新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy，HIE）是指新生儿在围产期缺氧窒息，导致脑缺氧缺血性损害。国际上新生儿HIE发生率约为1.5/1000，随着近年来孕龄人口的增加，我国HIE患儿的数量也有所上升。HIE可致患儿死亡或严重的神经系统缺陷，是造成患儿发育落后、癫痫、智力低下、脑瘫等病残的主要原因之一。HIE患儿脑损伤的程度不仅取决于脑发育成熟度，还与缺氧的程度和持续时间密切相关，因此HIE神经损伤程度的早期评估对治疗和康复规划具有重要意义。然而目前HIE的早期评价缺乏客观量化的影像学检测，很大程度上依赖于Apgar评分及临床症状。
常规磁共振成像可以描述HIE患儿脑受损部位、损伤类型、严重程度，可以随访患儿治疗康复情况，预测脑发育结局，是目前HIE检查的首选最佳影像学方法，但常规MRI存在明显滞后性，而且无法量化检测脑白质损伤，磁共振影像学如何早期诊断HIE、量化HIE脑损伤程度、判断治疗效果及预后是一个亟待解决的重要临床课题。近年来发展起来的多模态MR技术如DWI（diffusion weighted imaging，DWI）、DTI（diffusion tensor imaging，DTI）、MRS（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、PWI（perfusion weighted imaging，PWI）、ASL（arterial spin labeling，ASL）、SWI（susceptibility-weighted imaging，SWI）等有助于HIE的早期诊断，新型磁共振成像多模态成像与新生儿行为神经学评价的联合应用可以早期量化患儿的脑损伤、干预治疗并随访疗效，对降低患儿致残率有着重要临床和社会意义。
1.常规磁共振成像（Conventional MRI）的应用
MRI是评估HIE最敏感、最特异的成像方式。常规序列可以显示HIE脑损伤的部位、累及范围与程度，以及是否合并出血、脑室旁软化或胶质增生等，还可以检测是否合并其它脑部疾患。常规MRI对HIE损伤检测存在滞后性，不如DWI、DTI和MRS在诊断急性脑损伤时灵敏，而且缺乏可以量化检测的MRI指标，不能精确评价病变程度及评估预后。
2.扩散加权成像（DWI）的应用
DWI成像技术能反映水分子在组织内的不规则运动，可以对组织中液体质子的扩散进行检测。当常规T1/T2加权成像还未出现明显信号改变的前急性期，DWI就有可能显示因细胞毒性水肿导致的信号强度增加，其表现为DWI信号强度增加，并相应表观扩散系数（apparent diffusion coeffieient，ADC）降低，所以在HIE损伤后24h内DWI即可显示脑内信号异常。通常选取HIE易受累区测量ADC值进行定量分析，初期的动物实验表明缺氧缺血数分钟后即可出现基底节区ADC值降低，随后1～2天，ADC缓慢上升，至第8天可出现假正常值，第10天出现高值，数天后出现继发性ADC下降。ADC值假正常化可能是由于细胞毒性和血管源性水肿趋于平衡。
临床研究证实DWI能发现早期脑室旁白质束、胼胝体、内囊及皮层下连接纤维等白质损伤，在DWI表现为早期病变部位弥漫高信号。ADC可消除DWI“T2透过效应”的干扰，反映组织内水分子的弥散受限程度，可对HIE脑损伤进行定量分析。田恬等临床研究表明，HIE临床分度与豆状核及额叶深部白质的ADC值呈负相关。Hunt等报道，内囊后肢的ADC值与HIE患儿的存活率密切相关，存活者的ADC明显高于死亡者。有文献报道DWI在HIE不同时期的诊断价值不同，4天内是DWI诊断HIE的最佳时间窗。DWI对早期发现HIE病灶高度敏感，对早期HIE预后的判断具有很高的阴性预测值，DWI技术还可以在常规MRI出现异常之前早期检测PVL。
3.弥散张量成像（DTI）的应用
DTI利用与白质长轴垂直的水分子的限制运动作为轴向完整性的量度，在多个方向上施加扩散敏感梯度场，通过张量特征值与特征向量来反映水分子在该体素中的扩散特性。定量分析组织弥散特性的常用参数有ADC、分数各向异性（fractional anisotropy，FA）及相对各向异性（relative anisotropy，RA）。FA值较ADC值更能真实地反映水分子在不同方向扩散速度的差异。
RA是水分子扩散各向异性与扩散各向同性的比值。研究表明，当髓鞘形成迟缓或神经纤维束受损时，各向异性会明显降低。扩散张量纤维束示踪成像（diffusion tensor tractography，DTT）发展于DTI基础上，可在活体上显示脑白质纤维束，观察白质束的走行、稀疏推挤及破坏等异常表现，白质纤维完整性的损伤意味着相应的功能可能受到影响，因此DTT有助于了解缺氧缺血对脑功能区的损伤。新生儿两侧侧脑室前角前外侧白质、内囊后肢、放射冠等髓鞘化活跃区域，对缺氧缺血特别敏感，HIE时较易损伤这些部位，使髓鞘形成迟缓或神经纤维束受损。
Takeda等发现，在评价脑白质髓鞘生长发育过程中，FA改变出现最早，表明DTI比DWI能更早发现HIE造成的脑白质损伤。徐运军等研究表明，FA是评价HIE患儿脑白质损伤或功能障碍的敏感指标，同时结合彩色编码张量图能对脑髓鞘损伤情况做出综合评价。Arzoumanian研究发现内囊后肢信号强度的改变是诊断HIE的可靠依据，且内囊后肢FA的降低常提示预后不良。
Hunt等还提出内囊后肢的ADC值是脑缺氧水平的指标，可判断HIE的轻重程度和预后，内囊后肢的FA值在HIE轻、中、重度各组及对照组间的差异统计学上均有显著或非常显著性意义。对137例早产儿进行随访研究发现有缺氧缺血患儿的右侧内囊后肢（PLIC）的FA值较正常者明显降低，可以早期反映出微观结构的异常。对于新生儿，皮质脊髓束、下额枕束、内囊前肢及丘脑的纤维数与重度HIE组之间存在显著差异，但对照组与中度HIE组无明显差异。FA值较ADC值更能真实的反映水分子的扩散，DTI可以量化评估HIE患者白质损伤严重程度，并可通过DTT的辅助分析对HIE轴索损伤的预后及白质发育进行准确、客观的评估。
4.磁共振波谱分析（MRS）的应用
MRS利用磁共振现象和化学位移作用对某一特定原子核及其化合物进行定量分析。在HIE的研究中多用1HMRS，其共振峰主要包括：NAA（N-乙酰天门冬氨酸）峰，Cho（胆碱）峰，Cr（肌酐）峰，Lac（乳酸）峰。NAA浓度降低反映了神经元或轴突破坏、缺失以及功能异常，Lac是无氧酵解的终产物，Lac升高表明线粒体功能障碍。HIE患儿的1H-MRS与正常新生儿明显不同，特征性表现是Lac在1.3ppm处出现双峰波，提示患儿氧化磷酸化不足，无氧糖酵解增加。
Waterhouse研究表明HIE患儿脑内Lac量的增加与病情的严重程度正相关，这与HIE的病理生理学研究相吻合。在新生儿出生24h内，MRS对HIE脑损伤的严重程度非常敏感，并能预测不良后果。生命的第1天Lac/Cr比率升高是神经系统不良后果的预测指标，而缺乏Lac则预示着正常的结果。NAA降低，Cho和谷氨酸峰升高，也见于新生儿HIE。
Boichot等取围生期窒息的足月儿的基底节为感兴趣区，MRS示NAA下降和Lac上升，且NAA＜4mmol/L者临床表现差，其敏感性和特异性分别为94%和93%。早产儿脑内通常Lac偏高，NAA峰值偏低，因此MRS对早产儿缺血缺氧性脑病诊断价值有限。虽然MRS可为疾病早期诊断提供有力依据，并可监测疗效，但扫描时间长且只能检测某些感兴趣区的代谢状况，使其临床实际应用受到限制。
5.灌注成像（PWI）的应用
PWI可定量分析组织的毛细血管水平血流灌注情况，反映病理情况下脑组织的血液动力学状态，观察微循环对脑部缺血缺氧损伤的反应。研究证明HIE早期的脑血流量（cerebral blood flow，CBF）降低及之后的血流再灌注均可导致脑组织急性损伤，早期的PWI（2～4天）显示早期的高灌注总是出现在大脑损伤的区域，表明HIE损伤区域有异常的脑自动调节。Wintermark将PWI与DWI联合应用评估HIE的脑损伤模式，研究表明早期的PWI可以比早期的DWI更精确地显示脑部病变位置和严重程度，其中部分病例获得了病理证实。
ASL灌注成像是一种以自由弥散的水为内源性示踪剂的MR灌注成像方法，无需静脉内注入对比剂，具有无创、定量测量CBF、易重复等优点。作为评价新生儿脑血流灌注性损伤的重要参数，ASL是一个敏感的标记，用于评估大脑中与脑损伤相关的脑血流量改变，这是常规MR成像技术无法检测到的。冀旭对HIE患儿进行ASL研究发现，放射冠白质CBF较顶叶灰质低，顶叶灰质CBF较基底节区低；与正常足月儿相比，生后（缺氧缺血后）8～24h三个区CBF明显减低，生后48h放射冠白质区先恢复正常，灰质及基底节区CBF明显增多，生后7～12天三个区CBF都恢复正常，因此ASL可以早期检测CBF的减低来尽早发现HIE的存在，有利于早诊断、早治疗。
ASL可以尽早评估HIE发生后患儿脑组织的再灌注情况，因为这种自身脑血流量重新分配修复缺血损伤产生的高能磷酸化合物可使细胞死亡延迟，因此ASL对于评估HIE的预后有重要意义。
6.磁敏感加权成像（SWI）的应用
SWI是利用体磁化率效应（不同组织之间磁化率差异可以引起相位差效应）差异而产生图像对比的磁共振成像法。各时期出血产物，如去氧血红蛋白、正铁血红蛋白及含铁血黄素能引起相位改变，且具有非常高的磁敏感效应，使局部的磁场产生不均匀性，从而导致T2时间缩短，与周围组织的相位差加大，在SWI上呈明显低信号，因此SWI能敏锐地显示颅内静脉及出血灶，尤其对微小静脉出血、出血产物及铁沉积的显示更敏感。
有文献指出，SWI对新生儿出血性病灶的检出具有极高的敏感性，对HIE伴发的微出血检出率明显优于其它序列，可作为新生儿HIE检查的常规。SWI对微小静脉出血、出血产物及铁沉积更敏感，对HIE预后的判断及伴发出血的随访有较高临床价值。随着MRI技术的不断发展，在HIE的研究中，DWI、DTI、MRS、ASL、SWI等磁共振多模态成像技术提供了关于围产期脑损伤模式的诸多有价值的信息，将成为HIE研究的重点和热点，或将出现更好的新序列、新方法应用到新生儿HIE的早期诊断中，多模态MR技术的联合应用对HIE的早发现、早诊断和早治疗及预后随访，降低患儿病残率有着重要的临床意义和社会意义。
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