二维联合时间-空间关联成像在胎儿主动脉弓缩窄诊断中的应用

李天刚，聂芳，杨兰，刘锋，王健，彭梅娟，王艺璇，马斌

1.甘肃省妇幼保健院超声科，甘肃兰州 730050；2.兰州大学第二医院超声科，甘肃兰州 730030； *通讯作者 聂芳 fangnie@163.com

主动脉弓缩窄（coarctation of aorta，COA）指主动脉弓降部发生的局限性管腔狭窄，可单独存在或伴发其他畸形[1]。当合并主动脉弓横弓部狭窄时，称为主动脉弓发育不良，属于主动脉弓梗阻性病变。COA是一种罕见的先天性大血管畸形，发病率约为0.03%，占严重先天性心脏病的6%～8%[2-4]。目前二维超声已广泛应用于诊断胎儿COA，但由于缺乏客观评价及诊断标准，导致临床工作中胎儿COA 诊断较困难。应用时间-空间关联成像（spatiotemporal image correlation，STIC）评估COA 胎儿主动脉弓形态目前鲜有报道。本研究通过二维及STIC 对COA 进行对比研究，以寻找诊断COA 的客观依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2015年10月—2019年3月在甘肃省妇幼保健院经常规产科超声及胎儿超声心动图检查诊断为COA 的29 例胎儿。所有孕妇均为单胎，年龄20～38 岁，平均（27.4±4.5）岁；孕21+2～33+6周，中位孕周26+2周。排除标准：①妊娠合并症（妊娠期糖尿病、高血压及甲状腺功能异常者）；②双胎；③羊水异常；④合并其他严重心内结构畸形；⑤COA 合并其他结构畸形引产者。

随机选取同期门诊就诊孕妇29 例作为对照组，年龄22～39 岁，平均（27.3±3.7）岁，孕周与COA 组匹配，排除胎儿结构异常者。COA 组与对照组孕妇年龄差异无统计学意义（P>0.05）。COA 胎儿产后均以CT血管造影为诊断标准；正常胎儿产后行超声心动图检查排除心脏结构异常。

1.2 仪器与方法 使用GE Voluson E8 及E10 彩色多普勒超声诊断仪，腹部容积探头，频率2.0～5.0 MHz。首先行产科常规超声检查判断胎儿有无心外畸形，依次获取胎儿四腔心切面、左右心室流出道切面、三血管-气管切面及主动脉弓等胎儿心脏切面，并结合彩色血流及频谱判断有无相应的心内畸形。于四腔心切面心室舒张期测量左心室横径（LVD）及右心室横径（RVD，图1）；左、右心室流出道切面测量主动脉瓣环处内径（AO）及肺动脉瓣环处内径（PA，图1）；计算右心室和左心室横径比值（RVD/LVD）及肺动脉和主动脉内径比值（PA/AO）。以主动脉弓长轴二维超声图像为基础，测量主动脉弓降部内径（DA）及降主动脉穿横膈处内径（DAO，图2、3）。计算DA/DAO 及DA/AO。在二维主动脉弓图像上加高分辨率彩色血流，并进行STIC 容积数据采集。采集尽量在胎儿安静状态下进行。获得STIC 容积数据后，调整X、Y、Z 轴获得主动脉弓立体形态，结合二维超声及彩色血流情况判断主动脉弓整体形态（图4、5）。

对照组胎儿出生后均行超声心动图检查，无心脏结构异常，COA 组胎儿29 例出生后均行CT 血管造影（CTA）检查。

1.3 统计学方法 采用SPSS 23.0 软件，RVD/LVD、PA/AO、DA/DAO、DA/AO 等计量资料以±s表示，组间比较采用成组资料t检验。P<0.05 表示差异有统计学意义。

图1 女，28 岁，孕25+2周，正常胎儿心室横径及大动脉内径测量标准切面。四腔心切面测量左心室横径及右心室横径（A）；左心室流出道测量主动脉瓣环处内径（B）；右心室流出道测量肺动脉瓣环处内径（C）；LA：左心房；LV：左心室；RA：右心房；RV：右心室；DAO：降主动脉；SP：脊柱；AO：主动脉；PA：肺动脉

图2 女，26 岁，孕23+3周，正常胎儿主动脉弓降部内径（箭）及降主动脉穿横膈处内径（箭头）测量。AAO：升主动脉；Arch：主动脉弓；INA：无名动脉；LCA：左颈总动脉；LSA：左锁骨下动脉；DAO：降主动脉；DR：膈肌；IVC：下腔静脉

图3 女，30 岁，孕24+1周，COA 胎儿主动脉弓降部内径（箭）及降主动脉穿横膈处内径（箭头）测量。Arch：主动脉弓；DAO：降主动脉

图4 女，31 岁，孕26+3周。宫内主动脉弓STIC 诊断为COA（A）；出生后3 个月CT 诊断为COA，与宫内诊断相符，患儿目前临床随访观察中（B）；箭示缩窄部位

图5 女，28 岁，孕23+5周，胎儿宫内主动脉弓STIC 血流成像诊断为COA（A）；出生后2 d 患儿CTA 图像，手术证实与宫内诊断相符（B）；箭示缩窄部位

2 结果

2.1 二维超声诊断COA COA 组RVD/LVD 及PA/AO 均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.01）；COA 组DA/DAO 及DA/AO 均低于对照组，差异有统计学意义（P<0.01），见表1。二维联合STIC 与产后CTA 结果比较见表2。以DA/DAO≤0.6 为标准，诊断COA 的敏感度为93.1%（27/29）；以DA/DAO≤0.5为标准，诊断COA 的敏感度为94.1%（16/17）。

表1 对照组与COA 组孕妇年龄、胎儿心脏及主动脉弓测值比较（ ±s）

表1 对照组与COA 组孕妇年龄、胎儿心脏及主动脉弓测值比较（ ±s）

分组例数年龄（岁）RVD/LVD PA/AO DA/DAO DA/AO对照组 29 27.4±4.5 1.33±0.06 1.30±0.07 0.90±0.07 0.90±0.07 0.50±0.10 t 值 0.131 -14.890 -12.694 16.256 21.192 COA 组29 27.3±3.7 1.68±0.11 1.63±0.12 0.50±0.11 P 值0.897 0.000 0.000 0.000 0.000

表2 二维联合STIC 与产后CTA 结果比较（例）

2.2 二维超声联合STIC 诊断COA 29 例COA 中，24 例为孕中期胎儿，5 例为孕晚期胎儿；主动脉弓二维及升主动脉、主动脉横弓/降主动脉均完整显示的彩色血流满意图像孕中期24 例均显示，显示率为100%。5 例孕晚期胎儿主动脉弓显示4 例，晚孕期显示率为80%，总体显示率为96.6%（28/29）；24 例孕中期胎儿主动脉弓STIC 成功显示22 例，显示率为91.7%；5 例孕晚期胎儿主动脉弓STIC 显示2 例，显示率为40.0%，总体显示率为82.7%（24/29）。胎儿宫内二维联合STIC 诊断胎儿COA 的敏感度为95.8%（23/24）。

3 讨论

胎儿超声心动图检查能够对胎儿心脏结构及血管形态进行观察和测量[5-7]。正常胎儿主动脉弓起自胸腔中央，呈“拐杖”形。通过观察胎儿主动脉弓切面能够判断胎儿心脏畸形，包括胎儿主动脉位置异常、COA及主动脉弓离断等[8]。COA 是主动脉局限性缩窄病变，缩窄多位于主动脉弓降部左锁骨下动脉远端[9]。发生COA 时，主动脉弓降部走行僵直，仔细扫查可见主动脉弓具有连续性，狭窄处可见血流信号通过。狭窄较重时，狭窄处血流易受导管血流影响而将导管弓误诊为正常主动脉弓。因此，怀疑重度COA 时应注意与主动脉弓离断相鉴别，主要通过彩色血流观察主动脉弓与降主动脉之间的血流信号通畅性。重度COA 导致弓降部血流通过极少，极易与主动脉弓离断相混淆，可应用彩色多普勒血流辅助诊断。本研究中，1 例主动脉弓缩窄胎儿引产后证实为动脉弓离断。一方面，由于胎儿心内结构在宫内时逐步发育，可能发展为主动脉弓离断；另一方面，由于患者发生重度COA 时主动脉冠状切面难以获得，故易将COA 误诊为离断。

COA 是胎儿期产前超声筛查中漏诊最常见的先天性心脏病之一[10]。既往研究通过右心室与左心室横径比预测COA 狭窄程度[11]。但由于心室大小受卵圆孔内径及房室瓣口血流量的影响，无法完全反映主动脉弓发育情况；另外，部分研究利用肺动脉与主动脉内径比值预测主动脉弓发育情况。由于COA 常伴有主动脉发育不良，因此单纯利用肺动脉与主动脉内径比无法准确判断COA[9]。本研究发现，COA 存在时较少伴有降主动脉发育不良或缩窄。因此，利用主动脉弓降部内径与膈肌水平降主动脉内径比可以客观评价COA 缩窄程度。本研究表明，COA 组与对照组间DA/DAO 差异有统计学意义。DA/DAO 可以快速评估疑似患有COA 的胎儿。本研究结果表明，利用DA/DAO 判断COA，同时结合RVD/LVD、PA/AO 及DA/AO 进行综合判断可以显著提高诊断准确性。另外，存在COA 时，动脉导管增宽扭曲，导致胎儿主动脉弓形态发生相应变化。因此在二维超声观察主动脉形态时，不仅需测量以上参数，还应关注胎儿主动脉弓几何形态的改变，从而有助于诊断COA。

近年来，三维超声在产前诊断中的应用较广泛。STIC 通过获取胎儿心脏及大血管容积数据，在采集过程中开启彩色血流显像，重建后能够获取胎儿心脏及大血管的三维立体图像，具有成像模式丰富、准确率高、检查时间短及可离线分析等优点[12]。应用STIC采集容积数据时，联合高分辨力血流显像（high definition flow，HDF）不受探查角度影响，图像立体、清晰[13]。目前，STIC 主要应用于胎儿肺静脉异位引流、先天性血管环等心血管结构异常诊断[12-14]。在HDF 显像模式下采集容积数据，三维重建后可获取血流信息的立体图像，可以清晰显示主动脉弓的空间形态及分支血管发出位置[14]。本研究中，24 例孕中期胎儿主动脉弓STIC 的HDF 显像模式均成功显示22 例，显示率为91.7%，孕中期显示率较高；仅2 例未显示，推测其原因为STIC 图像显示率主要受胎儿体位、孕妇腹壁厚度以及羊水量等因素的影响；5 例晚孕期胎儿主动脉弓STIC 成功成像仅2 例，孕晚期显示率较低，仅为40%，进一步表明主动脉弓STIC 与孕周关系较密切，晚孕期行胎儿心脏STIC 较困难。另外，本研究对胎儿主动脉弓STIC 图像与产后新生儿超声心动图、CTA 或术中对比，主动脉弓STIC 均具有高度一致性，可提供主动脉弓的直观立体结构，有利于诊断COA。

获得胎儿主动脉弓STIC 时可能会受胎儿胎动等因素的影响，故尽量在胎儿安静状态下成像，成像时需有足够的耐心，并将仪器调整至最佳条件，从而获取较满意的胎儿主动脉弓STIC 图像。另外，尽管DA/DAO 可以诊断COA，但由于样本量较少，今后应进行更大规模的前瞻性研究评估DA/DAO 在COA诊断中的价值。本研究未对主动脉弓降部血流动力学进行分析总结，尚不能在临床上广泛开展。本研究仅针对单纯COA 胎儿进行观察，未纳入合并其他心内结构异常的胎儿，今后需进行此方面的研究，以获得更多的临床信息。

总之，通过对胎儿主动脉弓相关指标测量及主动脉弓STIC 可辅助诊断胎儿COA，显著提高COA 的诊断准确性，具有重要的临床价值。