胎兒顱腦異常63例尸檢病理學分析

王愛春,謝俊玲,汪穎南,孫笑非,盧利娟,孫云飛,顧依群

胎兒顱腦具有特殊的生理性特性,質地似“豆腐腦”,固定成型困難,顱腦解剖在胎兒尸檢工作中非常困難并富挑戰性。本文通過總結分析63例異常顱腦的病理學大體表現和組織學特點,以進一步加深對胎兒顱腦異常病理學的認識。

1 材料與方法

1.1 臨床資料回顧性分析2012年11月～2022年8月北京市海淀區婦幼保健院存檔的63例顱腦異常胎兒的臨床、尸檢及病理檢查資料,重點分析胎兒顱腦異常的大體表現及組織病理學特點。胎兒尸體解剖均獲得產婦及家屬知情同意。

1.2 胎兒尸體解剖方法參考《臨床技術操作規范(病理學分冊)》[1],依次對胎兒進行體表檢查、腹腔剖檢、胸腔剖檢、盆腔剖檢、頸部剖檢,最后進行顱腔剖檢。顱腔剖檢主要采用紗布包裹在體固定方法(圖1),簡要步驟:(1)剪開頭皮,充分暴露顱骨,前囟剪開小口,矢狀縫旁開0.5～1.0 cm剪開頂骨,向前越過冠狀縫向外側弧形剪開額骨,向后越過人字縫弧形剪開枕骨。同樣方法剪開對側,完成后,顱骨猶如“提籃狀”,根據腦組織自溶情況,決定剪開暴露范圍。(2)顱骨及頭皮復位,紗布完整包裹頭部,整個胎兒放入固定容器內,固定至少2周,期間每隔3～5天適當擴大暴露范圍。(3)固定成型后,小心取出腦組織放在紗布上,可先取出大腦及腦干,剪開小腦幕后再取小腦,亦可兩者連體取出。

圖1 紗布包裹在體固定方法簡要步驟:“提籃狀”剪開顱骨操作示意圖(A)及剪開后圖像(B),顱骨及頭皮復位,紗布包裹頭部(C)后,把胎兒平放在固定容器內固定至少2周,取出腦組織(D)

2 結果

2.1 臨床情況產婦年齡21～43歲,平均(32±3.64)歲,孕周13～35+6周,63例胎兒中2例為雙胎妊娠,15例為圍產期胎兒(≥28周)。胎兒性別:男性31例,女性32例。孕中期唐氏或無創DNA篩查低風險33例,高風險18例(其中12例行胎兒染色體檢查,2例染色體正常,10例染色體異常),12例篩查結果不詳。

2.2 尸檢及病理學檢查63例顱腦異常病例中結構性異常最多見(54例),其他依次為原發性腫瘤及瘤樣病變(5例)、腦血管畸形伴破裂出血(3例)、結節性硬化癥(1例)(表1)。其中23例合并其他系統的畸形,包括合并顏面部畸形6例(唇腭裂、眼球缺失、鼻骨缺失、耳廓畸形及副耳等),運動系統畸形7例(先天性脊柱裂、短肢畸形、多指/趾畸形及足內翻等),循環系統疾病6例(先天性心臟病、心臟橫紋肌瘤及肺臟囊腺瘤等)及消化泌尿系統畸形4例(肛門閉鎖、十二指腸狹窄、節段性腸梗阻及腎臟缺如等)。

表1 63例胎兒顱腦異常分類情況

顱腦結構性異常54例,包括:(1)16例神經管缺陷(neural tube defects, NTDs),其中9例無腦/露腦畸形,7例腦膜/腦膨出。無腦/露腦畸形表現為顱骨缺失,腦組織未發育或殘存少量腦組織。若顱骨大面積缺失,腦組織完全未發育時稱為無腦畸形(圖2);若部分顱骨缺失,大體觀或組織學檢查見少量腦組織成分(一般為神經纖維及星形膠質細胞)時,稱為露腦畸形(圖3)。腦膜/腦膨出表現為部分顱骨缺損,腦膜/腦從缺損處膨出,若內容物含有膠質細胞及神經元等腦組織成分時為腦膜腦膨出(圖4),若只含有腦膜及腦脊液,不見腦組織成分則為腦膜膨出(圖5)。(2)15例胼胝體發育不良(缺如),包括10例完全型缺如[兩側大腦半球之間缺乏胼胝體連接,完全分離(圖6)]及5例部分型缺如(胼胝體發育不全,僅嘴部、膝部可見,體部及壓部缺如,從胼胝體不同部位取材,組織學檢查有無神經纖維束是判斷胼胝體是否缺如的重要標準(圖7)]。(3)10例腦積水(9例原發性、1例繼發于巨細胞病毒感染),大體觀腦溝變淺、腦回消失,腦室高度擴張伴腦皮質變薄,組織學檢查腦組織間質水腫,膠質細胞及神經元數量減少(圖8)。(4)前腦無裂畸形8例,包括3例無葉型:大體觀大腦鐮和半球縱裂消失,不見腦溝腦回,兩側大腦半球完全融合形成原始單一腦室腔(圖9),常合并胎兒面部中線畸形,如獨眼、喙鼻、唇腭裂等;1例半葉型:大體觀兩側大腦前部未分離,額頂葉融合形成較小的原始單一腦室腔,后部半球縱裂及大腦鐮尚存(圖10),伴或不伴面部中線畸形;4例腦葉型:兩側大腦半球已分離,僅于額葉的前下部融合,大多數為側腦室前角和體部融合,胼胝體發育較差,一般面部正常。(5)小腦發育異常5例,包括3例Dandy-walker畸形(大體觀小腦半球發育不良、蚓部缺失及第四腦室明顯擴張)及2例小腦蚓部發育不良。結構性異常病例在孕中晚期產前超聲篩查中均有異常提示,尸檢結果與超聲診斷一致率較高。

圖2 無腦畸形:顱骨從枕骨到額骨大面積缺失,未見腦組織發育 圖3 露腦畸形:A.頭頂部分顱骨缺失,殘存少量腦組織;B.組織學檢查見神經纖維及膠質細胞等成分 圖4 腦膜腦膨出:A.顱后部分枕骨缺損,腦膜及腦組織從缺損處膨出,形成囊袋樣物;B.組織學檢查囊內見神經纖維及膠質細胞等腦組織成分 圖5 腦膜膨出:A.顱后少許枕骨缺損,部分腦膜膨出形成囊樣物;B.組織學檢查囊內未見腦組織成分 圖6 A.完全性胼胝體缺如:兩側大腦半球之間缺乏胼胝體連接;B.正常腦組織對照(箭頭紅色、紫色、黃色及綠色分別代表胼胝體嘴部、膝部、體部及壓部) 圖7 部分性胼胝體缺如:A.僅見胼胝體嘴部、膝部(紅色箭頭),體部及壓部缺如;B.從殘存胼胝體處取材,組織學檢查見神經纖維束,膠質細胞稀疏 圖8 先天性腦積水:A.雙側側腦室高度擴張伴腦皮質變薄,以后角為著;B.組織學檢查見間質明顯水腫、膠質細胞稀疏伴神經元數量減少 圖9 前腦無裂畸形無葉型:大腦縱裂消失,兩側大腦半球完全融合形成原始單一腦室腔 圖10 前腦無裂畸形半葉型:大腦后縱裂可見,前縱裂消失,兩側大腦半球前半部分融合,形成單一腦室腔

原發性腫瘤或瘤樣病變5例,包括:2例未成熟畸胎瘤(1例在孕中期超聲提示有占位性病變,另1例孕晚期超聲提示側腦室擴張),大體觀腫瘤位于顱底,灰白色,彌漫侵犯小腦、腦干及大腦實質,組織學檢查見較多原始神經管成分(圖11);1例神經母細胞瘤(孕中期超聲提示脊柱裂,顱腦未有異常發現),大體觀腫物位于腦實質內,灰紅色,邊界不清,侵犯雙側腦室,組織學檢查見彌漫一致的小圓細胞(圖12);2例側腦室脈絡叢囊腫[大體觀囊腫位于腦室內,灰紅色,壁菲薄,內含清亮液體(圖13)]。腦血管畸形伴破裂出血3例,其中1例孕晚期超聲提示顱內出血,解剖時發現大腦矢狀竇血管高度迂曲擴張伴破裂出血,側腦室及第三腦室內見較多出血;另2例超聲提示小腦部位占位性改變,解剖時發現小腦實質內明顯出血,組織學檢查見較多血管發育不良、管壁厚薄不一、血管擴張呈海綿狀血管瘤樣(圖14)。其他1例為結節性硬化癥,該例在孕中期超聲提示心臟占位性病變,未提示顱腦異常,尸檢發現左心室壁橫紋肌瘤,腦實質內見多個呈巢團狀異常分布的神經元(圖15)。上述9例病變超聲影像學診斷價值有限,最終診斷主要依賴尸檢及病理學檢查。

圖11 未成熟畸胎瘤;A.大體呈灰白色,侵犯腦實質;B.組織學檢查見未成熟神經管成分 圖12 神經母細胞瘤:A.大體呈灰紅色,侵犯腦室;B.組織學檢查見彌漫一致的小圓細胞 圖13 脈絡叢囊腫:A.側腦室內紅色水泡樣物,內含清亮液體;B.組織學檢查見囊壁被覆單層上皮 圖14 小腦血管畸形伴破裂出血:A.小腦蚓部見較多出血;B.組織學表現為海綿狀血管瘤樣結構 圖15 結節性硬化癥:腦實質內見巢團狀分布的神經元細胞(該例合并心臟橫紋肌瘤)

3 討論

胎兒尸體解剖,在驗證產前診斷、識別產前未發現的病變、死亡原因分析、為再次生育提供預防或指導性意見發揮著重要作用[2]。由于胎兒腦組織生理性的特點,如何有效固定腦組織是顱腦解剖的難點。有文獻報道往腦室內注射福爾馬林或冰醋酸及福爾馬林的混合液,然后原位在體固定,可以提高成型效果[3-4]。與本文介紹的紗布包裹在體固定有異曲同工之處,均強調腦組織原位在體固定成型效果遠強于新鮮離體后再行固定的效果。

3.1 胎兒顱腦結構性異常顱腦異常病例中以結構發育異常最為常見,該類病變多由產前超聲篩查發現,尸檢的主要目的是對產前診斷進行驗證,在解剖過程中結合影像學檢查結果非常重要。NTDs為原始神經管閉合缺陷所致,是胎兒期較常見的顱腦畸形,主要依賴孕中期(孕18～22周)胎兒超聲及脊柱顱腦成像技術進行篩查[5]。NTDs包括脊柱和(或)顱骨的結構畸形,顱骨的結構畸形主要包括無腦/露腦畸形及腦膜/腦膨出。可發生在枕骨、頂骨、顳骨甚或眼眶等部位[6]。NTDs胎兒尸檢時以大體觀察為主,組織學檢查是判斷腦組織成分是否存在的主要方法。顱骨缺失的范圍及有無膠質細胞、神經元等腦組織成分是無腦/露腦畸形的主要鑒別標準,膨出物內含的組織成分中有無腦組織是鑒別腦膜/腦膨出的主要標準。

胼胝體發育不良(缺如)的發生可能與染色體異常、基因突變、宮內感染、母親酗酒及環境因素等相關[7-8]。胼胝體在孕12～20周由前到后依次完成嘴部-膝部-體部-壓部的發育。胼胝體發育不良(缺如)多在孕晚期(孕30周后)通過超聲篩查或MRI檢查確診[9]。根據胼胝體發育不良(缺如)的程度,分為完全性(解剖結構完全缺失)和部分性(發育較早者嘴部和膝部存在,體部和壓部缺失)。本文15例胼胝體發育不良(缺如),10例為完全型,5例為部分型,根據有無合并其他結構或遺傳學異常分為單純型和復雜型。本文6例為復雜型(2例合并心臟畸形,2例合并無腦回-巨腦回畸形,1例合并小腦蚓部發育不良,1例合并尿道下裂),9例為單純型。15例中有4例行胎兒染色體檢測,1例8q11.1q12.1存在11.4 Mb片段雜合缺失,1例為9號染色體倒位,1例為21-三體,另1例無創DNA篩查高風險,羊穿后FISH檢測胎兒染色體正常。因為胼胝體特殊的解剖位置,該類疾病解剖較為困難,尤其對顱腦固定成型程度要求較高,若固定成型較好,結合影像學檢查,一般通過大體觀察即可診斷,如腦組織內部自溶較重,大體觀察不清,可以在其可疑解剖部位進行多塊組織取材,組織學觀察有無神經纖維束是判斷胼胝體是否缺失的重要線索[10]。

胎兒腦積水是指腦脊液循環異常或腦室間隔寬度異常產生的一類腦部疾病,常伴腦實質破壞及頭圍增大,包括原發性(先天性)或繼發性(獲得性)兩種類型,原發性多由神經系統畸形致腦脊液循環受阻所引起,繼發性多由顱內出血、感染或顱內腫瘤等導致[11]。產前超聲最早可于孕11～13周發現腦室寬度異常,在胎齡20～40周期間,腦室寬度相對趨于穩定,側腦室后角是腦積水時首先擴張的部位,側腦室房部又比腦室其他部位擴張的程度更大,因此,常通過頭顱MRI或超聲下測量側腦室房部的寬度來評價胎兒腦積水的嚴重程度。正常腦室寬度范圍(7.6±0.6) mm,當腦室寬度為10～12 mm時稱為輕度側腦室增寬;13～15 mm時稱為中度側腦室增寬;>15 mm時稱為重度側腦室增寬[12]。本組10例胎兒腦積水中9例為原發性,1例繼發于巨細胞病毒感染。該類疾病由于腦室內積液較多,腦實質變薄,固定成型較困難。推薦沿冠狀面按照從前到后的順序每隔0.5 cm切開腦組織,重點觀察側腦室前角和后角的擴張程度,無論固定成型效果如何,一般都能觀察到側腦室擴張(后角較顯著)及腦皮質變薄,組織學檢查可見間質明顯水腫、星形膠質細胞及神經元顯著減少。

前腦無裂畸形,又稱全前腦畸形,指原始前腦發育障礙,不能成功分裂出左右半球而引起的一組復雜的顱面畸形,臨床少見,病因復雜,多與遺傳因素(染色體異常、基因突變)及環境因素有關[13]。根據大腦分裂程度,分為(1)無葉型:大腦半球完全融合為原始的單一腦室腔,無腦中線,無透明隔腔,丘腦融合,合并面部中線畸形,包括獨眼畸形、眼球缺失,喙鼻、無鼻,唇腭裂等。(2)半葉型:兩側大腦半球前部融合形成單一腦室,僅在后側分開,丘腦常融合或不完全融合,可伴/不伴面部中線畸形。(3)腦葉型:大腦半球的前后縱裂發育尚好,丘腦完全或近全分開,胼胝體可以正常或不完全,僅額葉的前下部融合,胎兒面部正常。本組3例無葉型,均合并面部中線復雜畸形;1例半葉型,伴腭裂;4例腦葉型,均未見面部中線畸形。6例孕中期唐氏或無創DNA篩查低風險,2例篩查結果不詳,提示產前染色體篩查對該類疾病診斷價值有限,主要依賴超聲影像學技術得以早期發現。該類疾病解剖重點觀察胎兒頜面部有無畸形及大腦半球分離的程度,無葉型及半葉型常合并面部中線畸形,通過大體觀察大腦半球縱裂融合的程度即可診斷,完全融合的為無葉型,前部融合后部分離的為半葉型。腦葉型一般面部無畸形,腦組織外觀與正常腦組織較難區分,需沿冠狀面切開腦組織觀察內部結構,結合影像學改變,重點觀察額葉前下部及側腦室前角有無融合。

小腦蚓部發育不良是一種由遺傳和環境因素協同作用而致的多因素遺傳病,與18-三體、13-三體、6號染色體拷貝數變異、巨細胞病毒、風疹病毒、母親糖尿病等因素相關,常見于Joubert綜合征和Dandy-walker綜合征[14-15]。Joubert綜合征表現為第四腦室頂膜和小腦蚓部發育不良,典型的Dandy-walker畸形三聯征表現為小腦蚓部完全不發育或部分發育不全,第四腦室囊性擴張、顱后窩池增寬等[16]。本組5例小腦發育異常病例中有3例產前篩查低風險,2例進行了胎兒染色體檢測,1例為18-三體,另1例為21-三體。由于影像學在正中矢狀面可以完整顯示小腦蚓部并且準確測量生物學徑線,因此小腦蚓部發育不良的診斷主要依靠影像學測量的各參數值。解剖時重點觀察小腦蚓部是否完整,小腦半球發育程度及第四腦室是否擴張等。

3.2 胎兒顱腦原發性腫瘤及瘤樣病變文獻報道胎兒未成熟性畸胎瘤好發于骶尾部、縱隔、性腺、口腔等中線部位,顱內罕見[17-18]。本文2例顱內未成熟畸胎瘤均發生在顱后窩,組織學分級均為Ⅲ級,其中1例向口咽部突出形成明顯的腫物,孕中期超聲提示有占位性病變。另1例在顱腔內彌漫性侵犯,破壞了小腦、腦干及腦室結構,孕晚期超聲提示側腦室擴張。神經母細胞瘤主要起源于交感神經系統和腎上腺髓質遷徙的原始神經嵴細胞,以腹膜后/腎上腺最常見,多在孕中晚期發現,可發生胎兒全身轉移甚或累及胎盤,造成胎兒水腫、死胎等不良生殖結局[19-20]。本例神經母細胞瘤發生于24周胎兒,因超聲提示胎兒脊柱裂終止妊娠,顱腦解剖時發現大腦中線部位灰紅色腫物,邊界不清,侵犯雙側腦室,未見其他部位轉移。脈絡叢位于雙側腦室、第三和第四腦室,妊娠第6周開始發育,由血管增生形成原始的脈絡叢。在妊娠10～12周時脈絡叢幾乎占據整個側腦室,隨著孕周增長其迅速縮小,而脈絡叢局部血管部分擴張包裹腦脊液,從而形成囊腫,90%以上的胎兒脈絡叢囊腫可在妊娠28周前消失。根據是否合并其他異常,分為孤立性和復雜性脈絡叢囊腫,復雜性脈絡叢囊腫與胎兒染色體異常有關[21-22]。本文2例均為復雜性脈絡叢囊腫,1例合并染色體異常(18-三體),另1例為雙胎之一,合并足內翻。

3.3 胎兒顱腦血管畸形及其他病變腦動靜脈畸形是由于胎兒發育過程中血管形成異常所引起,缺少毛細血管床,動脈、靜脈直接交通,臨床常見Galen靜脈動脈瘤樣畸形,是一種罕見的先天性腦血管發育畸形,常存在一個或多個動靜脈瘺,這些動靜脈瘺與前腦中央靜脈相連接,導致該血管明顯擴張,在大腦中線處表現為特征性的瘤樣擴張結構[23]。胎兒受缺氧或其他不良刺激或血壓波動較大時,畸形血管可發生破裂,是導致中晚期胎兒顱內出血的主要原因[24]。本文3例腦血管畸形中1例超聲提示顱內出血,解剖時發現大腦矢狀竇血管高度迂曲擴張伴破裂出血,側腦室及第三腦室內見較多出血;另2例超聲提示小腦部位占位性改變,解剖時發現小腦實質內明顯出血,組織學檢查見較多發育畸形的血管伴血管壁破裂。結節性硬化癥是一種常染色體顯性遺傳病,主要與TSC1和TSC2致病基因有關,典型特點是累及多個系統的錯構瘤,胎兒心臟橫紋肌瘤是胎兒期最早形成的病變之一,是該疾病產前篩查時的主要陽性體征[25]。本文1例產前篩查時發現胎兒心臟占位性病變進行引產,尸檢證實心臟為橫紋肌瘤,同時在腦實質內見多個異常呈巢團狀排列的神經元,符合結節性硬化癥的表現。

綜上,產后胎兒尸體解剖不僅有助于驗證產前影像學診斷,還能明確一些產前影像及遺傳學技術不能診斷的問題,例如本文所述的顱腦原發性腫瘤及血管畸形病變,產前篩查技術診斷價值有限,主要依賴尸檢及病理學檢查得以最終診斷。胎兒顱腦解剖時推薦使用紗布包裹在體固定法,可提高顱腦成型效果,利于大體觀察。