缺氧病史+临床症状 影像表现Injury location-specificity Signal-specificityTime-dependent,16,Time-signal curve in TII,24h,对于窒息的新生儿，传统MRI在损害第一天内可能表现正常或仅有轻微的异常，24小时内丘脑区DWI信号异常，2天后，T2加权表现为丘脑和背侧核团的信号增高，到第三天，T1加权上表现为损伤区域的信号增高。DWI在3-5天是最明显，一周后出现假性正常化。大于7天后损伤区域T2缩短，T1缩短在慢性期持续存在。,17,图2 重度新生儿HII，出生2天，有重度窒息史。（a,b）弥散加权MRI显示侧脑室旁核团及半卵园中心皮层的高信号。（c,d）在ADC图上相应区域表现为低信号。,18,图3 出生7天的重度新生儿HII。（a）轴位T1加权像在基底节层面显示豆状核和脑室旁核团的信号增高，（b）T2加权像显示豆状核和脑室旁核团后部的信号减低。（c）DWI显示在b图病灶位置上的相对的信号减低，反映了假性正常化，仅在左侧见到高信号。（d）相应ADC图显示豆状核和脑室旁核团后部的低信号。,19,出生5天的重度新生儿HII。（a,b）轴位T1加权像显示脑室旁核团和基底节及半卵园中心外周皮层的高信号；（c,d）7个月后轴位T2加权像显示脑萎缩以及脑室旁核团和基苍白球后部及半卵园中心外周皮层的高信号,20,亚重度新生儿HII，出生2天的患儿，有短暂的癫痫发作史。（a,b）轴位T1加权像和T2加权像大致正常。（c,d）DWI和ADC图显示在旁矢状位分水岭区皮层和皮层下白质弥散受限。,21,早产儿HII,HII更多见于早产儿。至少5%的32周前出生的患儿和19%的28周前出生的患儿出现脑瘫，虽然早产儿在全部的新生儿中只占很小的比例，但50的脑瘫发生在早产儿中。早产儿发生HII的高危因素与足月新生儿类似，但早产儿更易于受损因为低灌注发生的可能性更高（包括呼吸抑制综合征，肺炎，新生儿败血症和脐动脉未闭），并且脑的成熟度相对较低。 早产儿HII，特别在低体重儿，由于发育不成熟造成临床表现不典型使得早期临床诊断较困难。比如，早产儿肌张力较低并有暂时性神经系统异常，因此影像检查在早产儿HII的诊断中有很大的帮助。 早产儿HII表现与足月儿不同，主要原因的脑成熟程度不同。早产儿HII的表现类型可根据缺氧的严重程度细分。深度的缺氧缺血主要表现为深部灰质结构和脑干的损伤，轻中度的损害表现为双侧脑室内出血或脑室旁白质损伤（即脑室旁白质软化症）。,22,早产儿HII,早产儿重度缺氧缺血的损伤方式有些类似足月儿，但也有特征性的差别。1. 丘脑、基底节、海马，小脑和皮质脊髓束的损伤均有，但丘脑、前小脑蚓部和背侧脑干更容易受累。2. 虽然基底节的损伤常常可见，但程度轻轻于丘脑，特别在不足32周的早产儿中。3. 半卵园中心皮层一般不被累及。4. 双侧脑室出血和脑室旁白质软化可以出现。 早产儿大脑基底节抵抗力相对较高的原因可能与该处髓鞘形成较丘脑区晚有关。胚胎学研究显示丘脑的髓鞘形成在24-25周，而纹状体髓鞘形成在3536周。髓鞘形成较早的区域与高度的代谢活动有关。因此，这些区域更易受缺氧的损害。这个假设可以解释半卵园中心外周皮层未受累的原因，因为后者的髓鞘形成在3536周。,23,重度缺氧的早产儿（孕34周），有节段性窒息史，出生第一周内癫痫发作。DWI（a）和相应的ADC图（b）显示双侧丘脑弥散受限，T1和T2 加权正常。,24,脑室内出血,新生儿HII脑室内出血发病率约为25%，大部分出血发生在出生后第一个24小时内。发病率与妊娠时间和出生体重成反比，因此，妊娠时间短和低体重是脑室内出血的高危因素。 大多数早产儿脑室内出血与胚胎性间质出血有关。胚胎间质是胎儿期侧脑室壁上的的细胞带，最后发育成大脑的神经元和神经胶质。这部分细胞在第一个妊娠阶段后期（前三个月）增生活跃并延续至第二个妊娠阶段；在第二个阶段末期活跃度减低，然后在第三个妊娠阶段逐渐退化。大约到34周的时候，这些胚胎组织几乎完全退化，这解释了为什么这个时期后的胚胎间质极少出血。这部分残余退化的胚胎间质，称为神经节隆起，位于丘脑的室管膜深部，即尾状核头与丘脑之间的间沟，是胚胎间质出血的好发部位。,25,胚胎间质出血的发病机制被认为与胚胎间质血管丰富有关。胚胎间质毛细血管较粗并且管壁仅有一层内皮细胞而无肌层和外皮。此外，病理学研究显示胚胎间质较大脑其它部分有很大程度的血管化，且在胚胎间质的毛细血管内皮细胞内发现大量的线粒体，这是提示胚胎间质毛细血管需要大量的氧化代谢因而容易受到缺氧的损伤。缺氧缺血最先损害胚胎间质毛细血管的内皮细胞，造成血管完整性破坏，而患者复苏后的脑再灌注是引发出血的原因。 根据出血的部位和脑室扩大的程度，胚胎间质出血可在分为四个类型。-型出血来自胚胎间质，在侧脑室内有不同范围的扩散。期出血并不是真正意义上的胚胎间质出血，而是出血性静脉梗死累及脑室系统的表现。分型越高，死亡率和远期神经系统后遗症的发生率也越高。新生儿脑室内出血可通过脑部US充分评估，MRI仅用于检查并发的损伤，如脑室旁白质和深部灰质的损伤。,26,脑室内出血。经前颅窝冠状面US显示脑室内出血与脑成熟程度的类型。（a）1型出血，小的室管膜下出血表现为丘脑沟的强回声团，脑室内没有扩散。（b）2型出血可见丘脑沟的血液扩散入侧脑室，脑室无扩大。（c）3型出血，出血扩散入脑室内，累及双侧脑室和三脑室。（d）4型出血出血来自脑室外白质并破入侧脑室。,27,新生儿HII并小脑出血,小脑出血在早产低体重儿的尸检报告中占25%。因为无临床症状，这个病变以前常常被遗漏，随着后颅窝超声的使用，发现率逐渐提高。假设认为小脑出血实际上是胚胎间质出血，因为在小脑半球的外颗粒细胞层和第四脑室顶部室管膜内存在胚胎间质 。 在前颅窝US检查中小脑出血会被漏诊，但在后颅窝检查容易发现。这些出血常常为双凸透镜形或新月形，位于小脑半球背侧。,28,24周早产儿小脑胚胎间质出血。（a,b）出生第一周内冠状面和矢状面US显示左侧小脑半球强回声团，提示出血。（c）大约2周后，冠状面US显示病灶区低回声，提示血肿液化。,29,轻中度窒息：脑室旁白质软化症（PVL）,PVL又称为未成熟的白质损伤，经常发生在早产儿。发病率与妊娠时间成反比，以往观点认为PVL的发病机制被认为与分水岭区的脑室旁白质缺血有关。有一种假说认为，未成熟的新生儿大脑由从脑表进入的脑室周围动脉供血，使得深部的脑白质容易发生缺血；在妊娠第三阶段，随着大脑的发育成熟，脑室周围动脉发展，转变供应分水岭区的外层。 但是这一观点：即脑室周围动脉的存在已受到质疑，最近尸体解剖发现，直到妊娠32周前大脑白质血管化程度一直很低，这一发现解释了脑室旁白质的相对少血供，可能是导致PVL的原因。 目前认为，PVL与少突胶质细胞系对缺氧缺血的易损性有关，因为脑白质大部分由少突胶质母细胞构成。与早期的少突胶质母细胞比较，成熟的少突胶质细胞更不易于受到缺氧造成的氧自由基和细胞毒性的损伤。支持这一理论的是观察发现妊娠32周后，PVL发病率下降。此外，在丘脑发育中起重要作用的板层神经细胞的损伤，也是导致PVL的一个原因。,30,PVL影像表现,PVL常常见于侧脑室三角区和孟氏孔周围。运动和视觉损害是早产儿PVL最常见的神经系症状，原因是运动和视觉通路常常通过白质损伤区。与足月儿比较，痉挛性后遗症更多见于早产儿。 从组织学分析，PVL病变的发展有其特点。首先，组织坏死形成空洞或穿通性囊肿。随着时间发展，囊肿塌陷、闭合，神经胶质增生，脑室旁白质容量明显减少。 US描述了PVL发展四个阶段。首先，第一个48小时内，US表现为侧脑室旁球形的回声增强，如同火焰，随后到第2至4周，这个征象转变为相对正常化。脑室旁囊肿的形成大约需要36周时间。最后，6个月后，PVL的终末期是囊肿的缩小和脑室的扩大。 虽然脑室旁回声增强提示怀疑PVL的可能性，但这一征象的敏感性或预测性不高，因为早期的US检查可能正常，而且，脑室旁回声增强也可见于正常的新生儿。,31,早产儿PVL。（a）出生后第一周冠状面US显示脑室旁白质回声增强。（b）2个月后随访US示上述病灶区囊性改变及相邻侧脑室的扩张，这些征象符合PVL诊断。,32,早产儿PVL 轴位T1加权（a）和T2加权（b）显示第4天脑室旁白质，在T1加权像上发现点状聚集的高信号，这些点状病变需与出血鉴别，后者在T2加权像上更短。,33,PVL的终末期，一个9岁的孩子，运动和认知发育迟缓，有癫痫发作。患儿出生在妊娠32周。FLAIR显示侧脑室周围散在小囊状高信号。b图显示侧脑室后角扩大，及周围脑白质容量减少。,34,US vs. MRI,在一项研究中，脑部US随访6周后的低体重早产儿，发现脑室旁回声增强超过7天，敏感性仅26，特异性36%。这个时期的US检查在观察随后的囊性改变中的敏感性为75%，特异性为100%。因此，US的主要作用是检测产后期的胚胎间质出血和围产期的PVL囊性改变。 MRI早期显示脑室旁白质优于US。早期的白质损伤表现为斑点状的T1缩短及相应更大范围的T2延长。这些斑点一般在出生后3-4天显示，6-7天后转变成轻微的短T2信号。与出血比较（报道有64的PVL合并出血），血肿的T2加权像上的信号更低。目前普遍认为MRI上的异常信号是反应性胶质增生。局部的矿化可见解释T1WI高信号。 头颅CT在PVL早期不能提高任何有用的信息，在新生儿避免使用。但CT可以明显终末期的PVL。终末期PVL在CT和MRI上表现为脑室旁和半卵园中心白质容量的减少，及脑室扩大和不规则的脑室边缘。T2加权像显示脑室旁白质信号异常，常见于三角区。胼胝体变薄，尤其以后部和压部明显。,35,MRS对HII的诊断价值,质子MR波谱：MRS诊断HII有较高价值，特别在围产期。MRS和DWI是急性期检查HII最敏感的方法，MRS可能对缺氧缺血损伤后第一个24小时内的的改变更敏感，而传统的MRI和DWI可能是阴性或低估损伤的范围，MRS发现深部灰质核团、顶枕区或分水岭区白质的乳酸峰增高，在2-8小时内，可在2.3ppm出检测到谷氨酰胺增高，可能反映了HII引起谷氨酸的释放。 乳酸双峰的升高认为与HII急性期有关。在动物实验，缺氧缺血损伤后几乎立即出现乳酸水平升高，可能是低氧血症和无氧酵解所致，直到几个小时后，再灌注恢复，乳酸水平才下降到基线。在随后的2448小时，又出现第二次的升高，认为与神经元的“继发性能量衰竭”有关，发生机制可能是线粒体功能衰竭。这解释了部分DWI在急性期低估损伤范围的原因。继发性能量衰竭造成损伤24小时后又出现的乳酸峰增高。总之，早期的乳酸增高（“死亡峰”）提示不良的神经系统预后。,36,MRS在HII诊断中的价值,未成熟儿较足月儿常常出现更高的乳酸峰和更低的NAA峰。 LacNAA比是新生儿MRS的有效指标。国外报道，平均Lac-NAA比在对照组（孕2942周）的丘脑为0.25。窒息后的新生儿（包括足月和早产儿）LacNAA比高于0.4，重度损伤的Lac-NAA比可高达0.5。并且，Lac-NAA比超过的95可信区间时与死亡和1年内的功能损害有关。 丘脑NAA/Lac:正常：0.40重度：0.50,37,Location of voxels and normal neonatal proton spectra. A, The deep gray nuclei voxel includes most of the lentiform nucleus, the ventrolateral thalamus, and the posterior limb of the internal capsule. The spectrum reveals: 1) a small myoinositol peak, 2) a large choline peak, 3) two small creatine/phosphocreatine peaks, and 4) a medium-sized NAA peak. B, The watershed voxel includes primarily white matter from the intravascular boundary zone. Note that the NAA and choline peaks are relatively smaller in the less mature watershed zone than in the more mature deep gray nuclei. Minimal or no lactate was seen in most patients who were developmentally normal at 12 months.,38,Neonatal asphyxia in a term neonate. Short-echo-time (30 msec) (a) and long-echo-time (135 msec) (b) MR spectroscopic images obtained on day 1 of life with a voxel positioned in the right basal ganglia show a lactate (Lac) doublet centered at 1.3 ppm in a and an inverted lactate doublet in b. There is also elevated glutamine-glutamate (Glx) in a and low NAA in b. Cho choline, Cr and Cr2 creatine resonances (3.0 ppm and 3.9 ppm, respectively).,39,Neonate with basal nuclei pattern of injury. A and B, The basal nuclei voxel (A) shows marked elevation of the lactate peak (L) centered at 1.31 ppm. In this acute phase, the relative sizes of the choline, creatine, and NAA peaks are normal. The watershed voxel (B) shows less elevated lactate (compare with A),40,References,1. A. James Barkovich, Karen Baranski, Daniel Vigneron, J. Colin Partridge，et al. Proton MR Spectroscopy for the Evaluation of Brain Injury in Asphyxiated, Term Neonates. AJNR 1999; 20: 1399-1405. 2. Benjamin Y. Huang, Mauricio Castillo. Hypoxic-Ischemic Brain Injury: Imaging Findings from Birth to Adulthood. Radiographics 2008; 28(2):417-439.,Thanks !,41,HII在婴儿和小儿 缺氧缺血损伤在婴儿和儿童一般是由溺水、窒息、或非意外性创伤造成。与新生儿的损伤类型有某些差异，这些差异与围产期快速的大脑成熟有关。因为髓鞘形成的完成要到2岁左右，因此会出现一些与成人类似的损伤类型。 重度窒息 1到2岁之间的婴儿重度损伤导致纹状体、膝状神经节、海马和大脑皮层（特别是额叶和顶枕叶皮层，而丘脑和颞叶则相对无损伤。损伤发生在围产期后，但1岁前可表现为省后缺氧和婴儿期缺氧。累及基底节、侧丘脑和背侧中脑，以及皮层的损伤。新生儿和婴儿损伤方式的差异的原因并无完全清楚。有人提出在婴儿丘脑相对损伤小可能是从前循环到后循环的血供发现缺氧再分配，但这不能解释顶叶皮层的的阻抗。某些差异可能与大脑成熟的生理和生化改变有关，这造成了不同部位代谢活跃度和能量需求的差异。,42,脑部在US被认为是前囟闭合（4个月左右）前的婴儿颅脑的实用检查方法。但US不适用后，CT成为检查的首选。早期CT在损伤的24小时内可能是阴性或仅显示轻微的深部灰质结构的低密度改变。随访CT可以显示基底节的弥漫性异常并伴有弥漫性脑肿胀，灰白质分界不清。而顶叶区相对不受累。基底节出血性梗死可在46天出现。慢性期表现为弥漫性的脑萎缩和脑室扩大。 在第一个24小时内，小部分患儿表现为“反转征”，即正常CT的脑灰白质密度反转（图12a）。有人认为这一征象是由于脑水肿造成颅内压力增高，使静脉回流受阻，继发深部白质静脉的扩张而引起，结果是脑白质密度增高，超过灰质。另一个著名的重度HIICT征象是“白色小脑征”（图12b，13a，13b），这被多项研究认为是反转征的一个组成部分，是由于大脑的弥漫性水肿密度减低是小脑呈现相对的高密度改变。有人认为这于缺氧导致后循环血流再分配有关。反转征和白小脑征都是重度损伤的表现并提示不良的神经系统预后。,43,MRI常用于儿童HII的检查，DWI在第一个12-24小时内就可在后侧豆状核出现异常信号改变(图13c)，丘脑的受累同时累及侧脑室的核团。在下一个48小时，出现典型的损伤征象包括剩余的基底节和皮层。T1和T2加权在第一个24小时内一般正常，并持续到2天。48小时后，T2加权像上出现弥漫行的基底节和皮层信号异常（图13d），但顶叶皮层和丘脑相对正常。 双侧基底节信号异常的鉴别诊断包括代谢异常，低血糖症，渗透性脱髓鞘病变，出血性肾炎综合征，脑炎和中毒。,44,图13 重度HII的6岁患儿。（a）心肺复苏后，CT平扫在基底节层面显示无明显的异常，（b）CT平扫显示a下方的层面小脑相对密度增高。（c,d）DWI（c）和T2加权像显示4天后基底节的高信号和相应的T2加权的异常在尾状核、豆状核和枕叶。,45,轻到中度窒息 如同足月儿，轻微的缺氧对婴儿一般造成分水岭区及皮层下白质的损伤。白质病变多见于1岁以下患儿，而脑室周围白质相对无异常。 HII在儿童和成人 如同前文所述，成人HII常常继发于心脏疾病发作或急性脑血管病造成的缺氧。溺水和窒息是儿童HII的主要原因。轻到中度的脑缺血损伤一般造成分水岭区的梗死。重度HII主要影响以下灰质结构：基底节、丘脑、大脑皮层，小脑和海马，原因可能是灰质里含有较多的树突结构，并有丰富的后突触受体，容易受到缺氧造成的谷氨酸兴奋性中毒的损伤。由于突触活动，灰质代谢比白质旺盛。虽然大脑损伤可见与新生儿，但更多见于较大的患者。原因不完全清楚，但认为是与新生儿大脑中P氏细胞（对缺血损伤及其敏感）相对的不成熟有关。 在较大的患儿，CT是怀疑脑损伤的首选检查方法。CT表现包括弥漫性脑水肿，脑室变小，灰质密度减低，灰白质分界不清，双侧基底节密度减低。反转征和白小脑征可见于成人并提示预后不良。 DWI是最早发现异常的影像方法。在第一个24小时，DWI显示小脑半球、基底节、大脑皮层信号增高（图15）。丘脑、脑干或海马也可受累。在较小的儿童，传统T1和T2 加权像正常或轻微异常。在亚急性早期（24小时到2周），传统T2加权向显示损伤灰质的信号增高和水肿。但，如同以前提到过的，DWI也会出现假性正常化在第一周末。在T1加权像上，信号异常可持续到第二周末。在慢性期，T2加权像显示基底节局部低信号，T1加权显示皮层坏死（图16），表现为高信号。,46,图15 53岁男性，HII，肝移植后有持续的重度缺氧史。（a,b）轴位T2加权像显示豆状核和小脑的高信号，（c,d）相应层面DWI显示病变区域的高信号。,47,图16 35岁，患者，数周前经历过缺血事件。轴位T1加权显示双侧枕叶皮层高信号，左侧更明显，提示皮层坏死。,48,迟发性白质损伤（缺氧性脑白质病） 缺氧性脑白质病是一种不常见的迟发性白质损伤,常发生在缺氧缺血损伤数周后。大约有2%3%的患者会出现这个并发症（大部分与一氧化碳中毒有关），特点是经过一段临床稳定期或者改善期后出现急性的神经系统功能下降，常发生在损伤后的2-3周。患者可出现精神错乱，性格改变，智力损害，运动失调，或极少见的，癫痫发作。大约75的患者在6-12个月可完全恢复或大部分恢复，剩下的患者可出现痴呆的后遗症。极少数患者病情恶化，发展成植物人，或者死亡。 典型的缺氧性脑白质病，传统的MRI和DWI在原发损伤的急性期不能发现大脑白质的明显异常，但DWI可显示神经系统功能下降期的脑白质出现广泛的大片状弥散受限的区域（图17）。 T2加权像上显示相应的高信号。虽然脑白质病一般为迟发性的病理改变，但有会表现为无恢复间期的进行性恶化改变。这种情况下，白质信号改变在第一周内就可出现。在较小的儿童，缺氧性脑白质损伤发生快，可在2天内观察到。但临床上，白质损伤的症状不明显，此时MRI的信号异常成为主要的诊断依据。 临床好转与MRI信号下降的程度有关，但在遗留的异常可持续18个月以上。存活的患者的随访中出现弥漫性脑萎缩。 缺氧性迟发脑白质损伤确切的发病机理仍不清楚，有人认为症状与髓鞘的退行性改变相似。也认为与细胞凋亡有关。,49,图17 缺氧性脑白质病，成人患者，2周前有呼吸困难史。（a,b）轴位T2加权和DWI显示广泛的白质高信号。（c）在相应的ADC图，为低信号，这一征象提示病灶区弥散受限。,50,质子MR波谱在评价HII中的作用 MRS是诊断HII的有价值的方法，特别在围产期。MRS和DWI是急性期检查HII最敏感的方法，MRS可能对缺氧缺血损伤后一个24小时内的的改变更敏感，而传统的MRI和DWI可能是阴性或低估损伤的范围。MRS发现深部灰质核团、顶枕区或分水岭区白质的乳酸峰（在1.5T位于1.3ppm）增高在2-8小时内，也可在2.3ppm出检测到谷氨酰胺增高，可能反映了HII引起谷氨酸的释放（图18）。 乳酸双峰的升高认为与HII急性期有关。在动物实验，缺氧缺血损伤后几乎立即出现乳酸水平升高，可能是低氧血症和无氧酵解所致，直到几个小时后，再灌注恢复，乳酸水平才下降到基线。在随后的2448小时，又出现第二次的升高，认为与神经元的“继发性能量衰竭”有关，发生机制可能 是线粒体功能衰竭。这解释了部分DWI在急性期低估损伤范围的原因。继发性能量衰竭造成损伤24小时后又出现的乳酸峰增高。总之，早期的乳酸增高提示不良的神经系统预后。 未成熟儿较足月儿常常出现更高的乳酸峰和更低的NAA峰。乳酸下降和NAA增加如同足月儿，但乳酸的含量在健康的足月儿更明显，因此了解妊娠时间有助于解释MRS的改变。LacNAA比是新生儿MRS的有效指标。Penricedeng报道，平均Lac-NAA比在对照组（孕2942周）的丘脑为0.25（SD0.11）。窒息后的新生儿（包括足月和早产儿）LacNAA比高于0.4，重度损伤的Lac-NAA比可高达0。5。并且，Lac-NAA比超过的95可信区间时与死亡和1年内的功能损害有关。,51,此外，某些调查者描述了中心位于2.0ppm的NAA水平的下降，见于窒息的新生儿，这个征象也提示了不良的神经功能预后。要注意到NAA在HII的急性期一般正常，直到48小时后才出现明显的下降。 在较大的儿童，异常的波谱表现包括乳酸的升高，谷氨酰胺的升高，和NAA的减少。MRS异常预示不良的预后（植物人或死亡）。MRS和MRI检查正常的患者预示着预后良好。 图18 新生儿缺氧脑波谱。短回波时间（30ms）（a）和长回波时间（135ms）（b）的MRS在一天内，测量体素位于右基底节显示乳酸（Lac）的倒双峰中心位于1.3ppm在a图，相反方向的乳酸峰在b图。同时也能看到谷氨酰胺（Glx）的升高在a图和NAA的下降在b图。,52,53,评价HII的影像学方法选择 在选择最适合的检查方法是要考虑一些因素，包括患者年龄，病情，离子辐射的暴露。一个简单几何流程用于检查方法的选择见下表（图19）。 若新生儿怀疑发生HII一般病情较重，血流动力学不稳定，在急性期对患者进行固定的扫描不合时宜，因此，脑部US是优先选择的方法，因为它无创、无辐射，可在床边进行。US的主要局限性是对操作者技术水平的依赖和对损伤的敏感性低，特别是经过大脑的凸面。虽然US在急性期有助于发现病变，但阴性也不能排除损伤，而此时可以考虑其它的影像学方法。 我们不提倡常规使用CT检查，因为它的辐射性，且CT对无出血的损伤敏感性不比US高。因此，MRI是下一个首选的方法。虽然MRI检查因需要移动患者、镇静、监测等原因而难以进行，但对早期HII诊断敏感。MRI检查序列应包括，轴位T1和T2加权序列，DWI序列和ADC图。 在我们研究所，我们采用自旋回波T1加权和快速回波T2加权序列。对于DWI，我们采用单激发多平面回波，b值1000。b值的优化在不同的研究所有所差异。大部分学者报道的b值在700100之间，但有些学者采用1500的b值。如果考虑有出血，我们采用梯度回波T2加权序列，这对去氧血红蛋白和高铁血红蛋白较标准的T2加权血流更敏感。液体饱和反转恢复成像可用于评价成人和较大的儿童，但不能检查新生儿出血。 如果第一个24小时内的MRI检查是阴性的，可在24天内复查，有助于排除可能的迟发性损伤。此外，MRS可用于急性期，但一些研究所在可疑新生儿HII时常规采用MRS检查。我们用于DWI表现正常但临床高度怀疑HII时。我们采用长回波时间（135ms）和短回波时间（30ms），测量体素位于基底节和半卵园中心。如果MRI发现轻微的异常，则在第一周末复查有助于明确病情的发展情况和损伤的范围。,54,在成人和儿童，因为前囟闭合不适用于US检查，CT平扫是首选。如果检查结果阳性，则不需要额外的影像检查，但可疑考虑MRI检查评价损伤范围。如果CT检查阴性，则考虑行MRI，如上提到的，CT对早期的脑损伤改变不敏感。对于婴儿和较小的儿童，后期的复查有助于明确最终的病变范围。 目前，MR灌注成像不用于评价缺氧缺血性脑损伤，但已用于动物实验。在鼠的实验模型中，Dijkhuizen等采用动态增强MR灌注成像发现HII复苏后出现明显的再灌注，伴皮层轻微的灌注减低，一直持续数个小时。24小时后，尾状核出现水肿。Qiao等发现4周大的老鼠的在缺氧缺血24小时后梗死区域血流量增加，但在1周大的老鼠中未发现这个现象，可能与年幼的老鼠的脑血管对缺氧缺血的反映不足有关。虽然这些结果具有科研意义，但MR灌注成像在HII的诊断价值仍在讨论中。 图19 怀疑HII时影像学检查方法选择的示范图。,55,56,结论 HII从神经影像角度是个困难的诊断问题，特别在新生儿。损伤的方式无特异性并与脑成熟度、损伤的严重程度和持续时间、和影像检查的类型时间有关。在US、CT和MRI的诊断中，要求清楚的理解不同影像征象的病理机制。通过重点观察最容易发生损伤的区域，可避免假阴性的漏诊。DWI和MRS是发现HII早期病变的最敏感的方法，但DWI常常低估年幼儿童的损伤范围。因此，亚急性期的检查有助于明确损伤的范围和远期预后，特别在儿童人群。,57,