超声及MRI诊断先天性心脏病胎儿神经系统发育异常应用进展

唐华宇，曾 施，谭 雅，刘玉珊

(中南大学湘雅二医院超声诊断科，湖南 长沙 410011)

随着围产医学和心脏手术的进步，先天性心脏病(congenital heart disease, CHD)患儿的死亡率明显降低，但CHD合并神经系统发育异常的风险仍较高。既往认为CHD患儿神经系统发育异常是由围手术期受损所致，但未接受心脏手术或手术前CHD患儿也可见神经系统发育异常，提示其在宫内时神经系统发育可能存在异常。胎儿神经系统发育始于妊娠第18～19天，外胚层细胞形成神经管；妊娠第4～5周，神经管逐渐发育成为端脑、间脑、中脑、后脑和末脑，同时神经管管腔也演变成各部位的脑室；妊娠第12周起，端脑逐渐分化为额叶、顶叶、岛叶、颞叶和枕叶；妊娠第15～16周，大脑半球表面逐渐出现弯曲的原发脑沟，分隔许多不规则区，即脑回；妊娠第10～28周，脑容量迅速增加，神经突触大量形成并建立广泛连接，脑代谢水平不断增高，对氧和营养物质的需求迅速增加，此时正常的心脏结构及功能是大脑正常发育的营养支持基础[1]。CHD胎儿心脏结构发育异常可影响心输出量及血氧饱和度，为保障脑部正常发育及代谢，机体启动脑保护效应，但代偿不足时则脑部血氧饱和度减低，无氧代谢增加，造成神经元成熟障碍或坏死，从而导致神经系统发育异常。超声和MRI是检测CHD胎儿神经系统发育的主要手段，且各有其优势。本文对超声和MRI在CHD胎儿神经系统发育异常中的应用价值进行综述。

1 超声诊断CHD胎儿神经系统发育异常

超声具有安全、经济、方便及实时成像的优点，是产前诊断CHD胎儿神经系统发育异常的首选方法，但易受胎位、羊水、切面和分辨力的影响。

1.1 二维超声 Peng等[2]采用二维超声观察45胎孕20～37周CHD胎儿(病变组，包括左心梗阻性病变亚组、右心梗阻性病变亚组和大动脉转位亚组)及正常胎儿(正常对照组)大脑外侧裂、顶枕沟和距状沟深度变化，发现与正常对照组相比，孕20～25周时病变组3个亚组CHD胎儿脑沟深度差异无统计学意义，但距状沟的可视化率减低(P<0.05)；孕26～31周时，病变组3个亚组CHD胎儿的大脑外侧裂及顶枕沟均变浅，而左心梗阻性病变亚组距状沟变浅；孕32～37周时，病变组3个亚组CHD胎儿距状沟、顶枕沟、大脑外侧裂明显变浅；此外还发现CHD类型与脑沟深度的变化呈正相关，脑沟变浅程度与CHD胎儿的血流动力学指标密切相关，主动脉瓣环内径越小、主动脉速度-时间积分越低，脑沟变浅程度越重。

1.2 多普勒超声 胎儿大脑中动脉(middle cerebral artery, MCA)与脐动脉(umbilical artery, UA)是评估妊娠中晚期CHD胎儿脑循环的常用血管，指标包括阻力指数(resistance index, RI)、搏动指数(pulsatility index, PI)以及脑胎盘血流比(cerebroplacental ratio, CPR)。多项研究显示，与正常对照组相比，CHD胎儿的MCA-PI显著降低[3-5]，CPR降低[6-8]，而UA-PI明显上升[9-10]，提示宫内CHD胎儿出现脑血管阻力下降，机体启动了脑保护效应。徐赣琼等[11]观察159胎孕20～40周CHD胎儿的脑循环血流动力学，发现左心发育不良综合征组、右心发育不良综合征组、右心梗阻性病变组及圆锥动脉干畸形组胎儿MCA-PI的Z分数均低于正常对照组(P均<0.001)；而左心梗阻性病变组各参数与对照组比较差异均无统计学意义(P均>0.05)；左心发育不良组MCA-PI下降最为显著，右心发育不良综合征组和右心梗阻性病变组CPR下降明显。

1.3 三维超声 三维超声可测量胎儿颅脑整体及局部容积。李慕子等[12]观察73胎CHD胎儿的脑容积，发现与对照组相比，孕周<30周CHD胎儿额叶容积及丘脑容积差异无统计学意义，而孕周≥30周CHD胎儿额叶容积、丘脑容积均减小(P均<0.05)。Zeng等[5]指出，与对照组相比，孕28周起，CHD胎儿的整体和局部脑容积明显减少，其中以额叶最为明显，其次是颅内总容积和小脑容积(P均<0.05)；此外，CHD对大脑容积的影响与其类型存在相关性(P<0.001)，伴大脑容积异常的CHD胎儿左心发育不良所占的比例最高，其次为主动脉发育不良、大动脉转位和法洛四联症。

三维彩色能量超声检测脑部血流灌注的主要指标有血管化指数(vascularization index, VI)、血流指数(flow index, FI)以及血管化血流指数(vascularization flow index, VFI)。产前应用三维能量多普勒可更敏感地评价CHD胎儿整体与局部脑血流灌注。曾施等[13]观察112胎孕19+4～30+2周CHD胎儿的全脑血流灌注，发现VI、FI和VFI明显增加，特别是左心发育不良综合征和左心梗阻胎儿，而且CHD胎儿全脑血流灌注与婴儿智力发育评分呈正相关。有学者[14-15]观察CHD胎儿大脑前动脉、大脑中动脉、大脑后动脉的血流灌注指数，发现左心发育不良综合征和左心梗阻胎儿上述脑动脉区域血流灌注明显增加，大动脉转位胎儿大脑前动脉区血流灌注明显增加；大脑前动脉区域血流灌注参数与婴儿智力发育评分呈正相关。此外，移动血流量分数也可用来评估脑部血流灌注，在CHD患儿中常表现为Z值升高[4,9]。

2 MR诊断CHD胎儿神经系统发育异常

MRI具有无辐射、软组织分辨力高等优点，已用于评价胎儿生长发育，对胎儿神经系统可提供超声所不能显示的信息。

2.1 结构异常 一项Meta分析[16]探讨221胎CHD胎儿脑部发育异常的MRI表现，产前MRI显示59胎CHD胎儿脑部异常，发病率为28%[95%CI(18%，50%)，I2=63.8%]；其中最常见的脑结构异常为脑室扩大(8.6%)，其次为室周囊肿(5.1%)、皮质发育畸形(4.5%)、蛛网膜下腔扩大(1.9%)、小脑发育不全(1.4%)、胼胝体发育不良(0.9%)、前脑无裂畸形(0.5%)及脑室出血(0.5%)。

2.2 容积异常 Clouchoux等[17]采用MRI观察妊娠晚期左心发育不良综合征胎儿，发现胎儿大脑皮层灰质和白质容量下降、皮层下灰质容积减少，且差异随孕周延长而逐渐增大。Schellen等[18]发现，与正常胎儿相比，孕20周时，法洛四联症胎儿大脑总容积、皮层下脑容积明显减小(P<0.01)，而孕周>25周时，法洛四联症胎儿脑室容积明显增大、侧脑室宽度显著增加，灰质容积/皮质下脑容积比值降低。Masoller等[9]发现CHD胎儿额上沟、顶枕沟、中央沟、扣带沟及距状沟均较对照组变浅，且孕25周时，CHD胎儿岛叶闭合不全以及大脑皮质折叠晚于对照组，导致相应部位的脑沟发育延迟，尤其以中央后回和枕叶为著，这是妊娠晚期大脑发育停滞的高危信号。

2.3 代谢异常 fMRI主要用于评估胎儿大脑代谢水平，测量胎儿丘脑或基底核区的N-乙酰天冬氨酸(N-acetyl aspartate, NAA)、胆碱(choline, Cho)、肌酸(creatine, Cr)、肌醇(inositol, Ino)和乳酸(lactate, Lac)的MRS峰值，可计算大脑代谢参数NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr及Lac/Cr。有研究[9，19]结果显示，与对照组相比，CHD胎儿感兴趣区NAA/Cho降低，1H-MRS波谱中出现明显的乳酸峰(负峰)。有研究[20]采用fMRI观察紫绀型CHD患儿，与对照组相比，其NAA/Cr比值降低、Lac/Cr比值升高，且变化程度与紫绀严重程度相关：严重紫绀组NAA/Cr低于紫绀组，而Lac/Cr高于紫绀组。Limperopoulos等[19]发现CHD胎儿NAA/Cho比值随孕龄延长而升高，尤其是左心发育不良综合征和大动脉转位胎儿，但升高速度低于相同孕周对照组正常胎儿。

CHD胎儿神经系统代谢异常还可表现为脑部血氧饱和度改变。Sun等[21]发现，与对照组相比，CHD胎儿的脑循环动脉血氧饱和度降低10%(P<0.001)，脑血流量无明显改变，故氧输送量降低15%，而脑部氧摄取率(氧消耗量/氧输送量，正常范围20%～30%)无明显差异，提示其脑部氧消耗量降低32%。

3 展望

CHD胎儿神经系统发育异常主要表现为结构异常、容积异常、代谢异常和血流异常。超声是筛查CHD胎儿神经系统发育异常的首选方法，可初步判断CHD胎儿颅脑大体结构、径线及容积异常，且能即时观察其脑循环血流动力学变化。MRI软组织分辨力高，可明确颅脑细微结构异常、定量分析灰质白质容积异常，且fMRI可反映脑组织代谢及氧供[22]。CHD胎儿存在左心系统病变时，神经系统发育异常的风险最大，且影像学表现最明显，尤其是左心发育不良综合征胎儿神经系统发育异常的患病率居首位[13-15]，提示神经系统发育异常可能与CHD类型相关。左心发育不良综合征主要病理改变为左心循环某一部位存在极度狭窄或闭锁，致使左心室严重狭小或缺如，常伴左心流入道与流出道梗阻，从而使升主动脉血流量减少，进一步导致CHD胎儿脑部血流灌注以及血氧含量降低，影响脑部发育；右心病变时，血氧含量高的下腔静脉血流在右心房通过卵圆孔入左心房，而血氧含量较低的上腔静脉血流经肺动脉通过左肺动脉及主动脉峡部的动脉导管入体循环，若主动脉血流未发生逆行性改变，对升主动脉的血流灌注及血氧含量影响较小，故对脑部血流灌注及血氧含量的影响也较左心系统病变小。

总之，产前筛查神经系统发育异常对于CHD胎儿的转归具有重要意义，脑氧合降低可影响胎儿神经系统发育。