胎兒主動(dòng)脈縮窄的超聲心動(dòng)圖和心臟MR診斷及研究進(jìn)展

劉彩霞 張穎

主動(dòng)脈縮窄（coarctation of aorta,CoA)是最常見的兒科心臟疾病之一，約占所有先天性心臟病活產(chǎn)嬰兒的7%，多發(fā)生于主動(dòng)脈峽部（aortic isthmus,AoI），與染色體和心外異常相關(guān)[1-4]。產(chǎn)前明確CoA 診斷意義重大，可降低產(chǎn)后的患兒死亡率和發(fā)病率[5]。然而，產(chǎn)前CoA 的診斷準(zhǔn)確性取決于檢查者的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的主觀性，假陽性率和假陰性率較高，真陽性率不足50%[6]。胎兒超聲心動(dòng)圖檢查操作方便，具有實(shí)用性強(qiáng)、安全性高、診斷準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，是產(chǎn)前診斷先天性心臟病的主要手段。但由于受到胎兒心血管結(jié)構(gòu)體積小、羊水少、胎兒骨骼遮擋以及孕婦腹壁厚等的影響，單獨(dú)使用超聲心動(dòng)圖診斷胎兒CoA 的真陽性檢出率僅為20%～35%[7]。胎兒心臟MR 不受以上因素的限制，采用不同的算法和序列，通過三維血管成像、血管容量測(cè)量等可獲得高分辨力的胎兒心血管影像。因此，當(dāng)胎兒超聲心動(dòng)圖檢查存在困難或懷疑胎兒有CoA 時(shí)，胎兒心臟MR 成像是預(yù)測(cè)新生兒危重性縮窄的重要補(bǔ)充手段[8]。

1 胎兒超聲心動(dòng)圖

胎兒超聲心動(dòng)圖包括二維超聲、多普勒超聲、三維超聲和超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)等，能夠發(fā)現(xiàn)胎兒CoA 伴發(fā)的心內(nèi)畸形，如主動(dòng)脈弓發(fā)育不良、二葉式主動(dòng)脈瓣（bicuspid aortic valve, BAV）、室間隔缺損（ventricular septal defect,VSD）和永存左上腔靜脈（persistent left superior vena cava,PLSVC）等，對(duì)診斷和預(yù)測(cè)CoA 具有提示作用。其中，主動(dòng)脈弓發(fā)育不良是CoA 胎兒最常見的心內(nèi)畸形，與CoA 獨(dú)立相關(guān)，預(yù)測(cè)CoA 的敏感度達(dá)90.0%，特異度87.1%[9-10]，但主動(dòng)脈弓發(fā)育不良的診斷具有主觀性。相反，BAV、VSD 和 PLSVC 與胎兒 CoA 的相關(guān)性較差，且預(yù)測(cè)CoA 的敏感度也不高[10-11]。產(chǎn)前超聲心動(dòng)圖還發(fā)現(xiàn)55%的CoA 胎兒存在支架征，表現(xiàn)為主動(dòng)脈發(fā)生縮窄時(shí)，動(dòng)脈導(dǎo)管入口對(duì)面的AoI 管壁凹陷，該征象診斷CoA 的特異度高（97.7%），而敏感度低（48.4%）[10,12-13]。此外，二維超聲和多普勒超聲操作簡(jiǎn)單，是臨床應(yīng)用最廣泛的超聲檢查方法；三維超聲通過重建胎兒心血管結(jié)構(gòu)，能夠提供更豐富的診斷信息；超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)為測(cè)量胎兒心功能提供了新方法[14]。

1.1 二維超聲 目前，常見的二維超聲參數(shù)包括胎兒心血管的內(nèi)徑參數(shù)和比例參數(shù)等。內(nèi)徑參數(shù)主要包括右室（right ventricle, RV）、左室（left ventricle,LV）、二尖瓣（mitral valve,MV）、三尖瓣（tricuspid valve,TV）、主肺動(dòng)脈（main pulmonary artery,MPA）、升主動(dòng)脈（ascending aorta, AAO）、AoI 和動(dòng)脈導(dǎo)管（ductus arteriosus,DA）的內(nèi)徑大小。考慮到個(gè)體差異，世界衛(wèi)生組織推薦使用Z 評(píng)分作為衡量胎兒心血管結(jié)構(gòu)大小的標(biāo)準(zhǔn)[15-16]。Z 評(píng)分是按照孕齡或胎兒股骨長(zhǎng)度計(jì)算，以標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)來定量反映一個(gè)具體參數(shù)高于或低于正常均數(shù)程度的方法[16]。與正常胎兒相比，CoA 胎兒左心結(jié)構(gòu)明顯減小，LV、MV、AAO、AoI 的 Z 評(píng)分均減小，右心結(jié)構(gòu)增大，DA 內(nèi)徑增大，RV、TV、MPA、DA 的 Z 評(píng)分均增大[10]。目前關(guān)于不同的內(nèi)徑參數(shù)Z 評(píng)分的截?cái)嘀笛芯枯^少，大多數(shù)研究均使用Pasquini 等[17]提出的AoI-Z 評(píng)分截?cái)嘀?，?AoI-Z 評(píng)分＜-2。王等[18]研究顯示，AoI-Z 評(píng)分是診斷CoA 符合率最高的二維參數(shù)，其中AoI-Z 評(píng)分＜-2 的診斷符合率達(dá)94.44%。對(duì)于預(yù)測(cè)胎兒CoA，MV-Z 評(píng)分、AAO-Z 評(píng)分和 AoI-Z 評(píng)分均具有較高的受試者操作特征曲線下面積（AUC），分別為0.94、0.85 和 0.85[19-21]。

比例參數(shù)主要包括RV/LV、TV/MV、MPA/AAO、DA/AoI 等，除LV 與RV 的長(zhǎng)徑比外，所有左心與右心結(jié)構(gòu)的比值在經(jīng)產(chǎn)后確診CoA 的胎兒中均顯著降低[19]。RV/LV 和 MPA/AAO 是預(yù)測(cè) CoA 胎兒的敏感指標(biāo)，胎兒超聲心動(dòng)圖常因發(fā)現(xiàn)心室大小差異、大動(dòng)脈不對(duì)稱或兩者兼有而懷疑CoA[4]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)胎兒 RV/LV＞1.5 時(shí)，常懷疑 CoA，但敏感度（73%）和特異度（65%）均較低[9]。妊娠晚期，正常胎兒也可能出現(xiàn)生理性的輕度左、右心室比例失調(diào)，50%以下的心室比例失調(diào)胎兒在出生后發(fā)展為CoA[22-23]。因此，Gómez-Montes 等[11]提出，對(duì)于孤立性心室比例失調(diào)的胎兒，當(dāng)孕齡≤28 周時(shí)，采用AoI-Z 評(píng)分≤-1.2（三血管氣管切面）和AoI-Z 評(píng)分≤-1.3（矢狀切面）診斷CoA 的敏感度（97%）和特異度（80%）均較高；而當(dāng)孕齡＞28 周時(shí)，采用MPA/AAO≥1.85 診斷CoA的敏感度和特異度分別為88%和76%，優(yōu)于MV/TV。但是，MPA/AAO 比值不僅受到AAO 內(nèi)徑的影響，也受到MPA 內(nèi)徑的影響，用于診斷CoA 時(shí)敏感度和特異度均較低[10]。產(chǎn)前利用肺動(dòng)脈瓣環(huán)（pulmonary valve, PV）與主動(dòng)脈瓣環(huán)（aortic valve, AoV）直徑比（PV/AoV）診斷胎兒CoA 的敏感度和特異度優(yōu)于MPA/AAO[11]；PV/AoV≥1.6 時(shí)，診斷胎兒 CoA 的敏感度為86.2%，但作為預(yù)測(cè)模型時(shí)假陽性率較高[24]。Toole 等[25]研究顯示MV/TV 作為CoA 預(yù)測(cè)因子的特異度為77%，而Beattie 等[26]研究卻未發(fā)現(xiàn)正常胎兒與 CoA 胎兒 MV/TV 的差異。Toole 等[25]研究還顯示，AoI/DA＜0.64 診斷CoA 的敏感度和特異度分別為89.4%和63.3%；當(dāng)AoI/DA＜0.5 時(shí)診斷 CoA 的特異度高達(dá)100%，而敏感度僅為33%。

除了常用的內(nèi)徑參數(shù)和比例參數(shù)，研究者們?cè)趯?duì)胎兒CoA 的研究過程中提出了更多新穎的指標(biāo)。Arya 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，CoA 胎兒主動(dòng)脈形態(tài)發(fā)生改變，左頸總動(dòng)脈與左鎖骨下動(dòng)脈間距離增大，AAO 與降主動(dòng)脈（descending aorta,DAO）夾角（AAO-DAO 角）減小，主動(dòng)脈橫弓（aortic transverse arch, TAO）與DAO 夾角（TAO-DAO 角）增大；左頸總動(dòng)脈與左鎖骨下動(dòng)脈間距離＞4.5 mm、AAO-DAO 角≤20.31°、TAO-DAO 角≥96.15°預(yù)測(cè)胎兒CoA 的敏感度分別為80%、95%和90%，特異度分別為95%、100%和100%。另有研究者[28]采用產(chǎn)前主動(dòng)脈弓角度測(cè)量參數(shù)對(duì)新生兒CoA 的診斷結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，表明結(jié)合主動(dòng)脈弓角度參數(shù)與AAO 內(nèi)徑的三變量模型可以提高產(chǎn)前預(yù)測(cè)CoA 的準(zhǔn)確性，消除部分假陽性。Arya等[27]研究還發(fā)現(xiàn)，妊娠晚期CoA 胎兒AoV 生長(zhǎng)速度≤0.24 mm/周，AoI 生長(zhǎng)速度≤0.13 mm/周，預(yù)測(cè)CoA 陽性似然比分別為2.2 和2.3，陰性似然比分別為 0.3 和 0.4。此外，Vigneswaran 等[29]研究表明，頸動(dòng)脈-鎖骨下動(dòng)脈指數(shù)（carotid-subclavian artery index，CSI；即左鎖骨下動(dòng)脈與TAO 遠(yuǎn)端的內(nèi)徑比）對(duì) CoA 的預(yù)測(cè)能力高于 RV/LV、AoI/DA 和 PV/AoV。Fricke 等[19]報(bào)道 CSI＜0.78 預(yù)測(cè) CoA 的 AUC 為0.94，敏感度和特異度分別為92.3%和96.8%；該研究還顯示三血管氣管切面下（AoI/DA）×（MV/TV）＜0.37 預(yù)測(cè)胎兒CoA 的敏感度高達(dá)100%，特異度達(dá)94.6%。這些指標(biāo)雖然能夠較好預(yù)測(cè)和診斷CoA，但測(cè)量和計(jì)算過程復(fù)雜，在臨床中應(yīng)用較少。

1.2 多普勒超聲 多普勒超聲包括彩色多普勒和頻譜多普勒。彩色多普勒顯示CoA 胎兒縮窄處血流變細(xì)，血流速度加快呈五彩鑲嵌狀；頻譜多普勒顯示縮窄處為高速的湍流頻譜[9]。由于產(chǎn)前卵圓孔和DA 開放，頻譜多普勒測(cè)得的胎兒AoI 血流速度不準(zhǔn)確。目前仍缺乏CoA 胎兒AoI 前向血流峰速的截?cái)嘀?。臨床工作中，醫(yī)生可能會(huì)參考新生兒AoI 前向血流峰速的正常值范圍（≤2 m/s），但不作為診斷胎兒CoA 的標(biāo)準(zhǔn)[24]。另外，胎兒CoA 處血流阻力增大，收縮期血流在AAO 中淤積，理論上會(huì)觀察到舒張期AoI 持續(xù)性血流和主動(dòng)脈橫弓雙向或逆行血流，而臨床中該現(xiàn)象并不多見，可能與主動(dòng)脈發(fā)生縮窄的程度有關(guān)[30]。此外，CoA 胎兒主動(dòng)脈弓部的血流也會(huì)隨著孕周增加發(fā)生特征性的變化，即在中孕期至晚孕初期，主動(dòng)脈弓部收縮期峰值血流速度與舒張期末血流速度較正常胎兒增快，搏動(dòng)指數(shù)減低，對(duì)CoA 具有指示作用；但在晚孕中后期，收縮期峰值血流速度、舒張期末血流速度及搏動(dòng)指數(shù)值與正常胎兒的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[31]。

多普勒超聲對(duì)胎兒CoA 多為定性分析，通常缺少多普勒超聲相關(guān)參數(shù)的截?cái)嘀?，預(yù)測(cè)價(jià)值有限。Wang 等[30]在2019 年首次使用多普勒參數(shù)定量分析胎兒CoA，該研究通過多普勒超聲測(cè)量主動(dòng)脈峽部舒張期血流速度-時(shí)間積分（diastolic velocity-time integral，VTID） 和收縮期血流速度-時(shí)間積 分(systolic velocity-time integral，VTIS）， 應(yīng) 用 VTID/VTIS 評(píng)價(jià)胎兒舒張期和收縮期心輸出量之比，結(jié)果表明VTID/VTIS>0.56 預(yù)測(cè)胎兒CoA 的敏感度為94%，特異度為89%，AUC 為0.92，預(yù)測(cè)性能優(yōu)異，并且VTID/VTIS 在正常胎兒發(fā)育全部過程中都是穩(wěn)定的，不需要對(duì)孕齡進(jìn)行調(diào)整。但頻譜多普勒參數(shù)受取樣線與血流夾角角度的影響，實(shí)際測(cè)量部位的血流速度通常被低估，臨床工作中通過調(diào)節(jié)取樣線與血流的夾角（至少＜60°）來減少此影響。

1.3 三維超聲 時(shí)空影像關(guān)聯(lián)（spatiotemporal imaging correlation,STIC）以及電子STIC（electronic STIC,eSTIC）技術(shù)是應(yīng)用于胎兒心臟領(lǐng)域的一種三維超聲技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)三維可視化。利用機(jī)械式三維容積探頭或電子矩陣探頭采集胎兒心臟的容積數(shù)據(jù)，并利用脫機(jī)后處理軟件進(jìn)行興趣區(qū)結(jié)構(gòu)的三維重建，以獲取相應(yīng)心臟大血管解剖的立體圖像?？刹捎貌噬鞒上癫杉莘e數(shù)據(jù)時(shí)，使三維重建時(shí)能夠更好地顯示大血管的空間關(guān)系[32]。已有研究[33]證實(shí)，STIC 技術(shù)與高分辨血流成像技術(shù)結(jié)合能顯示胎兒各種主動(dòng)脈弓畸形的三維立體圖像，相對(duì)于傳統(tǒng)的二維超聲方法可有效提高檢出率。另外，重度CoA 胎兒AoI 過細(xì)，利用二維圖像有時(shí)難以將其與主動(dòng)脈弓離斷（尤其是A 型主動(dòng)脈弓離斷）相鑒別。三維重建影像增加了一定的厚度信息，顯示出多個(gè)二維平面的解剖信息，從不同角度、不同方位觀察病變，有利于做出更準(zhǔn)確的判斷。Wang 等[34]對(duì)1 例CoA 胎兒進(jìn)行了二維超聲檢查，結(jié)果顯示AAO 與TAO 近端走行陡峭似主動(dòng)脈弓離斷，經(jīng)多切面掃查仍無法確定TAO 與AoI 是否連續(xù)，后通過三維重建顯示胎兒的心血管結(jié)構(gòu)確認(rèn)了主動(dòng)脈弓的連續(xù)性，排除主動(dòng)脈弓離斷，診斷為重度CoA。該結(jié)果與最終尸檢結(jié)果相符。

1.4 超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù) 超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)是一種基于離線二維圖像分析的非多普勒技術(shù)，能利用高分辨力的二維超聲圖像分析聲學(xué)斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，真實(shí)、準(zhǔn)確地反映心臟運(yùn)動(dòng)情況，具有不依賴角度、易于獲取、后處理迅速等優(yōu)點(diǎn)[35]。Miranda 等[36]應(yīng)用超聲斑點(diǎn)追蹤技術(shù)評(píng)估CoA 胎兒的心肌功能，研究發(fā)現(xiàn)CoA 胎兒LV 心肌收縮縱向應(yīng)變、收縮應(yīng)變率和舒張應(yīng)變率減低，而RV 心肌形變參數(shù)與正常胎兒沒有顯著差異。左右心室心肌形變的差異解釋了CoA 胎兒左右心系統(tǒng)不對(duì)稱的原因，即胎兒LV舒張功能降低，舒張期通過左心系統(tǒng)的血流減少，最終導(dǎo)致左心發(fā)育不全，左右心系統(tǒng)比例失衡。

2 胎兒心臟MR

MRI 不作為產(chǎn)前診斷的常規(guī)影像檢查方法，但具有不受胎兒體位和孕婦腹壁厚限制的優(yōu)點(diǎn)。在超聲診斷困難的情況下，MRI 是產(chǎn)前診斷的重要輔助手段[8]。與胎兒超聲心動(dòng)圖一樣，MRI 檢查也能顯示胎兒CoA 伴發(fā)的心內(nèi)畸形以及支架征，結(jié)果同樣顯示 PLSVC、VSD、BAV 的發(fā)生率在 CoA 胎兒與正常胎兒間不存在差異[7,37]。Lloyd 等[7]應(yīng)用三維胎兒心臟MR 成像重建胎兒主動(dòng)脈弓，提出了新的主動(dòng)脈弓的解剖相關(guān)參數(shù)，包括動(dòng)脈導(dǎo)管與AoI 內(nèi)徑的比值（Ist∶Duct）、動(dòng)脈導(dǎo)管與 AoI 夾角、CSI、AoI 后壁與降主動(dòng)脈后壁之間的距離，并采用MRI 的相位對(duì)比血流序列降低了采集圖像時(shí)胎兒在宮內(nèi)活動(dòng)造成的影響，測(cè)量了通過胎兒AAO 的血流量（quanitity of AAO，QAAO），并計(jì)算峽部血流指數(shù)（QIst，QIst 等于AAO 血流減去上腔靜脈血流）；該研究還顯示，與正常胎兒相比，CoA 胎兒的動(dòng)脈導(dǎo)管與AoI 內(nèi)徑的比值、QAAO 和QIst 均減小，動(dòng)脈導(dǎo)管與AoI 夾角、CSI 和動(dòng)脈導(dǎo)管與AoI 內(nèi)徑的比值均增大，其中AoI后壁與降主動(dòng)脈后壁之間的距離預(yù)測(cè)胎兒CoA 的AUC 高達(dá)0.927，且多因素回歸分析顯示，在妊娠晚期采用QAAO 和AoI 后壁與降主動(dòng)脈后壁之間的距離的模型可以預(yù)測(cè)93%的新生兒危重性縮窄。

胎兒心血管MR 成像通常依賴于實(shí)時(shí)采集 (通常是低空間分辨率)、靜態(tài)采集或內(nèi)部后處理技術(shù)，隨著聯(lián)合多普勒超聲門控的MR 設(shè)備的發(fā)展，操作者無需后處理就可以獲得高分辨率的胎兒心臟MR影像[36]。Salehi 等[38]利用兼容多普勒超聲門控的心臟MR 設(shè)備，選擇平衡式穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列和多普勒超聲門控，獲得了1 例產(chǎn)前超聲心動(dòng)圖疑似為CoA的胎兒主動(dòng)脈弓MR 影像，通過MRI 顯示胎兒主動(dòng)脈弓連續(xù)性完整，AoI 內(nèi)徑正常，排除了CoA，產(chǎn)后超聲心動(dòng)圖也證實(shí)了新生兒主動(dòng)脈弓發(fā)育正常。

3 小結(jié)

目前，產(chǎn)前診斷胎兒CoA 首選二維超聲結(jié)合彩色多普勒超聲檢查，當(dāng)兩者對(duì)胎兒主動(dòng)脈弓是否連續(xù)診斷困難時(shí)，可以通過建立大血管的三維超聲影像確認(rèn)。若胎兒和孕婦條件無法獲得滿意的超聲圖像時(shí)，可以進(jìn)行胎兒心臟MR 檢查。然而，單獨(dú)使用超聲心動(dòng)圖參數(shù)或心臟MR 參數(shù)預(yù)測(cè)和診斷CoA都具有一定的局限性，產(chǎn)前診斷CoA 仍具有挑戰(zhàn)性。因此，結(jié)合胎兒超聲心動(dòng)圖與心臟MR 檢查，建立最佳的多參數(shù)預(yù)測(cè)模型和診斷模型，從而提高CoA 的產(chǎn)前檢出率將是一個(gè)值得探討研究的方向。