E-Cervix 彈性成像評估不同分娩史孕婦妊娠期宮頸組織差異的研究

杜柳 古裕均 吳利紅 張立鶴 謝紅寧

超聲彈性成像可以客觀評估組織彈性的生物學(xué)特性，已廣泛應(yīng)用于甲狀腺、乳腺、肝臟、血管、肌肉系統(tǒng)等領(lǐng)域，并逐漸應(yīng)用于在婦產(chǎn)科［1］。目前，在產(chǎn)科方面主要用于評估妊娠期宮頸組織的軟硬度，以評估宮頸機能、預(yù)測早產(chǎn)和引產(chǎn)結(jié)局等［2，3］。Elastography of Cervix（E-Cervix）技術(shù)利用患者的呼吸和血管搏動運動獲得的宮頸彈性圖，提供宮頸軟硬度的相關(guān)信息，還可以評估常規(guī)觸診無法檢查的宮頸內(nèi)口區(qū)域，且探頭輕觸宮頸外口但不對其施加額外壓力，從而減少操作者依賴性及多種壓力源的影響［4］。經(jīng)陰道超聲測量宮頸管長度是目前被廣泛推薦的用于監(jiān)測早產(chǎn)高風(fēng)險孕婦的重要臨床指標(biāo)，然而短宮頸預(yù)測低風(fēng)險孕婦發(fā)生早產(chǎn)的敏感度僅35%～40%，陽性預(yù)測值約20%～30%。早產(chǎn)的發(fā)生率仍然很高，因此需要對宮頸其他變化進行更多的深入研究。筆者前期應(yīng)用宮頸彈性E-Cervix 技術(shù)做了系列研究，驗證了該項技術(shù)在妊娠期宮頸彈性測量的可重復(fù)性，并進一步證實了宮頸彈性參數(shù)預(yù)測自發(fā)性早產(chǎn)的臨床價值高于宮頸長度，但其預(yù)測早產(chǎn)的曲線下面積為0.730，效果仍然一般［5，6］。本研究對比不同分娩方式生育史孕婦妊娠期E-Cervix 宮頸參數(shù)隨孕周的變化規(guī)律，以及同一孕期不同分娩方式生育史孕婦E-Cervix 宮頸參數(shù)的差異，探討不同分娩方式對再次妊娠時的宮頸軟硬度和長度的影響，為E-Cervix 技術(shù)的臨床應(yīng)用提供重要依據(jù)，以期進一步提高預(yù)測早產(chǎn)的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 研究對象

研究對象來自2022 年6 月—2023 年6 月在中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院行早孕期（11～14 周）超聲篩查的孕婦。入組標(biāo)準(zhǔn)：1)單胎妊娠；2)孕11～14周；3)孕婦無合并糖尿病、高血壓、心臟病、風(fēng)濕性疾病、結(jié)締組織病、腫瘤等疾病；4)孕婦無宮頸錐切、宮頸環(huán)扎、宮頸機能不全及早產(chǎn)病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：1)子宮畸形；2)宮頸及宮頸管占位性病變（納氏囊腫直徑大于10 mm）；3)因聲衰減無法獲取宮頸彈性圖像。出組標(biāo)準(zhǔn)：1)流產(chǎn)；2)早產(chǎn)（包括自發(fā)性早產(chǎn)及治療性早產(chǎn)）；3)失訪。

根據(jù)孕婦的孕產(chǎn)史及分娩方式將研究對象分為初產(chǎn)婦組（A 組）、經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史組（B 組）及經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史組（C 組）。

本研究已通過中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床科研和實驗動物倫理委員會批準(zhǔn)，批件號為倫理［2018］252 號。所有孕婦在接受宮頸彈性成像檢查前均進行知情告知，并簽署《知情同意書》。本研究已在中國臨床試驗注冊中心（Chinese Clinical Trial Registry，CHICTR）完成注冊（注冊號為CHICTR 1800017016）。

1.2 儀器設(shè)備及人員

采用Samsung WS80A（Samsung 醫(yī)療）三維彩色多普勒超聲診斷儀，內(nèi)置E-Cervix 軟件，配備EV3-10B 腔內(nèi) 三維 容積探頭，頻率3～10 MHz，CV1-8A 經(jīng)腹三維容積探頭，頻率1～8 MHz。電子血壓計（Omron U15）。

所有操作均由3 名通過E-Cervix 技術(shù)理論和實踐操作培訓(xùn)且具有5 年以上產(chǎn)科超聲檢查工作經(jīng)驗的醫(yī)師完成。

1.3 宮頸彈性超聲檢查

首次檢查時詳細詢問并記錄孕婦的基本信息，包括年齡、身高、孕前體重、月經(jīng)史、受孕方式、吸煙飲酒史、生育史、婦科手術(shù)史等。經(jīng)核對孕周后（末次月經(jīng)、孕早期胚胎/胎兒頭臀徑），分別于孕11～14 周胎兒早孕期篩查、孕20～24 周胎兒中孕期篩查以及28～32 周晚孕期超聲檢查時行經(jīng)陰道超聲宮頸彈性成像，共3 次。

先常規(guī)超聲縱切面及橫切面掃查宮頸，觀察宮頸形態(tài)、大小、宮頸管回聲及宮頸內(nèi)有無占位性病變。然后將腔內(nèi)探頭緩緩?fù)顺鲋凛p觸宮頸（切勿施壓，保持宮頸前后唇厚度一致），輕轉(zhuǎn)探頭以獲得宮頸正中矢狀切面，并使宮頸位于圖像中央。點擊“Elastoscan”按鈕進入彈性超聲模式（成像條件：Gain 50；DR 123；FA 10；P 100；Frequency penetration depth 8.0 cm），開啟“Auto-freeze”，同時顯示灰階及彈性雙幅圖像，當(dāng)彈性圖像右側(cè)的質(zhì)量控制條完全充滿綠色時代表圖像已穩(wěn)定，隨后即可自動凍結(jié)。點擊“Freeze”按鈕解凍后即可重新加載，滿足條件后再次自動凍結(jié)獲取彈性圖像（圖1）。操作過程中保持探頭穩(wěn)定，勿對宮頸施壓，并囑患者平靜呼吸，連續(xù)存儲自動凍結(jié)獲取得彈性圖像4 張。

圖1 E-Cervix 宮頸彈性超聲圖像，26 歲初產(chǎn)婦妊娠13+3 周經(jīng)陰道宮頸彈性超聲成像，圖像左側(cè)為宮頸二維灰階圖像，圖像右側(cè)為宮頸彈性超聲圖像，箭所指為質(zhì)量控制條，充滿綠色代表圖像穩(wěn)定。

1.4 彈性測值分析

在宮頸矢狀切面上，選擇宮頸整體組織作為分析區(qū)域。點擊“E-Cervix”按鈕，選用“4 點法”在二維灰階圖像上沿宮頸管黏膜回聲線測量宮頸長度?！? 點法”即起始點（第1 點）定于宮頸內(nèi)口，中間兩點沿宮頸管走行，第4 點定于宮頸外口。然后在起始點處分別出現(xiàn)兩條長度可調(diào)節(jié)的線段（最大長度為1.5 cm）用于劃定宮頸上端前側(cè)及后側(cè)緣的界限。確定宮頸上界后，在第4 點處同樣出現(xiàn)兩條長度可調(diào)節(jié)的線段（最大長度為1.5 cm）用于劃定宮頸下端前側(cè)及后側(cè)緣的界限。所有點確定后，即可自動生成覆蓋整個宮頸組織的興趣區(qū)（region of interest，ROI），以及以第1 點和第4 點為圓心，1 cm 為半徑，與整個宮頸ROI 交匯形成的兩個扇形的子ROI，分別代表宮頸內(nèi)口及宮頸外口ROI。描畫的ROI 可同時出現(xiàn)在與二維灰階圖像相對應(yīng)的彈性圖像上。

軟件可自動分析得到各測量參數(shù)：1)彈性對比指數(shù)（elasticity contrast index，ECI）：表示整個宮頸ROI 中像素的均質(zhì)性，每個像素可有0～9 十個分級，相鄰像素之間的差異可轉(zhuǎn)換為0～81，ROI內(nèi)每個像素對比指數(shù)的平均值即ECI。ECI 值越小，表明組織質(zhì)地越均勻。2)硬度比值（hardness ratio，HR）：以百分數(shù)的形式表示，是硬度前30%的顏色所占的像素個數(shù)與宮頸ROI 總像素個數(shù)的比值，代表宮頸ROI 的平均硬度。3)宮頸內(nèi)口平均應(yīng)變值（internal cervical os，IOS）：為宮頸內(nèi)口ROI應(yīng)變等級的總和與總像素的比值，表示宮頸內(nèi)口的平均應(yīng)變水平。4)宮頸外口平均應(yīng)變值（external cervical os，EOS）：為宮頸外口ROI 應(yīng)變等級的總和與總像素的比值，描述宮頸外口的平均應(yīng)變水平。5)應(yīng)變比值（Ratio：IOS/EOS）：表示宮頸內(nèi)口與宮頸外口平均應(yīng)變之比。6)宮頸長度（cervical length，CL）：“4 點法”沿宮頸管標(biāo)記的3 條線段的長度和。

前期研究顯示自動凍結(jié)的第1 張圖像與后續(xù)連續(xù)存儲圖像相比，HR、IOS 及EOS 的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，第一幅圖像相對較軟［7］。故在本研究中，為了避免因納入第1 張圖像導(dǎo)致的結(jié)果差異，每次檢查連續(xù)存儲自動凍結(jié)獲取得彈性圖像4張，選取第2～4 張宮頸彈性圖進行測量，共測量3次。宮頸彈性參數(shù)值（ECI、IOS、EOS、Ratio）取3 次測量的均值，宮頸長度值取3 次測量的最小值。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)輸入計算機，應(yīng)用Microsoft Office Excel（Microsoft Corp.，Redmond，WA，USA）軟件管理，采用SPSS 23.0（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）、Medcalc Version 9.3.7.0（Medcalc Software，Mariakerke，Belgium）軟件包進行統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料經(jīng)Kolmogorov-Smirnov 進行正態(tài)性檢驗，符合正態(tài)分布的資料以表示，非正態(tài)分布的資料以中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，計數(shù)資料用頻率及百分率表示。采用Friedman 檢驗比較3 個孕周段各宮頸參數(shù)值的差異，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義；Bonferroni 校正法對任意兩個孕周段宮頸參數(shù)值進行比較，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義；Mann-Whitney U 檢驗比較初產(chǎn)婦與經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史及經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史的各宮頸參數(shù)值差異，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

研究期間共224 例孕婦完成3 次系列宮頸彈性成像檢查，其中17 例流產(chǎn)或早產(chǎn)，16 例失訪。因此，共191 例孕婦納入研究，其中初產(chǎn)婦（A 組）101 例，經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史組（B 組）49 例，經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史組（C 組）41 例，臨床基本資料見表1，其中3 組間孕婦年齡、妊娠次數(shù)、受孕方式和分娩孕周的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 不同分娩方式生育史孕婦的臨床資料

2.2 各組孕婦3 個孕周段E-Cervix 宮頸參數(shù)的差異性分析

不同分娩方式生育史孕婦3 個孕周段ECervix 宮頸參數(shù)值見表2。A 組孕婦宮頸彈性值及宮頸長度3 個孕周段的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；B 組孕婦除Ratio 值外，余宮頸彈性值及宮頸長度在3 個孕周段的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；C 組孕婦除ECI、Ratio 及宮頸長度外，余宮頸彈性值在3 個孕周段的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。隨著孕周段的增加，3 組孕婦宮頸彈性參數(shù)HR 逐漸減小、IOS、EOS 逐漸增大，表明宮頸隨孕周增加而逐漸變軟。各孕周段Ratio 值均小于1，表明IOS 小于EOS，宮頸內(nèi)口硬度大于宮頸外口。3 組孕婦中孕期宮頸長度較早孕期、晚孕期長，呈現(xiàn)出先增長再縮短的發(fā)展趨勢（圖2～4）。

表2 不同分娩方式生育史孕婦3 個孕周段E-Cervix 宮頸參數(shù)值比較結(jié)果

圖2 宮頸彈性超聲圖像及測量指標(biāo)，23 歲初產(chǎn)婦分別于a)妊娠13+2 周、b)20+6 周、c)31+5 周行經(jīng)陰道宮頸彈性超聲檢查。圖3 宮頸彈性超聲圖像及測量指標(biāo)，35 歲經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史孕婦分別于a)妊娠12+6 周、b)23+1 周、c)31+1 周行經(jīng)陰道宮頸彈性超聲檢查。圖4 宮頸彈性超聲圖像及測量指標(biāo)，40 歲經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史孕婦分別于a)妊娠13+4 周、b)21+3 周、c)30+3 周行經(jīng)陰道宮頸彈性超聲檢查。注：CL：宮頸長度；ECI：彈性對比指數(shù)；EOS：宮頸外口平均應(yīng)變值；HR：硬度比值；IOS：宮頸內(nèi)口平均應(yīng)變值；Ratio：應(yīng)變比值。

2.3 3 個孕周段各組孕婦E-Cervix 參數(shù)的差異性分析

A 組與B 組及C 組的E-Cervix 宮頸參數(shù)值在3 個孕周段的比較結(jié)果見表3，其中中孕期A組ECI 值小于B 組，HR 值大于B 組，CL 值小于C組，且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.008、P=0.024、P=0.034）。早孕期及晚孕期各項宮頸參數(shù)值在初產(chǎn)婦組與經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史組及經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史組間的差異均無明顯統(tǒng)計學(xué)意義。

表3 3 個孕周段不同分娩方式生育史孕婦E-Cervix 宮頸參數(shù)值比較結(jié)果

3 討論

超聲彈性成像是一種基于超聲的無創(chuàng)評估組織力學(xué)性能的方法，彌補了常規(guī)超聲不能反映組織硬度的不足，提供宮頸軟硬度的相關(guān)信息，還可以評估常規(guī)觸診無法檢查的宮頸內(nèi)口區(qū)域，故有望成為評估早產(chǎn)風(fēng)險的一個具有前景的工具。本研究采用的E-Cervix 宮頸彈性超聲成像技術(shù)的原理是利用內(nèi)源性壓力使目標(biāo)組織在空間上產(chǎn)生位移變形。由于不對組織施加額外壓力，從而減少操作者的依賴性及多種壓力源的影響，可更為準(zhǔn)確地反映 組織的相對軟硬度［2，8］。E-Cervix 的主要創(chuàng)新點在于增加了半自動分析測量技術(shù)，軟件自動分析計算興趣區(qū)組織位移（相對應(yīng)變）的變化率、顏色像素的計數(shù)和分析色譜之間的差值，生成多個半定量彈性參數(shù)指標(biāo)，以評價宮頸不同部位的相對軟硬度。其次采用“4 點法”沿著宮頸自然彎曲的弧度測量宮頸長度，可更加準(zhǔn)確地反映宮頸管真實長度及隨孕周的變化情況。因此，E-Cervix 自動測量分析技術(shù)有助于準(zhǔn)確描繪宮頸邊界、統(tǒng)一規(guī)范宮頸興趣區(qū)、獲取多個半定量宮頸彈性參數(shù)。

妊娠早期宮頸組織即開始重塑，宮頸逐漸軟化。宮頸的生理軟化特征是膠原蛋白溶解度增加，膠原蛋白交聯(lián)形成酶減少，還有細胞外基質(zhì)成分改變，特別是核心蛋白聚糖和血小板反應(yīng)蛋白2，從而調(diào)節(jié)膠原蛋白形成及細胞與基質(zhì)間的相互作用［9-11］。E-Cervix 提供了多個半定量宮頸彈性參數(shù)指標(biāo)，從多方面評價宮頸不同部位的相對軟硬度，研究結(jié)果顯示不同分娩方式生育史孕婦整個宮頸、宮頸內(nèi)口和宮頸外口均隨孕周的增加而逐漸變軟，在中孕期后整個宮頸和宮頸內(nèi)口的軟化程度最大，而宮頸外口硬度趨于穩(wěn)定。此結(jié)果真實地反映了妊娠期宮頸的生理變化。3 個孕周段宮頸內(nèi)口硬度大于宮頸外口，這與宮頸內(nèi)口處平滑肌細胞含量（約50%～60%）明顯多于宮頸外口（約10%）有關(guān)［12］。Molina 等［13］應(yīng)用探頭對宮頸施加壓力的應(yīng)變彈性成像，評估112 例孕婦宮頸不同區(qū)域的彈性值，其中宮頸外口及宮頸前唇較宮頸內(nèi)口及宮頸后唇軟，然而這可能與檢查者施加的外力不同有關(guān)，因此并不能認為該類型的宮頸彈性成像可以真實地反映宮頸的軟硬度。Hernandez-Andrade 等［14］應(yīng)用剪切波彈性成像評估154 例孕婦宮頸內(nèi)外口不同部位的軟硬度，結(jié)果顯示所有檢測部位剪切波速度均隨孕周增加而降低，表明妊娠期宮頸內(nèi)外口均逐漸變軟，宮頸內(nèi)口各部位的剪切波速度均高于宮頸外口，即宮頸內(nèi)口較宮頸外口硬，與本研究結(jié)果一致。剪切波彈性成像是由聚焦超聲脈沖產(chǎn)生的聲輻射力對組織施加激勵，通過調(diào)整設(shè)置可使推壓脈沖保持恒定，克服了應(yīng)變彈性成像的操作者依賴性，結(jié)果更加客觀。然而，由于目前還沒有證據(jù)表明脈沖輻射對胎兒的安全性，限制了其在妊娠期的臨床應(yīng)用。

目前僅一篇文獻分析初產(chǎn)婦與經(jīng)產(chǎn)婦宮頸軟硬度的差異，該研究應(yīng)用剪切波彈性成像評估280 例孕婦宮頸前壁上部及下部的軟硬度，結(jié)果顯示單胎妊娠的初產(chǎn)婦與經(jīng)產(chǎn)婦宮頸前壁上部及下部無差別［15］。但未對經(jīng)產(chǎn)婦是否合并剖宮產(chǎn)史進行亞組分類比較。本研究的分組比較顯示，中孕期經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史組的宮頸組織較初產(chǎn)婦組軟且均質(zhì)性差，而經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史組與初產(chǎn)婦組的各項宮頸彈性值在3 個孕周段均無差異。由于經(jīng)陰道自然分娩時宮頸組織在各種酶作用下引起膠原排列和結(jié)構(gòu)的變化，依次經(jīng)歷變軟、縮短、消失及擴張過程，最終使胎兒娩出，即使產(chǎn)后宮頸組織逐漸恢復(fù)，宮頸的硬度及均質(zhì)性均較初產(chǎn)婦差。而剖宮產(chǎn)分娩時宮頸組織未經(jīng)歷消失和擴張，其宮頸組織與初產(chǎn)婦無差異。因此，不同分娩方式對再次妊娠時宮頸組織的軟硬度差異有影響。

妊娠期宮頸長度的變化趨勢各研究報道的結(jié)果不一。本研究顯示不同分娩方式生育史孕婦中孕期宮頸長度均相較早孕期及晚孕期長。Parra-Saaverdra 等［16］描述了類似的趨勢，宮頸長度在22周之前逐漸增加，然后逐漸縮短到36 周。Kushnir等［17］通過經(jīng)陰道超聲測量166 名正常孕婦8～37周間的宮頸長度，發(fā)現(xiàn)在20～25 周宮頸長度最大。然而，有研究發(fā)現(xiàn)子宮頸長度在妊娠期間沒有明顯變化［18］，另一些研究發(fā)現(xiàn)子宮頸長度從10～40周或從17～37 周呈持續(xù)性下降［19，20］。E-Cervix 采用“4 點法”沿宮頸彎曲的弧度測量其長度，可更加真實地顯示各孕期宮頸的長度。而傳統(tǒng)的測量宮頸內(nèi)口到宮頸外口之間的直線距離，可能會低估宮頸的真實長度。另外，關(guān)于產(chǎn)次對宮頸長度的影響，一些研究顯示初產(chǎn)婦和經(jīng)產(chǎn)婦的宮頸長度無明顯差別［21］。也有研究報道經(jīng)產(chǎn)婦的宮頸長度較初產(chǎn)婦長［22］。這些研究亦未考慮經(jīng)產(chǎn)婦分娩方式對宮頸長度的影響。本研究結(jié)果顯示經(jīng)產(chǎn)婦合并剖宮產(chǎn)史組的宮頸長度在中孕期明顯長于初產(chǎn)婦組，而經(jīng)產(chǎn)婦無剖宮產(chǎn)史組的宮頸長度與初產(chǎn)婦組在3 個孕周段均無明顯差異。由于剖宮產(chǎn)手術(shù)可導(dǎo)致子宮前壁下段與前腹壁粘連，再次妊娠時隨著子宮下段的形成，宮頸受牽拉而變長，因此既往有剖宮產(chǎn)史的經(jīng)產(chǎn)婦再次妊娠時宮頸長度從中孕期開始明顯較初產(chǎn)婦長。而沒有剖宮產(chǎn)史的經(jīng)產(chǎn)婦再次妊娠時，其宮頸長度與初產(chǎn)婦無明顯差異。

本研究的主要局限性在于研究對象均為血壓正常的且無其他基礎(chǔ)疾病的孕婦，結(jié)果僅代表在正常范圍內(nèi)可以排除個體血壓和心率對宮頸彈性值的影響。對于伴有妊娠期高血壓，或血管性、血液性疾病的患者，E-Cervix 技術(shù)如何更廣泛地應(yīng)用還需進一步探討。

綜上所述，通過E-Cervix 技術(shù)可以相對客觀地反映出不同分娩方式生育史孕婦妊娠期宮頸組織隨孕周增加均產(chǎn)生一系列生理變化。對比不同分娩方式生育史孕婦妊娠期宮頸參數(shù)的差異，提示不同分娩方式會影響再次妊娠時宮頸彈性和宮頸長度的變化，有助于提高自發(fā)性早產(chǎn)的預(yù)測準(zhǔn)確性。