构建正常胎儿超声心动图动脉导管Z评分模型

冯 涛，田 力，王珂宁，顾凯莉，廖大琴，邓苗苗，王丽琦

(1.河南省中医院超声科，河南 郑州 450002；2.河南中医药大学第三附属医院超声科，河南 郑州 450000)

动脉导管(ductus arteriosus，DA)是胎儿循环中右向左分流的主要通道之一。胎儿先天性心脏病(congenital heart disease，CHD)、卵圆孔血流受限或早闭、孕妇接受前列腺素抑制剂或富含多酚类饮食等多种因素均可引起胎儿DA异常[1-4]，部分可致胎儿右心衰竭、水肿甚至宫内死亡[5]。超声心动图是检查胎儿心脏的主要影像学方法之一[6]。Z评分可将测量数据、标准差及均值集合成单一数值，现已广泛用于胎儿心脏领域[7]，但目前国内外关于胎儿DA内径及血流参数相关Z评分模型的大样本研究较少[8]。本研究以胎儿DA内径及血流参数为因变量，以生物学参数胎儿双顶径(biparietal diameter，BPD)、股骨长(femur length，FL)及孕周(gestation age，GA)为自变量进行回归分析构建Z评分模型，以期为准确评估胎儿DA并早期诊断DA相关异常提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2018年11月—2020年7月于河南省中医院接受超声心动图检查的1 042胎胎儿，孕妇年龄16～46岁，平均(27.4±5.0)岁；孕周20～40周，平均(30.31±5.73)周。纳入标准：①单胎妊娠；②孕周明确(根据末次月经与孕早期超声检查估算并校正孕周)；③胎儿颈项透明层厚度正常，产前唐氏综合征筛查结果为低风险；④超声估测孕周与计算孕周相差<2周。排除标准：①胎儿DA收缩期流速>140 cm/s，舒张期流速>35 cm/s，内径>8 mm；②胎儿合并心内外畸形；③巨大胎儿或宫内发育迟缓；④孕妇有严重妊娠合并症或孕期用药史。检查前所有孕妇均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Voluson E8彩色多普勒超声仪，凸阵探头，频率2～5 MHz。嘱孕妇仰卧，由1名具有10年以上产前筛查经验的超声科医师于胎儿平静、心律齐时调节仪器各参数，使图像处于最佳状态，之后参照国际妇产科超声协会(International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, ISUGO)胎儿心脏筛查指南[9]行常规产科超声检查，排除心内外畸形胎儿，测量纳入胎儿的BPD及FL，并估算实际GA；于三血管气管切面DA显示最清晰时冻结图像并局部放大，回放至管腔内径最宽时，测量DA内径，即DA中段管腔内缘之间的距离；于动脉导管弓切面将PW取样容积置于DA中段血流信号最明亮处，调整角度使取样线与血流方向夹角<30°，取样容积设为1 mm，在胎儿静息状态下，于连续出现3～5个完整清晰、形态一致的血流频谱时测量收缩期峰值流速(peak systolic velocity，PSV)及舒张期峰值流速(peak diastolic velocity，PDV)；均测量3次，取平均值作为结果。见图1。

图1 孕26周胎儿 A.胎儿三血管气管切面声像图示动脉导管(DA：动脉导管；DAO：降主动脉；MPA：肺动脉)；B.于胎儿动脉导管弓切面测量DA血流参数

1.3 随访观察 采集胎儿出生相关信息及1年内心脏超声资料。

1.4 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。以K-S检验对计量资料进行正态性检验。分别以胎儿DA内径和血流参数为因变量，BPD、FL、GA为自变量行回归分析，确定最佳回归方程；分析残差，若残差具有异方差性，则采用绝对残差加权最小二乘法回归得到标准差(standard deviation，SD)的最佳回归方程；r>0呈正相关，r<0呈负相关，|r|≥0.5为显著相关，|r|<0.5为低度相关。对以上方程的系数和常量行t检验，评价回归关系的显著性，并计算DA具体测量值的Z评分，Z评分=(DA实测值-DA预测值)/预测的SD。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 构建预测值回归方程 各参数测量值均符合正态分布(P均<0.05)。胎儿DA内径及血流参数均与BPD、FL及GA呈显著正相关(P均<0.05)，相关关系均以线性相关模型为最优，与DA内径、PSV及PDV相关性最高的指标分别为FL、BPD及GA。构建的胎儿DA内径及血流参数预测值方程见表1。

表1 基于1 042胎BPD、FL及GA构建的预测胎儿DA内径及血流参数的回归方程

2.2 构建预测SD回归方程 胎儿DA内径及血流参数均符合正态分布(P均<0.05)。以DA内径为例，基于FL计算DA内径残差的正态分布图见图2，残差随自变量增大而有轻度增大趋势(图3)。应用绝对残差加权最小二乘法回归以调整SD与自变量间关系建立的胎儿DA内径及血流参数预测值SD的回归方程见表2。

图2 基于1 042胎FL计算DA内径残差的正态分布图 图3 1 042胎DA内径残差散点图

表2 基于1 042胎BPD、FL、GA预测胎儿DA内径及血流参数SD的回归方程

2.3 方程验证 以自变量FL计算的胎儿DA内径及血流参数的Z评分值绘制散点图，Z评分值在等于0的基线上下基本呈随机、均匀分布，且均符合正态分布。以图4为例，1 042个Z评分中，11个超出1%和99% 范围之外(±3)，其中8胎(8/1 042，0.77%)位于基线+3外、3胎(3/1 042，0.29%)位于基线-3外。

图4 基于于1 042胎FL计算DA内径Z评分的分布区间图

共对893例新生儿完成为期1年的随访。175例(175/893，19.60%)出生3个月后DA未闭合，其中6例出生1年后DA仍未闭合，包括2例早产儿及4例足月儿，后4例产前DA内径基于FL计算Z评分分别为3.51、3.45、3.20和2.95。

3 讨论

DA是连接胎儿主肺动脉与降主动脉的重要循环通路[10]，约90%的右心输出量经DA分流入降主动脉，以满足膈下脏器和下肢生长发育的需求，并完成胎盘循环。DA异常可影响胎儿生长发育，血流动力学改变可导致严重后果，如DA收缩或早闭引起胎儿右心压力增高可致右心衰竭甚至胎儿宫内死亡[5]。目前国内外对于胎儿DA异常尚无统一诊断标准。ENZENSBERGER等[11]提出诊断胎儿DA收缩标准如下：①左、右心室增大；②三尖瓣反流；③右心室功能力降低；④DA搏动指数<1.9；⑤DA PSV>140 cm/s和PDV>35 cm/s；⑥DA呈沙漏样改变。国内学者[12]认为，DA PSV>140 cm/s及PDV>35 cm/s时，应结合三尖瓣反流压差判断胎儿预后。目前诊断胎儿DA收缩主要依据其血流参数，而未结合DA内径。

胎儿DA血流变化可反映胎儿心功能，如重度肺动脉狭窄、肺动脉闭锁及三尖瓣闭锁等右心梗阻型CHD可见DA右向左分流血液减少、DA内径变窄，胎儿依赖DA逆向灌注血流以维持肺循环；而左心发育不良、主动脉瓣狭窄及主动脉缩窄等左心梗阻型CHD可见DA右向左分流血液增多，DA内径增宽、血流速度增快，血液经降主动脉逆灌入主动脉弓[13]。郑再宏[14]报道，95%流出道梗阻CHD胎儿伴DA内径异常。因此，观察胎儿DA血流方向、内径及流速可为早期诊断流出道梗阻型CHD提供重要线索，有助于提高产前CHD检出率。

胎儿心脏和血管呈动态发育，以正确分析方法确定参考值范围并准确评估胎儿DA内径及流速极为重要。既往研究[15]多在GA基础上以百分位数法确定参考值范围；但妊娠中晚期胎儿身长、体质量个体差异较大，以百分位数参考范围评估测量值易出现假阴性或假阳性结果。Z评分可量化比较胎儿躯体与心脏血管生长情况，降低个体差异对测量结果的影响。

本研究中胎儿DA内径随BPD、FL及GA增长而增加，DA血流参数亦随其增长而加快，与SCHNEIDER等[8，16]的结果相符；与DA内径、PSV及PDV相关性最高的指标分别为FL、BPD及GA，其中DA内径与胎儿生物学参数间的相关系数略高于既往研究[16]，可能与样本量及超声测量方式等因素有关。

为保证结果的准确性，本研究由1名具有10年以上产前筛查经验的医师测量所有参数；对数据进行统计分析时，比较多种回归分析结果，发现直线回归分析具有更高的相关系数。李永鹏[16]报道，孕26周胎儿DA内径正常值范围为(3.22±0.46)mm；根据本研究模型计算预测值为3.205 mm，甚为相近。遇胎儿体质量较大或宫内发育受限时，基于本研究结果，可采用BPD及FL联合评估胎儿DA发育情况，以避免假阳性或假阴性结果。本研究结果表明，DA的Z评分>3分的胎儿出生后发生DA未闭的可能性较大；随访结果显示，4例出生1年后DA未闭合的患儿中，3例出生前Z评分>3分，值得注意。

总之，Z评分模型可为定量评估胎儿DA内径及血流参数提供更精准的参考，有助于早期诊断胎儿DA异常，并为早期诊断CHD提供重要线索。但本研究样本量及涵盖地域有限，后续将继续扩大样本量，并通过多中心研究加以完善。