【科研進展】談新生兒的腦發育與健康

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腦是人體最複雜、最重要的器官，也是自然界最龐大和精妙的系統之一。在每個人的一生中，腦的結構和功能並不固定，而是隨著年齡不斷變化，其中新生兒期的腦部結構尤為引人關注。一方面，在新生兒期，身體各器官尤其是大腦迅速發育，以適應脫離母體獨立生存的需要；另一方面，與早產兒伴隨的相關腦疾病和新生兒缺血缺氧腦病正在嚴重摧殘患兒的腦健康，因此，無論是從腦發育還是臨床病理學角度考慮，對新生兒腦發育及腦健康的研究已經刻不容緩。

而MRI作為一種無創性探索腦部奧秘的成像技術，在該領域有著無可比擬的優勢。因此如何更好的發揮和利用MRI技術的優點成為該研究領域的關鍵。下面，本文就針對國內在新生兒腦影像方面的成就做一回顧。

01從嬰幼兒認識腦的初始狀態要說研究大腦，那無論如何也避不開腦的初始狀態，如果把新生兒大腦作為其中的一種初始狀態腦，那對其研究就非常有意義。例如，研究[1 2]發現海馬與人類的記憶功能有直接關係，而藉助MRI影像設備、使用適當的分析方法就可以很輕鬆的研究這一重要的腦區與年齡的關係[3]。與此類似，利用GE 3.0T MRI，採用T2WI成像對出生後6-48月的正常嬰幼兒的皮層下白質的髓鞘形成進行半定量性研究，證明了其形成與年齡呈現非線性正相關關係[4]；還利用3D T1WI和DTI對額葉和枕葉皮層的腦容積和分別通過這兩個腦區的白質纖維進行發育研究[5]。這些研究都從不同的角度來認識發育中的大腦，是對大腦動態變化的一種描述。值得一提的是，DKI成像在認識腦發育的研究[6]中，已經凸顯出優勢，它能夠以不同的測度同時反映出腦白質隨著時間的動態變化。這項研究也是近年來利用GE 3.0T HDXT平台在國內開展新生兒腦影像的成功應用之一。02不容忽視的新生兒腦健康問題

腦健康的概念對國人而言並不陌生，而伴隨著新生兒的腦健康問題近年來也越來越受到科學研究者和臨床醫生的關注，尤其是與早產兒伴隨的相關腦疾病和新生兒缺血缺氧腦病（HIE）。據WHO估計，每年全世界有1500萬早產兒出生，而且這個數量還在繼續增加；而在發展中國家，每1000個新生兒中受HIE影響的為0.5~1個，在這些HIE患兒中，約有60%的會離開這個世界，還有25%的患者會伴有嚴重的後遺症。

當面對如此多的新生兒因為種種腦健康的問題或離開或傷殘，我們不禁在想，這些嬰兒的大腦中究竟發生了什麼變化？這種腦病的機理又是什麼？他們能否提早提前發現以便及時得到干預治療？至少目前為止，答案是否定的，因為面對這些極為複雜的腦科學問題，人類的研究水平還遠遠不夠。但值得人們慶幸的是，神經科學家們從MRI的角度給出了自己的見解和分析，而同時這也是目前為止唯一能夠多角度無創觀察全腦的技術，因此如何高效利用它就成為了當前研究新生兒腦健康的主題。

國內西安交通大學第一附屬醫院楊健教授課題組利用GE 3.0T HDXT磁共振掃描儀，分別使用磁敏感加權係數成像(SWI)、磁共振波譜成像(MRS)、彌散峰度成像（DKI）等技術，對早產兒和HIE患兒展開腦影像研究，取得了令人欣慰的研究成果。這些不同的成像方法從不同的角度揭示可能的發病機制，例如磁共振波譜成像可以對早產兒的腦區新陳代謝水平進行研究[7][圖1]；磁敏感加權係數成像則能夠探測新生兒腦深部髓靜脈管，進而達到對病情程度進行分析的目的;而彌散峰度成像則能夠定量的測量腦白質的改變[8][圖2]。

圖1

圖203如何使掃描的圖像質量更高與成人不同，新生兒具有群體特殊性，往往使得獲得的圖像頭動較大。為了使後續的讀片和數據分析更加精準，我們需要保證其頭動在可接受的範圍內，因此，GE剛剛通過美國FDA認證的嬰幼兒專用定位系統（圖3）更顯示出了其在新生兒影像領域中的重要意義。該定位系統簡單、實用，適用於Discovery? MR750 3.0T 和 Signa? HDxt 1.5T MR系統，並與八通道高解析度頭線圈和16通道頭頸聯合線圈兼容，展現了GE研發團隊以患者為先，追求卓越的信念。

圖3

04未來何去何從？對新生兒的腦影像研究的人越來越多，每個課題組採用的方法不盡相同，但是只有從源頭上提高MRI對新生兒的成像質量才有可能非常漂亮的完成後續的定量數據分析步驟。高灰白質對比度的成像，高精度的DTI成像等方法的出現以及應用，勢在必行。相信就在不久的將來，奉獻在一線的科學家、工程師們能完成這個構想，為新生兒的腦影像研究帶去福音。

參考文獻

1. Bliss, T.V.P. and G.L. Collingridge, A SYNAPTIC MODEL OF MEMORY - LONG-TERM POTENTIATION IN THE HIPPOCAMPUS. Nature, 1993. 361(6407): p. 31-39.

2. Brown, M.W. and J.P. Aggleton, Recognition memory: What are the roles of the perirhinal cortex and hippocampus? Nature Reviews Neuroscience, 2001. 2(1): p. 51-61.

3. Dai, Y., et al., iBEAT: A toolbox for infant brain magnetic resonance image processing. Neuroinformatics, 2013. 11(2): p. 211-25.

4. Zhijie jian, et al., Half-quantitative assessment of myelination progression in normal infants and children during 6-48 months with conventional T2-weighted images. Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med, 2013: p. 0897.

5. Xue Luo, et al., Quantitative correlations between gray matter volume and white matter tracts in frontal and occipital regions in preschool children: assessment combined 3D T1WI and DTI. Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med, 2013: p. 2950.

6. Li, X., et al., Diffusion kurtosis imaging with tract-based spatial statistics reveals white matter alterations in preschool children. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2012. 2012: p. 2298-301.

7. Qinli Sun.et al., The assessments of the neonatal brain development by 2D 1H-MRS in 3.0 Tesla. Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med, 2012: p. 3176.

8. Xianjun Li, et al., Brain development in pretern and tern neonates assessed by white matter model of diffusion kurtosis imaging with tract-based spatial statistics analysis. Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med, 2013: p. 0795.

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