胎兒顱腦正中矢狀位MRI腦橋生物學指標與孕周的相關性

侯伶秀,劉炳光,袁 鷹,廖伊梅,朱巧珍,郭洪波,譚 瑩,溫慧瑩,嚴 芳,李勝利*

(1.南方醫科大學第一臨床醫學院,廣東 廣州 510515;2.深圳婦幼保健院超聲科,4.放射科,6.婦幼醫學研究所,廣東 深圳 518028;3.桂林醫學院附屬醫院超聲醫學科,廣西 桂林 541001;5.河源市人民醫院超聲科,廣東 河源 517000)

腦橋介于中腦和延髓之間,是將感覺和運動信息自前腦傳遞至小腦的重要中轉站,對維持人體功能具有重要作用[1]。腦橋易為腦干病變累及,也是腦皮質發育異常相關畸形常見部位[2-3]。既往研究[4]多通過分析腦橋彎曲度及形態學變化而評估其發育,如有學者[3,5]基于MRI測量腦橋面積、前后徑、上下徑、基底部面積及前后徑以評估腦部發育。本研究觀察胎兒顱腦正中矢狀位MRI腦橋生物學指標與孕周的相關性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年6月—2023年6月于深圳市婦幼保健院因產前超聲疑診發育異常而接受MR檢查的226胎正常胎兒(正常組),孕婦年齡22～47歲、平均(32.9±4.6)歲,孕周23～38周(根據孕婦末次月經或早孕期超聲確定孕周)、平均(31.8±3.1)周。納入標準:①胎兒產前超聲及MR檢查均未見明顯中樞神經系統異常;②孕婦無中樞神經系統相關疾病。排除標準:①胎兒顱腦正中矢狀位MRI顯示結構不清;②基因檢測顯示異常;③合并感染。另選取產前超聲檢查與MRI結果一致的17胎孕24～33周中樞神經系統異常胎兒(異常組),含1胎腦橋小腦發育不全(pontocerebellar hypoplasia, PCH)、12胎胼胝體發育異常(dysplasia of the corpus callosum, DCC)及4胎小腦發育異常(cerebellar hypoplasia, CH)。本研究獲院醫學倫理委員會批準(SFYLS[2022]068)。檢查前孕婦及家屬均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Achieva 1.5T MR儀、16通道相控陣體線圈掃描胎兒。囑孕婦仰臥、頭先進,以二維快速穩態進動序列進行掃描;參數:TR 4.6 ms,TE 2.3 ms,層厚5 mm,層間距0,FA 90°,矩陣268×289;之后采集快速自旋回波T2WI,TR 2 000 ms,TE 100 ms,層厚5 mm,層間距0,FA 85°,矩陣288×236,NSA 2。

1.3 分析圖像 由2名工作15年以上的影像科副主任醫師以盲法閱片,采用湖南大學自主研發的ultrasoniclabel軟件(分辨率為0.01 mm)放大于正中矢狀位T2WI中測量腦橋生物學指標:①腦橋前后徑(pons anteroposterior diameter, PAD),腦橋前緣最凸點至第四腦室底部中點之間的距離;②腦橋截面積(total pons area, TPA),沿腦橋輪廓手動勾畫ROI,軟件自動計算獲得TPA;③腦橋基底部前后徑(anteroposterior length, AP),腦橋基底部腹側前緣中點至背側中點之間的距離;④腦橋基底部上下徑(cranio-caudal length, CC),腦橋基底部縱軸最長距離;⑤腦橋基底部截面積(basis pontis area, BPA),沿腦橋基底部橢圓形輪廓手動描繪ROI,軟件自動獲得BPA;⑥中腦腦橋角(pontine angle of midbrain, MAP),以腦橋與中腦的交匯點作為中心點、中腦腹側前緣(距中心點約3 mm處)為另1點確定1條直線,以中心點為定點,向中腦-腦橋交界面做切線確定另1直線,以2條直線之間的夾角為MAP。以上參數均測量至少2次,取平均值進行統計。見圖1。

圖1 測量腦橋生物學指標示意圖 A.顱腦正中矢狀位MR T2WI; B.局部放大圖示測量PAD(白線)和TPA(紅色區域); C.局部放大圖示測量AP及CC(白線)、BPA(紅色區域); D.局部放大圖示測量MAP

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以Kolmogorov Smirnov檢驗及直方圖評估腦橋生物學指標的正態性,以±1.96s法描述不同孕周正常胎兒腦橋生物學指標的95%分布范圍。隨機抽取正常組50胎及異常組10胎胎兒,以Pearson相關分析判斷2名醫師測量腦橋生物學指標結果的一致性:r≤0.2為一致性較差,0.20.9為一致性強。根據孕周將正常組胎兒分為8個亞組,觀察其腦橋生物學指標與孕周的相關性;構建線性回歸方程,根據上述各指標95%分布范圍判斷異常組胎兒腦橋發育。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一致性分析 2名醫師測量PAD、TPA、AP、CC及BPA結果的一致性強(r均>0.956,P均<0.001),測量MAP結果的一致性較強(r=0.798,P<0.001)。

2.2 相關性分析 不同孕周正常組胎兒腦橋生物學指標分布情況見表1。正常組胎兒PAD、TPA、AP、CC及BPA均與孕周呈線性正相關(r=0.887、0.914、0.787、0.866、0.865,P均<0.001),擬合線性回歸方程(P均<0.001)見表2;而MAP與孕周無明顯相關(r=-0.23,P>0.05)。

表1 不周孕周正常組胎兒腦橋生物學指標分布情況

表2 正常組胎兒腦橋生物學指標隨孕周變化的線性回歸方程

2.3 判斷異常組胎兒腦橋發育 17胎中,8胎PAD異常, 8胎TPA異常,14胎AP、3胎CC、 11胎BPA異常。見表3及圖2。

表3 17胎中樞神經系統異常胎兒腦橋生物學指標及妊娠結局

圖2 異常組胎兒顱腦矢狀位MRI A.序號15胎兒,孕33周,T2WI示胼胝體缺失(黑箭),腦橋(白箭)PAD(0.96 cm)、AP(0.69 cm)低于其95%分布范圍; B.序號3胎兒,孕30周,T2WI示小腦發育不良(黃箭),腦橋(白箭)PAD(0.84 cm)、TPA(0.81 cm)、AP(0.52 cm)、BPA(0.43 cm)均低于其95%分布范圍; C.序號17胎兒,孕25周,T2WI示胎兒小腦(黃箭)體積明顯縮小,腦橋(白箭)明顯發育不良,無法測量

3 討論

腦橋分為腹側寬闊膨隆的基底部和背側的被蓋部;基底部由大量橋橫纖維和部分縱行纖維及腦橋核(ponti nucleus, PN)組成,發育更快、更突出[6],而被蓋部主要由腦橋網狀結構組成。PN位于腦橋基底部縱橫纖維之間,是傳遞大腦皮質信息至小腦的重要中轉站,且與上丘、下丘、脊髓、間腦等部位均有復雜纖維聯系,對各類感覺信息具有整合作用[7]。腦橋基底部發出的腦橋小腦纖維向后外形成小腦中腳,與小腦發育密切相關[8]。胎兒期腦橋發育異常可致PCH、腦橋萎縮及腦橋被蓋帽發育不良等,出現發育遲緩、痙攣、肌張力低下、呼吸衰竭及動眼肌功能障礙等臨床表現[9]。

顱腦正中矢狀位MRI能較完整地顯示后腦和腦干,有利于觀察間腦、中腦及腦橋與延髓的關系和測量腦橋相關參數。本研究2名醫師測量PAD、TPA、AP、CC、BPA的一致性強,而受中腦腹側前緣腦脊液模糊效應的干擾,測量MAP的一致性較強;顱腦正中矢狀位MRI中,正常組孕23～38周胎兒腦橋PAD、TPA、AP、CC及BPA均隨孕周增長而呈線性增長,與既往研究[3-5]結果基本一致,而MAP則與孕周無明顯相關。正常胎兒腦橋發育特點:①BPA增長速度較快,孕37～38周時BPA為孕23～24周時BPA的2.75(1.10/0.40)倍,可能與基底部PN細胞數量顯著增加有關;②CC始終大于AP,CC增長速度較AP快,表明腦橋基底部縱向發育較橫向發育更有優勢;③MAP相對穩定,不隨孕周增加而改變,可作為評估腦橋發育的初步手段;④AP與BPA可較敏感地反映腦橋異常發育,能用于客觀評價腦橋基底部膨隆縮小、變平或消失等形態特征,推薦以AP與BPA作為評估腦橋發育異常高危胎兒的參考指標。

PCH是一組常染色體隱性遺傳病,具有小腦和腦橋發育不全和變異性萎縮的神經退行性變病理特征;MRI多表現為腦橋腹側平直,與腦橋基底部神經元和橫向交叉纖維缺失有關,但此表現并不能作為診斷PCH的標準[10-11]。胼胝體變薄亦是多種亞型PCH(如PCH9)的共同表現,與大腦半球白質減少有關[4]。胎兒PCH9可致嚴重神經退行性疾病,出生后可發生進行性小頭畸形,嚴重者整體發育遲緩,患兒多早期死亡[12-13]。本研究17胎中樞神經系統異常胎兒均未合并其他系統明顯畸形,試驗性診斷發現AP異常頻次最高而BPA次之,提示AP及BPA是評估腦橋異常的較敏感指標,而腦橋基底部發育影響整個腦橋發育。本組PCH胎兒腦橋明顯受累、部分DCC及CH胎兒腦橋發育異常,原因在于腦橋和小腦為后腦的主要結構,二者關系密切,交叉的腦橋軸突和PN數量減少使腦橋體積減小,提示腦橋發育可能與小腦和胼胝體發育有關,胎兒期小腦及腦橋同時受累多預后較差[14]。臨床遇CH及DCC胎兒時,需仔細觀察腦橋發育有無異常。

綜上,胎兒顱腦正中矢狀位MRI所示腦橋生物學指標(PAD、TPA、AP、CC、BPA)與孕周均呈正相關,可用于評估胎兒腦橋發育。但本研究為單中心回顧性分析,且正常組不同孕周胎兒分布不均,而腦橋發育異常胎兒較少,有待后續進一步完善。

利益沖突:全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻:侯伶秀研究設計和實施、圖像分析、數據處理和分析、撰寫文章;劉炳光指導、圖像分析、圖像處理;袁鷹和廖伊梅經費支持、修改文章;朱巧珍、郭洪波、譚瑩、溫慧瑩和嚴芳查閱文獻、修改文章;李勝利指導、研究設計、審閱文章。