目的探讨头颅磁共振成像（MRI）联合血清微小RNA-21-5p（miR-21-5p）、微小RNA-451（miR-451）对早产儿脑损伤的诊断价值。方法选取2021年10月至2024年10月在该院出生并确诊的86例脑损伤早产儿及86例无脑损伤早产儿分别纳入脑损伤组和无脑损伤组。采用实时定量逆转录PCR（qRT-PCR）检测两组早产儿血清miR-21-5p、miR-451水平；采用Spearman法分析miR-21-5p、miR-451水平与脑损伤早产患儿脑白质损伤程度的相关性；采用多因素Logistic分析早产儿脑损伤的影响因素；采用受试者工作特征（ROC）曲线评估表观弥散系数（ADC）联合miR-21-5p、miR-451水平对早产儿脑损伤的诊断价值。结果脑损伤组发生宫内感染、宫内窘迫、出生后窒息及新生儿呼吸窘迫综合征的人数占比以及C反应蛋白（CRP）水平高于无脑损伤组（P＜0.05），1 min Apgar评分、ADC及血清miR-21-5p、miR-451水平低于无脑损伤组（P＜0.05）。重度脑损伤组ADC及血清miR-21-5p、miR-451水平依次低于中度及轻度脑损伤组（P＜0.05）。脑损伤组ADC及血清miR-21-5p、miR-451水平与脑白质损伤程度呈负相关（P＜0.05）。发生宫内感染、宫内窘迫、出生后窒息、新生儿呼吸窘迫综合征及CRP为早产儿脑损伤的危险因素（P＜0.05），miR-21-5p、miR-451为保护因素（P＜0.05）。ADC、miR-21-5p、miR-451水平诊断早产儿脑损伤的曲线下面积（AUC）分别为0.847、0.817、0.825，三者联合诊断早产儿脑损伤的AUC为0.941，三者联合诊断早产儿脑损伤的AUC优于ADC（Z=2.838，P＜0.05）、miR-21-5p（Z=3.466，P＜0.05）、miR-451（Z=3.242，P＜0.05）单独诊断的AUC。结论脑损伤早产儿血清miR-21-5p、miR-451水平及ADC降低，ADC联合miR-21-5p、miR-451诊断脑损伤早产儿的价值较高。