胎兒中晚孕期主動(dòng)脈峽血流動(dòng)力學(xué)變化規(guī)律研究進(jìn)展

孫 慧，解麗梅

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽(yáng) 110004)

胎兒主動(dòng)脈峽(aortic isthmus, AOI)起始于主動(dòng)脈分支出左鎖骨下動(dòng)脈處，至動(dòng)脈導(dǎo)管主動(dòng)脈端終止，為胎兒獨(dú)特的分流結(jié)構(gòu)，連接膈上與膈下的血液循環(huán)，并根據(jù)胎盤供氧來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)臟器血流量[1]。AOI波形可反映其血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，收縮期成分代表左右心室收縮壓，舒張期成分表示頭臂和膈下循環(huán)的相對(duì)阻力[2]。左心室射血經(jīng)主動(dòng)脈弓流經(jīng)AOI，而右心室射血可減低來(lái)自主動(dòng)脈弓的血流速度，故AOI血流量及方向變化易受左右心室相對(duì)收縮性影響[3]。正常情況下，由于胎兒外周循環(huán)阻力較低，AOI血流為前向。外周循環(huán)紊亂可致AOI多普勒波形改變[4]。AOI為重要的生理解剖結(jié)構(gòu)，主要功能為調(diào)節(jié)膈上(心、腦等左心供血器官)與膈下(下半身、胎盤等右心主要供血部位)血液平衡。子宮胎盤功能不全可引起胎兒血供改變，從而導(dǎo)致AOI波形變化。AOI波形可反映胎兒血液供應(yīng)及是否存在宮內(nèi)缺氧等情況。

1 正常胎兒AOI血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)

AOI在約2/3收縮期血流顯示為正向，在收縮末期可出現(xiàn)反向血流。在胎兒期，左心室血流經(jīng)AOI進(jìn)入主動(dòng)脈，而右心室血進(jìn)入肺動(dòng)脈后分支出動(dòng)脈導(dǎo)管連接降主動(dòng)脈，使血液能夠從右心進(jìn)入左心系統(tǒng)；故AOI前向血流由左心室射血引起，而右心室射血?jiǎng)t對(duì)其產(chǎn)生減速作用。AOI收縮末期減速切跡在孕25周較為明顯，至孕晚期切跡會(huì)逐漸越過(guò)基線，甚至反向；而隨孕期進(jìn)展，大腦血管阻力下降及胎兒右心系統(tǒng)逐漸占優(yōu)勢(shì)，可致收縮末期短暫反流[5]。有學(xué)者[2]認(rèn)為胎兒AOI收縮末期切跡還可能與右心室收縮起始延遲、收縮期較長(zhǎng)及主肺動(dòng)脈收縮減速期血流量差值有關(guān)。

1.1 胎兒大腦血管阻力下降 對(duì)AOI血流的影響隨著孕周增加，胎兒大腦血管系統(tǒng)發(fā)育日趨完善，血管阻力逐漸減低、血流量增加，腦血流量增加致靜脈回流量增加，而增加的回流則通過(guò)上腔靜脈完全注入右心房，進(jìn)一步增加右心室前負(fù)荷和輸出量[6-7]。正常情況下，由于胎盤血管阻力較低，當(dāng)胎兒心臟處于舒張期、半月瓣關(guān)閉時(shí)，膈上血管阻力大于膈下，AOI內(nèi)為前向血流[4,8]；而腦靜脈回流增加可致右心血流量進(jìn)一步增加，且因右心室射血對(duì)前向血流的減速作用而形成切跡。特別是在妊娠后期，左心系統(tǒng)中約80%的血液流入頭臂動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈，以優(yōu)先保證大腦及心臟發(fā)育，流經(jīng)峽部的血流量較少[9]，故在收縮末期AOI頻譜上可形成特有的減速切跡。

1.2 胎兒右心室優(yōu)勢(shì) 對(duì)AOI血流的影響 胎兒無(wú)法與外界直接進(jìn)行物質(zhì)交換，母體通過(guò)胎盤將富氧血液經(jīng)過(guò)臍靜脈送入胎兒體內(nèi)。臍靜脈分為2支，1支經(jīng)靜脈導(dǎo)管匯入下腔靜脈，另1支經(jīng)左門靜脈入肝與肝內(nèi)門靜脈血混合匯入下腔靜脈，開口于右心房。右心房部分血液經(jīng)過(guò)卵圓孔流入左心房，再與上腔靜脈流入左心房的血液以及肺靜脈回流血液混合，經(jīng)二尖瓣進(jìn)入左心室后射入主動(dòng)脈；部分血液經(jīng)三尖瓣進(jìn)入右心室后射入肺動(dòng)脈，其后分支出動(dòng)脈導(dǎo)管匯入降主動(dòng)脈。

胎兒期心輸出量與成人不同，由于卵圓孔、動(dòng)脈導(dǎo)管和靜脈導(dǎo)管持續(xù)開放，心臟內(nèi)血液由右向左分流，故心輸出量應(yīng)以體循環(huán)和肺循環(huán)的總和，即聯(lián)合心輸出量(combined cardiac output, CCO)表示[10]。隨孕期進(jìn)展，胎心功能進(jìn)一步加強(qiáng)，心室順應(yīng)性增加，同時(shí)由于胎盤阻力降低、前負(fù)荷及心輸出量增加[11]，致回心血量及心室舒張末期容積也相應(yīng)增加[9]。而從中孕期開始，右心輸出量增長(zhǎng)幅度較左心室更快，前者是后者的1.12倍；左右心室輸出量之比從孕20周的1∶1.38增加至孕40周的1∶1.53[9]，右心功能強(qiáng)于左心功能，即右心優(yōu)勢(shì)[12-13]。腦靜脈回流增加致右心優(yōu)勢(shì)更明顯，增強(qiáng)的右心優(yōu)勢(shì)對(duì)前向血流的減速作用增強(qiáng)，AOI收縮末期減速切跡也更顯著。

1.3 胎兒右心室收縮起始延遲和收縮期較長(zhǎng)對(duì)AOI血流的影響 Garcia-Canadilla等[1]發(fā)現(xiàn)，與左心室相比，胎兒右心室射血延遲且時(shí)間較長(zhǎng)，可致AOI收縮末期反向血流。正常胎兒左右心系統(tǒng)基本對(duì)稱，二、三尖瓣瓣口直徑基本相同，但三尖瓣更靠近于心尖部，血流量較小時(shí)三尖瓣關(guān)閉晚于二尖瓣，導(dǎo)致右心室收縮期起始時(shí)間較左心室相對(duì)延遲；同時(shí)由于右心優(yōu)勢(shì)，胎兒右心室收縮期較左心室相對(duì)較長(zhǎng)。胎兒主肺動(dòng)脈在射血減速期的流量差也與收縮末期切跡峰值相關(guān)[2]。在左心室射血減速期，前向血流經(jīng)過(guò)AOI的速度減慢，部分血液流經(jīng)動(dòng)脈導(dǎo)管匯入降主動(dòng)脈，對(duì)來(lái)自主動(dòng)脈的血流可產(chǎn)生減速作用，且隨孕周進(jìn)展，減速作用增加致切跡到達(dá)基線甚至反向。

2 胎兒生長(zhǎng)受限時(shí)血流動(dòng)力學(xué)改變

胎兒生長(zhǎng)遲緩(fetal growth retardation, FGR)是指胎兒在各種原因作用下，生長(zhǎng)速率未能達(dá)到正常同齡胎兒指標(biāo)，即超聲評(píng)估胎兒估計(jì)體質(zhì)量(estimated fetal weight, EFW)低于同齡胎兒標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量的第10百分位數(shù)，當(dāng)?shù)陀诘?百分位數(shù)時(shí)則為嚴(yán)重FGR[14-16]。有研究[17]提出FGR可能導(dǎo)致胎兒缺血缺氧性腦病、肺支氣管發(fā)育不良及胎死宮內(nèi)等不良妊娠結(jié)局，可致圍生期死亡率和發(fā)病率進(jìn)一步升高。

2.1 FGR生理基礎(chǔ)及評(píng)估其血流動(dòng)力學(xué)改變指標(biāo) 孕婦自身、胎兒、胎盤和臍血管等因素均可能導(dǎo)致FGR[18]。子宮胎盤功能不足致胎兒血氧及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足，使其心臟收縮功能減弱及心排出量減少；持續(xù)缺氧和低灌注狀態(tài)難以滿足胎兒各器官生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致生長(zhǎng)受限。有學(xué)者[11]認(rèn)為胎兒形態(tài)學(xué)改變?cè)诤艽蟪潭壬先Q于其自身的血流動(dòng)力學(xué)改變。胎兒發(fā)生宮內(nèi)缺氧時(shí)，為滿足大腦正常發(fā)育所需血供，其自身可進(jìn)行調(diào)節(jié)，稱為“腦保護(hù)效應(yīng)”[19]，此時(shí)血流重新分配，收縮相關(guān)體循環(huán)如下肢、腸道及腎臟等血管，增加其血管阻力以減少血流灌注；同時(shí)重要器官如大腦及心臟等的血管則代償性擴(kuò)張，以維持其正常生長(zhǎng)發(fā)育所需血流量。此外，“腦保護(hù)效應(yīng)”還可擴(kuò)張靜脈導(dǎo)管，從而致匯入下腔靜脈血流量增加。

疑診胎兒宮內(nèi)缺氧或FGR時(shí)，通常選擇測(cè)量臍動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈及靜脈導(dǎo)管等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)[20]。臍動(dòng)脈為胎兒與胎盤的直接連接渠道，可反映胎盤功能狀態(tài),故可作為評(píng)估胎兒胎盤循環(huán)的指標(biāo)[20]。在妊娠期內(nèi)，胎兒大腦中動(dòng)脈搏動(dòng)指數(shù)(pulsatility index, PI)基本保持恒定，孕32周后，PI逐漸下降。當(dāng)胎兒宮內(nèi)缺氧時(shí)，臍動(dòng)脈通常表現(xiàn)為PI、收縮期與舒張期比值(S/D)升高，大腦中動(dòng)脈則表現(xiàn)為PI值降低；而發(fā)生FGR時(shí)，靜脈導(dǎo)管回流障礙，表現(xiàn)為a波減低、消失甚至反向[21]。胎兒發(fā)生FGR時(shí)，上述血管均會(huì)發(fā)生血流動(dòng)力學(xué)改變，動(dòng)脈系統(tǒng)改變常提示宮內(nèi)缺血缺氧可能，而靜脈系統(tǒng)出現(xiàn)異常改變則提示預(yù)后不良[22]。

2.2 FGR對(duì)AOI血流的影響 在胎兒心臟舒張期，正常半月瓣處于關(guān)閉狀態(tài)，膈上與膈下血管阻力差值是影響胎兒AOI血流方向的唯一因素[23]。一旦發(fā)生FGR，由于心肌缺氧引起收縮功能下降，導(dǎo)致射血量降低；而AOI特有的解剖位置與結(jié)構(gòu)使之成為反映心輸出量變化的首選指標(biāo)[24]。有學(xué)者[25-26]提出，由于宮內(nèi)缺氧引起胎兒外周循環(huán)紊亂，導(dǎo)致AOI舒張期血流消失或反向；發(fā)生FGR時(shí)，AOI舒張期血流消失或反向更為顯著。同時(shí)，當(dāng)胎兒發(fā)生宮內(nèi)缺氧時(shí)，“腦保護(hù)效應(yīng)”啟動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致胎兒體內(nèi)血液重新分配，并首先表現(xiàn)為AOI血流改變[27-28]。

胎兒發(fā)生FGR時(shí)，動(dòng)脈導(dǎo)管血流向主動(dòng)脈弓分流，且分流量隨胎盤阻力增大而增加；當(dāng)動(dòng)脈導(dǎo)管逆向血流與來(lái)自主動(dòng)脈弓的正向血流量相似時(shí)，AOI舒張期血流消失；而當(dāng)逆向血流大于正向血流時(shí)，舒張期血流反向。研究[29]表明，胎兒發(fā)生宮內(nèi)缺氧時(shí)，通常舒張期或整個(gè)心動(dòng)周期中流經(jīng)AOI的凈反流量為正值，即總逆向反流量大于總正向血流量。當(dāng)胎兒出現(xiàn)低氧血癥等致左心室后負(fù)荷降低，或出現(xiàn)FGR而致右心室后負(fù)荷增加時(shí)，則舒張期均可見反流血流。AOI血流指數(shù)(isthmic flow index， IFI)計(jì)算公式如下：IFI=[收縮期速度時(shí)間積分(velocity-time integral，VTI)+舒張期VTI]/收縮期VTI。有學(xué)者[1]據(jù)此進(jìn)行分型：Ⅰ型，IFI>1，整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)AOI均為正向血流；Ⅱ型，IFI=1，舒張期血流缺失；Ⅲ型，0

綜上所述，AOI可直接快速地反映胎兒血流分布情況，通過(guò)測(cè)量胎兒AOI多普勒頻譜及相關(guān)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可為臨床早期發(fā)現(xiàn)并積極干預(yù)FGR提供較為可靠的指標(biāo)，對(duì)于提高FGR檢出率及降低圍產(chǎn)期發(fā)病與死亡率具有重要意義。

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本刊可以直接使用的英文縮略語(yǔ)(二)

各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)

釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)

經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖(transthoracic echocardiography, TTE)

經(jīng)食管超聲心動(dòng)圖(transesophageal echocardiography, TEE)

彩色多普勒血流顯像(color Doppler flow imaging, CDFI)

彩色多普勒能量圖(color Doppler energy, CDE)

組織速度成像(tissue velocity imaging, TVI)

應(yīng)變率成像(strain rate imaging, SRI)

速度向量成像(velocity vector imaging, VVI)

脈沖多普勒(pulsed wave Doppler, PWD)

多普勒組織成像(Doppler tissue imaging, DTI)

彩色多普勒成像(color Doppler imaging, CDI)

超聲造影(contrast enhanced ultrasound, CEUS)

正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(positron emission computed tomography, PET)

單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(single photon emission computed tomography, SPECT)

發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描(emission computed tomography, ECT)

氟脫氧葡萄糖(fluorodeoxyglucose, FDG)

亞甲基二磷酸鹽 (MDP)

心電圖(electrocardiogram, ECG)

仿真內(nèi)鏡(virtual endoscope, VE)

微血管密度(microvessel density, MVD)

受試者工作特性(receiver operating characteristic, ROC)

醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和傳輸(digital imaging and communications in medicine, DICOM)

圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communications system, PACS)

感興趣區(qū)(region of interest, ROI)

世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)