剪切波彈性成像在新生兒缺氧缺血性腦病中的應(yīng)用進(jìn)展

車鵬飛，胡 兵（通訊作者）

（三峽大學(xué)附屬仁和醫(yī)院超聲影像科 湖北 宜昌 443001）

新生兒缺氧缺血性腦病（neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy, NHIE）在臨床診療中較常見，發(fā)病率約為1.5‰，但近些年來由于社會、環(huán)境因素的影響，以及高齡孕婦和多胎妊娠孕婦的增多，有文獻(xiàn)報道此病的發(fā)病率在我國已達(dá)到了6‰～9‰[1]；NHIE主要是由于腦血流量下降和腦供氧量不足而引起的局灶性和彌漫性腦損傷，損傷的程度主要取決于缺氧的嚴(yán)重程度、持續(xù)時間以及腦發(fā)育的成熟度[2]。NHIE若不及時治療會對患兒造成不可逆的神經(jīng)系統(tǒng)損傷，包括視力低下、智力障礙、癲癇、腦癱等，嚴(yán)重甚至導(dǎo)致患兒死亡，因此早期診斷及干預(yù)對改善患兒預(yù)后至關(guān)重要[3]。

1 NHIE的傳統(tǒng)影像學(xué)診斷

1.1 CT、MRI在NHIE中的診斷價值

CT、MRI作為NHIE的傳統(tǒng)影像學(xué)檢查方法各具優(yōu)勢和不足。CT對NHIE引起的腦出血具有較高的敏感性，且對損傷的程度分級有一定的診斷價值，但由于其電離輻射對新生兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有一定程度的影響，臨床醫(yī)生一般不作為首選檢查。MRI以其高分辨率、無輻射等優(yōu)點一直被視為評估NHIE最敏感、最具特異性的影像學(xué)檢查方法，尤其是其彌散加強成像及磁共振波譜分析技術(shù)對輕度缺氧缺血性腦病的早期診斷及預(yù)后評估有很高的價值，因此MRI一直被作為診斷NHIE的“金標(biāo)準(zhǔn)”。即便如此，磁共振檢查也存在一定的局限性，比如價格昂貴、檢查時間長、檢查地點固定、需要給患兒注射安定劑等[2,4-5]。

1.2 超聲在NHIE中的診斷價值

顱腦超聲：超聲檢查憑借其價格低廉、無輻射、操作便利等優(yōu)點一直是臨床檢查的重要工具，隨著高端彩超設(shè)備的不斷發(fā)展，超聲圖像分辨率不斷提高，經(jīng)顱超聲越來越受到臨床醫(yī)生的青睞，其已成為篩查NHIE的首選。顱腦超聲對顱內(nèi)出血、腦積水以及側(cè)腦室周圍腦白質(zhì)變性具有較高的敏感性，多普勒超聲測得的大腦動脈血流動力學(xué)的改變對NHIE的診斷也有一定的價值，但缺乏特異性；經(jīng)顱超聲對NHIE的早期腦水腫及小范圍的缺血梗死灶檢出率并不高，容易漏診，因此常規(guī)顱腦超聲診斷輕度及早期的NHIE仍存在一定的局限性[4,6-8]。

2 超聲彈性成像

長期以來，組織的軟硬度一直被視為組織病理的生物學(xué)標(biāo)志，而超聲彈性成像正是通過監(jiān)測組織對聲能的響應(yīng)來反映組織的軟硬程度。根據(jù)其成像方法的不同，超聲彈性成像主要分為兩種：①應(yīng)變式彈性成像（靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)彈性成像）；②剪切波彈性成像（動態(tài)彈性成像）[9]。應(yīng)變式彈性成像是通過給組織施加壓力使組織發(fā)生形變來反映組織相對硬度的圖像，是一個相對定性的指標(biāo)。應(yīng)變式彈性成像主要適用于淺表組織的硬度判定，對深部組織的應(yīng)用具有一定的局限性，且可重復(fù)性較差。剪切波彈性成像是通過機械振動裝置或聲輻射力脈沖（acoustic radiation force impulse, ARFI）激發(fā)組織振動，從而產(chǎn)生垂直與聲速方向傳播的橫波（剪切波）[10-11]。剪切波在組織中的傳播速度與組織硬度呈正相關(guān)，在較硬的組織中有著更快的傳播速度。剪切波在人體的傳播速度較慢，為1～10 m/s，再利用公式E=3ρV2或G=ρV2換算得出組織的楊氏模量或剪切模量，最后獲得反映組織硬度的定量指標(biāo)。與應(yīng)變式彈性成像相比，剪切波彈性成像受人為因素干擾較少，并且可以提供被檢組織的真實彈性模量數(shù)據(jù)，具有較高的可重復(fù)性。基于剪切波彈性成像的優(yōu)勢，目前這項技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床多個器官疾病的診斷：包括肝臟纖維化的評估、甲狀腺、乳腺結(jié)節(jié)的良惡性判斷、前列腺增生和前列腺癌的鑒別、神經(jīng)、肌肉系統(tǒng)的損傷等。目前剪切波彈性成像在肝臟纖維化的評估和乳腺結(jié)節(jié)良惡性的判斷中已經(jīng)取得良好的成果，尤其是在肝纖維化程度分期上，已經(jīng)與病理活檢分期保持較高的一致性[10,12-14]。

Zhen-Hua Zhu[15]、Zinnia S Xu[16]等學(xué)者通過大量的動物實驗充分證明了腦組織在病理條件下其硬度會發(fā)生變化，從而為剪切波彈性成像在新生兒顱腦方面疾病的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。但其安全性問題一直備受關(guān)注，Chang tian Li[17]等學(xué)者就此問題在小鼠腦中進(jìn)行了實驗，其研究結(jié)果表明在診斷條件下[mechanical index（MI）：1.3；thermal index（TI）：0.5]，使用2-D SWE探查新生小鼠的大腦不會引起組織學(xué)上的改變，也不會對其學(xué)習(xí)能力和記憶力產(chǎn)生長期影響。但是，當(dāng)掃描持續(xù)超過30 min時，PI3 K/AKT/mTOR途徑會受到一定干擾。同時，在10 min組、20 min組和30 min組中p-PKCa的表達(dá)有所降低，但這些改變會隨著小鼠的成長自我修復(fù)，所以在控制檢查時間下使用2-D SWE探查新生兒顱腦并不會影響新生兒腦組織發(fā)育。Zhen-Hua Zhu[15]等人認(rèn)為使用ARFI產(chǎn)生剪切波所需的能量較小，每個脈沖施加的時間小于1 ms，并且ARFI使用的頻率與彩色多普勒成像中使用的頻率相當(dāng)，且MI＜1.9，可以將此技術(shù)應(yīng)用于新生兒顱腦。J Brian Fowlkes[18]認(rèn)為SWE技術(shù)是通過了美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證的，在確定此項技術(shù)可以為診斷提供更多信息時可以用于新生兒顱腦疾病的評估。

2.1 臨床應(yīng)用

Eda Albayrak[19]等人首次把2-D SWE成像應(yīng)用于新生兒顱腦，他們發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)兒組的丘腦和腦室周圍白質(zhì)的硬度值低于足月兒組，且兩組新生兒腦室周圍白質(zhì)硬度值均低于丘腦硬度值；此外，出生周數(shù)與硬度值之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)受試者工作特性曲線的最佳截斷值，確定丘腦平均硬度小于8.28 kPa，腦室周圍白質(zhì)小于6.59 kPa為判斷早產(chǎn)兒的最佳臨界值。Alexander M.El-Ali[20]等學(xué)者研究結(jié)果表明SWE技術(shù)用于新生兒顱腦是可行的，且重復(fù)性良好。他們還發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)的硬度低于腦深部灰質(zhì)核團的硬度，且在患有腦出血的患兒中，腦白質(zhì)和深部灰質(zhì)核團的硬度都會增加。這說明腦實質(zhì)受損后，由于腦細(xì)胞凋亡、組織水腫、出血及一系列反應(yīng)會導(dǎo)致腦組織硬度改變。Enrique Garcés I?igo[21]等利用SWE對55例正常足月新生兒的丘腦和額葉放射冠處的腦白質(zhì)硬度進(jìn)行測量，結(jié)果顯示額葉放射冠處的腦白質(zhì)硬度高于丘腦的硬度；這與Eda Albayrak[19]和Alexander M. El-Ali[20]的研究結(jié)果有所偏差。

2.2 局限性

SWE用于對NHIE的評估仍存在一定的局限性：①不同廠家設(shè)備的SWE成像原理不同從而導(dǎo)致所測腦實質(zhì)的楊氏模量值不同；②腦實質(zhì)硬度受多方面因素影響，比如溫度、顱內(nèi)壓、各向異性等；③腦實質(zhì)感興趣區(qū)域及取樣框大小的選擇目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

近些年來剪切波彈性成像基于其可以無創(chuàng)性評估組織機械特性、便捷、價格低廉、重復(fù)性好，能夠給臨床醫(yī)生提供一個確切的組織彈性模量值等優(yōu)勢備受科研人員的青睞。SWE可以對腦實質(zhì)硬度進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，為NHIE的評估提供了新的研究方向，但此項技術(shù)在新生兒顱腦方面的應(yīng)用仍處于起步階段，后續(xù)仍需大樣本量的研究進(jìn)一步探討SWE對NHIE的早期診斷及預(yù)后評估的應(yīng)用價值。