S100β蛋白、中性粒细胞/淋巴细胞比值及脑电图对新生儿缺氧缺血性脑病早期识别与病情评估的应用价值

The Application Value of S100β Protein, Neutrophil-to-Lymphocyte Ratio, and Electroencephalography for the Early Identification and Severity Assessment of Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy

摘要: 目的：探讨血清S100β蛋白、中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)及脑电图(EEG)在新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)早期识别及病情程度评估中的临床应用价值。方法：选取2020年1月至2025年10月我院新生儿科收治的足月HIE患儿75例作为HIE组，并依据Sarnat分级将其划分为轻度组(n = 40)、中度组(n = 22)和重度组(n = 13)。选取同期具有出生窒息史但未确诊HIE的足月新生儿42例作为对照组(窒息非HIE组)。所有新生儿均在生后6小时内采集静脉血，检测血清S100β蛋白浓度并计算NLR；同时在生后24小时内完成床旁振幅整合脑电图(aEEG)监测。对HIE组的各个分组以及它们与对照组的各项指标进行比较，并通过ROC曲线分析来评估各项指标和联合检测在HIE早期诊断中的效果。结果：1) HIE组血清S100β蛋白水平、NLR值和aEEG背景活动异常率均显著高于窒息非HIE组(P < 0.01)。2) 在HIE组内，随着病情严重程度的增加，血清S100β蛋白水平和NLR值均呈现逐步升高趋势(P < 0.01)，aEEG背景活动也由连续正常电压(CNV)向不连续正常电压(DNV)过渡继而向爆发–抑制(BS)、低电压(LV)及平坦波(FT)变化。3) ROC曲线分析显示，血清S100β蛋白、NLR及aEEG对HIE均具有一定的诊断价值，其曲线下面积(AUC)分别为0.790、0.858和0.774。三者联合检测的诊断效能最高，AUC可达0.905，灵敏度和特异度分别为81.3%和90.5%。结论：血清S100β蛋白、NLR和aEEG是早期识别HIE和评估其病情严重程度的有效生物学和电生理学指标。三者联合检测能显著提高对HIE的诊断准确性，尤其有助于在存在出生窒息史的新生儿中早期、准确地甄别出真正发生HIE的患儿，为临床及时干预提供重要依据。

Abstract: Objective: The neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) is employed to assess the clinical benefit of serum S100β protein and electroencephalography (EEG) for the early identification and severity thorough evaluation of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE). Methods: Our hospital’s neonatal department enrolled 75 full-term neonates with HIE from January 2020 to October 2025, forming the HIE group. They were further subdivided according to the Sarnat classification into mild (n = 40), moderate (n = 22), and severe (n = 13) subgroups. Forty-two full-term neonates, who had a history of birth asphyxia but no HIE diagnosis during the same period, were chosen as the control group (asphyxia non-HIE group). Venous blood samples were collected from all neonates within the first 6 hours of life to measure serum S100β protein concentrations and calculate the NLR. Bedside amplitude-integrated electroencephalography (aEEG) monitoring was also completed within the first 24 hours of life. A comparison between the HIE subgroups and the control group was made to assess the differences in these indicators. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was used to evaluate the early diagnostic efficacy of individual indicators and their combination for HIE. Results: 1) The HIE group showed significantly higher serum S100β levels, NLR values, and aEEG background abnormality rates compared to the asphyxia non-HIE group (P < 0.01). 2) Within the HIE group, serum S100β levels and NLR values exhibited a stepwise increase with greater disease severity (P < 0.01). Furthermore, aEEG background activity progressively deteriorated, shifting from continuous normal voltage (CNV) to discontinuous normal voltage (DNV), and then to patterns including burst-suppression (BS), low voltage (LV), and flat tracing (FT). 3) ROC curve analysis indicated that serum S100β, NLR, and aEEG each possessed diagnostic value for HIE, with areas under the curve (AUC) of 0.790, 0.858, and 0.774, respectively. Notably, the combination of all three markers demonstrated the highest diagnostic performance, achieving an AUC of 0.905 with a sensitivity of 81.3% and a specificity of 90.5%. Conclusion: Serum S100β protein, NLR, and aEEG are effective biological and electrophysiological indicators for the early identification and severity assessment of HIE. Their combined use significantly enhances diagnostic accuracy for HIE. This approach is particularly valuable for the early and accurate identification of neonates with true HIE among those with a history of birth asphyxia, thereby providing a crucial basis for timely clinical intervention.

1. 引言

新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)的定义为在分娩期间由于窒息引发的脑部缺氧缺血性损伤，这也是造成足月婴儿死亡以及长期神经系统后遗症(例如脑性瘫痪、智力下降、癫痫等)的重要因素之一[1]。早期有效干预是治疗HIE的关键，使用亚低温疗法明显能够提高中重度HIE病童的预后情况，但是亚低温治疗存在严谨的时间依赖性，通常要求在患儿出生后6小时内实施[2]。所以，早期、迅速、精确地识别HIE并评估其病情，是实现有效治疗的基础和关键。目前，HIE的诊断主要依赖于围产期窒息史、生后早期的神经系统症状和体征(Sarnat分级)以及神经影像学检查[3]。临床症状和体征具有主观性，且在超早期可能不典型或易受镇静药物影响；而头颅磁共振成像(MRI)虽能精确显示脑损伤部位和范围，但通常需要在生后数天才能显现明显异常，且检查过程中患儿的转运和镇静存在风险，难以作为床旁、实时的筛查工具。S100β蛋白主要分布在星形胶质细胞以及少突胶质细胞，它们能够随着脑部结构的破坏而释放到血液中[4]。这种蛋白的血清浓度会随着脑部破坏的深浅而变化，因此，它们常常作为判断中枢神经系统损害的有效指示。中性粒细胞与淋巴细胞比值(neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR)是一种新型的、易于获取的全身性炎症指标。HIE的主要病理生理过程之一是由于缺氧和缺血引起的瀑布性炎症反应[5]，这个过程的核心部分是中性粒细胞的浸润和激活，同时，淋巴细胞也参与了免疫调控。NLR的比例可以全面地揭示身体的炎症压力状况，在成年人的脑血管疾病中，它已经展现出了优秀的预后预测效果，并且在新生儿领域的研究中也有所体现。脑电图(electroencephalogram, EEG)，尤其是其简化形式——振幅整合脑电图(amplitude-integrated EEG, aEEG)，能够连续、实时地监测大脑背景电活动，评估HIE患儿的脑功能状态，其异常模式与神经预后密切相关[6]，已成为NICU中重要的床旁监测手段。

2. 资料与方法

2.1. 研究对象

采用回顾性研究方法，选取2020年1月至2025年10月于我院住院治疗的HIE患儿75例，根据Sarnat分级将其分为轻度组40例、中度组22例和重度组13例。纳入标准：1) 37周 ≤ 胎龄 ≤ 42周，体重 > 2500 g；2) 符合HIE诊断标准[7]；3) 出生后6小时内入院。排除标准：1) 合并严重先天性畸形、遗传代谢性疾病、颅内出血或其他原因所致的脑病；2) 所有临床怀疑或实验室证实的败血症、宫内感染以及中枢神经系统感染者。3) 临床资料不完整。根据Sarnat分级标准，将HIE组患儿进一步分为轻度亚组(n = 40)、中度亚组(n = 22)和重度亚组(n = 13)。

选取本院同期收治的具有明确围产期窒息史(出生时Apgar评分1分钟 ≤ 7分和/或5分钟 ≤ 7分)的足月新生儿42例，且其后续临床表现、神经系统检查及影像学检查未达到HIE诊断标准。

2.2. 研究方法

2.2.1. 血清S100β蛋白和NLR检测

所有纳入研究的患儿均在生后6小时内采集肘静脉血2 mL。血标本静置凝固后，以3000 r/min离心10分钟，分离血清，置于−80℃冰箱保存待测。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血清S100β蛋白浓度，操作严格按试剂盒说明书进行。同时，采集血常规，使用全自动血细胞分析仪检测中性粒细胞和淋巴细胞计数，并计算NLR (NLR = 中性粒细胞计数/淋巴细胞计数)。所有入组患儿均在入院时(生后6小时内)同时检测了NLR、CRP、PCT和血常规，并进行了血培养。

2.2.2. aEEG监测与判读

所有患儿在生后24小时内进行至少4小时的床旁aEEG监测。由不知晓分组情况的专业医师对aEEG背景活动进行判读，依据背景模式，这些活动分为：连续正常电压(CNV)、不连续正常电压(DNV)、爆发–抑制(BS)、持续低电压(LV)和平坦波(FT)。为便于统计分析，将CNV定义为背景正常/大致正常，DNV定义为轻度异常，将BS、LV和FT均定义为重度异常。

2.3. 统计学方法

选用SPSS 27.0统计学软件，正态分布的计量资料以均数 ± 标准差(x ± s)表示，组间比较采用t或F检验，偏态分布的计量资料以M (P25, P75)表示，组间比较采用U或H检验；计数资料以n (%)表示，组间比较采用χ²检验。采用ROC曲线分析各指标对HIE的诊断价值，并计算曲线下面积(AUC)、最佳截断值、灵敏度和特异度。以P < 0.05为差异有统计学意义。

3. 结果

3.1. 两组新生儿一般资料比较

HIE组与对照组在性别、胎龄、出生体重、分娩方式等方面比较，差异均无统计学意义(P > 0.05)，具有可比性。HIE组1分钟和5分钟Apgar评分显著低于对照组(P < 0.05)，这与HIE的诊断基础一致。详见表1。

Table1. Comparison of general clinical data between the two groups of neonates

表1. 两组新生儿一般临床资料比较

项目	HIE组(n = 75)	对照组(n = 42)	统计值	P值
性别[n (%)]
男	41	26	χ^2 = 0.576	0.448
女	34	16
胎龄(周，$\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)	38.5 ± 1.8	38.2 ± 1.5	t =0.916	0.361
出生体重(g, $\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)	3150 ± 450	3220 ± 420	t = −0.826	0.410
分娩方式[n (%)]
顺产	36	19	χ^2 =0.082	0.774
剖宫产	39	23
1分钟Apgar评分($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)	5.23 ± 1.74	6.72 ± 1.35	t = −4.796	<0.01
5分钟Apgar评分($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)	5.62 ± 1.47	8.17 ± 1.23	t = −9.650	<0.01

3.2. 两组新生儿S100β、NLR及aEEG异常率比较

如表2所示，HIE组患儿的血清S100β蛋白水平和NLR值均显著高于对照组，差异具有统计学意义(P < 0.05)。如表3所示，HIE组的aEEG背景活动异常率(70.7%)也远高于对照组(16.7%)，差异具有统计学意义(P < 0.05)。

Table 2. Comparison of S100β and NLR abnormality rates between the two groups of neonates

表2. 两组新生儿S100β和NLR异常率比较

	分组中位数M (P25, P75)		Mann-Whitney检验统计量U值	Mann-Whitney检验统计量z值	P
	对照组(n = 42)	HIE组(n = 75)
S100β蛋白(μg/L)	1.025 (0.7, 1.7)	3.440 (1.0, 12.8)	661.000	−5.193	<0.05
中性粒/淋巴细胞比值	2.150 (1.9, 2.4)	3.710 (2.7, 5.5)	446.500	−6.412	<0.05

Table 3. Comparison of aEEG abnormality rates between the two groups of neonates

表3. 两组新生儿aEEG异常率比较

		aEEG异常严重程度(%)			总计	χ^2	P
		正常/大致正常(CNV)	轻度异常(不连续正常电压DNV)	重度异常：爆发–抑制(BS)、持续低电压(LV)、平坦波(FT)
分组	对照组	35 (61.40)	7 (12.50)	0 (0.00)	42 (35.90)	31.677	<0.05
	HIE组	22 (38.60)	49 (87.50)	4 (100.00)	75 (64.10)
总计		57	56	4	117

3.3. 不同病情程度HIE患儿各指标比较

如表4所示，在HIE组内，随着Sarnat分级的加重，血清S100β蛋白水平和NLR值均呈现逐步升高趋势(P < 0.05)。如表5所示，aEEG背景活动也呈现出规律性变化：轻度HIE患儿以CNV和DNV为主，中度HIE患儿中DNV比例增加，重度患儿出现BS、LV及FT。

Table 4. Comparison of S100β protein and NLR among HIE patients with different disease severity

表4. 不同病情程度HIE患儿S100β蛋白、NLR比较

	HIE严重程度中位数M (P25, P75)			Kruskal-Wallis检验统计量H值	P
	轻度(n = 40)	中度(n = 22)	重度(n = 13)
S100β蛋白(μg/L)	1.170 (0.9, 3.1)	8.095 (3.8, 14.3)	28.830 (13.1, 46.3)	44.825	<0.05
中性粒/淋巴细胞比值	2.925 (2.6, 3.6)	5.045 (4.2, 6.8)	8.600 (3.7, 14.7)	21.367	<0.05

Table 5. Comparison of aEEG among HIE patients with different disease severity

表5. 不同病情程度HIE患儿aEEG比较

		aEEG异常严重程度(%)			总计	χ^2	P
		正常/大致正常(CNV)	轻度异常(不连续正常电压DNV)	重度异常：爆发–抑制(BS)、持续低电压(LV)、平坦波(FT)
HIE严重程度	对照	35 (61.40)	7 (12.50)	0 (0.00)	42 (35.90)	66.598	<0.05
	轻度	22 (38.60)	18 (32.14)	0 (0.00)	40 (34.19)
	中度	0 (0.00)	21 (37.50)	1 (25.00)	22 (18.80)
	重度	0 (0.00)	10 (17.86)	3 (75.00)	13 (11.11)
总计		57	56	4	117

3.4. 各指标对HIE的早期诊断价值分析

ROC曲线分析结果显示，血清S100β蛋白、NLR和aEEG单独应用时，对HIE均具有良好的诊断价值，AUC分别为0.790、0.858和0.774。当三者联合进行诊断时，其诊断效能得到显著提升，联合诊断的AUC为0.905 (95%CI: 0.851~0.960)，此时灵敏度为81.3%，特异度为90.5%。详见表6及图1。

Table 6. Diagnostic value of S100β protein, NLR, and aEEG for HIE

表6. S100β蛋白、NLR和aEEG对HIE的诊断价值

	AUC	最佳界值	敏感度	特异度	Cut-off
联合诊断	0.905	0.718	0.813	0.905	0.639
S100β蛋白(μg/L)	0.790	0.512	0.560	0.952	2.940
中性粒/淋巴细胞比值	0.858	0.699	0.747	0.952	2.740
aEEG异常严重程度	0.774	0.540	0.707	0.833	0.000

Figure 1. ROC curves of individual indicators and combined predictive indicators

图1. 各指标及联合预测指标ROC曲线

3.5. 在排除感染标志物的影响后NLR对HIE的独立预测价值分析

如表7所示，使用二元Logistic回归分析，以HIE是否发生作为因变量。把可能导致炎症评估混淆的感染相关指标(超敏C反应蛋白、降钙素原、胎膜早破史、白细胞计数)加入到回归模型中(分层1)。结果显示，该模型对HIE的预测效力有限(调整R² = 0.007)。将中性粒细胞/淋巴细胞比值(NLR)加入模型(分层2)。在控制了上述感染相关因素后，NLR仍是HIE的显著独立风险因子(B = 0.064, Wald χ² = 24.80, P < 0.01)。模型的整体解释力显著提升(调整R²从0.007增至0.181，ΔR² = 0.175，P < 0.01)。该分析表明，NLR的升高并非主要源于合并感染，而是与HIE本身的无菌性炎症病理过程独立相关，进一步支持其作为HIE早期识别特异性生物标志物的价值。

Table 7. Analysis of the independent predictive value of NLR for HIE

表7. NLR对HIE的独立预测价值分析

	分层1					分层2
	B	标准误	t	P	β	B	标准误	t	P	β
常数	0.365	0.320	1.142	0.256	-	0.072	0.296	0.242	0.809	-
超敏C反应蛋白(mg/L)	0.004	0.022	0.176	0.861	0.017	0.027	0.021	1.312	0.192	0.116

续表

降钙素原(ng/mL)	0.050	0.030	1.636	0.105	0.158	0.049	0.028	1.762	0.081	0.155
胎膜早破	0.301	0.367	0.819	0.414	0.081	0.251	0.333	0.754	0.452	0.068
白细胞计数(×10^9/L)	0.017	0.023	0.718	0.474	0.070	0.009	0.021	0.429	0.668	0.038
中性粒/淋巴细胞比值						0.064	0.013	4.980	<0.01	0.431
R^2	0.041					0.216
调整R^2	0.007					0.181
F值	F(4, 112) = 1.211, P = 0.310					F(5, 111) = 6.134, P = 0.000
ΔR^2	0.041					0.175
ΔF值	F(4, 112) = 1.211, P = 0.310					F(1, 111) = 24.799, P = 0.000

3.6. HIE组与对照组患儿在感染标志物水平上的差异

如表8所示，HIE组与对照组的感染指标，如超敏C反应蛋白、降钙素原以及白细胞计数，并未达到明确的一致性，两组之间的差距并未达到统计上的显著性(P > 0.05)。

Table 8. Differences in infection marker levels between the HIE group and the control group

表8. HIE组与对照组患儿在感染标志物水平上的差异

	分组中位数M (P25, P75)		Mann-Whitney检验统计量U值	Mann-Whitney检验统计量z值	P
	对照组(n = 42)	HIE组(n = 75)
超敏C反应蛋白(mg/L)	6.050 (4.6, 7.4)	6.600 (4.9, 7.6)	1501.000	−0.421	0.674
降钙素原(ng/mL)	0.145 (0.1, 0.2)	0.180 (0.1, 0.6)	1298.000	−1.575	0.115
白细胞计数(×10^9/L)	12.800 (11.8, 14.1)	13.600 (11.9, 14.8)	1288.000	−1.631	0.103

4. 讨论

4.1. S100β蛋白对HIE的诊断价值

S100β蛋白是一种神经胶质源性蛋白，其血清水平升高可直接反映星形胶质细胞等脑实质细胞的损伤和血脑屏障的破坏[8] [9]。生后6小时内，HIE组患儿的血清S100β蛋白水平明显高于对照组，且随着Sarnat分级加重其数值也逐步升高。我们的研究进一步揭示，与单纯窒息新生儿相比，HIE组S100β仍存在明显差异，表明其升高不仅有窒息应激的非特异性反应，还与脑损伤的病理过程存在紧密关联。ROC曲线分析AUC为0.790，提示S100β是早期识别HIE的可靠生物学标志物。

4.2. NLR对HIE的诊断价值

炎症反应是HIE继发性脑损伤的核心机制之一，尤其以“无菌性炎症”为主要特征。本研究通过对照设计对NLR在HIE早期识别和病情评估中的价值进行系统评估。结果显示，HIE患儿的NLR显著高于对照组，并且在HIE组内与病情严重程度正相关。这提示，HIE患儿的炎症应激水平高于单纯窒息患儿，中性粒细胞的急剧升高和淋巴细胞的相对减少，共同将脑内的炎症级联反应进行放大，导致脑损伤进一步加剧[10]。ROC曲线分析显示其AUC为0.858，提示NLR对HIE具有良好的诊断效果。本研究进一步通过分层回归分析发现，在调整超敏C反应蛋白、降钙素原、白细胞计数等感染相关指标后，NLR仍是HIE的独立预测因素(表7)，说明其升高主要源于缺氧缺血触发的无菌性炎症反应，而非合并感染。此外，HIE组与对照组在传统感染标志物上无显著差异，进一步支持NLR在HIE中的特异性升高与脑损伤相关的炎症机制密切相关。HIE的病理生理过程始于缺氧缺血事件，引发脑组织能量代谢障碍与氧化应激，进而激活胶质细胞并释放多种炎性因子。该过程以中性粒细胞迅速向损伤部位聚集，其在缺血区域释放活性氧、蛋白酶等物质，加剧血脑屏障破坏与神经元损伤[11]。与此同时，缺氧应激可导致淋巴细胞凋亡增加或再分布，表现为外周血淋巴细胞计数相对下降。NLR作为一种复合炎症指标，可以同时捕捉到中性粒细胞升高与淋巴细胞降低这一动态变化，从而更全面、灵敏地反映系统炎症状态。

4.3. aEEG对HIE的诊断价值

aEEG能够直观反映大脑皮层功能状态，是评估HIE患儿脑功能的重要工具。本研究结果显示，HIE组的aEEG背景异常率(70.7%)显著高于对照组(16.7%)。对照组中有少部分患儿出现aEEG异常，表明窒息可能对脑功能存在一过性影响，但异常率明显低于HIE组。同时，aEEG背景模式与病情严重程度高度相关，从正常过渡到轻度的DNV、到重度的BS/LV/FT，动态演变规律清晰，有利于病情评估和预后预测[12]。

4.4. 多指标联合诊断的优越性

单一指标诊断难免存在局限性。本研究将S100β、NLR与aEEG三者联合后，诊断效能(AUC = 0.905)相较其中任一单一指标均具有显著优势。这体现了多模态监测的理念：S100β从分子水平反映脑实质损伤，NLR从系统水平反映炎症状态，aEEG从功能水平反映脑电活动。三者从不同维度提供了互补的诊断信息，共同构建了一个更为全面和精准的早期识别体系。

综上所述，在具有出生窒息史的新生儿群体中，早期检测血清S100β蛋白、NLR并进行aEEG监测，能够有效甄别出发生HIE的患儿，并准确评估其病情严重程度。这三项指标分别从脑损伤生物标志物、全身炎症反应和脑电功能三个不同层面提供诊断信息。联合应用S100β、NLR和aEEG可构建一个高效的多模态早期识别模型，具有高度的临床实用价值，能为HIE的早期诊断、风险分层和及时干预提供强有力的客观依据。

声 明

本研究获得安徽医科大学附属巢湖医院伦理委员会批准(审批号：KYXM-202304-010)，患者家属均签署知情同意书。