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新生儿黄疸的严重的并发症主要是胆红素脑病，也就是通常说的核黄疸。当血清胆红素升高或同时存在高危因素的时候，可以使未结合胆红素通过血脑屏障入脑，导致胆红素脑病。
这种情况多见于出生后一周内，最早可于出生后1到2天内出现神经系统的症状体征。溶血性黄疸通常出现的会比较早，多发生于是出生后的3到5天。早产儿或其他原因所导致者，大多数发生在出生后的6到10天。
当存在早产、窒息、呼吸困难或缺氧严重感染，以及低蛋白血症、低血糖、低体温、酸中毒，或者是体重低于1.5公斤等等情况的高危因素的时候，血清胆红素低于临界值也可以发生胆红素脑病，可于重度黄疸高峰后12-48小时出现症状，可以表现为反应差、精神萎靡、厌食、肌张力低，继而易激惹，高声尖叫、呼吸困难、惊厥或者是角弓反张，肌张力增高等等。
胆红素脑病是严重的并发症，预后是比较差的，除了造成神经系统的损害外，严重的还可能引起死亡，留后遗症的几率也是比较大的，因此新生儿病理性黄疸应该引起足够的重视，以免发生严重的不良后果。
