超聲及MRI診斷先天性心臟病胎兒神經系統發育異常應用進展

唐華宇，曾 施，譚 雅，劉玉珊

(中南大學湘雅二醫院超聲診斷科，湖南 長沙 410011)

隨著圍產醫學和心臟手術的進步，先天性心臟病(congenital heart disease, CHD)患兒的死亡率明顯降低，但CHD合并神經系統發育異常的風險仍較高。既往認為CHD患兒神經系統發育異常是由圍手術期受損所致，但未接受心臟手術或手術前CHD患兒也可見神經系統發育異常，提示其在宮內時神經系統發育可能存在異常。胎兒神經系統發育始于妊娠第18～19天，外胚層細胞形成神經管；妊娠第4～5周，神經管逐漸發育成為端腦、間腦、中腦、后腦和末腦，同時神經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彎曲的原發腦溝，分隔許多不規則區，即腦回；妊娠第10～28周，腦容量迅速增加，神經突觸大量形成并建立廣泛連接，腦代謝水平不斷增高，對氧和營養物質的需求迅速增加，此時正常的心臟結構及功能是大腦正常發育的營養支持基礎[1]。CHD胎兒心臟結構發育異常可影響心輸出量及血氧飽和度，為保障腦部正常發育及代謝，機體啟動腦保護效應，但代償不足時則腦部血氧飽和度減低，無氧代謝增加，造成神經元成熟障礙或壞死，從而導致神經系統發育異常。超聲和MRI是檢測CHD胎兒神經系統發育的主要手段，且各有其優勢。本文對超聲和MRI在CHD胎兒神經系統發育異常中的應用價值進行綜述。

1 超聲診斷CHD胎兒神經系統發育異常

超聲具有安全、經濟、方便及實時成像的優點，是產前診斷CHD胎兒神經系統發育異常的首選方法，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脈轉位亞組)及正常胎兒(正常對照組)大腦外側裂、頂枕溝和距狀溝深度變化，發現與正常對照組相比，孕20～25周時病變組3個亞組CHD胎兒腦溝深度差異無統計學意義，但距狀溝的可視化率減低(P<0.05)；孕26～31周時，病變組3個亞組CHD胎兒的大腦外側裂及頂枕溝均變淺，而左心梗阻性病變亞組距狀溝變淺；孕32～37周時，病變組3個亞組CHD胎兒距狀溝、頂枕溝、大腦外側裂明顯變淺；此外還發現CHD類型與腦溝深度的變化呈正相關，腦溝變淺程度與CHD胎兒的血流動力學指標密切相關，主動脈瓣環內徑越小、主動脈速度-時間積分越低，腦溝變淺程度越重。

1.2 多普勒超聲 胎兒大腦中動脈(middle cerebral artery, MCA)與臍動脈(umbilical artery, UA)是評估妊娠中晚期CHD胎兒腦循環的常用血管，指標包括阻力指數(resistance index, RI)、搏動指數(pulsatility index, PI)以及腦胎盤血流比(cerebroplacental ratio, CPR)。多項研究顯示，與正常對照組相比，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CHD胎兒出現腦血管阻力下降，機體啟動了腦保護效應。徐贛瓊等[11]觀察159胎孕20～40周CHD胎兒的腦循環血流動力學，發現左心發育不良綜合征組、右心發育不良綜合征組、右心梗阻性病變組及圓錐動脈干畸形組胎兒MCA-PI的Z分數均低于正常對照組(P均<0.001)；而左心梗阻性病變組各參數與對照組比較差異均無統計學意義(P均>0.05)；左心發育不良組MCA-PI下降最為顯著，右心發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，發現與對照組相比，孕周<30周CHD胎兒額葉容積及丘腦容積差異無統計學意義，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，其次是顱內總容積和小腦容積(P均<0.05)；此外，CHD對大腦容積的影響與其類型存在相關性(P<0.001)，伴大腦容積異常的CHD胎兒左心發育不良所占的比例最高，其次為主動脈發育不良、大動脈轉位和法洛四聯癥。

三維彩色能量超聲檢測腦部血流灌注的主要指標有血管化指數(vascularization index, VI)、血流指數(flow index, FI)以及血管化血流指數(vascularization flow index, VFI)。產前應用三維能量多普勒可更敏感地評價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，發現VI、FI和VFI明顯增加，特別是左心發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育評分呈正相關。有學者[14-15]觀察CHD胎兒大腦前動脈、大腦中動脈、大腦后動脈的血流灌注指數，發現左心發育不良綜合征和左心梗阻胎兒上述腦動脈區域血流灌注明顯增加，大動脈轉位胎兒大腦前動脈區血流灌注明顯增加；大腦前動脈區域血流灌注參數與嬰兒智力發育評分呈正相關。此外，移動血流量分數也可用來評估腦部血流灌注，在CHD患兒中常表現為Z值升高[4,9]。

2 MR診斷CHD胎兒神經系統發育異常

MRI具有無輻射、軟組織分辨力高等優點，已用于評價胎兒生長發育，對胎兒神經系統可提供超聲所不能顯示的信息。

2.1 結構異常 一項Meta分析[16]探討221胎CHD胎兒腦部發育異常的MRI表現，產前MRI顯示59胎CHD胎兒腦部異常，發病率為28%[95%CI(18%，50%)，I2=63.8%]；其中最常見的腦結構異常為腦室擴大(8.6%)，其次為室周囊腫(5.1%)、皮質發育畸形(4.5%)、蛛網膜下腔擴大(1.9%)、小腦發育不全(1.4%)、胼胝體發育不良(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育不良綜合征胎兒，發現胎兒大腦皮層灰質和白質容量下降、皮層下灰質容積減少，且差異隨孕周延長而逐漸增大。Schellen等[18]發現，與正常胎兒相比，孕20周時，法洛四聯癥胎兒大腦總容積、皮層下腦容積明顯減小(P<0.01)，而孕周>25周時，法洛四聯癥胎兒腦室容積明顯增大、側腦室寬度顯著增加，灰質容積/皮質下腦容積比值降低。Masoller等[9]發現CHD胎兒額上溝、頂枕溝、中央溝、扣帶溝及距狀溝均較對照組變淺，且孕25周時，CHD胎兒島葉閉合不全以及大腦皮質折疊晚于對照組，導致相應部位的腦溝發育延遲，尤其以中央后回和枕葉為著，這是妊娠晚期大腦發育停滯的高危信號。

2.3 代謝異常 fMRI主要用于評估胎兒大腦代謝水平，測量胎兒丘腦或基底核區的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，可計算大腦代謝參數NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr及Lac/Cr。有研究[9，19]結果顯示，與對照組相比，CHD胎兒感興趣區NAA/Cho降低，1H-MRS波譜中出現明顯的乳酸峰(負峰)。有研究[20]采用fMRI觀察紫紺型CHD患兒，與對照組相比，其NAA/Cr比值降低、Lac/Cr比值升高，且變化程度與紫紺嚴重程度相關：嚴重紫紺組NAA/Cr低于紫紺組，而Lac/Cr高于紫紺組。Limperopoulos等[19]發現CHD胎兒NAA/Cho比值隨孕齡延長而升高，尤其是左心發育不良綜合征和大動脈轉位胎兒，但升高速度低于相同孕周對照組正常胎兒。

CHD胎兒神經系統代謝異常還可表現為腦部血氧飽和度改變。Sun等[21]發現，與對照組相比，CHD胎兒的腦循環動脈血氧飽和度降低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胎兒神經系統發育異常主要表現為結構異常、容積異常、代謝異常和血流異常。超聲是篩查CHD胎兒神經系統發育異常的首選方法，可初步判斷CHD胎兒顱腦大體結構、徑線及容積異常，且能即時觀察其腦循環血流動力學變化。MRI軟組織分辨力高，可明確顱腦細微結構異常、定量分析灰質白質容積異常，且fMRI可反映腦組織代謝及氧供[22]。CHD胎兒存在左心系統病變時，神經系統發育異常的風險最大，且影像學表現最明顯，尤其是左心發育不良綜合征胎兒神經系統發育異常的患病率居首位[13-15]，提示神經系統發育異常可能與CHD類型相關。左心發育不良綜合征主要病理改變為左心循環某一部位存在極度狹窄或閉鎖，致使左心室嚴重狹小或缺如，常伴左心流入道與流出道梗阻，從而使升主動脈血流量減少，進一步導致CHD胎兒腦部血流灌注以及血氧含量降低，影響腦部發育；右心病變時，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肺動脈通過左肺動脈及主動脈峽部的動脈導管入體循環，若主動脈血流未發生逆行性改變，對升主動脈的血流灌注及血氧含量影響較小，故對腦部血流灌注及血氧含量的影響也較左心系統病變小。

總之，產前篩查神經系統發育異常對于CHD胎兒的轉歸具有重要意義，腦氧合降低可影響胎兒神經系統發育。