龐穎， 包雨微， 孫子燕， 李茜， 夏黎明

充足的氧氣供應(yīng)是胎兒生長和發(fā)育的必備條件，胎兒的氧氣供給主要取決于母體子宮的血供及氧含量、胎盤的血流及氧灌注以及臍靜脈的血流[1-2]。氧分子體積小且具有親脂性，在細(xì)胞內(nèi)外氧分壓存在梯度時，很容易穿透胎盤的細(xì)胞膜[3-6]。

BOLD-MRI技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，國外也有少量文獻(xiàn)把BOLD-MRI用于宮內(nèi)缺氧動物模型以及高氧狀態(tài)下人類胎兒胎盤[7-9]。胎盤功能下降，導(dǎo)致母體氧氣及養(yǎng)分向胎兒供應(yīng)量的減少，是胎兒生長受限(fetal growth restriction，F(xiàn)GR)的重要原因之一。FGR的新生兒圍生期死亡率及并發(fā)癥發(fā)生率較高[10]，童年期間較同齡兒體形小，成年后患高血壓、冠心病及腦卒中的概率較正常人高[11]，因此及時準(zhǔn)確地評估胎盤的氧合功能對臨床具有重要的指導(dǎo)意義，胎盤的氧運輸功能可以通過臍穿刺獲得臍血管的氧含量來評估，但是這種有創(chuàng)的檢查存在風(fēng)險，在臨床上應(yīng)用并不多。臨床上主要通過多普勒胎心音檢測及胎兒心電圖的ST波分析來間接反映胎兒的宮內(nèi)缺氧狀態(tài)，目前尚無可以直接無創(chuàng)地檢測胎盤及胎兒氧合狀態(tài)的方法。本研究采用無創(chuàng)的BOLD-MRI技術(shù)去評估正常胎盤在高氧情況下氧合狀態(tài)的改變，探討B(tài)OLD-MRI成為潛在的胎盤功能檢測方法的可能性，并為研究胎盤功能下降提供基礎(chǔ)研究。

圖1 紅線為勾畫的胎盤ROI曲線。

材料與方法

1.臨床資料

2016年10月-2017年3月在本院行MRI檢查的孕婦20例，20例均先行外院或本院超聲檢查，因胎兒畸形而非胎盤病變而就診，胎兒體重及臍動脈、母體子宮動脈血流均正常范圍。孕婦年齡21～34歲，孕周22周+1～37周+3，平均30周+3。本研究中所有檢查孕婦和家屬均簽署知情同意書。

2.檢查方法

采用Siemens Skyra 3.0T磁共振掃描儀和18通道腹部相控陣線圈。孕婦無需注射鎮(zhèn)靜劑及對比劑，采用仰臥位或側(cè)臥位，無需屏氣掃描，先以胎盤為中心行孕婦盆腔橫軸面、矢狀面和冠狀面HASTE序列三平面定位掃描，觀察胎盤的形態(tài)及信號狀況，然后再行橫軸面BOLD掃描。掃描前孕婦帶好吸氧面罩，前3min吸入空氣，后7min持續(xù)吸入純度大于90%的氧氣(流速12 L/min)，邊吸氣邊持續(xù)掃描10 min，采用T2*序列采集數(shù)據(jù)，10 min內(nèi)總共采集75個動態(tài)周期。HASTE序列掃描參數(shù)：TR 1100 ms，TE 87 ms，層厚4 mm，間距4.8 mm，視野70 cm×40 cm，激勵次數(shù)1。 BOLD序列掃描參數(shù)：TR 8000 ms，TE 30 ms，層厚6 mm，間距4.8 mm，視野220 cm×150 cm，激勵次數(shù)1，反轉(zhuǎn)角90°。

3.圖像和數(shù)據(jù)分析

使用Siemens Syngo工作站對圖像后處理，選取胎盤顯示較好的層面，避開血管、血竇及胎盤出血、囊變區(qū)，選取比較信號比較均質(zhì)的胎盤區(qū)域，勾畫2個ROI(不同層面)并求取信號值(圖1)。為了避免孕婦呼吸運動的干擾，依次根據(jù)每個動態(tài)周期適當(dāng)調(diào)整ROI的位置，每個病例在不同層面勾勒兩個ROI區(qū)域，測量對應(yīng)的BOLD信號值，并求取兩組數(shù)據(jù)的平均值。在掃描的10 min75個周期內(nèi)，每個ROI會對應(yīng)75個BOLD信號值 ，首先選取前3 min的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)化的參考值(BOLDnormoxia)，然后選取后7 min的平均值作為BOLDhyperoxia，最后計算出△BOLD，△BOLD=(BOLDhyperoxia-BOLDnormoxia)×100%，使用matlab畫出時間-信號曲線圖。

吸氧后的BOLDhyperoxia和吸氧前的BOLDnormoxia采用t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

所有孕婦前3 min吸入空氣的BOLDnormoxia平均值為295.12 ，后7 min吸入氧氣后的BOLDhyperoxia平均值為323.88，△BOLD=(BOLDhyperoxia-BOLDnormoxia)×100%=10.7%±1.4%。對吸氧前后的數(shù)值采用配對t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.3471，P=0.00004)。 使用metlab畫出時間-信號曲線圖，吸氧后較吸氧前的△BOLD顯著上升(圖2)。

討 論

目前，關(guān)于MRI對于胎盤的研究方向主要集中于診斷胎盤植入方面[12]，功能磁共振研究相對較少。BOLD作為研究腦功能的傳統(tǒng)序列之一，最近也有一些研究把其擴展應(yīng)用于體內(nèi)大血管及其它器官如腎臟、藥物負(fù)荷狀態(tài)下的心肌等氧合狀態(tài)的評估，但是用于胎盤的研究較少。有研究對羊胎等給予不同氧濃度刺激，使用BOLD-MRI研究其在不同條件下的信號變化情況，證實了羊胎器官的氧合水平與BOLD信號之間具有緊密相關(guān)性。

高氧或低氧會引起胎盤和胎兒器官去氧血紅蛋白和含氧血紅蛋白含量的改變。去氧血紅蛋白為順磁性，含氧血紅蛋白為抗磁性，高氧狀態(tài)下，去氧血紅蛋白濃度減少，延長了T2*的釋放時間，BOLD信號增高。BOLD信號的絕對值除了受到脫氧血紅蛋白所占比例的影響之外，還受到了多種因素的綜合影響，比如物理學(xué)因素上如距離射頻線圈的距離、磁場均勻性、序列參數(shù)尤其是回波時間，以及生理學(xué)因素如血紅蛋白的濃度、血細(xì)胞比容、組織的血流量和血容量等，所以僅僅測量BOLD信號值，可重復(fù)性不高[9,13-14]。因此，不同孕婦胎盤的BOLD信號的絕對值變化較大，而且同一個孕婦不同時期測得的數(shù)值可能也會有所差別，但是勾勒同一個胎盤不同的ROI并計算求出的△BOLD可重復(fù)性比較好。

圖2 吸氧前后胎盤△BOLD時間-信號曲線圖。

圖3 正常人血紅蛋白的氧離曲線。PaO2：氧分壓，SaO2：血紅蛋白氧飽和度。

母體的高氧狀態(tài)會引起胎兒氧供的增加，前提是胎盤功能正常[15]。母體的高氧狀態(tài)會引起母體絨毛間隙血液的氧分壓增高，從而導(dǎo)致氧氣穿透胎盤細(xì)胞膜由母體向胎兒方向擴散。正常狀態(tài)下，母體的血氧飽和度大約為98%左右，接近飽和，而胎兒血的血氧飽和度只有約70%。對照氧解離曲線圖[16](圖3)，胎兒的血樣飽和度處于一個較低水平，且處于曲線較陡峭的部分，因此對供氧條件的改變更加敏感，氧分壓一旦產(chǎn)生改變，胎兒及胎盤的△BOLD變化則更加明顯[5,17]。

為了測量值準(zhǔn)確，需要盡量保證ROI始終位于同一位置沒有大的波動，掃描過程中孕婦始終保持同一姿勢不變，在BOLD序列掃描之前即帶好吸氧面罩，以避免造成對孕婦的打擾，吸氧過程中持續(xù)掃描不間斷，對于孕婦呼吸運動造成的波動，在后處理過程中根據(jù)每個動態(tài)周期適當(dāng)手動微調(diào)ROI的位置，盡量保證其始終位于胎盤的同一位置內(nèi)。不同胎盤的△BOLD之間存在差異，分析原因除了個體生理學(xué)因素的差異之外，可能還和面罩未能完全緊貼孕婦口鼻，二者之間可能存在不同程度的空隙，引起不同量的空氣混入氧氣吸入體內(nèi)引起氧分壓的不同而造成。

Sorensen等[9]研究發(fā)現(xiàn)胎盤的胎兒面信號較暗的區(qū)域及母體面信號較亮的區(qū)域之間在高氧狀態(tài)下的△BOLD值差異較大。同樣的高氧狀態(tài)下，胎兒面的胎盤組織BOLD值變化更明顯，很可能是因為此區(qū)域富含胎盤絨毛，血供豐富。本研究在探索的初期，也曾嘗試分別勾畫母體及胎兒面胎盤ROI區(qū)，分別測量△BOLDmaternal和△BOLDfetal，但是測量的數(shù)值的可重復(fù)性較低?？赡芎投咧g解剖結(jié)構(gòu)分解欠清晰有關(guān)，完全區(qū)分兩者實際操作起來有一定難度。

胎盤功能正常的妊娠，臍靜脈的氧分壓和子宮靜脈的氧分壓非常接近，因此高氧狀態(tài)下，胎盤的BOLD值增加也反應(yīng)了由胎盤向胎兒的氧供應(yīng)，因此可以用△BOLD去有效的評估胎盤功能狀態(tài)，有了這個研究基礎(chǔ)，此技術(shù)還可進一步用來評估胎盤功能不良的疾病如FGR。子宮-胎盤功能不全，導(dǎo)致母體氧氣及養(yǎng)分向胎兒供應(yīng)量的減少，是FGR的重要原因。臍穿刺顯示生長發(fā)育受限的胎兒常表現(xiàn)為低氧狀態(tài)及伴隨的高碳酸血癥以及酸中毒[18-19]，但是臍穿刺具有一定的風(fēng)險性，而且迄今臨床上尚沒有無創(chuàng)評估胎兒氧合狀態(tài)的方法。

本研究證實了在母體高氧狀態(tài)下，BOLD具有作為無創(chuàng)技術(shù)去實時評估胎盤的氧合狀態(tài)的潛能，還可以同時用BOLD評估胎兒多個臟器如肝、脾、腎、腦等的氧合狀態(tài)。有了正常胎盤氧合狀態(tài)的研究基礎(chǔ)，下一步筆者將會進一步將BOLD-MRI應(yīng)用于FGR進行探索研究。對于比較嚴(yán)重的FGR胎兒做臍穿刺，如果在母體高氧狀態(tài)下胎兒的血氧分壓保持不變，那么意味著胎兒預(yù)后不良，需要考慮立即分娩[15]，基于這個理論，如果母體高氧情況下，胎盤的BOLD-MRI信號不變或者有所下降，則提示胎盤功能受損及出生預(yù)后欠佳。檢測FGR的胎盤及胎兒氧合狀態(tài)，方便指導(dǎo)臨床制定合適的治療計劃，減少FGR孕期風(fēng)險，降低FGR并發(fā)癥的發(fā)生，這將是筆者下一步的研究內(nèi)容和方向。

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