HIE发生发展及影像诊断.ppt
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1、缺氧缺血性脑损伤缺氧缺血性脑损伤(H Hypoxic Ischemic Injury,HIIypoxic Ischemic Injury,HII)Radiology Depart.Pku.1Radiology Depart.Pku.1stst.Hosp.Hosp.ZHANG Yu-dongZHANG Yu-dong2010-10-222010-10-22n n缺氧缺血性脑损伤(缺氧缺血性脑损伤(H Hypoxic Ischemic Injury,HIIypoxic Ischemic Injury,HII)是导致死亡和重度神经性瘫痪的是导致死亡和重度神经性瘫痪的主要原因。影像学检查在诊断和治疗主
2、要原因。影像学检查在诊断和治疗HIIHII中有重要作用,有助于指导急性期的处理和提中有重要作用,有助于指导急性期的处理和提供远期预后的信息。正确诊断供远期预后的信息。正确诊断HIIHII要求影像医师熟悉要求影像医师熟悉HIIHII在各个时期的影像表现。在各个时期的影像表现。n n脑的成熟度、持续时间、和损伤的严重程度及类型都会影响到脑的成熟度、持续时间、和损伤的严重程度及类型都会影响到HIIHII的影像征象。的影像征象。n n损伤类型:损伤类型:窒息性:窒息性:HIEHIE 栓塞性栓塞性:CVD related-injuryCVD related-injury 中毒性中毒性:COCO中毒及其他
3、代谢障碍性疾病(中毒及其他代谢障碍性疾病(MELLASMELLAS)n n严重的缺氧缺血严重的缺氧缺血(包括早产儿和新生儿包括早产儿和新生儿)最早的损伤位于最早的损伤位于深部灰质深部灰质,而周围的损伤更多,而周围的损伤更多见与较大的年龄组。次深部的损伤可导致早产儿的脑室内出血和脑室外白质损伤,及见与较大的年龄组。次深部的损伤可导致早产儿的脑室内出血和脑室外白质损伤,及旁矢状面的分水岭区梗死。出生后,严重的弥漫性灰质损伤累及相关的外周皮层和由旁矢状面的分水岭区梗死。出生后,严重的弥漫性灰质损伤累及相关的外周皮层和由后循环供血的结构。后循环供血的结构。n n由于传统的影像学检查对急性期的表现不敏感
4、,而由于传统的影像学检查对急性期的表现不敏感,而DWIDWI及及MRSMRS有助于早期诊断有助于早期诊断HIIHII,新的,新的神经保护策略重点在于尽可能减少缺氧缺血性脑损伤的范围。因此神经保护策略重点在于尽可能减少缺氧缺血性脑损伤的范围。因此早期诊断早期诊断对于对于HIIHII预预后和治疗具有重要意义后和治疗具有重要意义 概述n nHIIHII是一种灾难性疾病是一种灾难性疾病,常常会导致儿童的死亡和长期的神经性瘫痪。常常会导致儿童的死亡和长期的神经性瘫痪。HIIHII的治疗包括大量的支持性护理,但这对阻止损伤的发展没有任何作的治疗包括大量的支持性护理,但这对阻止损伤的发展没有任何作用。新的神
5、经保护策略目的是限制缺氧缺血性脑损害的程度正在研究用。新的神经保护策略目的是限制缺氧缺血性脑损害的程度正在研究中。许多治疗方法,包括低温和兴奋拮抗剂要求在发病中。许多治疗方法,包括低温和兴奋拮抗剂要求在发病6 6小时内小时内使用使用方有效,这使得方有效,这使得早期诊断非常重要早期诊断非常重要。神经系统成像包括。神经系统成像包括USUS、CTCT和和MRIMRI的的HIIHII患者的检查中有重要作用。随着越来越多的有效治疗方法的采用,患者的检查中有重要作用。随着越来越多的有效治疗方法的采用,MRIMRI在在HIIHII在早期诊断中起着重要作用。此为,亚急性节段的影像学检在早期诊断中起着重要作用。
6、此为,亚急性节段的影像学检查可以提供评估损伤的严重程度和范围的由于信息,这有助于评估远查可以提供评估损伤的严重程度和范围的由于信息,这有助于评估远期的预后。期的预后。HIIHII的影像表现是多变的,受多种因素影响,包括脑的成熟度、损伤的的影像表现是多变的,受多种因素影响,包括脑的成熟度、损伤的持续时间和严重程度,及影像检查的类型及时间。早期的影像表现不持续时间和严重程度,及影像检查的类型及时间。早期的影像表现不明显而常常被忽略。因此,熟悉各种形式的损伤表现并重点注意可疑明显而常常被忽略。因此,熟悉各种形式的损伤表现并重点注意可疑的的HIIHII。n n无论何种原因导致的损伤,共同的病理过程是无
7、论何种原因导致的损伤,共同的病理过程是脑缺血脑缺血和和缺氧缺氧。一般来。一般来说,婴儿和儿童的说,婴儿和儿童的HIIHII主要是窒息导致脑缺氧。而持续缺氧、心肌缺血主要是窒息导致脑缺氧。而持续缺氧、心肌缺血可导致心输出量减少最终造成脑缺血。因此,窒息性脑损伤是缺氧的可导致心输出量减少最终造成脑缺血。因此,窒息性脑损伤是缺氧的后果。实际上,不合并缺血的急性缺氧是不太可能造成损伤的,除非后果。实际上,不合并缺血的急性缺氧是不太可能造成损伤的,除非缺氧时间较长。另一方面,成人的缺血主要是心脏疾病和脑血管疾病缺氧时间较长。另一方面,成人的缺血主要是心脏疾病和脑血管疾病引起,这都会因为血流减少而继发脑的
8、缺氧。引起,这都会因为血流减少而继发脑的缺氧。HIIHII的病理过程和影响因素的病理过程和影响因素窒息缺氧心输出量减少HII调控机制不发生损伤不发生损伤轻中度重度n nHIIHII并不同时影响全部的脑结构。某些结构的脑组织要较其它部位的并不同时影响全部的脑结构。某些结构的脑组织要较其它部位的脑组织损伤发生的早,称为脑组织损伤发生的早,称为选择易损性选择易损性。n n损伤方式反映了兴奋性神经反射弧的功能丧失。损伤方式反映了兴奋性神经反射弧的功能丧失。n n选择性神经死亡与一系列复杂的有害的生化反应有关。选择性神经死亡与一系列复杂的有害的生化反应有关。缺血缺氧导致缺血缺氧导致ATPATP减少,细胞
9、内乳酸聚集,最终损害细胞膜功能。减少,细胞内乳酸聚集,最终损害细胞膜功能。突触前的细胞膜去极化导致大量兴奋性神经介质的释放,特别是谷氨突触前的细胞膜去极化导致大量兴奋性神经介质的释放,特别是谷氨酸,在未成熟的大脑,谷氨酸优先与酸,在未成熟的大脑,谷氨酸优先与NMDANMDA受体结合受体结合,引起钙离子通道引起钙离子通道开放,开放,N-N-甲基甲基-D-D-天冬氨酸天冬氨酸(NMDA)(NMDA)受体的激活使得大量钙离子流入神受体的激活使得大量钙离子流入神经后突触,触发了一系列的细胞溶解反应,包括细胞膜磷脂酶的激活经后突触,触发了一系列的细胞溶解反应,包括细胞膜磷脂酶的激活和氧自由基的释放。线粒
10、体损伤造成和氧自由基的释放。线粒体损伤造成ATPATP产生减少,最终导致细胞能产生减少,最终导致细胞能量的减少。严重的能量减少造成迅速的细胞死亡。如果损伤的程度较量的减少。严重的能量减少造成迅速的细胞死亡。如果损伤的程度较轻,神经元可以在损伤后存活一定时间,及延迟死亡又称之为凋亡。轻,神经元可以在损伤后存活一定时间,及延迟死亡又称之为凋亡。凋亡在不成熟脑组织的损伤中扮演着主要角色。凋亡在不成熟脑组织的损伤中扮演着主要角色。n n细胞凋亡在细胞凋亡在HIIHII中扮演一定角色。中扮演一定角色。Hypoxia-ischemiaCellular energy depletionInhibition
11、of ATP dependent GLU reuptakeCa 2+influx into postsynaptic cellsAnaerobic glycolysis and lactate accumulationPresynaptic membrane depolarization Free radical formationMitochondrial injuryGLU release and activation of NMDA Ca 2+channelsseveremildnecrosisapoptosisn n从这个模式图中我们可得出以下结论:从这个模式图中我们可得出以下结论:从
12、这个模式图中我们可得出以下结论:从这个模式图中我们可得出以下结论:a.a.在大脑中,谷氨酸或其它兴奋性介质受体高度集中的区域(主要位于灰质)在大脑中,谷氨酸或其它兴奋性介质受体高度集中的区域(主要位于灰质)更易于发生缺氧缺血所致的兴奋性中毒;更易于发生缺氧缺血所致的兴奋性中毒;b.b.在氧耗量高的脑部区域会更快更早的发生缺氧缺血性损伤;在氧耗量高的脑部区域会更快更早的发生缺氧缺血性损伤;c.c.迟发性脑损伤与细胞凋亡有关。迟发性脑损伤与细胞凋亡有关。d.d.这些因素有助于解释在这些因素有助于解释在HIIHII患者上观察到的相对特异性的损伤改变。患者上观察到的相对特异性的损伤改变。e.e.在任一
13、患者,脑部易于发生缺氧损伤的区域主要由脑的成熟度决定,而后者又在任一患者,脑部易于发生缺氧损伤的区域主要由脑的成熟度决定,而后者又与患者年龄和妊娠时间有关。这是与患者年龄和妊娠时间有关。这是HIIHII的影像表现在围产期新生儿(出生后一个的影像表现在围产期新生儿(出生后一个月内)和成人甚至较大婴儿不同的原因。因此,在解释可疑月内)和成人甚至较大婴儿不同的原因。因此,在解释可疑HIIHII时,我们必须认时,我们必须认识到损伤时的脑成熟度。识到损伤时的脑成熟度。f.f.缺氧缺血损伤的严重程度在决定脑损伤的分布中也有重要作用。重度缺氧缺血缺氧缺血损伤的严重程度在决定脑损伤的分布中也有重要作用。重度缺
14、氧缺血发作与较轻发作与较轻HIIHII导致的结果不同。损伤的持续时间也决定了导致的结果不同。损伤的持续时间也决定了HIIHII的损伤方式。有人的损伤方式。有人建议,在儿童人群中,缺血发作至少持续建议,在儿童人群中,缺血发作至少持续1515分钟才会有脑损伤的改变。分钟才会有脑损伤的改变。n n新生儿期新生儿期HIIHIIHIIHII一直是新生儿死亡和神经发育异常的主要原因。其发病率估计在一直是新生儿死亡和神经发育异常的主要原因。其发病率估计在2-42-4成活新生儿中。成活新生儿中。1515-20-20的的HIIHII婴儿在新生儿期死亡,而婴儿在新生儿期死亡,而2525发展为永久性的神经性残疾。发
15、展为永久性的神经性残疾。n n高危因素:高危因素:产前:大部分情况,产前:大部分情况,HIEHIE在新生儿与独立的产前高危因素有关(包括在新生儿与独立的产前高危因素有关(包括母体高血压,不育症的治疗,多次妊娠,妊娠感染和甲状腺疾病)或母体高血压,不育症的治疗,多次妊娠,妊娠感染和甲状腺疾病)或产前与产中因素相结合。产前与产中因素相结合。单独的产中因素包括手术器械的损伤,臀位吸引,脐带脱出和母体发单独的产中因素包括手术器械的损伤,臀位吸引,脐带脱出和母体发热,在热,在HIIHII的发病中占较小的一部分。的发病中占较小的一部分。仅仅1010的的HIIHII与产后并发症有关,如严重的呼吸系统疾病,败
16、血症,与产后并发症有关,如严重的呼吸系统疾病,败血症,或急性发作的疾病。或急性发作的疾病。临床表现临床表现n n临床征象和症状在出生时无特异性,一般过段时间后才表现出来。但临床征象和症状在出生时无特异性,一般过段时间后才表现出来。但数据研究显示,重度的数据研究显示,重度的HIIHII可在获得足够的临床资料时诊断。可在获得足够的临床资料时诊断。n n征象包括产中的不良反应(如胎儿心律异常),重度的功能减低(如征象包括产中的不良反应(如胎儿心律异常),重度的功能减低(如ApgarApgar阿布哥尔阿布哥尔评分评分55分),需要进行复苏,重度的酸中毒,早期神分),需要进行复苏,重度的酸中毒,早期神经
17、系统检查异常,脑电图异常。重度损伤后的第一个小时,新生儿可经系统检查异常,脑电图异常。重度损伤后的第一个小时,新生儿可能表现为意识不清,间歇性呼吸暂停,或心动过缓。特别是当皮层损能表现为意识不清,间歇性呼吸暂停,或心动过缓。特别是当皮层损伤的时可出现缺氧表现,部分出惊厥。重度缺氧损伤的存活儿一般都伤的时可出现缺氧表现,部分出惊厥。重度缺氧损伤的存活儿一般都会发展四肢轻瘫,舞蹈手足徐动症、重度癫痫发作,或精神发育迟缓。会发展四肢轻瘫,舞蹈手足徐动症、重度癫痫发作,或精神发育迟缓。中度损伤的患儿可发展为痉挛性双侧瘫痪或四肢麻痹。轻度中度损伤的患儿可发展为痉挛性双侧瘫痪或四肢麻痹。轻度HIIHII可
18、完可完全恢复或出现轻度的发育迟缓。全恢复或出现轻度的发育迟缓。重度窒息:重度窒息:HII及(或)脑室出血及(或)脑室出血n n重度窒息重度窒息:重度窒息主要有两个结局:重度窒息主要有两个结局:HIIHII和(或)脑室出血。窒息导致和(或)脑室出血。窒息导致中心式深部灰中心式深部灰质损伤质损伤(基底核团、腹侧丘脑、海马、背侧脑干和外层膝状核),有时会(基底核团、腹侧丘脑、海马、背侧脑干和外层膝状核),有时会累及累及RolandoRolando外周皮层。这些区域是髓鞘形成活跃或含有高密度的外周皮层。这些区域是髓鞘形成活跃或含有高密度的NDMANDMA受受体,因此易于发生新生儿体,因此易于发生新生儿
19、HIIHII。其它脑皮层一般也有轻微损伤,是在新生儿总代谢迅速减低所致。但是,其它脑皮层一般也有轻微损伤,是在新生儿总代谢迅速减低所致。但是,损伤持续时间越长,累及脑皮层范围越广,预后也越差。损伤持续时间越长,累及脑皮层范围越广,预后也越差。n n轻中度窒息:轻中度窒息:主要形成侧脑室旁白质软化症(主要形成侧脑室旁白质软化症(PVLPVL)影像学诊断影像学诊断n nUSUS:敏感性及特异性不高:敏感性及特异性不高n nCTCT:不作为妊娠期检测手段不作为妊娠期检测手段n nMRMR:最佳检测手段最佳检测手段诊断侧重点:1.是否有损伤2.损伤分级(重度 vs.轻中度?)及范围3.损伤所处的阶段及
20、预后4.鉴别诊断USn n新生儿第一周内的脑部超声检查对新生儿第一周内的脑部超声检查对HIIHII的敏感性极低,但一周后其敏感的敏感性极低,但一周后其敏感性提高。性提高。n n早期早期USUS表现包括脑内回声增多和脑脊液的减少,提示弥漫性脑水肿。表现包括脑内回声增多和脑脊液的减少,提示弥漫性脑水肿。基底节区、丘脑和脑干回声增强也可在第一周出现,但更多见与一周基底节区、丘脑和脑干回声增强也可在第一周出现,但更多见与一周后。后。n n丘脑回声增强提示损伤的严重程度及较差的预后。丘脑回声增强提示损伤的严重程度及较差的预后。n n后期表现包括脑室扩大和脑脊液增多,类似脑萎缩。后期表现包括脑室扩大和脑脊
21、液增多,类似脑萎缩。n n脑血管多普勒超声可提高早期诊断的敏感性和特异性,因为大脑前动脑血管多普勒超声可提高早期诊断的敏感性和特异性,因为大脑前动脉和中动脉阻抗的减低可提示不良的临床预后,即使在无其它异常的脉和中动脉阻抗的减低可提示不良的临床预后,即使在无其它异常的情况下。情况下。DWI-MRIn n目前诊断目前诊断HIIHII的最准确方法。的最准确方法。n nDWIDWI对对2424小时内的损伤非常敏感,而同时小时内的损伤非常敏感,而同时T1T1加权和加权和T2 T2 加权图像可能未见异常。加权图像可能未见异常。n nDWIDWI示侧脑室旁核团及半卵园中心皮层的高信号,而在示侧脑室旁核团及半
22、卵园中心皮层的高信号,而在ADCADC图上相应区域表现为图上相应区域表现为低信号。但是要注意,此时期的低信号。但是要注意,此时期的DWIDWI往往会低估最终的损伤范围(细胞凋亡有关)往往会低估最终的损伤范围(细胞凋亡有关)。n n有少数有少数HIIHII患儿患儿DWIDWI的第一个的第一个2424小时内表现正常。这可能与细胞凋亡有关。小时内表现正常。这可能与细胞凋亡有关。n nDWIDWI的异常表现在的异常表现在3-53-5天后达到高峰,随后在第一周末出现天后达到高峰,随后在第一周末出现“假性正常化假性正常化”,而,而ADCADC值持续减低直到第二周,这种原因与值持续减低直到第二周,这种原因与
23、T2T2的的“穿透效应穿透效应”有关,此时用有关,此时用eADCeADC可可去除穿透效应。虽然去除穿透效应。虽然DWIDWI在第一周末表现为持续改善和正常,但这并不意味着疾在第一周末表现为持续改善和正常,但这并不意味着疾病的好转。因此,我们使用病的好转。因此,我们使用“假性正常化假性正常化”来描述这个时期的信号特点。因为来描述这个时期的信号特点。因为早期早期DWIDWI检查可能会出现假阴性的结果,因此要求检查可能会出现假阴性的结果,因此要求2-42-4天内复查天内复查MRIMRI。n nT1WIT1WI和和T2WIT2WI在第一天内大多表现正常,对于急性期在第一天内大多表现正常,对于急性期HI
24、IHII诊断意义不大。到第二天,诊断意义不大。到第二天,损伤区域在损伤区域在T1T1和和T2T2上可能表现出信号异常,同时还可见到背侧脑干和海马的信号上可能表现出信号异常,同时还可见到背侧脑干和海马的信号改变。改变。n n损伤损伤2 2周后出现周后出现T2T2加权像上出现丘脑和后侧核团的加权像上出现丘脑和后侧核团的低信号低信号改变。改变。T1T1加权像上,丘脑、加权像上,丘脑、基底节及半卵园中心皮层的基底节及半卵园中心皮层的高信号高信号可持续几个月以上。可持续几个月以上。n n但是在损伤一周内导致但是在损伤一周内导致MRMR信号改变的原因仍未明确。有人认为信号改变的原因仍未明确。有人认为T1T
25、1缩短的原因有缩短的原因有出出血、钙化,髓鞘破裂释放的脂类物质,及自由基的顺磁性效应血、钙化,髓鞘破裂释放的脂类物质,及自由基的顺磁性效应。某些观点认为。某些观点认为出出血血是造成早期是造成早期T1T1缩短的主要原因,而缩短的主要原因,而T2T2缩短则在缩短则在T1T1信号改变几天后才会出现。一信号改变几天后才会出现。一项组织学研究报道了在窒息的新生儿苍白球中发现大量的项组织学研究报道了在窒息的新生儿苍白球中发现大量的矿化神经元矿化神经元,这一发现,这一发现提示矿化是造成提示矿化是造成T1T1和和T2 T2 信号改变的原因,但仍有争议。此外,另一些争议在于信号改变的原因,但仍有争议。此外,另一
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