三维能量多普勒超声在评估胎儿生长受限胎盘功能中的应用

汤倩 天津市北辰区中医医院 （天津 300400）

内容提要： 胎盘介于胎儿与母体之间，是维持妊娠的重要器官，对维持胎儿生长发育具有积极意义。胎盘功能障碍是胎儿生长受限常见的原因之一。因此，在国内外母胎医学工作研究中，如何评估胎盘功能障碍成为其关注的热点问题之一。随着临床医学的发展及进步，三维能量多普勒超声技术优势逐渐显现，该措施的实施为研究靶器官血流提供了一种新方法。通过三维能量多普勒超声、虚拟器官的计算机辅助分析定量评估胎盘中的血液循环。血管指数包括血管化指数、血管流动指数、血流指数。定量分析胎盘内血管密度和血流灌注量，对早期诊断胎儿生长受限（胎盘功能不全引起的）具有积极意义，有利于疾病治疗及预后。

胎儿生长受限（Fetal Growth Restriction，FGR）是导致围产儿患病和死亡的重要原因，三维能量多普勒超声（3D Power Doppler Ultrasound，3D-PDU）技术作为一种实时、动态、无创的检查方法，为评估胎盘功能提供了新技术，对胎盘血流灌注提供科学依据，指导后续治疗。

1.FGR的定义及发病机制

FGR与胎盘功能不良（子宫－胎盘－胎儿血循环障碍引起的）之间具有直接相关关系，其诱因相对较多。临床研究结果显示，胎儿受影响大小与胎盘功能减低程度具有决定性相关关系[1,2]。数据研究结果显示，FGR是一种常见的妊娠并发症，发生率较高，一般在5%～10%[3]。FGR胎儿在子宫内耐受性差，容易缺氧。随着病情的发展及恶化，严重时会引起中枢神经系统功能障碍、乳酸性酸中毒，不仅会增加围产期发病率、病死率，而且会显著增加相关并发症发病率，常见疾病包括成年期2型糖尿病、冠心病、高血压等[4]。因此，科学预防FGR，对FGR进行早期筛查、诊断具有积极意义，可以及时终止妊娠，具有较高的预后价值[5]。目前，临床上关于FGR的诊断尚未有统一标准。美国妇产科学院2019年发布的指南将超声预测胎儿体重<相应胎龄10%的胎儿定义为FGR，忽略了小于胎龄儿[6]。英国妇产科学院、加拿大妇产科学院对FGR的定义为由于病理因素导致胎儿生长未能达到其遗传潜力的一种情况，常见因素包括胎盘疾病、母体以及胎儿等。超声预测胎儿体重或腹围低于相应胎龄，体重或腹围应低于10%[7,8]。我国针对FGR的共识认为，受病理因素影响，胎儿发育尚未达到理想的遗传潜力。其病理生理基础是子宫螺旋动脉重构障碍、胎盘滋养细胞侵袭不足[9]。FGR发病机制的研究中，胎盘细胞过度凋亡、增殖失衡等问题在研究中引起学者们的广泛关注。部分FGR的胎盘可见斑片状梗死[10]。FGR中绒毛内血管减少甚至消失，胎盘体积缩小，显微镜下绒毛很少，部分管腔变窄甚至闭塞。上述变化进一步导致胎盘血流量不足，导致功能障碍。最近的一项研究表明，胎儿血管低灌注主要表现为血管壁纤维蛋白沉积、血栓形成、显微镜下干血管闭塞以及无绒毛，以胎儿血栓性血管病居多，导致胎儿血流量减少，血液循环重新分布[11]。

2.3D-PDU技术简介

3D-PDU技术为研究靶器官的血流提供了一种新的方法。3D-PDU技术不受检测角度和血流速度的影响，是一种将红细胞的散射强度或能量密度应用在血流技术中，与虚拟器官计算机辅助分析相结合，低速灵敏准确地测量器官功能的血流量，可以直观、动态地显示整个器官、组织的灌注情况，并提供定量指标，使定量检测血管床血流灌注成为可能。研究人员可以捕获特定区域的图像，并将结果显示为直方图。同时，对于三维能量多普勒指数的计算，软件采用特殊的计算方法。包括血管化指数（Vascularization Index，VI）、血管流动指数（Vascular Flow Index，VFI）、血流指数（Blood Flow Index，FI）。FI表示超声扫描靶器官时血液输送的红细胞数量，是通过计算加权色值与总色值的比值得到的；VI表示目标器官组织体积中血管的数量，是目标器官组织体积中颜色部分的百分比；VFI表示目标器官内的综合血流信息，是从总像素中减去背景像素得到分割后的加权颜色值。VI、FI、VFI测量值为0～100，没有单位。研究表明，3D-PDU首先应用于胎盘，相关研究显示其不存在“标定”现象，发现其表现出高度敏感性，对胎盘绒毛血管树甚至远端分支的可视化[12]。除此之外，在孕羊胎盘模型中，3D-PDU的血管指数与胎盘的实际血流量、血管密度之间存在密切相关关系，表明VI、FI、VFI可以进行比较客观地定量分析胎盘中真实的血流灌注情况、血管密度。

3.3D-PDU技术的研究现状

3.1 与孕周的相关性

目前大多数研究表明三维能量多普勒胎盘血管指数VI、FI、VFI与孕周存在相关性[13]。但是随孕周变化呈直线上升还是曲线存在一定争议。研究显示，通过观察100～150例孕20～40周正常胎儿的胎盘血管灌注情况，提出胎盘血流参数随孕周增大而增大，与孕周呈直线相关[14]。相关研究学者表示，VI、FI和GA均表现出显著的线性相关性，而VFI表现出一定的离散性[15]。然而，另外有学者指出，正常妊娠时胎盘血管指数是恒定的，说明胎盘血管和血流量随着胎盘体积的增加而适当增加[16]。在正常妊娠23～37周的研究中，发现胎盘血管指数和GA之间存在直接相关关系。造成这些差异的原因可能是使用了不同的抽样方法。在妊娠晚期无法进行胎盘整体取样时，胎盘基底和绒毛膜板之间进行球形取样的声波活检方法，能很好地反映胎盘整体血液灌注情况，在后续研究中的推广及应用价值较高。

3.2 与脐动脉的相关性

临床研究结果显示，脐动脉可以间接反映胎盘血流灌注量，是连接胎儿和母亲的唯一通道，占胎盘血管阻力的近50%[17]。目前，胎儿脐动脉多普勒血流阻力指数广泛用于产科超声，以间接反映胎盘功能和估计胎儿宫内情况，但脐动脉S/D值受多种因素的影响，包括胎动、羊水、脐动脉等。脐带压缩等，容易出现假阳性和假阴性结果。胎盘血供发生了变化，也就是说，当胎盘血供明显减少时，上述动脉指标没有变化，因此不能及时准确地反映胎盘血流量。由于子宫与胎儿以及胎盘之间的代偿机制，这些动脉指标的变化只有在70%的胎盘血管出现故障时才会观察到。

3.3 3D-PDU技术与FGR的相关性

目前的研究表明，FGR胎盘中存在绒毛血管异常及血流灌注受损的情况[18]。早期胎盘体积减小已被证明与FGR显著相关，且现有的证据表明胎盘容积与胎儿大小特别是头臀长存在正相关关系[19]。研究显示FGR组PV低于对照组。另有研究表明，证实了使用胎盘体积预测FGR的敏感性较差。使用孕11～13周胎盘体积预测FGR的特异性高达90.7%、敏感性仅为28.6%[20]。研究表明，妊娠早期FGR组VI和VFI低于正常组（P<0.05），提示FGR早期预测具有统计学意义[21]。研究发现，孕晚期IUGR妊娠的VI、FI和VFI分别下降了61.5%、7.7%、46.2%[22]。研究中，正常组VI、VFI等胎盘血流指标均高于限制组，而两组FI值无差异。IUGR妊娠的VI、FI和VFI值显著低于正常妊娠。研究发现FI是最不可靠的指标。筛选出VI和VFI高于阴性胎、FI低于阴性胎的阳性胎，近来有学者选取VI<16.5和/或VFI<4.5的阳性胎作为阳性阈值[23]。可行性分析结果表明，VI、FI和VFI联合具有较高的敏感性、准确性，可预测FGR。

3.4 3D-PDU技术的影响因素和局限性

三维能量多普勒技术的影响因素：①不同资质的操作人员测量的数值范围有差异；②样本量的不同，影响测量数值范围；③机器参数的调节，如增益、功率、脉冲重复频率等。

三维能量多普勒技术的局限性：①在对晚孕期后壁胎盘的探查中，三维能量多普勒探查较为困难，受到胎儿躯干、肢体等遮挡的影响；②难以避免伪像，如胎动、孕妇呼吸产生的运动；③在晚孕期很难测量完整胎盘体积，因胎盘范围大，超声取样框无法全部覆盖。

4.3D-PDU技术监测胎盘功能的常用指标及其临床意义

4.1 胎盘体积

临床研究结果显示，椎间盘体积与胎龄呈正线性相关[24]。胎盘体积与胎儿生长相关[25]。妊娠早期胎盘体积测量可以预测高危妊娠的发生，尤其是先兆子痫和FGR。除此之外，有效研究学者表明妊娠早期胎盘体积小的孕妇在子痫前期的发生率较高，妊娠中期测量胎盘体积，对妊娠相关并发症的预测具有积极意义[26]。胎儿盘体积与胎龄、胎儿超声直径线的相关性。数据研究结果显示，胎盘体积与FGR的相关性为52.5%[27]。为进一步研究使用胎盘体积作为FGR的预测因子提供了基础。此外，相关研究表示孕期胎盘体积三维超声计算机辅助分析测量与胎儿上下径及母亲的一些生化指标高度相关[28]。目前，临床大多集中在胎盘体积的测量和单胎妊娠疾病的研究，而与双胎和多胎妊娠相关的研究较少。

4.2 胎盘商

临床研究结果显示，不同个体之间的胎盘体积存在差异[29]。为了确定妊娠早期胎儿的大小是否与其附着的胎盘大小成正比，相关学者提出了胎盘商的概念，即在早孕晚期，应用计算机辅助分析技术，对胎儿盘体积和胎儿心尖长度进行测量，前者除以后者的值为胎盘商[30]。胎盘商可以有效预测先兆子痫、FGR、单胎妊娠合并妊娠高血压等妊娠并发症。但临床关于胎盘商对妊娠并发症的预测价值需要更多研究来证实。此外，随着临床医学的发展，超声成像清晰度的提高、三维超声技术的不断进步，未来应重视，并加强对早孕双胎、三胎等多胎妊娠的胎盘商进行研究。

4.3 胎盘血流灌注参数

目前，VI、FI、VFI二维超声主要通过观察脐动脉S/D值间接指示胎盘功能，但母胎因素可导致S/D值异常，S/D值不具特异性。另一方面，脐动脉的血流波形也可以是正常的，胎儿有动脉血流向分的表现，S/D很难及时反映，所以需要一个能较早发现胎儿胎盘血流变化的技术。相关研究表示，3D-PDU技术监测可以定量评价正常胎儿部分胎儿生长参数、胎盘血流、胎盘灌注参数，具有良好的重复性[31]。除此之外，3D-PDU技术可以测量妊娠高血压患者的血流参数VI、FI和VFI，提示血流参数可以敏感地指示不同程度妊娠高血压患者胎盘血流灌注变化。VI、FI和VFI也可用于FGR的研究，但目前研究均为单胎妊娠，双胎妊娠生长不一致的研究尚无报道。

综上所述，3D-PDU临床价值较高，是近年评估胎盘功能的热点技术，应受到临床更多的关注。