2023早产儿静息态磁共振成像特点及应用进展（全文）.docx

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1、2023早产儿静息态磁共振成像特点及应用进展(全文)随着围生医学的快速发展及医疗水平的不断提高，早产儿存活率明显提高,发达国家胎龄2226周早产儿存活率达57.1%,27-31周为93.1%,3234周为98.6%1,且严重神经系统损伤发生率明显降低2,3,这得益于早产儿脑损伤的早期诊断和早期干预。神经功能发育与诸多因素有关,如宫内环境、出生情况、疾病、家庭环境等。早产是脑损伤的独立危险因素，不仅增加脑损伤的发病率和病死率，还导致神经发育障碍的风险明显升高，如脑性瘫痪、癫痫、智力障碍、失明、耳聋,以及认知障碍、自闭症、行为异常、学习能力低下等，给家庭和社会带来沉重的经济负担4。胎龄与不良神经发

2、育结局负相关，出生胎龄25周以下早产儿严重神经发育障碍达50%5,早期干预可有效促进认知和运动发育。因此，在脑功能完全建立之前又哪经发育进行早期干预，可使康复治疗发挥到最大作用。早产儿脑损伤检测方法包括影像学、电生理、脑代谢、脑血流、颅内压检测及神经发育量表评估等，其中影像学检查具有良好的灵敏度和特异度。常规磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)可依据神经发育结局对脑损伤程度进行划分7,弥散张量成像可区别脑损伤的微观变化并与神经发育密切相关8。MRI检查作为目前最常用的影像诊断技术，具有无创、无辐射、可重复、易定位等特点，可提供良好的解剖图像，从结构水平发现异常

3、，利于观察脑发育、显示病变进展情况，可为预测早产儿脑损伤提供参考。但部分有脑损伤高危因素且出生时头颅MRI检查正常的早产儿远期神经发育水平低于健康新生儿，这种差异初期并不明显，在高级皮质功能建立时才逐步显现出来9。因此MRI的预测能力有限,这与大脑结构和功能十分复杂有关，能直接监测神经功能活动的检查技术显得尤为重要。静息态功能磁共振成像(resting-statefunctiona1magneticresonanceimagingzrs-fMRI)可满足这一要求1能够检测清醒、静止、休息时脑自身活动状态，同时具有无创、无辐射、无需执行任务、可重复、易定位，以及时间和空间分辨率高等特点，可从功能

4、水平检测脑发育水平和损伤程度，是一种用于研究神经功能的影像学方法。近年来，rs-fMRI技术在早产儿中的应用逐渐引起医学界重视，但目前研究仍十分有限。本文总结早产儿脑发育、脑功能连接、rs-fMRI网络特点及其在早产儿脑损伤中的应用，综述如下。一、早产儿脑发育及脑功能连接特点脑发育的研究方法包括宏观解剖学、微观形态学及电生理改变等。目前早产儿脑发育研究主要涉及脑容量、皮质形态、灰质/白质比、脑组织代谢等10o宏观解剖学可了解大脑发育情况，如皮质折叠不仅是脑功能区建立的基础，还与脑功能发育密切相关，随胎龄增加，早产儿皮质折叠和皮质体积明显增大并持续到2岁11,产前产后因素均可引起皮质折叠异常从而

5、引起脑损伤12。2岁以后认知和行为发展迅速，而大脑的宏观解剖学改变和髓鞘形成变化十分有限，这提示2岁后人类大脑发育依赖于脑微观结构和功能的改变，尤其是脑功能连接。功能连接随着皮质折叠过程中结构的复杂化而不断成熟，并保持与皮层结构变化相适应的发育速度和趋势。因此，功能连接的精确形成是中枢神经系统健康发展的重要保障。然而人类胎儿神经功能连接出现的时间和顺序未知，尽管MRI准确性很高，但预测能力有限。神经功能连接异常常伴随各种疾病，如认知障碍、自闭症、注意缺陷多动障碍、精神分裂症、阿尔兹海默病、抑郁症、创伤后应激障碍等口引。因而从功能水平研究脑损伤有更高的灵敏度和准确度，如何监测神经网络功能显得尤为

6、重要。二、rs-fMRI网络大脑在没有外部和内部刺激的静息状态下仍需消耗脑总耗能的95%,提示静息状态下大脑仍以特定的方式维持自身活动，因此静息状态脑功能的研究具有重要价值。功能磁共振成像(functiona1magneticresonanceimaging,fMRI)通过测定磁共振信号变化反映脑内血氧饱和度和血流量,基于检测血氧水平的fMRI技术具有更高的时间分辨率和空间分辨率，并且无创。1995年Biswa1等人开始通过rs-fMRI研究脑功能,发现静息态下人左脑与右脑主动运动区血氧水平依赖信号的低频成分显著相关，即左右脑主动运动区间存在功能连接。随后研究发现成人大脑中存在感觉运动、初级视

7、觉、边缘系统、背外侧注意、腹侧注意、额顶控制及默认网络(defau1tmodenetworkrDMN)等静息态网络(restingstatenetwork7RSN),并与注意力、听觉、视觉、运动、执行能力等功能相关。其中DMN是RSN中最重要的组成部分，与记忆、自我认知等功能有关。RSN的临床研究已在神经疾病和精神类疾病中得到广泛应用，极大推动了人类对脑功能的深入认识。虽然早产儿fMRI的研究受采集数据困难、患不易配合、疾病状态等局限，但由于早产儿大脑处于快速发育中，因此研究价值更高。早产儿皮层功能与成人有显著区别，记忆、学习、语言等高级功能尚未形成，初步形成粗大运动、视听觉、触觉、痛觉等运动

8、和基本感觉功能并对应相应的网络连接，但网络数量少且连接简单。目前国内外对早产儿脑损伤rs-fMRI的报道有限，尤其是国内。冯帅等14研究发现,早产J撷部和题叶神经功能连接减少，视觉区域增强，考虑早产儿脑发育可能存在补偿效应。目前在早产儿大脑中发现5个RSN,分别为初级视觉网络、双边感觉运动网络、双边听觉网络、楔前叶-顶叶-小脑网络、内侧-背外侧前额叶网络口儿近年来，关于胎儿和新生儿脑发育的rs-fMRI研究越来越多，Thomason等16研究显示，孕24周起近半数胎儿出现双侧脑功能连接网络，早产儿同样存在且功能连接逐渐增强并持续到足月儿阶段口7。SmySer等18研究显示，足月儿内侧前额叶和后

9、扣带回区域间存在类似DMN的功能连接,而早产儿没有。但在Doria等17的研究中，早产儿存在DMN和执行控制网络,当rs-fMRI监测不到DMN时，提示早产儿可能存在pre-DMNoSmyser等18同时对胎龄26周早产儿进行动态rs-fMRI检查直至校正胎龄38周，发现脑功能连接具有年龄-特异性发育模式，且解剖距离在脑功能连接的发育中起至关重要作用，早产J噂正胎龄足月时并未发现假定的pre-DMN,而与神经系统发育密切相关的丘脑皮层网络连接与健康足月儿相比无显著差异。Cao等口9研究了早产儿rs-fMRI全脑功能连接图谱，发现早产儿随胎龄增加运动、视觉、听觉、语言及皮层下区域、DMN区、执行

10、控制区域（前扣带皮层、左外侧前额叶皮层、左下顶叶）、后扣带皮层、副内侧前额区功能连接强度明显增强，从而可以预测大脑的成熟程度。足月儿皮层下及高级关联皮层区功能连接、丘脑皮层之间的功能连接均明显强于相同校正胎龄的早产儿20,21。P叩ini等22对36名有极早产出生史（胎龄小于32周）的成年人与38名年龄相匹配、无早产史的成年人进行了比较，发现有极早产出生史的成年人常伴有情绪控制不良、社交能力低下，rs-fMRI表现为左杏仁核区、右后扣带皮层及左楔前叶功能连接减少，而这一区域与通过面部表情识别情绪的能力相关。这些研究表明，早产儿RSN存在异常功能连接可能会推迟早产儿神经系统发育，影响RSN成熟并

11、导致各种疾病的发生。因此，RSN可用于评价早产儿神经功能发育和损伤水平，以早期诊断早产儿脑损伤。三、rs-fMRI在早产儿脑损伤诊断中的应用早产儿脑损伤发生率为足月儿的3倍23,其中脑白质损伤十分常见，尤其是胎龄小于30周的早产儿，主要原因为早产儿脑神经纤维髓鞘化速度快，任何不利因素均可引起神经纤维髓鞘化不全，导致脑白质损伤、椎体细胞减少。这些损伤不仅影响脑白质功能，还影响大脑皮层、脑干及深部灰质核团功能24,从而引起神经运动障碍、智力发育异常、视觉运动整合功能低下、运动协调能力低下、视觉感知障碍等25。SmySer等26研究发现中-重度脑白质损伤早产儿rs-fMRI信号在两侧半球间明显异常，

12、并与功能连接减少一致。半球间功能连接减少不仅与成人运动表现有关，还提示存在意识障碍。Ke11y等27研究发现,与足月儿比较，校正胎龄足月的中-晚期早产儿表现出广泛的脑白质结构微小改变，而这一改变可能与早产儿神经发育延迟有关。中-重度弥漫性脑白质损伤早产儿表现为执行-控制网络和额-颠网络功能连接明显减少，而视觉、运动和躯体感网络与足月儿无明显差异28,提示这种异常可能与认知障碍有关29o1ee等30研究发现早产儿前/后扣带皮层、左/右手运动区域、左/右题叶间功能连接明显增强并随着年龄增长逐渐成熟，4岁时演变为半球间RSN及最初的DMN,并与足月产的幼童相同。Constab1e等31研究发现19名

13、有早产史的20岁年轻人与19名足月产的20岁年轻人比较，有早产史者左侧部分区域小脑功能连接明显增多，且与图片词汇测试得分及语言理解能力指数成正相关。但这些区域与左右额下回的功能连接明显减少，且韦氏智力测试表现为操作智商明显低于健康足月儿，提示左侧小脑存在语言整合系统，而这种异常可能与神经发育延迟或语言发育障碍有关。Myers等32将31名有早产史的16岁青少年与36名足月产青少年相比，有早产史者韦氏智力测试评分明显降低，但两组图片词汇测试得分差异无统计学意义。rs-fMRI检查发现,有早产史青少年左侧Wernicke,s区与右侧下顶叶之间功能连接明显增强，且与图片词汇测试得分及语言理解指数成负

14、相关，提示有认知缺陷时可能存在功能连接增强以达到补偿效应。王宏伟等33研究发现，与足月儿相比，生后6月龄的早产儿小脑后叶、额叶、上辅助运动脑区功能连接减弱，而融上回和前扣带回脑区增强。减弱脑区与认知、情绪、语言、记忆及协调运动等有关，提示早产儿生后大脑发育与健康足月儿存在差异，可能导致认知障碍、运动落后、阅读理解能力降低等；增强脑区与听觉性语言中枢、躯体和内脏运动及痛觉反应有关。这可能是早产儿脑发育的一个有利现象，提示早产儿脑内可能存在发育过程的调整。因此，RSN的建立和发育障碍可以作为评价早产儿远期神经功能发育和损伤的重要参考。目前国内外rs-fMRI技术在成人神经和精神类疾病中的研究较深入

15、,诸多研究已经报道了成人大脑结构和功能网络之间的复杂关系34,但在儿童尤其是新生儿期的研究甚少，国外也主要集中在新生儿脑发育的研究上。因此针对新生儿脑损伤开展的rs-fMRI可以全面准确了解新生儿脑损伤组织结构和功能变化。期待更多研究可以根据不同胎龄、不同疾病类型建立RSN诊断标准进一步揭示皮质折叠过程中网络功能的发育规律并将RSN和远期神经功能发育相联系，使早产儿脑损伤能得到早期诊断和及时干预。引用本文引用本文：于梅，温晓红.早产儿静息态磁共振成像特点及应用进展J.中华新生儿科杂志,2018,33(3):238-240.DO110.3760cma.j.issn.2096-2932.2018.03.022.