胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI成像研究

孫曉喬，付曠

胎兒的中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形是目前MRI診斷胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病最常見的，而何種畸形及何種程度的畸形必須終止妊娠目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。Manganaro等[1]認(rèn)為孤立性胎兒側(cè)腦室輕度擴(kuò)張預(yù)后較好，而重度擴(kuò)張的預(yù)后較差，同時(shí)也與其側(cè)腦室擴(kuò)張程度及何種原因引起的擴(kuò)張有很大關(guān)系，如同時(shí)合并其它畸形則預(yù)后更差。胼胝體發(fā)育不全的胎兒的預(yù)后與其伴隨的其它畸形有關(guān)。胼胝體發(fā)育不全的胎兒出生后大部分伴有智力障礙或癲癇[2]。神經(jīng)管缺陷畸形的胎兒預(yù)后均較差，所以早期的產(chǎn)前診斷非常重要[3]。嚴(yán)重的神經(jīng)管缺陷畸形超聲可以準(zhǔn)確診斷出來(lái)，脊柱裂等沒有明顯膨出或受顱骨影響超聲不能明確診斷時(shí)需行MRI檢查以輔助診斷。前腦無(wú)裂畸形的胎兒預(yù)后極差，生存率極低。對(duì)于胎兒的葉狀前腦無(wú)裂畸形要特別仔細(xì)鑒別，因?yàn)榇朔N前腦無(wú)裂畸形的腦融合程度較小，如發(fā)生胎兒透明隔消失時(shí)應(yīng)將此種畸形作為一種鑒別診斷[4]。胎兒腦灰質(zhì)異位的預(yù)后取決于異位面積的大小。如發(fā)生灶狀異位則預(yù)后較好，而當(dāng)異位面積大時(shí)，預(yù)后取決于癲癇發(fā)作情況[5]。MRI常規(guī)掃描序列在診斷胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異常方面已基本成熟，擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）、三維MRI、纖維束示蹤成像、代謝成像、功能成像等新技術(shù)可以對(duì)胎兒進(jìn)行功能、代謝方面的診斷。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)DWI

DWI是能夠探測(cè)活體組織內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)創(chuàng)檢查，由表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）的參數(shù)測(cè)量來(lái)表示。Han等[6]對(duì)ADC的研究表明用ADC值來(lái)評(píng)估胎兒大腦發(fā)育具有高可靠性和可重復(fù)性。腦白質(zhì)的ADC值最高，在基底節(jié)和小腦顯著降低，丘腦和腦橋最低[7]。Ozcan等[8]研究發(fā)現(xiàn)胎兒中央前回在孕25周開始出現(xiàn)DWI高信號(hào)，28周以后胎兒中央前回逐漸發(fā)育成熟。感染巨細(xì)胞病毒的胎兒大腦的額葉、頂葉、枕葉及顳葉ADC值均可增高，沒有區(qū)域限制，可能與有大量細(xì)胞被包涵體侵襲受損有關(guān)。但ADC值降低與感染巨細(xì)胞病毒胎兒的預(yù)后是否有關(guān)還需進(jìn)一步研究[9]。磁共振DWI是診斷胎兒腦缺血的最有效的方法。胎兒腦部損傷時(shí)ADC值減低，但1周內(nèi)的腦部損傷的ADC值是否降低還有待研究[10]。Ebert等[11]對(duì)胎兒腦部靜脈竇血栓研究發(fā)現(xiàn)DWI顯示擴(kuò)散受限高信號(hào)。隨著不斷的研究，DWI可為胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期診斷提供依據(jù)。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)三維MRI

相比二維成像，胎兒的三維成像具有更高的信躁比，并可在多平面成像。三維MRI利用容積重建（VR）、多平面重組（MPR）、MR仿真內(nèi)窺鏡等技術(shù)進(jìn)行三維后重組，可以直觀顯示胎兒體表畸形[12]。研究表明三維MRI孕晚期圖像質(zhì)量較好，成功率較高，孕中期由于胎動(dòng)明顯，成功率較低，需要不斷優(yōu)化掃描序列以提高孕中期的三維磁共振圖像質(zhì)量[13]。對(duì)于胎動(dòng)問題，Liu等[14]嘗試用時(shí)間分辨力高的快速三維MRI序列，該序列采用自由呼吸的方式，通過(guò)多平面回波及常規(guī)笛卡爾編碼采樣來(lái)減少胎動(dòng)的影響及提高數(shù)據(jù)采集效率。Scot等[15]將三維MRI應(yīng)用于腦室增寬的胎兒，發(fā)現(xiàn)腦室擴(kuò)大，腦室表面曲率降低這一現(xiàn)象。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI纖維束示蹤成像

胎兒腦纖維束之間連接從胎齡18周開始可以被觀察到，此時(shí)其腦皮質(zhì)脊髓和額橋神經(jīng)束可以被MRI檢查可視化。核磁纖維束示蹤成像是基于擴(kuò)散張量成像（DTI）對(duì)腦纖維束的走行及連接情況進(jìn)行評(píng)價(jià)的。一個(gè)DTI序列施加16～32個(gè)方向的擴(kuò)散敏感梯度磁場(chǎng)。胎兒腦內(nèi)不同的纖維束的通過(guò)位置將作為興趣區(qū)（ROI）被標(biāo)注，而經(jīng)過(guò)這些興趣區(qū)的神經(jīng)纖維束即可以被顯示。核磁纖維束示蹤成像還通過(guò)FA值的高低來(lái)反應(yīng)胎兒腦內(nèi)水分子擴(kuò)散情況[16]。MRI纖維束示蹤成像通過(guò)可視化觀察神經(jīng)纖維束的走行、稀疏、中斷及破壞情況，可以對(duì)胎兒腦白質(zhì)及髓鞘發(fā)育情況及對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病預(yù)后做出準(zhǔn)確評(píng)估[17]。FA值的測(cè)量與興趣區(qū)的選擇及胎齡有關(guān)[18]。Yang等[19]研究表明胎兒酒精中毒綜合征臨床癥狀與胼胝體厚度及面積有關(guān)。Li等[20]對(duì)酒精中毒綜合征的胎兒進(jìn)行DTI研究表明，酒精中毒綜合征胎兒的胼胝體壓部的平均彌散率顯著高于正常胎兒。胎兒DTI成像目前還處于研究階段，技術(shù)問題及準(zhǔn)確定量化診斷問題還待進(jìn)一步解決。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)MR代謝成像

MR波譜成像（MRS）能夠反映胎兒的腦代謝情況。MRS主要通過(guò)四種物質(zhì)來(lái)反應(yīng)腦代謝情況：N-乙酰天門冬氨酸（NAA），肌酸（Cr），膽堿（Cho）和肌醇（MI）。NAA是神經(jīng)元的標(biāo)志物，Cr是腦細(xì)胞能量的標(biāo)志物，Cho是細(xì)胞膜合成和細(xì)胞分裂的標(biāo)志物。在使用MRI抑水脈沖序列進(jìn)行胎兒腦代謝成像時(shí)胎兒腦代謝的產(chǎn)物會(huì)呈現(xiàn)出不同峰值，因?yàn)樘耗X部的代謝產(chǎn)物在所有腦部物質(zhì)中所占的比率是一定的，所以對(duì)于胎兒腦部代謝物水平設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是有價(jià)值的。通過(guò)MRS監(jiān)測(cè)這些物質(zhì)在胎兒神經(jīng)系統(tǒng)中的變化可以提示胎兒某些代謝性的改變，例如由缺氧造成的神經(jīng)系統(tǒng)損害等疾病[21]。從第3個(gè)月開始胎兒的腦內(nèi)代謝水平會(huì)隨時(shí)間增長(zhǎng)而發(fā)生改變，這就為使用MRS監(jiān)測(cè)胎兒腦成熟發(fā)育情況提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為進(jìn)一步了解人類腦部發(fā)育過(guò)程提供一種新的量化標(biāo)準(zhǔn)和參照[22]。研究表明宮內(nèi)生長(zhǎng)受限胎兒的NAA／Cho水平較發(fā)育正常的胎兒低[23]，嚴(yán) 重 胎 兒 宮 內(nèi) 生 長(zhǎng) 受 限 會(huì) 出 現(xiàn) 乳 酸 峰[24]。Plessis等[25]對(duì)酒精中毒綜合征胎兒的小腦進(jìn)行MRS研究發(fā)現(xiàn)該種患兒小腦的NAA減低。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)MR功能成像

血氧水平依賴MR功能成像即BOLD效應(yīng)成像，它的成像基礎(chǔ)是腦血液的含氧量增加，MR信號(hào)增高[26]。有研究表明，母體氧含量發(fā)生變化時(shí)，胎兒的各個(gè)器官中只有大腦的氧合水平是基本不變的[27]。BOLD-fMRI能夠檢測(cè)胎兒的大腦各區(qū)域在參與某項(xiàng)活動(dòng)或情感變化時(shí)的情況，對(duì)大腦復(fù)雜的活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供空間和時(shí)間區(qū)域分部的提示。當(dāng)胎兒處于休眠狀態(tài)時(shí)，一些大腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)可以被觀察到，而在其處理一些復(fù)雜活動(dòng)任務(wù)時(shí)，另外一些部分的復(fù)雜大腦活動(dòng)也可以被監(jiān)測(cè)[28]。Kasprian等[29]測(cè)量和描繪了子宮內(nèi)胎兒的靜息狀態(tài)的腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)圖的形狀。對(duì)于胎兒靜息狀態(tài)的腦活動(dòng)觀察可能對(duì)研究和監(jiān)測(cè)人類復(fù)雜多樣的腦活動(dòng)情況提供啟迪，并為早期腦功能發(fā)育情況提供參考。

胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI檢查的挑戰(zhàn)

1.MRI的安全性方面

胎兒MRI能為現(xiàn)有的超聲成像提供功能及代謝等方面狀態(tài)的信息補(bǔ)充，目前已有的共識(shí)是MRI檢查對(duì)于懷孕期間的胎兒和母親無(wú)論短期或長(zhǎng)期都是安全的。但是現(xiàn)有文獻(xiàn)的證據(jù)數(shù)量較小，數(shù)據(jù)變量存在潛在的混淆，并且只有少數(shù)的研究評(píng)價(jià)使用的是高于T1的MRI檢查，因此仍然存在兩種可能潛在的傷害：對(duì)胎兒畸形形成的影響和聲學(xué)的傷害。MR梯度變化產(chǎn)熱以及電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)高低對(duì)于胎兒致畸的影響仍然有待進(jìn)一步研究證明。MRI檢查的噪聲水平，生物效應(yīng)和靜態(tài)視野暴露等方面對(duì)胎兒發(fā)育的影響被一些研究認(rèn)為是應(yīng)該納入研究的因素，然而目前并沒有大樣本實(shí)驗(yàn)可以證明這些結(jié)論[30]。就目前的研究而言，MR產(chǎn)生的噪聲在可接受范圍內(nèi)對(duì)胎兒聽覺的發(fā)育是沒有損害的，但是總結(jié)性的實(shí)驗(yàn)樣本量過(guò)小同時(shí)目前也沒有長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)性研究對(duì)于評(píng)價(jià)高場(chǎng)強(qiáng)如3TMR對(duì)胎兒的影響。2002年美國(guó)放射學(xué)會(huì)提出如果風(fēng)險(xiǎn)收益比是可接受的前提下，患者可以在孕期的任何階段接受MRI檢查，即使目前并沒有對(duì)檢查存在的長(zhǎng)期隱患得出確切的證明性結(jié)論。然而由于不能確定高場(chǎng)強(qiáng)或長(zhǎng)時(shí)間的MRI檢查對(duì)于成長(zhǎng)中的胎兒是否存在潛在的生物學(xué)危險(xiǎn)，研究者建議在胎兒18周前不做MRI檢查，美國(guó)FDA及ICNIRP也建議應(yīng)謹(jǐn)慎執(zhí)行并對(duì)SAR值嚴(yán)格控制，另外檢查應(yīng)得到患者的知情同意，使其充分了解情況，通常被檢查者也不服用鎮(zhèn)靜劑或?qū)Ρ葎31]。

2.孕產(chǎn)婦方面

較高的檢查成本以及隨訪性的有限成為胎兒MRI檢查的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。相比超聲檢查，MRI檢查的靈活性較差，同時(shí)更容易造成孕產(chǎn)婦的焦慮，同時(shí)MR設(shè)備的普及率也遠(yuǎn)不及超聲設(shè)備。對(duì)于孕婦的安全和舒適問題應(yīng)該是未來(lái)的研究首先應(yīng)該考慮的，這是確保檢查順利完成的最關(guān)鍵挑戰(zhàn)[32]。

3.MRI技術(shù)方面

主要由于現(xiàn)有掃描序列的有限性，高場(chǎng)強(qiáng)MRI SAR值的控制，胎動(dòng)對(duì)圖像的影響，怎樣優(yōu)化信號(hào)／噪聲等方面具有較大的挑戰(zhàn)[33]。

4.MRI醫(yī)師方面

對(duì)于胎兒MR圖像的分析對(duì)MR醫(yī)師來(lái)說(shuō)也是一個(gè)挑戰(zhàn)，有限的培訓(xùn)機(jī)會(huì)和多方面專業(yè)背景知識(shí)的要求是MR醫(yī)師面臨的主要問題，對(duì)于研究結(jié)果的闡釋要求MR醫(yī)師基于組織學(xué)知識(shí)背景，并且對(duì)瞬時(shí)出現(xiàn)的瞬時(shí)結(jié)構(gòu)以及它們?cè)贛R圖像上的形態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，因此目前對(duì)于序列選擇和圖像分析診斷標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一臨床指南的需求是極為迫切和必要的[32]。

MRI檢查對(duì)胎兒的中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有多方面的價(jià)值和意義，在未來(lái)的發(fā)展中，MRI檢查技術(shù)將不只局限于作為超聲篩查后的形態(tài)學(xué)輔助檢查手段，它不僅能為評(píng)估妊娠不同時(shí)期正常胎兒大腦發(fā)育情況提供參考，通過(guò)拓展傳統(tǒng)胎兒MR成像技術(shù)，例如纖維束示蹤成像或功能成像等多種技術(shù)手段，還能夠?yàn)檎＜爱惓５奶耗X發(fā)育及代謝情況提供更多重要的信息。這將依賴于大量的實(shí)驗(yàn)研究和技術(shù)研發(fā)，為MRI在胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的應(yīng)用提供巨大的潛力和廣闊的發(fā)展空間。

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