研究背景:新生儿胆红素脑病(neonatal Bilirubin Encephalopathy,NBE)是高胆红素血症(neonatal hyperbilirubinemia,NHB)的严重并发症,目前尚无诊断NBE的金标准,需要结合临床表现、实验室检查及影像学资料综合诊断。三维磁化准备2快速梯度回波成像(Three-Dimensional Magnetization-Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient-Echo,3D MP2RAGE)不受质子密度、T2*对比的影响,一次扫描可以同时得到3D T1W解剖像和Tl-mapping图像,后者可以定量测量脑组织的T1弛豫时间。扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)是在扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)基础上衍生出来的一种磁共振扩散成像技术,能够真实的反应与组织微观结构的复杂程度相关的水分子非高斯扩散运动,并提供定量信息。相比于DTI,DKI能更敏感、准确的反映人脑组织结构,尤其是脑灰质结构的微观变化。DKI已应用于年龄相关的脑微结构的改变、抑郁症、注意缺陷多动障碍等疾病中,并取得了有意义的结果。近年来,功能MRI(如DWI、MRS、DTI)已用-于NBE的研究。对于NBE脑组织的T1弛豫时间和DKI的研究,尚未见文献报道。研究目的:本研究目的在于探讨3D MP2RAGE和DKI技术对显示NBE患者脑结构改变的应用价值,以阐述NBE的病理机制,为早期诊断NBE并及时正确地治疗提供理论依据。材料与方法:回顾性分析我院新生儿重症监护室(neonatal intensive care unit,NICU)诊断的30例NBE患者的MR图像,血清总胆红素水平451.1-679.5μmol/L;对照组新生儿27例,因面部、眼眶、鼻窦或颈部的病变来诊,排除NHB、缺氧缺血性脑病或有其它神经系统疾病的患儿。采用SIEMENS Skyra3.0T超导型磁共振扫描仪对所有被试进行常规MR平扫、扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)、MP2RAGE及DKI序列扫描。所有受试均经镇静,MR检查时呈睡眠状态,取仰卧位。在严格控制受试者头动伪影、机械噪声等因素影响后,最终纳入本实验的受试者为NBE患者22人、对照组新生儿21人。由两名经验丰富的神经影像医生采用双盲法比较常规T1WI和MP2RAGE T1WI的图像质量,并分析图像的信号有无异常。图像质量评分分为5级:5分,优秀,解剖结构显示清晰,能清晰的显示基底节各核团和内、外囊及最外囊的边界;4分,好,基底节各核团和内、外囊及最外囊的边界略模糊,但不影响诊断;3分,一般,能够显示基底节区解剖结构,可以用于诊断;2分,差,基底节区解剖结构显示模糊,影响诊断;1分,非常差,不能用于诊断。在3D MP2RAGE序列衍生出的T1-mapping图像上手动测量双侧苍白球和壳核的T1弛豫时间,选取经过孟氏孔区的层面作为测量层面,感兴趣区(region of interest,ROI)包全苍白球、壳核。在DWI序列自动生成的平均扩散系数图(average diffusion coefficient,ADC)上测量双侧苍白球和壳核的ADC值,测量方法同上。利用扩散峰度评估软件(Matlab,Version Release 2012a/7.14)和DKE(Diffusional Kurtosis Estimator)软件对DKI原始数据进行处理得到DKI参数图,利用MRIcroN软件进行DKI参数值测量。在T1W解剖像显示解剖结构的基础上,测量层面选取经孟氏孔区的层面,手动测量双侧苍白球、壳核和丘脑的平均峰度(mean kurtosis,MK)、轴向峰度(axial kurtosis,AK)、径向峰度(radial kurtosis,RK)、部分各向异性(fractional anisotropy,FA)和平均扩散率(mean diffusivity,MD),ROI包全苍白球、壳核和丘脑。采用Medcalc 15.6统计软件进行统计分析,两名评判者对图像质量评分的一致性采用Kappa检验;分别采用秩和检验、双样本t检验和Spearman’s相关分析进行图像质量的比较、组间比较和参数之间的相关性分析,所有参数均取左右两侧的平均值进行比较;对有统计学意义的结果做ROC曲线分析,得到诊断临界值、曲线下面积(AUC)、敏感性和特异性。结果:两名评判者对MP2RAGE T1W和常规T1W图像质量评分的一致性较好,Kappa值分别为0.889、0.885;MP2RAGE T1W能清晰的显示基底节区解剖结构,且分辨力高于常规T1W图像(P<0.001)。22例NBE和16(16/21)例对照组新生儿T1WI上可见双侧苍白球对称性稍高信号。所有NBE患儿和对照组新生儿T2WI上均未见信号异常。NBE组和对照组间苍白球、壳核的T1弛豫时间差异无统计学意义(P>0.05);NBE组苍白球和壳核的T1弛豫时间比值小于对照组新生儿,差异有统计学意义(t=2.38,P<0.05);NBE组苍白球和壳核的T1弛豫时间比值和血清总胆红素水平具有负相关性(r=-0.571)。ROC曲线分析得出苍白球和壳核的T1弛豫时间比值为0.7748是诊断NBE的临界值;苍白球和壳核的T1弛豫时间比值诊断NBE的曲线下面积、约登指数、敏感度和特异度分别为0.690、0.444、68.18%、76.19%。NBE组和对照组DWI上均未见到异常信号,且两组之间苍白球、壳核的ADC值差异无统计学意义(P>0.05)。相比于对照组新生儿,NBE组苍白球、壳核和丘脑的MK、AK、RK和FA值降低,MD值升高。具体如下:(1)NBE组苍白球MK、AK、RK和FA值(分别为0.3854±0.0451、0.3628±0.0394、0.3755±0.0437、0.1553±0.0146)小于对照组(分别为0.4243±0.0388、0.4055±0.0522、0.4430±0.0556、0.1679±0.0178),差异具有统计学意义(t值分别为3.027、3.306、4.412、2.467,P值均<0.05);NBE组苍白球MD值(1.2997±0.0246)大于对照组(1.2582±0.0414),差异具有统计学意义(t=4.021,P<0.01);(2)NBE组壳核的MK、AK、RK和FA值(分别为0.3573±0.0322、0.3553±0.0292、0.3716±0.0437、0.1280±0.0114)小于对照组(分别为0.3836±0.0407、0.3824±0.0438、0.4078±0.0433 0.1375±0.0147),差异具有统计学意义(t值分别为2.355、2.393、2.726、2.356,P值均<0.05);NBE组壳核的MD值(1.2884±0.0498)大于对照组(1.2527±0.0397),差异具有统计学意义(t=2.586,P<0.05);(3)NBE组丘脑的MK、AK、RK和FA值(分别为0.3797±0.0339、0.3679±0.0348、0.3697±0.048、0.1285±0.0108)小于对照组(分别为0.4020±0.0252、0.3950±0.0392、0.4024±0.0406、0.1422±0.0111),差异具有统计学意义(t值分别为2.429、2.405、2.406、3.740,P值均<0.05);NBE组丘脑的MD值(1.2935 ±0.0352)大于对照组(1.2595 ± 0.0371),差异具有统计学意义(t=3.082,P<0.01)。NBE组和对照组之间苍白球的MK、AK、RK、MD值变化幅度(分别为9.2%、10.5%、15.2%、3.3%)大于壳核和丘脑(分别为6.9%、5.5%;7.1%、6.9%;8.9%、8.1%;2.8%、2.7%);两组之间丘脑的FA值变化程度(降低9.6%)大于壳核和苍白球(分别降低6.9%、7.5%)。在相比于MK和AK,两组之间苍白球、壳核和丘脑的RK值变化幅度最大。ROC曲线分析得出,同其余DKI参数值相比,苍白球RK值诊断NBE的曲线下面积和约登指数最大,苍白球RK值为0.4238是诊断NBE的临界值,其诊断NBE的曲线下面积、约登指数、敏感度和特异度分别为0.840、0.671、90.91%、76.19%。结论:MP2RAGE和DKI参数值可以显示NBE的苍白球、壳核和丘脑微观结构的变化,苍白球和壳核T1弛豫时间的比值和血清总胆红素水平呈负相关,T1弛豫时间的定量测量和DKI参数图可以提供定量信息,从而为诊断胆红素脑病提供理论依据。