診斷超聲與腦發(fā)育

周海燕 段云友 賈化平

（1 中國(guó)人民解放軍68310部隊(duì)門診部，陜西 臨潼 710600；2 第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院超聲診斷科，710038）

超聲作為一種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到臨床工作的各個(gè)方面，尤其是在產(chǎn)科領(lǐng)域，已成為產(chǎn)前保健的常規(guī)檢查手段，孕期超聲檢查多次化、早期化的現(xiàn)象也逐年增加[1]，超聲安全性再度成為熱點(diǎn)，而關(guān)注的焦點(diǎn)集中到超聲檢查對(duì)胎兒腦發(fā)育有無(wú)影響上。我們認(rèn)為這種關(guān)注極具合理性，從現(xiàn)實(shí)的角度看，雖然文獻(xiàn)報(bào)道診斷超聲可能對(duì)生物體產(chǎn)生多方面的影響，但人類流行病學(xué)研究的陽(yáng)性發(fā)現(xiàn)卻集中指向超聲對(duì)胎兒腦發(fā)育的潛在影響；同時(shí)，超聲生物效應(yīng)的基本物理機(jī)制和胎兒腦組織的易感性也為這種關(guān)注提供了理論依據(jù)。雖然就目前研究情況來(lái)看，尚不能確切回答診斷超聲對(duì)腦發(fā)育有無(wú)影響這一課題，但有必要基于現(xiàn)有的研究成果，為人們客觀評(píng)價(jià)診斷超聲對(duì)腦組織的安全性提供有益的信息。

1 超聲生物效應(yīng)人類流行病學(xué)研究

人類流行病學(xué)調(diào)查是超聲安全性研究的一個(gè)重要內(nèi)容，由于受到倫理學(xué)的限制和多種偏倚因素的影響，加之臨床應(yīng)用的實(shí)際聲場(chǎng)條件比較復(fù)雜，所以做一個(gè)理想的流行病學(xué)調(diào)查極為困難。Moore等[2]對(duì)1萬(wàn)名孕期接受超聲檢查的孕婦及對(duì)照組500人的后代共2428名兒童進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示兩組兒童語(yǔ)言、聽覺缺陷以及發(fā)育畸形等情況的發(fā)生率無(wú)顯著差異；Stark等[3]的一項(xiàng)調(diào)查則發(fā)現(xiàn)孕期超聲照射引起后代誦讀困難。Newnham等[4]進(jìn)行了1400多人的流行病學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)孕18周到38周做5次以上超聲檢查與孕期只做一次超聲檢查相比，胎兒出現(xiàn)明顯的宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩；.Campbell等[5]的一項(xiàng)回顧性配對(duì)研究顯示：一組說話遲的小孩在發(fā)音清晰度與語(yǔ)言理解、構(gòu)詞、語(yǔ)言記憶等方面與其他孩子有顯著差異，其母親在孕期接受超聲檢查的次數(shù)是對(duì)照組的2倍以上；Kieler等[6,7]調(diào)查了4637名中孕早期做過B型超聲檢查者，其后代說話遲、運(yùn)動(dòng)、發(fā)育遲等情況的發(fā)生率與對(duì)照組沒有差別；其后代的用手習(xí)慣總體上無(wú)差別，進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組男孩左利手比例增高。Salvesen等[8]調(diào)查了2161名8～9歲兒童的用手習(xí)慣，meta分析發(fā)現(xiàn)孕期進(jìn)行常規(guī)超聲檢查的后代，男孩左利手的比例高于對(duì)照組。Abramowicz等[9]分析了孕期超聲檢查與后代左利手的流行病學(xué)資料，認(rèn)為這些研究在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面存在的缺陷，主要是聲場(chǎng)參數(shù)不明確，人群選擇不合理，觀察指標(biāo)欠妥當(dāng)?shù)龋J(rèn)為超聲檢查引起左利手增多尚需進(jìn)一步確證，否則不能說明超聲對(duì)腦功能構(gòu)成影響，因?yàn)椴⑽从^察到表征腦功能的其他指標(biāo)有差異。Salvesen[10]分析了超聲照射引起左利手增多的文獻(xiàn)，認(rèn)為從總體上來(lái)講，存在偏倚因素多和統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用不當(dāng)?shù)膯栴}，尤為重要的是，左利手在正常人群眾亦有一定比例，同時(shí)左利手也有病理性及生理性之分，并且在研究中不能僅憑用手習(xí)慣變化這一個(gè)因素來(lái)判斷超聲照射對(duì)胎兒腦功能的影響，要多種指標(biāo)綜合分析。由以上資料可以看出，孕期超聲檢查對(duì)胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育可能有潛在的影響，雖然表現(xiàn)出來(lái)的征象還不夠引人注目，陽(yáng)性結(jié)果的說服力還不足，但是不容忽視。

2 超聲安全性動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

2.1 神經(jīng)行為學(xué)研究

設(shè)計(jì)良好的神經(jīng)行為學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)流行病學(xué)影響因素多，條件可控性差的缺點(diǎn)，研究結(jié)果更具說服力，是超聲安全性研究的重要方向。Suresh等[11]用3.5MHz診斷超聲持續(xù)照射孕14d大鼠，發(fā)現(xiàn)持續(xù)照射10min即可引起仔鼠運(yùn)動(dòng)及學(xué)習(xí)記憶功能的變化，且隨照射時(shí)間延長(zhǎng)變化更趨明顯。Ramnarine等[12]用1～4MHz的超聲照射胎齡9.5d的胎鼠30min，在環(huán)境溫度37℃、Ispta低于4W/cm2或峰值負(fù)壓低于1.9MPa條件下，沒有觀察到明顯的生物效應(yīng)；在更高的聲能水平，死胎數(shù)及畸胎數(shù)增多，頭尾屈曲畸形及頭部發(fā)育畸形最為常見。O'Brien等[13]用7.5 MHz超聲照射懷孕的恒河猴，孕20～35d每周照射5次，孕36～60d每周照射3次，每次照射10 min；孕60～150d每周照射1次，每次照射20min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幼猴出生后暫時(shí)性體質(zhì)量降低，肌張力減退；重復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了出生時(shí)低體質(zhì)量，但肌張力減退未能得到驗(yàn)證。Carnes等[14]用連續(xù)波超聲照射孕9d、12d、15d的孕鼠，發(fā)現(xiàn)死胎數(shù)及產(chǎn)后幼仔死亡數(shù)增多，各照射組幼仔出生體質(zhì)量明顯降低。Hande等[15]用3.5MHz超聲重復(fù)照射孕6.5d和11.5d的胎鼠10 min，發(fā)現(xiàn)仔鼠死亡率明顯升高，運(yùn)動(dòng)能力、神經(jīng)行為能力下降；Devi等[16]用同樣劑量的超聲照射妊娠14.5d的孕鼠，時(shí)間分別為10、20、30min，發(fā)現(xiàn)三組仔鼠的運(yùn)動(dòng)力、神經(jīng)行為能力均比對(duì)照組明顯下降。張振榮等[17]用平均聲強(qiáng)為0.67mW/cm2的超聲照射孕5d的wistar大鼠，發(fā)現(xiàn)照射20min以上，可引起仔鼠體質(zhì)量、體格發(fā)育、神經(jīng)反射、感覺和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力的明顯變化。

2.2 凋亡及凋亡相關(guān)基因表達(dá)的變化

生理性凋亡是腦組織正常發(fā)育過程中的重要調(diào)節(jié)機(jī)制，凋亡及其相關(guān)基因表達(dá)的變化可能對(duì)腦的正常發(fā)育和功能的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生影響。目前已有不少研究表明超聲照射會(huì)引起胎鼠腦組織細(xì)胞凋亡率及凋亡相關(guān)基因表達(dá)的變化：Beckett等[18]用超聲輻照小鼠，發(fā)現(xiàn)腦組織中許多區(qū)域呈現(xiàn)濃密的即刻早期基因（c-fos）蛋白的表達(dá)；孟素云等[19]用診斷超聲照射孕14d大鼠子宮體表投影區(qū)，照射30min組胎鼠腦海馬區(qū)可見有群集分布，著色深的FOS蛋白強(qiáng)陽(yáng)性標(biāo)記的神經(jīng)細(xì)胞，認(rèn)為診斷超聲輻照孕鼠超過30 min，可致胎鼠海馬區(qū)神經(jīng)元c-fos基因激活，其表達(dá)產(chǎn)物FOS蛋白增加，表明超聲照射對(duì)胎鼠中樞神經(jīng)元構(gòu)成刺激；程顏苓等[20,21]用彩超照射孕18d胎鼠，發(fā)現(xiàn)彩超照射20min以上，胎鼠海馬神經(jīng)元Fos蛋白表達(dá)增加，腦組織凋亡細(xì)胞明顯增多；輻照30min組胎鼠腦神經(jīng)元出現(xiàn)典型的凋亡超微結(jié)構(gòu)改變。

3 診斷超聲對(duì)胎兒腦組織影響的可能物理機(jī)制及實(shí)驗(yàn)證據(jù)

超聲是一種機(jī)械壓力波，研究表明其對(duì)生物體產(chǎn)生作用的主要物理機(jī)制是熱效應(yīng)、空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。在臨床診斷用超聲的聲場(chǎng)條件下，對(duì)于胎兒腦組織作用的可能機(jī)制，更多地考慮來(lái)自熱效應(yīng)。超聲在機(jī)體組織內(nèi)傳播的過程中，部分聲能被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能，從而引起組織溫度升高。Barnett等[22]提出脈沖多普勒超聲可引起組織溫升，特別是作用在骨和軟組織界面時(shí)，引起組織溫升的可能性更大。隨胎齡增大，胎兒骨化增快，在孕晚期，超聲可能會(huì)引起較大的溫升，從而對(duì)腦、骨髓等構(gòu)成影響。Doody等[23]用微測(cè)溫技術(shù)測(cè)量了脈沖多普勒超聲照射胎齡14周到29周所引起的胎兒椎骨的溫升，在295s照射時(shí)間內(nèi)，引起小孕齡胎兒椎骨溫升為0.6°C，引起大孕齡胎兒椎骨溫升為1.8°C，照射第一分鐘內(nèi)的溫升約占總溫升的70%；Barnett[24]認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)熱和超聲等物理因子引起的損傷非常敏感，脈沖多普勒超聲檢查過程中要保持聲束靜止并且采用相對(duì)較高的強(qiáng)度，這樣就會(huì)引起生物組織較高的溫升，在進(jìn)行胎兒腦血管頻譜多普勒研究時(shí)，就有可能引起胎兒腦組織損傷。

我們認(rèn)為，目前的超聲安全性研究現(xiàn)狀，還不能解決診斷超聲對(duì)胎兒腦發(fā)育影響這一課題，為了保證臨床超聲診斷的安全應(yīng)用，作為超聲科醫(yī)師，有三個(gè)問題需要引起注意：①應(yīng)當(dāng)知道超聲檢查模式和參數(shù)的設(shè)置對(duì)輸出能量的影響。②機(jī)械指數(shù)和熱指數(shù)是目前所能提供的最佳參數(shù)，但不能精確表明超聲對(duì)生物體所構(gòu)成潛在損害的危險(xiǎn)性大小。③早孕期是胎兒對(duì)各種因素引起損傷反映的高敏期，此期應(yīng)用彩超及頻譜多普勒要慎重，盡可能縮短檢查時(shí)間。

[1]Ijaiya MA,Aboyeji AP,Braimoh KT,et al.The role of ultrasound in obstetrics[J].Niger J Med,2002,11(2):50-55.

[2]Moore R,Prestridge LL,Newell GR.Effects of sonic radiation on grownth and development[J].Am J Epidemiol,1982,116(4):571-576.

[3]Stark CR,Orleans M,Haverkamp AD,et al.Short and long term risks after exposure to diagnostic ultrasound in utero[J].Obstet Gynecol,1984,63(2):194-200.

[4]Newnham JP,Evans SF,Michael CA,et al.Effects of Frequent Ultrasound During Pregnancy : A Randomized Controlled Trial[J].Lancet,1993,342(9):887-891.

[5]Campbell JD,Elford RW,Brant RF.Case-Controlled Study of Prenatal Ultrasound Exposure in Children with Delayed Speech[J].Canad Med Assoc J,1993,149(10):1435-1440.

[6]Kieler H,Ahlsten G,Haglund B,et al.Routine ultrasound screening in pregnancy and the children’s subsequent neurologic development[J].Obstet Gynecol,1998,91 (5 Pt 1):750-756.

[7]Kieler H,Axelsson O,Haglund B,et al.Routine ultrasound screening in pregnancy and the children ’s subsequent handedness[J].Early Hum Dev.1998,50(2):233-245.

[8]Salvesen KA,Diknes SH.Ultrasound during pregnancy and subsequent childhood non-right handedness : a meta-analysis[J].Ultrasound Obstet Gynecol.1999,13(4):241-246.

[9]Abramowicz JS,Kossoff G,Mars??l K,et al.Literature review by the ISUOG Bioeffects and Safety Committee[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2002,19(3):318-319.

[10]Salvesen KA.Ultrasound and left-handedness:a sinister association?[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2002,19(3):217-221.

[11]Suresh R,Uma Devi P,Ovchinnikov N,et al.Long-term effects of diagnostic ultrasound during fetal period on postnatal development and adult behavior of mouse[J].Life Sci,2002,71(3):339-350.

[12]Ramnarine KV,Nassiri DK,McCarthy A,et al.Effects of pulsed ultrasound on embryonic development : an in vitro study[J].Ultrasound Med Biol,1998,24(4):575-585.

[13]O'Brien WD,Hendrickx AG..Evaluation of the bioeffects of prenatal ultrasound exposure in the cynomolgus macaque (Macaca fascicularis):III.Developmental and hematologic studies[J].Teratology,1993,47(2):159-170.

[14]Carnes KI,Hess RA,Dunn F.The effect of ultrasound exposure in utero on the development of the fetal mouse testis: adult consequences[J].Ultrasound Med Biol,1995,21(9):1247-1257.

[15]Hande MP,Devi PV.Teratogenic effects of repeated exposures to X-rays and/or ultrasound in mice[J].Neurotoxicol Teratol,1995,17(2):179-188.

[16]Devi PU,Suresh R,Hande MP.Effect of fetal exposure to ultrasound on the behavior of the adult mouse[J].Radiat Res,1995,141(3):314-317.

[17]張振榮,陳健,桂君民.不同時(shí)間超聲輻射早孕大鼠的仔鼠神經(jīng)行為致畸觀察[J].中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志,1992,8(3):192-194.

[18]Beckett SR,Duxon MS,Aspley S,et al.Central c-fos expression following 20kHz/ultrasound induced defence behaviour in the rat[J].Brain Res Bull,1997,42(6):421-426.

[19]孟素云,米瑞發(fā),鄂玲玲,等.診斷超聲對(duì)胎鼠大腦FOS蛋白表達(dá)的研究[J].中華超聲影像學(xué)雜志,2000,9(5):314-316.

[20]程顏苓,段云友,曹鐵生.診斷級(jí)彩超照射后胎鼠腦組織Fos蛋白的表達(dá)[J].第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,22(10):905.

[21]程顏苓,段云友,曹鐵生,等.診斷劑量超聲與胎鼠中樞神經(jīng)元凋亡[J].中華超聲影像學(xué)雜志,2001,10(10):624-626.

[22]Barnett SB,Kossoff G,Edwards MJ.Is diagnostic ultrasound safe?Current international consensus on the thermal mechanism[J].Med J Aust,1994,160(1):33-37.

[23]Doody C,Porter H,Duck FA,et al.In vitro heating of human fetal vertebra by pulsed diagnostic ultrasound[J].Ultrasound Med Biol,1999,25(8):1289-1294.

[24]Barnett SB.Intracranial temperature elevation from diagnostic ultrasound[J].Ultrasound Med Biol,2001,27(7):883-888.