基于孕早期胎兒超聲軟指標和代謝因素的先天性心臟畸形預測模型的構建分析

陳聰麗, 曲東穎

(北部戰區總醫院婦產科, 遼寧 沈陽 110016)

先天性心臟畸形(Congenital heart disease,CHD)是臨床上較為常見的出生缺陷,占所有新生兒先天性功能缺陷的15%左右[1],嚴重影響新生兒的生命安全和生活質量,也給患兒家庭帶來了極大的負擔。CHD病因復雜,母體所處的環境因素、遺傳易感性以及生活習慣均能夠對CHD產生影響。目前臨床上對于早期發現CHD缺乏科學有效的手段,而超聲作為公認的安全無創的胎兒心臟影像學檢查技術,早在上世紀80年代就被提出應用于胎兒心臟畸形產前超聲篩查,且推薦將四腔心臟切面檢查納入18～22周胎兒常規產檢篩查規范[2]。臨床實踐表明[3],對于孕中期發現的胎兒先天性缺陷,人工流產對母體造成創傷較大,且對后期二次妊娠產生較大影響。因此臨床上亟需尋求一些在孕早期能夠發現CHD的手段。據報道[4],孕早期母體一些代謝因素可能對胎兒生長發育產生不同的影響,通過分析孕婦尿液中某些代謝指標的含量能夠早期發現一些異常征象。本研究通過分析孕早期孕婦某些代謝指標以及胎兒超聲指標來建立預測模型,評估其早期預測CHD的價值,報告如下：

1 資料與方法

1.1納入與排除標準:納入標準：①均為單胎妊娠；②根據《胎兒先天性心臟病診斷及圍產期管理專家共識2015》孕早期篩查均存在胎兒CHD高危因素[5]；③能夠堅持規律產檢；④孕期臨床資料完整；排除標準：①存在高血壓、糖尿病及其他代謝性疾病者；②存在妊娠期并發癥者；③精神異常無法配合檢查及無法正常溝通者；④流產、主動引產以及中途退出研究者。共納入2018年4月至2020年5月在我院婦產科接受產前檢查存在CHD高危因素的孕婦200例。隨機選取60%(120例)的病例作為訓練集,40%(80例)作為測試集。

1.2方 法

1.2.1資料收集:收集所有孕婦年齡、BMI、孕次、產次、遺傳病史等臨床資料。

1.2.2代謝指標檢測:收集所有孕婦孕11～13+6周產檢時(上午8～12時)的尿液3mL,3000r/min離心10min(離心半徑13cm),將尿液進行分離,而后封存與-80℃冰箱中待用。采用液相色譜-質譜(LC-MS)方法檢測尿液中4-羥基苯乙酸、丙烯酸、丙二酸及尿酸水平；方法如下：首先在100μL尿樣中加入300μL水稀釋,用0,22μm尼龍濾膜過濾除去懸浮顆粒物質。經過預處理的尿液首先導入SIMCA-version11.0軟件進行正交信號校正的偏最小二乘分析；采用ACQUITY C18柱 (100mm×2.1mm,1.7μm),流動相為0.1%甲酸水溶液(A)-乙靑(B),梯度洗脫,初始流動相為2%B,保持0.5min,然后在20min內線性增加至30%B,再在5.5min內增加至100%B,并保持2min,最后返回值2%B平衡2min。采用RRLC-MS方法分析獲得譜圖信號,使用SIMCA-version11.0軟件將峰面積結果作為變量進行提取,所有樣品通過保留時間和質荷比進行峰匹配,最終獲得原始數據矩陣。獲得的原始矩陣數據輸入SIMCA-P軟件進行處理。最終檢測孕婦尿液中4-羥基苯乙酸、丙烯酸、丙二酸及尿酸水平。

1.2.3胎兒心臟超聲指標:對所有孕婦于孕11～13+6周產檢時采用GE8彩色超聲診斷儀進行檢查,凸陣探頭,頻率設定為2～5MHz,囑孕婦處于仰臥位,待胎兒處于靜止狀態時進行檢查；首先行產科常規檢查,了解胎兒生長發育情況,而后進行三尖瓣頻譜測量,檢查時間<15min；在上腹部正中矢狀面或上腹部橫切面靜脈導管入口進行靜脈導管血流情況檢查,當超聲影像顯示導管內出現明亮且清晰的血流信號時,進行脈沖多普勒頻譜分析,獲得胎兒靜脈導管波形,留取頻譜5個以上心動周期的圖像。另與胎兒正中矢狀面且胎兒自然屈曲位時將超聲影像放大至胎兒占整個超聲圖像75%,測量值精確值至0.1mm,測量頸部皮膚內緣與頸部軟組織之間的距離,測量三次取最大值。相關標準：①靜脈導管血流異常[6]：確保胎兒處于靜止狀態下,若靜脈導管波形為A波,全心動周期為正向血流,說明靜脈導管頻譜正常；如果A波出現反向或消失則重復三次檢查測量,避免出現假陽性,對于心房收縮期A波消失或出現反向血流的情況則說明存在靜脈導管血流異常；②三尖瓣反流標準[7]：確保胎兒處于靜止狀態,采用頻譜多普勒模式,調節取樣門寬度值為2～3mm,探頭置于三尖瓣區,取樣角度與三尖瓣口平行,連續取樣兩次,選取清晰的多普勒信號,干茶收縮期有無反流,若收縮期反流速度>60cm/s且持續時間超過收縮期的1/2,則判斷為三尖瓣反流。

1.3隨訪及分組:所有孕婦均堅持規律產檢,檢查胎兒情況,于孕18～22周時再次進行心臟超聲檢查,對于超聲確診CHD有困難的情況進行胎兒心臟MRI檢查。所有檢查均交由兩名副高職以上的CHD的產前診斷專家分別判斷,若意見不一致則共同商討后確定；最終根據胎兒是否確診為CHD分為CHD組和對照組。

2 結 果

2.1訓練集分組結果及兩組一般資料比較:訓練集120例孕婦在后期產檢過程中確診40例CHD,據此分為CHD組和對照組。兩組孕婦一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05),見表1。

表1 兩組孕婦一般資料比較

2.2訓練集兩組孕婦尿液中代謝指標及胎兒三尖瓣反流情況及靜脈導管血流情況比較:觀察組孕婦尿液4-羥基苯乙酸、丙烯酸、丙二酸及尿酸水平高于對照組,NT值、三尖瓣反流、靜脈導管血流異常比例高于對照組,差異具有統計學意義(P<0.05),見表2。

表2 兩組孕婦代謝指標及胎兒超聲指標比較

2.3訓練集影響胎兒發生CHD的logistic回歸分析:多因素Logistic回歸分析顯示,尿液中高4-羥基苯乙酸水平(OR=2.740)、高丙烯酸水平(OR=3.242)、高尿酸水平(OR=1.013)以及NT值增大(OR=20.411)、三尖瓣反流(OR=9.028)是孕早期胎兒出現先天性心臟畸形的獨立危險因素(P<0.05),見表3。

表3 訓練集影響胎兒發生CHD的logistic回歸分析

2.4基于訓練集的列線圖模型的構建與評估:將訓練集中影響CHD的獨立相關因素納入列線圖模型,預測CHD危險度的C-index為0.915,見圖1。

圖1 訓練集中影響CHD的獨立相關因素納入列線圖模型

2.5預測模型的外部驗證效果:80例測試集中,25例最終確診CHD,其中敏感性為88.00%,特異性為96.36%,準確率為93.75%,陽性預測值為91.67%,陰性預測值為94.64%,見圖2。

圖2 預測模型的外部驗證效果

3 討 論

2012年原國家衛生部發布的中國出生缺陷防治報告指出[8],CHD占出生缺陷的首位,且我國每年新增CHD患兒超過13萬例之多。提高早期CHD診斷質量,給予孕婦合理的產前咨詢和產科管理,具有極高的臨床價值和深遠的社會意義。目前國內的胎兒產前CHD篩查多由超聲完成,許多超聲指征也是胎兒CHD的高危因素。研究表明[9],孕婦在孕期的許多代謝指標可能通過對母體的影響進而胎兒畸形及孕期并發癥,這使得醫生可以通過觀察孕婦的代謝指標來了解胎兒畸形產生的病因。

在本研究分析了120例孕婦的超聲指標及尿液代謝指標,logistic回歸分析顯示,尿液中高4-羥基苯乙酸水平、高丙烯酸水平、高尿酸水平以及NT值增大、三尖瓣反流是孕早期胎兒出現先天性心臟畸形的獨立危險因素；分析認為：①NT值與胎兒發育異常具有十分密切的關聯,指南中已經明確NT≥3.5mm是發生CHD的高危因素,NT值越高,胎兒異常幾率越大[10]。臨床上在產科檢查時也對于NT至增大的孕婦需要在孕18周時再次進行心臟超聲檢查以便明確診斷。②研究表明[11],早孕期發現胎兒三尖瓣反流,其最終確診CHD的風險將增加8倍。胎兒之所以出現三尖瓣反流,原因可能是由于心臟結構異常導致右心負荷增加,氧耗增大,進一步加重右心室肌及乳頭肌缺血缺氧導致了三尖瓣反流。因此孕早期出現三尖瓣反流對于篩查胎兒心臟結構異常具有十分重要的臨床意義,這也是業內用以早期篩查CHD的高危因素,同樣對于出現三尖瓣反流的胎兒需要在18～22周再次行心臟彩超檢查確診。③CHD組的丙烯酸水平高于對照組,丙烯酸主要來源于腸道中產生的丙酸,丙酸進入腸道上皮細胞提供能量,脫氫生成丙烯酸,加水生成羥基丙烯酸,再脫氫、硫解反應生成丙二酸。研究中,CHD胎兒母親的母尿中丙烯酸含量升高,可能是腸道微生物群產生丙酸過多所致。丙酸是短鏈脂肪酸最重要的成分之一,是梭菌IV和XIV發酵未消化碳水化合物(如寡糖、非淀粉多糖和抗性淀粉)的主要產物[12]。丙酸過多時,可產生類似于VPA的生理作用,誘發CHD,這表明CHD組可能與腸道厚壁細菌中過量的梭菌屬IV和XIV相關。④尿酸是嘌呤代謝的最終產物,嘌呤代謝功能障礙、能量代謝異常和尿酸的腎臟排泄可導致血漿尿酸濃度升高(高尿酸血癥)或降低(低尿酸血癥)[13]。腸道菌群的變化可能會通過改變某些身體特征來影響嘌呤代謝。動物實驗也表明[14],益生菌可以降低小鼠血清尿酸水平,主要是由于益生菌治療引起血清內毒素減少和黃嘌呤氧化酶活性增加,進而減少尿酸生成,降低血清尿酸水平,其原因可能為CHD的發生可能與腸道菌群失調引起的嘌呤代謝紊亂有關(具體機制尚不明確)。⑤據國內研究報道,酪氨酸在腸道細菌的作用下由苯丙氨酸轉化,酪氨酸脫羧進一步轉化為4-羥基苯乙酸。可見,CHD組4-羥基苯乙酸升高可能是由于CHD胎兒母體微生態菌紊亂或酪氨酸升高所致[15]。

本研究通過對多因素分析得出的危險因素建模后進行測試分析顯示,預測模型在早期預警CHD中的敏感度,特異度和準確率均具有較高水平,提示可為臨床醫生早期評估提供了更加科學的依據和手段,有助于提高臨床診斷效能。研究局限性：本研究為單中心研究,且樣本量較小,許多代謝指標其導致CHD的機理尚不明確,后續將開展大樣本、多中心研究以及基礎臨床研究來進一步論證此結論。

綜上所述,孕早期超聲檢查NT厚度、三尖瓣反流以及孕婦尿液中4-羥基苯乙酸、丙烯酸及尿酸水平與胎兒CHD發生風險相關,基于超聲軟指標和代謝指標的預測模型對胎兒CHD風險有較好的預測效能。