超声联合遗传学检测在胎儿中枢神经系统畸形诊断中的应用*

王华铭,刘新秀,王文华,辜秋阳,韦娟冰

(福建医科大学附属第一医院 a.超声影像科；b.检验科；c.妇产科 350005)

中枢神经系统(central nervous system,CNS)畸形是由于各种因素作用于发育中的胚胎而引起的一种先天性畸形，常表现为脊髓及脑结构的发育异常合并脊柱或颅骨的畸形[1]。在我国，CNS畸形发生率居胎儿先天性畸形的第二位，约占全部畸形的20%～25%[2]。这些患儿大多无法根治，预后差，减少CNS畸形儿的出生是最有效的预防手段。超声能清楚地检测出胎儿颅骨强回声环及颅内结构的发育情况，利用产前超声能发现CNS畸形儿，达到出生前诊断，阻止严重患儿出生的目的[3]。CNS畸形的病因复杂，遗传物质异常是常见病因，因此通过对畸形儿的遗传病因学研究，能提高对CNS畸形的认识，从而提升对疾病的诊断并为临床提供遗传咨询信息。本研究运用产前超声的多切面全孕周动态观察胎儿CNS结构的发育情况，评估不同类型CNS畸形的最佳检出孕周，并通过染色体核型分析及染色体微阵列分析(chromosome microarray analysis,CMA)对CNS畸形儿的超声表型和基因型进行关联性研究。探讨产前超声联合胎儿遗传学检测技术在CNS畸形儿中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2016年6月至2019年12月于福建医科大学附属第一医院进行产前筛查及诊断的单胎妊娠孕妇126例。根据超声检查结果将孕妇分组：CNS畸形组：超声诊断胎儿CNS畸形；其他畸形组：超声诊断胎儿CNS正常但具有其他系统结构或软指标异常；对照组：超声诊断胎儿结构/软指标正常但具有其他染色体异常高风险因素(唐筛高风险、不良孕产史等)。

1.2 方法 分析CNS畸形组胎儿的畸形种类、检出孕周、畸形数量、受累部位、妊娠结局。经知情同意后对3组孕妇进行染色体核型分析，分析不同组间染色体异常发生率的差异，并对核型分析正常的CNS畸形儿进一步行CMA检测。随访妊娠结局及患儿出生后情况。

1.3 统计学处理 采用SPSS22.0统计学软件，数据采取描述性统计。计数资料以n(%)表示，组间比较采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义；多个样本率间的多重比较采用χ2分割法，检验水准均取双侧α'=α/A，A=k(k-1)/2+1，k为样本率的个数，若P<α'，差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 CNS畸形儿超声检出结果 共检出30例CNS畸形儿，其中早孕期检出9例，主要为神经管缺陷；中孕期检出18例，主要为脊柱裂及脑中线结构异常所致的畸形；晚孕期检出3例，主要为脑室系统扩张及脑积水。单发畸形11例，两处及以上多发畸形19例，伴发颜面部畸形及循环系统畸形为主。

图1 神经管缺陷超声图像

2.2 染色体核型分析检测结果 CNS畸形组检出染色体核型异常胎儿10例，检出率为33.3%(10/30)；其他畸形组检出染色体核型异常胎儿11例，检出率为30.6%(11/36)；对照组检出染色体核型异常胎儿5例，检出率为8.4%(5/60)。3组异常核型的检出率比较，差异有统计学意义(P<0.05)。采用χ2分割法进行组间两两比较，CNS畸形组、其他畸形组与对照组比较，差异有统计学意义(P<0.05)，CNS畸形组与其他畸形组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 不同组间异常核型检出比较

2.3 CNS畸形儿CMA检测结果 CMA共检测20例核型分析正常的CNS畸形儿，检出致病性CNVs 2例，检出率为10%。通过CMA检测，将CNS畸形儿染色体异常的检出率提高到40%。2例检出致病性CNVs胎儿均为HPE。

2.4 CNS单发畸形与多发畸形的染色体异常分析 30例行遗传物质检测的CNS畸形儿中单发畸形11例，染色体异常检出率为27.3%(3/11)；多发畸形19例，染色体异常检出率为47.4%(9/19)。两组染色体异常检出率存在差异，但无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 CNS单发畸形与多发畸形染色体异常检出分析

2.5 不同类型CNS畸形的染色体异常分析 30例行遗传物质检测的CNS畸形儿中神经管畸形15例，染色体异常检出率为13.3%(2/15)；脑发育异常胎儿15例，染色体异常检出率为66.7%(10/15)。两组染色体异常检出率比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 神经管畸形胎儿与脑发育异常胎儿染色体异常检出分析

3 讨 论

胚胎于受精第3周开始，在基因调控下，中枢神经系统由外胚层细胞分裂、分化，并于孕11周左右大脑的各个原基已基本形成，为CNS畸形的早期筛查提供胚胎学基础[4]。1989年Rottem等[5]用阴道超声于孕11周检测出无脑畸形胎儿。本研究CNS畸形儿中早孕期检出的畸形主要为前神经管缺陷，中孕期检出的畸形主要为脊柱裂和脑中线结构异常所致的畸形，晚孕期检出的畸形主要为脑室系统扩张、脑积水及颅内出血。由于前神经管缺陷常缺乏明显的头颅强回声环且颅内结构多被破坏，因此在早孕期即可明确诊断。虽然孕9周后即可显示胎儿脊柱，但由于胎儿过小、骶尾部脊柱显示欠清晰等原因，仅能检测出严重的开放性脊柱裂，对隐性及微小脊柱裂的诊断应通过经阴道超声或待中孕期进一步确诊。此外，部分颅脑结构在中孕期才发育完全，如胼胝体的发育时期一般在孕12～20周左右[6]，因此，应在妊娠20周后才能对胼胝体缺如做出诊断。胎儿颅内出血常由于脑血管畸形或妊娠期脑血管压力突然改变所致，主要发生在孕24～32周，故在中晚孕期超声观察到颅内不明原因的脑室增宽并有强回声充填时，应考虑此类畸形的发生。

CNS的发育于妊娠3～9周开始在基因的调控下有序进行着，并于妊娠11周左右神经系统雏形结构建立，在此时期最易受内外因素的影响而导致CNS畸形的发生。Herrera等[7]对55例CNS畸形儿进行染色体核型分析，发现其异常核型的发生率为13.0%。本研究中CNS畸形组、其他畸形组及对照组异常核型检出率分别是33.3%、30.6%及8.4%，差异有统计学意义(P<0.05)；不同组间异常核型检出率的两两比较，发现CNS畸形组与其他畸形组差异无统计学意义(P>0.0125)，CNS畸形组与对照组差异有统计学意义(P<0.0125)。此外，本研究发现不同类型的CNS畸形伴发的非整倍体类型也不一样，脊柱裂及Dandy-walker畸形以18-三体综合征为主，前脑无裂畸形(holoprosencephaly,HPE)以13-三体综合征及为主，脑室系统增宽、脉络丛囊肿等CNS微小畸形以21-三体综合征为主。因此，在产前超声检查出胎儿CNS畸形后，建议进一步行染色体核型分析的检测，两者结合有助于疾病的诊断并明确致畸病因，为产前遗传咨询及临床处理提供科学的依据。

在染色体异常中，除了染色体核型异常外，由拷贝数变异(copy number variations,CNVs)引起的微缺失微重复综合征(microdeletion/microduplication syndrome,MD)也是导致胎儿畸形的常见遗传因素。由于核型分析的分辨力有限，一般在10Mb以上，不能检测出MD等微小染色体结构的异常，需分辨力更高的CMA进行补充检测。Wapner等[8]在核型分析正常的胎儿中进行CMA检测，仍检出6.0%由致病性CNVs引起的MD可导致胎儿结构畸形。本组资料中20例核型分析正常的病例进一步行CMA检测，检出2例MD，与染色体核型分析相比，CMA将CNS畸形儿染色体异常的检出率提高了6.7%(2/30)。2014年，Nevado等[9]总结了MD常导致的CNS畸形类型，其中以HPE及Dandy-walker畸形最常见。因此，在CNS畸形的诊断中特别是HPE等脑中线结构异常的畸形，即使染色体核型分析正常也不能否定其发生染色体微缺失微重复的可能，应联合应用CMA检测进一步排除是否含有导致畸形发生的微缺失微重复片段，为患者提供更精确的诊断。

郭依琳等[10]研究发现，胎儿结构畸形的数目增多，其染色体异常的检出率也随之增高。本研究中30例接受遗传物质检测的CNS畸形儿，根据结构畸形的数目分为单发畸形及多发畸形，单发畸形11例，染色体异常检出率27.3%(3/11)，多发畸形19例，染色体异常检出率47.4%(9/19)，多发畸形组染色体异常检出率略高于单发畸形组，但差异无统计学意义。2019年，谢小雷等[11]报道单发CNS畸形的异常核型检测率为8.51%，多发畸形为36.84%。这与本研究结果不同，这可能是由于样本量相对较少，在今后工作中将继续积累相关病例进一步研究。

根据神经管的发育将30例接受遗传物质检测的CNS畸形儿分为神经管缺陷和脑发育异常两类，神经管缺陷15例，染色体异常检出率为13.3%(2/15)；脑发育异常15例，染色体异常检出率为66.7%(10/15)，两者差异有统计学意义。孙世宇等[12]进行254例CNS畸形儿的染色体核型分析中发现神经管畸形儿核型异常检出率为2.43%，而脑发育异常儿核型异常检出率为29.16%。这与本研究结果相符，提示脑发育异常胎儿染色体异常发生率明显高于神经管畸形胎儿。

综上所述，通过产前超声能尽早地发现CNS畸形，并且早孕期常检出神经管缺陷及无叶型HPE，中孕期常检出脊柱裂及脑中线结构异常，晚孕期常检出脑积水及颅内出血。随着CNS畸形病因研究的不断深入，发现CNS畸形常与染色体异常有关，且不同类型CNS畸形染色体异常的发生率不同，脑发育异常明显高于神经管缺陷。