產(chǎn)前MRI量化評價先天性心臟病胎兒腦二維徑線

任婧雅，董素貞

(上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心放射科，上海 200127)

先天性心臟病(congenital heart disease, CHD)是胎兒期最常見的先天缺陷，在活產(chǎn)嬰兒中發(fā)病率約0.6%～1.2%，在胎兒期更高[1]。較高比例的非綜合征型(單純型)CHD患兒出生后存在腦結(jié)構(gòu)和功能異常，為其最常見的心臟外并發(fā)癥[2]。對于CHD患兒，MRI往往可在新生兒期進行心臟手術前發(fā)現(xiàn)腦發(fā)育異常[3]。產(chǎn)前評估CHD胎兒腦結(jié)構(gòu)和功能異常至關重要。目前超聲仍為胎兒產(chǎn)前檢查的首選影像學方法[4]，但受羊水、孕周(gestational age，GA)、胎兒體位、肋骨鈣化、多胎和母體腹壁脂肪厚度等因素影響，不能評估胎兒腦細小結(jié)構(gòu)變化。MRI視野大、軟組織分辨率高、能多切面成像，在觀察腦發(fā)育及早期診斷胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病等方面可成為超聲的有力補充[5]，但目前MRI量化評估CHD胎兒腦發(fā)育研究尚較少。本研究采用產(chǎn)前MRI量化評價CHD胎兒腦二維徑線。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2018年8月—2019年12月150名孕婦(150胎)于上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心進行產(chǎn)前MR檢查，均為單胎妊娠，GA明確且在21～39周；其中50胎產(chǎn)前診斷并經(jīng)隨訪證實為CHD(CHD組)，GA 21～39周，平均(28.05±4.50)周，27胎GA<28周、23胎GA≥28周，產(chǎn)前心臟超聲診斷CHD并顯著影響胎兒血流動力學，包括15胎完全性大動脈轉(zhuǎn)位(transposition of the great arteries, TGA)、5胎右心室雙出口(double-outlet right ventricle, DORV)、3胎左心發(fā)育不良綜合征(hypoplastic left heart syndrome, HLHS)、15胎法洛四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot, TOF)及12胎嚴重肺動脈狹窄(pulmonary atresia, PS) ；對照組100胎，GA 21～39周，平均(27.85±4.40)周，48胎GA<28周、52胎≥28周，因超聲疑診胎兒輕微非中樞神經(jīng)系統(tǒng)異常或有發(fā)育不良孕產(chǎn)史而接受檢查，父母系均無遺傳病家族史，妊娠期間無重大疾病及并發(fā)癥，胎兒MRI未見中樞神經(jīng)系統(tǒng)及循環(huán)系統(tǒng)異常，孕婦未合并肥胖或其他系統(tǒng)異常。排除標準：雙胎、多胎妊娠，胎兒貧血；各種原因?qū)е翸RI偽影或信噪比過低而影響診斷和測量；胎兒合并循環(huán)系統(tǒng)外畸形、存在染色體異常或心律失常；母體存在可能影響胎兒血流動力學的情況如糖尿病、甲狀腺疾病或先兆子癇等，以及血流動力學無顯著變化的CHD。本研究經(jīng)院倫理委員會批準，檢查前孕婦均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Achieva 1.5T MR儀，梯度場強度為60 mT/(m·s)，16通道sense-xl-torso線圈，主要精囊腺單次激發(fā)快速自旋回波(single-shot turbo spin echo, SSTSE)序列和快速平衡穩(wěn)態(tài)梯度回波(balanced fast field echo, B-FFE)序列掃描。SSTSE序列參數(shù)：TR 15 000 ms，TE 120 ms，矩陣236×220，反轉(zhuǎn)角90°，層厚4～5 mm，間隔0；B-FFE序列參數(shù)：TR 3.6 ms，TE 1.8 ms，矩陣216×218，反轉(zhuǎn)角80°，層厚2～4 mm，層間距-2～0 mm；每胎總掃描時間約20 min。

囑孕婦仰臥或左側(cè)臥，足先進，平靜呼吸。不使用對比劑或鎮(zhèn)靜劑。先對孕婦中下腹行冠狀位定位掃描，再常規(guī)行胎兒顱腦、胸、腹部軸位、矢狀位、冠狀位掃描，最后重點掃描胎兒頭部和心臟。對CHD組胎兒保持隨訪至出生后。

1.3 顱腦二維徑線指標測量 由2名具有15年以上MRI診斷經(jīng)驗的放射科主任醫(yī)師單獨評估和分析圖像。由1名具有3年兒童神經(jīng)影像學診斷經(jīng)驗的醫(yī)師測量胎兒大腦相關徑線(圖1)：包括腦雙頂徑(brain biparietal diameter, BBD)[6]，即軸位胎兒大腦最大橫徑(圖1A)；腦額枕徑(brain fronto-occipital length, BFOL)，指正中矢狀位胎兒額枕葉間最長距離(圖1B)；骨雙頂徑(skull biparietal diameter, SBD)，指軸位胎兒一側(cè)頂骨內(nèi)緣至對側(cè)頂骨外緣的最寬距離(圖1C)；骨枕額徑(skull fronto-occipitoal diameter, SOD)，為軸位胎兒額骨內(nèi)緣和對側(cè)枕骨外緣的最大距離(圖1D)；頭圍[6](head circumference, HC)，HC=(SBD+SOD)×1.62。重復測量3次，取平均值。

圖1 對照組，胎兒GA 32周，于SSTSE序列圖像標準平面上測量各指標 A.BBD； B.BFPL； C.SBD； D.SOD

圖2 各徑線測量指標隨GA分布的散點圖及生長擬合直線 CHD組為藍色實心方塊、藍色虛線，對照組為紅色空心圓、紅色直線

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以GA為自變量，分別對2組BBD、BFOL、SBD、SOD和HC為因變量進行Pearson相關分析，以擬合直線圖像表示結(jié)果。對2組胎兒各指標差異進行獨立樣本t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 徑線指標與GA的相關性 2組胎兒BBD、BFOL、SBD、SOD及HC 均與GA呈正相關(CHD組r=0.96、0.89、0.94、0.90、0.93，P均<0.01；對照組r=0.97、0.96、0.94、0.95、0.95，P均<0.01)。所得擬合直線見圖2。

2.2 胎兒各指標比較 GA<28周胎兒所有徑線指標組間差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)；GA≥28周胎兒中，CHD組BBD、BFOL、SOD和HC均小于對照組(P均<0.05)，SBD差異無統(tǒng)計學意義(P=0.10)。見表1。

2.3 2組胎兒各指標比較 GA<28周胎兒所有徑線指標組間差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)；GA≥28周胎兒中，CHD組BBD、BFOL、SOD和HC均小于對照組(P均<0.05)，SBD差異無統(tǒng)計學意義(P=0.10)。見表1。

表1 CHD組與對照組胎兒測量指標比較(mm，±s)

表1 CHD組與對照組胎兒測量指標比較(mm，±s)

組別GA<28周胎數(shù)BBDBFOLSBDSODHCCHD組(n=50)2753.24±4.6765.56±4.4460.75±5.0570.21±5.58212.20±16.67對照組(n=100)4853.13±4.6166.22±6.9363.01±7.0072.90±7.40202.20±22.85t值0.100.451.491.661.62P值0.920.660.110.100.11組別GA≥28周胎數(shù)BBDBFOLSBDSODHCCHD組(n=50)2372.42±8.5783.51±8.5880.77±8.1088.57±6.23274.30±22.60對照組(n=100)5276.41±6.8088.39±5.1383.59±5.8495.87±6.81290.70±19.01t值-2.122.971.674.333.18P值-0.04<0.010.10<0.01<0.01

3 討論

MRI對胎兒無創(chuàng)傷、無輻射，不受孕周、羊水、胎兒胸部骨骼、胎兒體位、母體體型及胎盤位置等影響，不僅可分析胎兒腦結(jié)構(gòu)形態(tài)，還能用于探究腦功能區(qū)域定位及腦功能連接[7]，能較超聲更好地顯示胎兒大腦細微解剖結(jié)構(gòu)，觀察一過性結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和消失過程，對于評價胎兒腦發(fā)育具有重要意義[8]。得益于掃描技術與圖像后處理方法的發(fā)展，現(xiàn)階段MR已能有效解決胎兒運動偽影及低分辨率等問題。SSTSE序列具有成像快速的優(yōu)點，單層圖像采集時間在1 s以內(nèi)，掃描胎兒大腦時間在45 s以內(nèi)，可有效減少胎動偽影[5]。利用基于層間運動校正(inter-slice motion correction)、超分辨率體積重建(super-resolution volume reconstruction)等圖像處理方法[9]也可有效減少圖像偽影，提高圖像分辨率，使得MRI能夠更好地用于產(chǎn)前定量評估胎兒大腦發(fā)育。

近年來，越來越多的產(chǎn)前診斷研究[10-11]表明，CHD胎兒在宮內(nèi)已經(jīng)存在神經(jīng)結(jié)構(gòu)或功能異常。妊娠晚期，在腦氧合血供應嚴重減少的情況下， CHD胎兒在大腦生物學指標、腦灌注、皮質(zhì)發(fā)育和腦代謝等方面均出現(xiàn)不同于正常胎兒的表現(xiàn)[12-14]，故本研究對GA<28周和≥28周胎兒分別進行觀察。本研究對照組各徑線指標均與GA呈明顯正相關，表明MRI定量測量線性指標能較好地反映胎兒顱腦生長發(fā)育規(guī)律，對照組胎兒各指標散點圖擬合直線(紅色)的斜率均較CHD組擬合直線(藍色)斜率更大。GA<28周(即早中孕期)胎兒組間各指標差異無統(tǒng)計學意義，而≥28周(即中晚孕期)胎兒中，CHD組BBD、BFOL、SOD、HC均較對照組減小，與胎兒大腦生理發(fā)育過程相符合。本研究借鑒超聲徑線測量方法的SBD在孕晚期組間差異無統(tǒng)計學意義，提示MRI測量胎兒大腦徑線(BBD、BFOL)可較SBD能更靈敏地反映大腦發(fā)育變化。既往研究[15]表明，孕晚期胎兒腦室外腦脊液容積出現(xiàn)顯著變化，而CHD胎兒腦脊液增長速度更快。本研究通過測量BBD和BFOL，不受腦外腦脊液變化的影響，可更好地反映CHD胎兒大腦徑線指標生長變化。

本研究通過量化MRI二維線性指標反映胎兒顱腦生長發(fā)育的特點，并應用相關線性回歸方程勾勒胎兒大腦生長軌跡，以此評估胎兒大腦生長發(fā)育情況，并可早期監(jiān)測評估CHD胎兒大腦發(fā)育滯后與異常。研究[16]表明，于CHD引起的腦發(fā)育改變可能增加圍手術期血流動力學不穩(wěn)定和術中缺氧缺血而引發(fā)腦損傷，故可根據(jù)產(chǎn)前大腦發(fā)育異常嚴重程度預測患兒2歲時接受心臟手術之后的神經(jīng)發(fā)育障礙程度。本研究結(jié)果不僅可為早期診斷預防和早期干預治療CHD胎兒神經(jīng)發(fā)育異常打開機會之窗，對減少CHD患兒長期并發(fā)癥、提高生活質(zhì)量亦有重要意義。

本研究的主要局限性：未根據(jù)胎兒CHD類型特點進一步分類，而不同類型復雜CHD對大腦氧合血供的影響可能不同；由于腦體積手動分割需要耗費大量時間，未能對CHD胎兒顱腦進行3D腦體積分割測量。今后將進一步采用3D腦體積容量分割指標量化評估不同類型CHD胎兒宮內(nèi)腦發(fā)育情況。

綜上所述，本研究初步發(fā)現(xiàn)中晚孕期CHD胎兒顱腦各徑線指標與對照組存在一定差異，通過產(chǎn)前MRI量化評價胎兒大腦主要徑線指標具有較高可行性，可為產(chǎn)前量化評估CHD胎兒腦發(fā)育提供參考。