超聲及MRI診斷先天性心臟病胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常應(yīng)用進(jìn)展

唐華宇，曾 施，譚 雅，劉玉珊

(中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲診斷科，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

隨著圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)和心臟手術(shù)的進(jìn)步，先天性心臟病(congenital heart disease, CHD)患兒的死亡率明顯降低，但CHD合并神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的風(fēng)險(xiǎn)仍較高。既往認(rèn)為CHD患兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常是由圍手術(shù)期受損所致，但未接受心臟手術(shù)或手術(shù)前CHD患兒也可見神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，提示其在宮內(nèi)時(shí)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育可能存在異常。胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育始于妊娠第18～19天，外胚層細(xì)胞形成神經(jīng)管；妊娠第4～5周，神經(jīng)管逐漸發(fā)育成為端腦、間腦、中腦、后腦和末腦，同時(shí)神經(jīng)管管腔也演變成各部位的腦室；妊娠第12周起，端腦逐漸分化為額葉、頂葉、島葉、顳葉和枕葉；妊娠第15～16周，大腦半球表面逐漸出現(xiàn)彎曲的原發(fā)腦溝，分隔許多不規(guī)則區(qū)，即腦回；妊娠第10～28周，腦容量迅速增加，神經(jīng)突觸大量形成并建立廣泛連接，腦代謝水平不斷增高，對(duì)氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求迅速增加，此時(shí)正常的心臟結(jié)構(gòu)及功能是大腦正常發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)支持基礎(chǔ)[1]。CHD胎兒心臟結(jié)構(gòu)發(fā)育異?？捎绊懶妮敵隽考把躏柡投?，為保障腦部正常發(fā)育及代謝，機(jī)體啟動(dòng)腦保護(hù)效應(yīng)，但代償不足時(shí)則腦部血氧飽和度減低，無氧代謝增加，造成神經(jīng)元成熟障礙或壞死，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常。超聲和MRI是檢測(cè)CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的主要手段，且各有其優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)超聲和MRI在CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行綜述。

1 超聲診斷CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常

超聲具有安全、經(jīng)濟(jì)、方便及實(shí)時(shí)成像的優(yōu)點(diǎn)，是產(chǎn)前診斷CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的首選方法，但易受胎位、羊水、切面和分辨力的影響。

1.1 二維超聲 Peng等[2]采用二維超聲觀察45胎孕20～37周CHD胎兒(病變組，包括左心梗阻性病變亞組、右心梗阻性病變亞組和大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位亞組)及正常胎兒(正常對(duì)照組)大腦外側(cè)裂、頂枕溝和距狀溝深度變化，發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相比，孕20～25周時(shí)病變組3個(gè)亞組CHD胎兒腦溝深度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但距狀溝的可視化率減低(P<0.05)；孕26～31周時(shí)，病變組3個(gè)亞組CHD胎兒的大腦外側(cè)裂及頂枕溝均變淺，而左心梗阻性病變亞組距狀溝變淺；孕32～37周時(shí)，病變組3個(gè)亞組CHD胎兒距狀溝、頂枕溝、大腦外側(cè)裂明顯變淺；此外還發(fā)現(xiàn)CHD類型與腦溝深度的變化呈正相關(guān)，腦溝變淺程度與CHD胎兒的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)密切相關(guān)，主動(dòng)脈瓣環(huán)內(nèi)徑越小、主動(dòng)脈速度-時(shí)間積分越低，腦溝變淺程度越重。

1.2 多普勒超聲 胎兒大腦中動(dòng)脈(middle cerebral artery, MCA)與臍動(dòng)脈(umbilical artery, UA)是評(píng)估妊娠中晚期CHD胎兒腦循環(huán)的常用血管，指標(biāo)包括阻力指數(shù)(resistance index, RI)、搏動(dòng)指數(shù)(pulsatility index, PI)以及腦胎盤血流比(cerebroplacental ratio, CPR)。多項(xiàng)研究顯示，與正常對(duì)照組相比，CHD胎兒的MCA-PI顯著降低[3-5]，CPR降低[6-8]，而UA-PI明顯上升[9-10]，提示宮內(nèi)CHD胎兒出現(xiàn)腦血管阻力下降，機(jī)體啟動(dòng)了腦保護(hù)效應(yīng)。徐贛瓊等[11]觀察159胎孕20～40周CHD胎兒的腦循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)左心發(fā)育不良綜合征組、右心發(fā)育不良綜合征組、右心梗阻性病變組及圓錐動(dòng)脈干畸形組胎兒MCA-PI的Z分?jǐn)?shù)均低于正常對(duì)照組(P均<0.001)；而左心梗阻性病變組各參數(shù)與對(duì)照組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；左心發(fā)育不良組MCA-PI下降最為顯著，右心發(fā)育不良綜合征組和右心梗阻性病變組CPR下降明顯。

1.3 三維超聲 三維超聲可測(cè)量胎兒顱腦整體及局部容積。李慕子等[12]觀察73胎CHD胎兒的腦容積，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，孕周<30周CHD胎兒額葉容積及丘腦容積差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而孕周≥30周CHD胎兒額葉容積、丘腦容積均減小(P均<0.05)。Zeng等[5]指出，與對(duì)照組相比，孕28周起，CHD胎兒的整體和局部腦容積明顯減少，其中以額葉最為明顯，其次是顱內(nèi)總?cè)莘e和小腦容積(P均<0.05)；此外，CHD對(duì)大腦容積的影響與其類型存在相關(guān)性(P<0.001)，伴大腦容積異常的CHD胎兒左心發(fā)育不良所占的比例最高，其次為主動(dòng)脈發(fā)育不良、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位和法洛四聯(lián)癥。

三維彩色能量超聲檢測(cè)腦部血流灌注的主要指標(biāo)有血管化指數(shù)(vascularization index, VI)、血流指數(shù)(flow index, FI)以及血管化血流指數(shù)(vascularization flow index, VFI)。產(chǎn)前應(yīng)用三維能量多普勒可更敏感地評(píng)價(jià)CHD胎兒整體與局部腦血流灌注。曾施等[13]觀察112胎孕19+4～30+2周CHD胎兒的全腦血流灌注，發(fā)現(xiàn)VI、FI和VFI明顯增加，特別是左心發(fā)育不良綜合征和左心梗阻胎兒，而且CHD胎兒全腦血流灌注與嬰兒智力發(fā)育評(píng)分呈正相關(guān)。有學(xué)者[14-15]觀察CHD胎兒大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈的血流灌注指數(shù)，發(fā)現(xiàn)左心發(fā)育不良綜合征和左心梗阻胎兒上述腦動(dòng)脈區(qū)域血流灌注明顯增加，大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位胎兒大腦前動(dòng)脈區(qū)血流灌注明顯增加；大腦前動(dòng)脈區(qū)域血流灌注參數(shù)與嬰兒智力發(fā)育評(píng)分呈正相關(guān)。此外，移動(dòng)血流量分?jǐn)?shù)也可用來評(píng)估腦部血流灌注，在CHD患兒中常表現(xiàn)為Z值升高[4,9]。

2 MR診斷CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常

MRI具有無輻射、軟組織分辨力高等優(yōu)點(diǎn)，已用于評(píng)價(jià)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)胎兒神經(jīng)系統(tǒng)可提供超聲所不能顯示的信息。

2.1 結(jié)構(gòu)異常 一項(xiàng)Meta分析[16]探討221胎CHD胎兒腦部發(fā)育異常的MRI表現(xiàn)，產(chǎn)前MRI顯示59胎CHD胎兒腦部異常，發(fā)病率為28%[95%CI(18%，50%)，I2=63.8%]；其中最常見的腦結(jié)構(gòu)異常為腦室擴(kuò)大(8.6%)，其次為室周囊腫(5.1%)、皮質(zhì)發(fā)育畸形(4.5%)、蛛網(wǎng)膜下腔擴(kuò)大(1.9%)、小腦發(fā)育不全(1.4%)、胼胝體發(fā)育不良(0.9%)、前腦無裂畸形(0.5%)及腦室出血(0.5%)。

2.2 容積異常 Clouchoux等[17]采用MRI觀察妊娠晚期左心發(fā)育不良綜合征胎兒，發(fā)現(xiàn)胎兒大腦皮層灰質(zhì)和白質(zhì)容量下降、皮層下灰質(zhì)容積減少，且差異隨孕周延長(zhǎng)而逐漸增大。Schellen等[18]發(fā)現(xiàn)，與正常胎兒相比，孕20周時(shí)，法洛四聯(lián)癥胎兒大腦總?cè)莘e、皮層下腦容積明顯減小(P<0.01)，而孕周>25周時(shí)，法洛四聯(lián)癥胎兒腦室容積明顯增大、側(cè)腦室寬度顯著增加，灰質(zhì)容積/皮質(zhì)下腦容積比值降低。Masoller等[9]發(fā)現(xiàn)CHD胎兒額上溝、頂枕溝、中央溝、扣帶溝及距狀溝均較對(duì)照組變淺，且孕25周時(shí)，CHD胎兒島葉閉合不全以及大腦皮質(zhì)折疊晚于對(duì)照組，導(dǎo)致相應(yīng)部位的腦溝發(fā)育延遲，尤其以中央后回和枕葉為著，這是妊娠晚期大腦發(fā)育停滯的高危信號(hào)。

2.3 代謝異常 fMRI主要用于評(píng)估胎兒大腦代謝水平，測(cè)量胎兒丘腦或基底核區(qū)的N-乙酰天冬氨酸(N-acetyl aspartate, NAA)、膽堿(choline, Cho)、肌酸(creatine, Cr)、肌醇(inositol, Ino)和乳酸(lactate, Lac)的MRS峰值，可計(jì)算大腦代謝參數(shù)NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr及Lac/Cr。有研究[9，19]結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，CHD胎兒感興趣區(qū)NAA/Cho降低，1H-MRS波譜中出現(xiàn)明顯的乳酸峰(負(fù)峰)。有研究[20]采用fMRI觀察紫紺型CHD患兒，與對(duì)照組相比，其NAA/Cr比值降低、Lac/Cr比值升高，且變化程度與紫紺嚴(yán)重程度相關(guān)：嚴(yán)重紫紺組NAA/Cr低于紫紺組，而Lac/Cr高于紫紺組。Limperopoulos等[19]發(fā)現(xiàn)CHD胎兒NAA/Cho比值隨孕齡延長(zhǎng)而升高，尤其是左心發(fā)育不良綜合征和大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位胎兒，但升高速度低于相同孕周對(duì)照組正常胎兒。

CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)代謝異常還可表現(xiàn)為腦部血氧飽和度改變。Sun等[21]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，CHD胎兒的腦循環(huán)動(dòng)脈血氧飽和度降低10%(P<0.001)，腦血流量無明顯改變，故氧輸送量降低15%，而腦部氧攝取率(氧消耗量/氧輸送量，正常范圍20%～30%)無明顯差異，提示其腦部氧消耗量降低32%。

3 展望

CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)異常、容積異常、代謝異常和血流異常。超聲是篩查CHD胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的首選方法，可初步判斷CHD胎兒顱腦大體結(jié)構(gòu)、徑線及容積異常，且能即時(shí)觀察其腦循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)變化。MRI軟組織分辨力高，可明確顱腦細(xì)微結(jié)構(gòu)異常、定量分析灰質(zhì)白質(zhì)容積異常，且fMRI可反映腦組織代謝及氧供[22]。CHD胎兒存在左心系統(tǒng)病變時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的風(fēng)險(xiǎn)最大，且影像學(xué)表現(xiàn)最明顯，尤其是左心發(fā)育不良綜合征胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常的患病率居首位[13-15]，提示神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常可能與CHD類型相關(guān)。左心發(fā)育不良綜合征主要病理改變?yōu)樽笮难h(huán)某一部位存在極度狹窄或閉鎖，致使左心室嚴(yán)重狹小或缺如，常伴左心流入道與流出道梗阻，從而使升主動(dòng)脈血流量減少，進(jìn)一步導(dǎo)致CHD胎兒腦部血流灌注以及血氧含量降低，影響腦部發(fā)育；右心病變時(shí)，血氧含量高的下腔靜脈血流在右心房通過卵圓孔入左心房，而血氧含量較低的上腔靜脈血流經(jīng)肺動(dòng)脈通過左肺動(dòng)脈及主動(dòng)脈峽部的動(dòng)脈導(dǎo)管入體循環(huán)，若主動(dòng)脈血流未發(fā)生逆行性改變，對(duì)升主動(dòng)脈的血流灌注及血氧含量影響較小，故對(duì)腦部血流灌注及血氧含量的影響也較左心系統(tǒng)病變小。

總之，產(chǎn)前篩查神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常對(duì)于CHD胎兒的轉(zhuǎn)歸具有重要意義，腦氧合降低可影響胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育。