MRI聯合超聲診斷Ⅱ型胎兒成骨發育不全的應用價值研究

付麗曼，李 彥，陳舜玨，韓春慶，彭礫萱，宋忠華

(1.河北省石家莊市第四醫院超聲科，河北 石家莊 050011；2.河北醫科大學第三醫院放射科，河北 石家莊 050051)

胎兒四肢畸形是我國常見的胎兒產前畸形，給孕婦、家庭、社會帶來沉重的心理和醫療負擔。成骨發育不全作為胎兒四肢畸形的病種，其Ⅱ型為常染色體顯性遺傳或常染色體隱性遺傳，發病機制與編碼膠原的基因突變有關，屬嚴重致死型，可表現為嚴重的短肢畸形、骨脆性增加、肢體骨折易碎，對胎兒成骨發育不全的早期診斷有著重要的臨床意義[1-2]。超聲檢查是孕期首選的影像學檢查手段，隨著產前超聲診斷水平的不斷提高，胎兒肢體畸形檢出率也大大提高，但仍有一部分骨骼畸形因近場強帶來的混響偽影、成像視野小、胎兒活動、胎兒孕周、顱骨或羊水過少及孕婦肥胖等影響，易使胎兒部分結構顯示不清。此外超聲掃描角度選擇不恰當也可導致誤、漏診，對胎兒細微解剖結構畸形的診斷受到一定限制[2-4]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)作為無電離輻射損害的無創性影像學檢查工具，可多平面、多參數成像，軟組織分辨率高，基于這些特點應用于胎兒成像可獲得高質量的數字化斷層影像，能避免孕婦骨骼及腹內氣體的對胎兒的遮擋，近年來開始廣泛應用于胎兒產前檢查，胎兒MRI成像也成為研究的熱點[5-6]。本研究即通過比較超聲、MRI、超聲聯合MRI 3種方法診斷胎兒成骨不全的敏感度、特異度、準確度、陽性預測值、陰性預測值，分析超聲、MRI、MRI聯合超聲診斷胎兒成骨發育不全的應用價值。

1 資 料 與 方 法

1.1一般資料 回顧性分析2014年5月—2020年4月期間于我院進行產前檢查孕婦50例的臨床資料及影像學資料，年齡22～38歲，平均(29.22±5.37)歲；孕齡18～32周，平均(25.51±4.58)周，胎兒均經手術引產對大體標本進行最終病理診斷，其中有18例為Ⅱ型胎兒成骨不全。入組標準：MRI檢查及超聲檢查影像資料完備。

本研究經醫院倫理委員會批準。

1.2影像學檢查方法

1.2.1超聲檢查 使用Vlouson E8彩色多普勒超聲診斷儀，探頭頻率為5 MHz。首先行常規產前超聲的系統檢查，檢查胎兒頭面部、脊柱、胸腹壁及胸腹腔各臟器、四肢、胎盤、羊水、臍帶等以了解胎兒生長發育情況，測量胎兒雙頂徑、頭圍、腹圍、股骨長度、肱骨長度、小腦橫徑、羊水深度、臍動脈收縮期峰值流速/舒張期峰值流速比值、阻力指數、搏動指數等。采用連續順序超聲追蹤法即雙側上下肢肢體沿長軸方向從肢體近端開始掃查至肢體末端，完整的掃查完一個肢體后再掃查其他肢體情況。觀察肢體是否缺如及其內長骨的形態、數目、骨化程度、骨干彎曲/成角、骨折、姿勢、運動情況，測量胎兒四肢長骨長度。以3節段法將胎兒上、下肢分為肱骨、尺橈骨、手掌及手指；股骨、脛腓骨、足及趾進行檢查。手、足顯示不清楚或可疑畸形則采用三維超聲表面成像或骨骼成像模式進行容積掃查以確定胎兒手、足有無異常。如胎兒肢體遮擋導致顯示困難，可囑孕婦下床活動20～30 min后或適當加壓探頭推擠胎兒再進行檢查。

1.2.2MRI檢查 對超聲檢查發現胎兒四肢異常的病例于2 d 內行MRI 檢查。使用Siemens MAGNETOM Aera 1.5T超導型MRI掃描儀，以身體包裹線圈進行快速穩態進動采集，使用胎兒多平面T2WI單發快速自旋回波序列掃描以及T1WI梯度回波序列，主要掃描參數為T2-Haste 重復時間 (repetition time，TR)/回波時間(echo time，TE)=1 000/92 ms，帶寬(band width，BW)=411 Hz；T2-Trufi TR/TE=3.9/1.7 ms，翻轉角度(flip angle，FA)=70 °，獲得3個切面(軸位、矢狀面和冠狀面)，層厚3～5 mm，每次檢查總時間為30 min，成像范圍包括整個胎兒、胎盤和母體子宮。不給予孕婦和胎兒任何鎮靜劑，不進行增強檢查。

1.3影像學評價 超聲影像及MRI影像由2名兒科影像醫師(10年經驗和15年經驗)評價，當意見不一致時請另一名兒科影像醫師(25年經驗)評定。以大體病理檢查和X線檢查為金標準對超聲聲像圖、MRI影像表現進行對比分析。Ⅱ型胎兒成骨發育不全的診斷標準參照Solopova等[7]研究：大體及X線影像顯示雙上肢、下肢長骨短、寬、彎曲，胸廓狹小，肋骨和(或)四肢長骨骨折和(或)畸形，顱骨密度降低等。

1.4統計學方法 應用SPSS 22.0統計軟件分析數據。以胎兒引產術后病理診斷為金標準，根據金標準比較超聲、MRI、超聲聯合MRI 3種方法診斷胎兒成骨不全的敏感度、特異度、準確度、陽性預測值、陰性預測值。

2 結 果

MRI影像表現為：①矢狀面T2WI單次快速自旋回波影像顯示顯著縮短和弓形彎曲的四肢(圖1～2)，短且寬的長骨容易在上、下肢內識別；胸部較小且呈啞鈴狀，T2信號強度顯著降低，提示肺發育不全(圖2)。②冠狀面T2WI單次快速自旋回波影像顯示胎兒折疊的上和/或下肢內易識別出的變短、變寬的長骨(圖3)，以及小啞鈴狀的胸部，T2信號強度明顯降低(圖4)。③使用Weaver等[8]的方法對胎兒肺進行體積測量，顯示肺體積為10.3 mL，占年齡校正的肺體積預期值(34.2 mL)的30.1%。④胎兒顱骨因礦化不足不能清晰顯示，表現出“顱骨模糊”征象(圖3)。超聲聲像圖表現為：①顱骨骨化差或不骨化，回聲低于正常，厚薄不一(圖5 )，顱骨柔軟，顱內結構顯示得異常清晰，超聲下探頭稍用力推壓胎頭時胎頭易出現變形；眼眶及面部各骨骨化差，眼眶可呈低回聲；②四肢短小(圖6)，低于預測值2倍標準差以上或者低于第5百分位時，認為肢體短小，長骨短粗并發生不規則彎曲變形，有骨折征象，骨折愈合后局部變粗、鈣化差；全身骨骼回聲暗淡，后方可無聲影。③胸廓狹窄(圖7～8)，胸腹圍比值稍小，胸骨、肋骨短小，矢狀切面上胸廓回聲呈“鈴狀”或“啤酒瓶狀”，胸部有變形；胸腹連接處可見凹陷，肺組織聲像較少；④10例(占56%)伴有羊水過多，均為孕晚期孕婦。胎兒經手術引產后的大體標本見圖9。

在18例Ⅱ型胎兒成骨發育不全病例的影像學診斷中，MRI檢查診斷1例誤診為胎兒軟骨發育不全，1例誤診為致死性侏儒；超聲檢查4例誤診為胎兒軟骨發育不全，3例誤診為致死性侏儒，并有2例無法明確診斷。超聲聯合MRI診斷Ⅱ型胎兒成骨發育不全的敏感度、準確度均高于超聲檢查。見表1。

表1 不同檢查方法對Ⅱ型胎兒成骨發育不全的診斷效能Table 1 Diagnostic efficacy of different examination methods for osteogenesis imperfecta type Ⅱ (例數)

3 討 論

在本研究18例Ⅱ型胎兒成骨發育不全病例中，MRI檢查準確診斷15例、超聲檢查準確診斷11例、超聲聯合MRI檢查準確診斷17例，超聲檢查的診斷敏感度為61.11%、準確度為78.00%，MRI檢查的診斷敏感度為83.33%、準確度為90.00%，綜合考慮超聲檢查結果和MRI檢查結果，超聲聯合MRI較超聲檢查的診斷敏感度上升至94.44%、準確度上升至96.00%，此結果顯示超聲聯合MRI診斷Ⅱ型胎兒成骨發育不全具有目前影像學診斷方法中最佳的診斷效能。

胎兒成骨發育不全是一組遺傳性結締組織疾病，其基本病理是膠原蛋白成熟缺陷。胎兒成骨發育不全的發生率從20 000分之一到60 000分之一不等，在女性胎兒中更為常見[9-10]。 在95%的確診病例中，胎兒成骨發育不全是由Ⅰ型膠原蛋白原編碼基因(COL1A1和COL1A2)的顯性突變引起的。同時人類Ⅰ型膠原突變數據庫(www.le.ac.uk/genetics/collagen/index.thml)已發布并報道了400多種不同的因果突變[11-13]。胎兒成骨發育不全患者有25%(Ⅱ、Ⅲ型)至50%(Ⅰ、Ⅵ型)的遺傳概率，健康父母如果產下胎兒成骨發育不全的后代，其下一胎發生胎兒成骨發育不全的風險來自于親代生殖嵌合現象，其發生率估計為5%～8%[14]，因此應向所有具有危險因素的孕齡婦女者提供遺傳咨詢及必要的產前診斷。胎兒成骨發育不全的骨異常是由于異常膠原生成而導致膜性和軟骨內骨發育的普遍缺陷，包括明顯變薄的顱骨和囟門延遲關閉，而胎兒蟲噬狀骨骼過度形成導致骨質疏松。最常見的骨骼外表現包括藍色鞏膜、牙本質發育不全、韌帶過度松弛和進行性聽力喪失。該疾病的臨床表現差異很大：兒童可能僅表現為輕度骨質疏松癥(Ⅰ型胎兒成骨發育不全)，而最嚴重的病例可能在新生兒期的早期就具有致死性(Ⅱ型胎兒成骨發育不全)。根據使用最廣泛的分類[1，6，12]，胎兒成骨發育不全分為四種類型：Ⅰ～Ⅳ型。近年胎兒成骨發育不全Ⅴ型、Ⅵ型和肢根型已添加到分類中[1，12]，這些新的類型是根據最近的臨床和分子研究發現確定的。胎兒成骨發育不全也可分為變形性和非變形性骨病，這種隨機分組可能有助于將臨床表型與潛在的遺傳和病理生理學發現相關聯。

Ⅱ型胎兒成骨發育不全是最嚴重、最常見的致死類型，大多數患兒在圍產期死亡，新生兒期常因感染、呼吸窘迫、心功能不全或腦損傷引起的并發癥而死亡，新生兒具有柔軟的顱骨骨頭，奇特的三角形臉龐，鼻子喙和藍色鞏膜[1，12，15]。臨床檢查通常顯示由于多處骨折和典型的“青蛙狀”姿勢而導致肢體短且形變。因此，懷孕期間盡早診斷胎兒成骨發育不全對指導懷孕和指導處置至關重要。分子測試檢驗如成纖維細胞RNA和蛋白質分析以及提取血液中的基因組DNA分析等方法可用于識別突變的存在，并在致命胎兒成骨發育不全(Ⅱ型)的產前診斷以及評估輕度胎兒成骨發育不全(Ⅰ型)病例中發揮作用。但并非每個醫療機構都能提供最新的分子診斷檢查，并且Ⅰ型膠原基因的篩查不能涵蓋胎兒成骨發育不全的整個臨床類型，因為最新明確的類型(Ⅴ型、Ⅵ型、肢根型)在未知的位點上存在基因突變[12-13]。

本研究中，超聲檢查假陽性和假陰性的存在使胎兒成骨發育不全的超聲診斷準確度為78%，分析假陽性及假陰性存在的原因為超聲檢查視野范圍偏小，在羊水過少、母體有子宮肌瘤等情況下對胎兒病變顯示欠佳，超聲受到腹壁脂肪對超聲波穿透力和腹腔腸道氣體的干擾，易受胎位的限制等情況影響醫師觀察，發生錯誤判斷。

當前胎兒成骨發育不全的產前篩查和診斷主要基于特征性超聲和放射學發現。在沒有胎兒成骨發育不全既往史的情況下，通過產前超聲進行胎兒形態檢查仍然是胎兒成骨發育不全產前診斷的首選篩選方法。該病超聲檢查的特征包括長骨聲影的減少、明顯彎曲和短縮，以及妊娠早期頸部透明層厚度的增加[16]，據報道早在妊娠12～14周時，就可以作出單胎成骨發育不全的產前診斷[16-17]。Ngo等[18]的研究顯示盡管在妊娠18～22周時進行超聲檢查檢測致命骨骼發育異常的敏感度較高(對于主要肢體異常的檢測可達到94%～96%)，但其提供準確診斷的價值有限(30%～50%)。Tretter等[19]的研究認為盡管已經使用了幾種超聲檢查標準(如股骨短小、彎曲和胸部狹窄)來區分非致死型和致死型骨發育異常，但仍有7.8%的胎兒發生誤診。Ngo等[18]及Teng等[20]的研究認為超聲在檢測輕度胎兒成骨發育不全及詳細評估其他器官異常受到限制，尤其是在判定可能決定預后的肺發育不全程度方面，這些不足限制了超聲的臨床應用價值。

超聲診斷受到限制的原因主要為胎兒體位不佳、孕婦肥胖、骨盆骨遮擋、孕婦腸氣模糊、視野受限等，使用三維超聲可以提高產前診斷的準確性，但超聲檢查的固有局限性依然無法突破，且三維產前超聲也無法提供有關胎兒肺成熟的足夠信息。由于輻射損害，最初用于胎兒成骨發育不全產前診斷的常規放射線照相術如今已很少使用。 Ruando等[21]報道了多排螺旋CT掃描在胎兒成骨發育不全診斷中的應用價值，它可以提供有關異常骨基質、密度和形狀的詳細信息，然而CT的主要局限性依然是是胎兒受到大量電離輻射(最高3 mGy)的照射，也不能提供有關肺發育不全程度的可靠信息。

MRI作為一種胎兒產前診斷的影像學新方法，具有無創、無輻射損害、多平面成像、成像范圍大、能辨別組織特性、軟組織對比度好、空間分辨力高、圖像質量不受氣體及骨骼影響等特點，因此能提供超聲檢查以外的更多影像學信息，特別是在超聲難以確診的情況下，MRI能發揮重要的補充作用，MRI檢查最早可于孕12周后進行[1，6]，早于超聲檢查的孕中期18周。本研究使用的快速MRI是一種相對較新的成像方式，較短的采集時間可以“凍結”胎兒而無需進行鎮靜，在不使用電離輻射的情況下更詳細地研究胎兒解剖結構。多項研究表明胎兒MRI在產前評估復雜的中樞神經系統病理學方面具有價值，此外胎兒MRI 用于評估胎兒的胸部和腹部也具有獨特優勢。本研究中MRI檢查的假陽性和假陰性診斷均少于超聲檢查，分析原因為液體和固體組織之間具有高的T2對比，加之較高的空間分辨率，可使用大視野成像，去除孕婦的腸氣、腹壁脂肪、盆腔骨等解剖結構的遮擋[22]，清晰觀察胎兒的組織結構形態。本研究使用胎兒肺體積測量來分析肺的發育和功能，可有效診斷成骨發育不全胎兒的胸部狹窄異常。本研究使用超聲聯合MRI進行診斷，大幅提高了診斷效能。胎兒MRI清楚地顯示出長骨的多處骨折和變形，胎兒肺體積的定量和肺信號特征的評估可用于確定胎兒存活的預后[21-23]，這些發現均在產后尸檢結果得到證實。

總結本研究Ⅱ型胎兒成骨發育不全的影像學診斷要點為：超聲表現為嚴重四肢短肢畸形、多發性骨折、長骨彎曲成角、顱骨骨化不全、胸廓狹窄等；MRI表現為明顯縮短彎曲的四肢，手、足可表現正常，呈啞鈴狀的狹窄胸廓為其特征性表現，T2信號強度明顯降低，提示肺發育不全。Ⅱ型胎兒成骨發育不全的影像學診斷需與致死性侏儒、軟骨發育不全等其它短肢畸形進行鑒別。致死性侏儒同樣為致死性骨骼發育障礙，其形態學特征為大頭顱、 “三葉草”頭形、狹窄胸腔、腹部膨隆、嚴重的四肢長骨短小，干骺端粗大呈“聽筒”狀，四肢長骨均低于正常孕周值4個標準差，其四肢短小和小胸廓易與Ⅱ型胎兒成骨發育不全混淆。但致死性侏儒的胎頭明顯大于孕期、前額隆起、四肢極度短小，當超聲檢查受限時MRI影像可提供高分辨率的多平面影像進行鑒別診斷。Nelson的研究顯示，在股骨長/腹圍<0.16的病例中92%～96%為致死性侏儒，是預測致死性侏儒的可靠指標[24]。軟骨發育不全為軟骨骨化過程障礙，長骨生長緩慢，故長管骨變短并相對增粗，超聲聲像圖表現為顱骨、椎體和四肢長骨骨化差，回聲減低，四肢長骨短小，下肢較上肢明顯，但其成角彎曲少見，根據此要點MRI對于椎體及長骨形態的良好顯示有利于與其他短肢畸形鑒別。

本研究的局限性在于：作為一項回顧性研究樣本量較小，對圖像的回顧性觀察未使用盲法，這可能會使解釋產生偏差；尚未獲得所有病例的基因檢測結果數據，且研究時間跨度較大，使用的基因檢測可能會發生變化。鑒于有關胎兒MRI骨發育異常的文獻不足，本研究結果具一定借鑒價值。

綜上所述，對于成骨性發育不全，胎兒MRI可用于確認、糾正或完善超聲的產前診斷，尤其是在產前超聲能區分成骨性發育不全和其他類型的骨骼發育不良時起到重要作用。需要注意的是，單獨行MRI而未行超聲檢查違反產前篩查與診斷流程，因此MRI適用范圍為超聲檢查難以觀察或無法確診病例，即MRI作為超聲檢查的有益補充。胎兒MRI聯合超聲診斷可大幅提高目前超聲診斷的診斷敏感性及準確性，提高骨骼畸形的檢出率，減少漏誤診，有利于指導臨床。(本文圖見封三)