三维磁共振成像在检出胎儿结肠先天异常方面的应用

孙子燕，夏黎明*，王承缘，杨小红

超声作为胎儿胃肠道畸形诊断的首选方法，有简便实用、费用低廉等优点，但是有许多局限和不足，例如操作者依赖性强，软组织分辨率差、视野小，易受孕妇肥胖、肠气、骨盆影响等。肠管扩张、羊水过多、肠管回声增强是胎儿胃肠道畸形超声常见征象，但是诊断特异性差，而胎儿胃肠道异常的产前早期诊断对妊娠期胎儿监测、妊娠方案选择以及出生后手术介入和监护意义重大[1-3]。尽管结肠病变在胎儿时期发病率相对较低，但是产前超声影像误诊率和漏诊率相当高，而早期诊断结肠闭锁、胎粪性腹膜炎有重要的临床价值，因为两者常常是致死性疾病[4]。常规的快速扰相梯度回波序列(fast spoiled gradient echo，FSPGR) T1WI和单次激发快速自旋回波序列(single shot fast spin echo，SSFSE) T2WI可以显示胎儿的结肠，但是呈节段性，整体性差。三维磁共振结肠成像(threedimensional MR imaging，3D-MRI)因其具有快速、直观、整体观强的特点，在胎儿检查中具有较大的优势。笔者采用3D-FSPGR序列行胎儿三维磁共振结肠成像(three-dimensional MR colonography，3DMRC)，旨在探讨3D-MRI技术在显示胎儿结肠正常解剖和病变方面的价值。

1 材料和方法

1.1 病例资料

2008年3月-2010年1月，对我院92例产前超声诊断和怀疑胎儿畸形的孕妇进行MRI检查，研究MRI在产前畸形诊断中的作用，其中外院78例，本院14例(注：本课题是和湖北省妇幼保健院的合作课题，病例大部分来源于湖北省妇幼保健院)。其中38例拟诊腹部畸形(外院33例，本院5例)纳入本研究，年龄22～35岁，平均24.7岁，孕周19～37周，平均为28.5周。入选标准为妊娠19周以上，经外院和本院产前超声拟诊胎儿腹部先天畸形，需MRI进一步检查确诊及了解结肠有无病变。所有胎儿的超声和3D MRI检查均得到孕妇家属知情同意,并签署知情同意书。

1.2 超声检查方法

二维及三维超声检查使用西门子公司Sequoia 512型彩色超声多普勒诊断系统，探头频率3.5～5 MHz。启动胎儿保护键，二维超声发射能量小于100 mW/cm2。38例胎儿在超声检查提示异常后，均在同一天由1名US主任医师复查确认诊断，并建议行MRI检查。

1.3 MRI扫描方法

MRI检查于超声检查后1～2天进行，MRI检查后对所检查胎儿进行随访观察，随访时间在MRI检查后1～10周以内。6例电话随访证实，22例因为胎儿严重畸形引产后经产科追踪尸检情况，胎儿尸检由湖北省妇幼保健院病理科负责。6例出生后进一步检查证实，4例检查失败者未进行随访。

MR检查使用美国GE公司HD、HDxt 1.5 T超导型MR成像仪，检查前先做好解释工作，消除孕妇紧张情绪，未使用镇静剂及腹带。孕妇取仰卧位，平静呼吸，采用相控阵体部线圈(Torso线圈)和8通道心脏线圈，在孕妇腹部三平面定位基础上常规行胎儿颅脑和胸腹部冠状面和矢状面扫描，应用SSFSE，扫描参数：TR 2100 ms，TE 90 ms，矩阵 224×224，视野44 cm×44 cm，激励次数0.5，带宽62.5 kHz。 3D-FSPGR序列行胎儿结肠三维成像，扫描参数：TR 3.4 ms，TE 1.4 ms，矩阵224×192，视野44 cm×44 cm，激励次数1.0，带宽62.5 kHz，翻转角45°，层厚及层距根据胎儿的孕周和大小来决定，一般层厚为3～6 mm，层间重叠0～2 mm。3D-MRI扫描均使用阵列空间敏感性编码(array spatial sensitivity encoding technique，ASSET)技术，即并行采集技术，加速因子为2和零填充内插处理(zerofi ll interpolation processing，ZIP) 技术。

1.4 MR图像后处理及胎儿结肠体积测量

将原始数据传输到工作站使用SUN ADW 4.4版本后处理软件进行三维图像后处理。使用多平面重组(multiplanar planar reformartion，MPR)、容积重组(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)和MR仿真结肠镜(magnetic resonance virtual colonoscopy，MRVC)等对结肠进行三维后处理。由2名MR医师共同阅片，无病变结肠体积和横径由两位经验丰富的技师在工作站上分别进行4次图像重组测量，取平均值。

2 结果

一次屏气3D-MRC采集时间10～14 s，图像重建时间5～10 min，成功率达89.47%(34/38)，2例因为孕妇不适和胎动频繁，2例因为羊水过多孕妇无法屏气采集失败。本组病例25例胎儿经阅片及追踪证实结肠无异常，结肠先天性异常9例。

2.1 不同孕周胎儿正常结肠的表现

图1～4 正常胎儿结肠三维MRI，MIP(图1，孕24+5周)和MPR(图2、3，孕37周)和VR(图4，孕32+6周)显示胎儿结肠和直肠Fig 1～4 3D-MR images of normal fetal colon.Fig 1: Coronal maximum intensity projection shows high signal intensity from ascending colon to rectum at 24 weeks 5 days' gestation.Fig 2, 3: Coronal and sagittal multiplanar planar reformartion shows high signal intensity from ascending colon to rectum at 37 weeks gestation.Fig 4: Volume-rendered image in anteroposterior view visualizes through ascending colon to rectum at 32 weeks 6 days' gestation.

图5、6 泄殖腔外翻。图5：矢状面T2WI显示胎儿肝脏外翻和骶管异常；图6：3D-MRC未显示结肠，提示闭锁Fig 5, 6 Cloacal exstrophy.Fig 5: Sagittal T2-weighted image shows fetal liver exstrophy and sacral canal anomaly.Fig 6: 3D MR colonography shows colon is not visualized, which is suggestive of atresia.

图7、8 左侧先天性膈疝。图7：胎儿胸部冠状面T2WI显示胃和小肠、结肠疝入左侧胸腔；图8：3DMRC显示结肠疝入胸腔合并旋转不良Fig 7, 8 Left congenital diaphragmatic hernia.Fig 7:Coronal T2-weighted image shows stomach, small intestine and colon are herniated into left thoracic space.Fig 8: 3D MR colonography shows extent of colon into left thoracic space combined with malrotation.

图9、10 先天性巨结肠。图9：SSFSE T2WI显示胎儿腹部肠管扩张(箭头)，呈低信号；图10：3D-MRC显示结肠扩张段(箭头)和狭窄段Fig 9, 10 Congenital magacolon.Fig 9: T2-weighted image using single shot fast spin echo shows dilatatiion of intestinal canal that is low signal intensity.Fig 10: 3D MR colonography shows dilated and narrow segment of colon.

胎儿结肠在3D-MRC上表现为明显高信号。MPR、VR和MIP模式可以清楚显示不同孕周胎儿正常结肠走形、结肠袋和纡曲折叠部分(图1～4)，类似出生后新生儿结肠钡剂灌肠造影，7例MRC图像显示胎儿结肠不连续(图1)。3例显示结肠纡曲。19～37周胎儿正常结肠体积为5.1～69.2 ml，胎儿期正常结肠横径小于1.8 cm。在孕19～27周时，正常胎儿结肠和远段小肠均可见高信号，孕28～32周左右整个结肠均能充盈，各段结肠充盈不一致，远段小肠高信号逐渐减少，32周以后只有结肠内显示高信号。升结肠和盲肠位于右侧腹肝脏下缘，长度相对较短，充盈较其他各段差，信号较其他各段偏低(图1、2)。随着孕周增加，结肠管径增大，升结肠和盲肠位置逐渐下降，一般低于直肠乙状结肠交界水平(图1、2、4)。横结肠一般从左后向右前斜行。降结肠位置较固定，直肠乙状结肠交界段位置固定，位于中线附近，相对较高，乙状结肠长度和形态变化多样。所有正常胎儿直肠均可显示，位于中线附近，膀胱和骶椎之间，紧贴膀胱后壁。3DMRC可以多平面显示直肠的三个侧方弯曲，上下两个凸向右侧，中间的弯曲较大，凸向左侧(图1)，在矢状位上可以看到凸向后方的骶曲，接下来是凸向前方而较小的会阴曲(图3)。

2.2 胎儿结肠先天性异常的超声、3D-MRC和最后诊断

1例泄殖腔外翻畸形，超声和SSFSE T2WI(图5)显示胎儿腹部脐膨出，单脐动脉，膀胱显示欠清，脊柱弯曲，骶椎排列紊乱，中断处可见脂肪组织进入椎管内，脊髓圆椎位于第3～4骶椎，未能明确诊断结肠闭锁，3D-MRC未显示胎儿正常结肠(图6)，引产后尸检显示胎儿全结肠和肛门闭锁，呈条索状。3例左侧先天性膈疝，SSFSE T2WI(图7)和3DMRC均清楚显示胃和结肠的疝入，1例清楚显示合并肠管异常旋转(图8)，后经随访和尸检证实。2例先天性巨结肠，超声只能提示肠管扩张，不能明确梗阻部位，SSFSE T2WI显示扩张肠管呈低信号(图9)，3D-FSPGR序列清楚显示Hirschsprung病扩张段、移行段和狭窄段，从而明确诊断(图10)。2例胎粪性腹膜炎，超声提示腹部肠管扩张和回声增强，T2WI显示腹部肠管扩张和囊性占位，3D-MRC未显示正常胎儿结肠，尸检示胎儿小肠和结肠多发闭锁。1例输尿管异位开口合并扩张积水，超声未显示结肠异常，3D-MRC显示结肠弧形受推移(见表1)。

3 讨论

磁共振成像在胎儿中枢神经系统、胸部正常解剖和疾病诊断方面得到广泛应用[5-7]，但在胎儿腹部肠道疾病方面报道较少[1-4]。同时常规的二维磁共振断层扫描并不能获得感兴趣区的完整三维影像。对一些复杂的胎儿畸形，即使是经验丰富的观察者也难以准确判断其解剖关系，因此，胎儿三维磁共振成像很有必要。早期的胎儿三维磁共振成像研究主要是测量宫内发育迟缓和巨大胎儿的体积和体重来评估胎儿的预后和生产方式的选择，而且采用二维无间隔扫描后三维重组，存在“阶梯状”伪影，用于胎儿正常解剖和疾病诊断方面的报道较少[8-11]。笔者采用目前最快速的3D-FSPGR技术加上并行采集技术(ASSET)行胎儿结肠三维图像采集用于胎儿正常结肠解剖和病变的显示，采集时间和后处理时间均较短，一次屏气采集时间10～14 s，基本上克服了胎动的影响，图像重建时间5～10 min，因此可以满足临床的需要。

良好的组织对比是清楚显示正常解剖和病变的前提。由于胎儿腹部肠管和周围组织灰阶差异不明显，三维超声不能显示胎儿完整的结肠，不能区分小肠和结肠的扩张，同时对于是否存在旋转不良、细小结肠、肠管狭窄和闭锁位置的判断较差[4]。而在磁共振T1WI上胎儿的结肠呈明显高信号，和周围肝脏以及其他器官软组织信号等存在明显的差异，因此3D-MRI显示胎儿完整结肠成为可能。胎儿结肠的T1WI高信号绝大部分来源于胎粪。有关研究表明[1-3]胎粪在孕13周左右在小肠产生，胎粪汇集在远段小肠和结肠，包括小肠分泌物、脱屑的肠黏膜上皮以及吞咽的羊水和上皮细胞，胎粪70%为水分，80%的干重成分为粘液物质，含有很高的蛋白浓度和顺磁性物质，如铜、铁和锰等，这些物质可以明显的缩短T1。由于胎儿在宫内，不能进行类似宫外新生儿的结肠造影，胎粪的存在是显示胎儿肠道的天然对比剂，在显示胎儿正常结肠和结肠病变方面有重要的价值。

本研究显示三维磁共振结肠成像可以提供和钡灌肠类似的图像，三维MR多平面重组和容积再现技术可以显示不同孕周正常胎儿结肠的走形和结肠袋，肠管分布、结肠曲和各段肠管包括位置不定的乙状结肠能被清楚辨认。与文献报道[1-3]基本一致，本研究显示在孕19～27周时，正常胎儿结肠和远段小肠均可见高信号，孕28～32周左右整个结肠均能充盈,各段结肠充盈不一致，远段小肠高信号逐渐减少，32周以后只有结肠内显示高信号。升结肠和盲肠位于右侧腹肝脏下缘，长度相对较短，充盈较其他各段差，信号较其他各段偏低。随着孕周增加，结肠管径增大，升结肠和盲肠位置逐渐下降，一般低于直肠乙状结肠交界水平。和成人一样，胎儿横结肠和乙状结肠的长度和位置变化较大。横结肠一般从左后向右前斜行。降结肠位置较固定，直肠乙状结肠交界段位置固定，位于中线附近，相对较高，乙状结肠长度和形态变化多样。所有正常胎儿直肠均可显示，位于中线附近，膀胱和骶椎之间，紧贴膀胱后壁。3D-MRC可以多平面显示直肠的三个侧方弯曲，上下两个凸向右侧，中间的弯曲较大，凸向左侧，在矢状位上可以看到凸向后方的骶曲，接下来是凸向前方而较小的会阴曲。研究表明[2]结肠袋的发生从升结肠开始，最早可在孕10～11周显示，结肠最大径线随孕周增加而增大(从20周的3～4 mm到出生时的8～15 mm)[3]。尽管胎粪从远及近依次充盈，有时由于部分阶段肠管内胎粪的缺乏可能显示结肠不连续。中晚期胎儿结肠的最宽处位于直肠和乙状结肠，反映了胎儿结肠由远及近逐渐充盈的动态过程。

3D-MRC对于结肠闭锁有较高的诊断价值，结肠闭锁往往合并于其他复杂畸形，如泄殖腔畸形和其他综合征。结肠闭锁胎儿预后很差，早期诊断对于孕妇咨询和妊娠结局的选择有重要的指导价值，而超声无法产前诊断胎儿结肠闭锁，三维磁共振结肠成像无疑成为超声诊断肠道病变的重要补充。对于腹腔囊性占位性病变，3D－MRC可以根据是否含有胎粪信号来鉴别是否来源于结肠，同时有研究[2]显示在产前诊断肠系膜囊肿和肠道重复畸形方面，3D-MRC的结肠低信号可以为诊断和鉴别诊断提供有用的信息。本研究在国内外首次报道MRI早期诊断胎儿先天性巨结肠，为围产期手术提供了一种新的检查胎儿结肠病变的诊断方法。先天性巨结肠的手术越来越提前进行，Albanese报道[12]一组平均在出生后4天进行经肛一次拖出型根治手术的新生儿先天性巨结肠，其疗效明显优于以往惯于较晚手术，因此早期诊断胎儿先天性巨结肠一方面可以为新生儿早期手术提供重要的临床信息，另一方面可以让新生儿尽量避免接受射线。对于左侧膈疝的显示，3D-MRC有明显的优势。因为左侧膈疝的内容物多是小肠和结肠，除非显示肠蠕动，临床上超声很容易诊断为胸腔内肿块和先天性肺囊腺瘤样畸形，3D-MRC可以利用结肠的高信号特点显示结肠的疝入和旋转情况，对于病变的鉴别和临床手术治疗和预后的判断很有帮助。

本研究不足在于样本和病种资料相对较少，因此大样本的病例研究很有必要。不容置疑的是胎动的影响可能导致胎儿结肠3D-MRI出现运动伪影，重复扫描可以获得优质的图像。

[1]Inaoka T, Sugimori H, Sasaki Y, et al.VIBE MRI for Evaluating the normal and abnormal gastrointestinal tract in fetuses.AJR, 2007, 189(6): W303-W308.

[2]Zizka J, Elias P, Hodik K, et al.Liver, meconium,haemorrhage: the value of T1-weighted images in fetal MRI.Pediatr Radiol, 2006, 36(8): 792-801.

[3]Brugger PC, Prayer D.Fetal abdominal magnetic resonance imaging.Eur J Radiol, 2006 , 57(2): 278-293.

[4]李胜利.胎儿畸形产前超声诊断学.北京:人民军医出版社, 2004:310-314.Li SL.Prenatal Ultrasonographic Diagnosis of Fetal Abnormalities.Beijing: People's Military Medical Press,2004: 310-314.

[5]夏黎明,杨文忠,邹明丽,等.胎儿主要器官的正常解剖和MR表现.中华放射学杂志, 2005, 39(10): 1064-1067.Xia LM, Yang WZ, Zou ML, et al.Normal anatomy and MR fi ndings of fetal main organs at MR imaging.Chin J Radiol, 2005, 39(10): 1064-1067.

[6]杨文忠,夏黎明,陈欣林,等.快速MRI对胎儿中枢神经系统先天畸形的诊断价值与超声对照研究.中华放射学杂志, 2005, 40(11):1139-1140.Yang WZ，Xia LM，Chen XL，et al. Fetal central nervous system anomalies: fast MRI vs ultrasonography.Chin J Radiol, 2005,40(11):1139-1140.

[7]孙子燕,夏黎明,陈欣林,等.胎儿先天性肺囊腺瘤样畸形的MRI表现及其诊断价值.中华放射学杂志, 2007,41(5): 490-492.Sun ZY, Xia LM, Chen XL, et al.Congenital cystic adenomatoid malformation of fetus: manifestations and diagnosis of MRI.Chin J Radiol, 2007,41(5):490-492.

[8]Kubik-Huch RA, Wildermuth S, Cettuzzi L, et al.Fetus and uteroplacental unit: fast MR imaging with threedimensional reconstruction and volumetry feasibility study.Radiology, 2001, 219(2):567–573.

[9]Prayer D, Brugger PC, Prayer L.Fetal MRI: techniques and protocols.Pediatr Radiol, 2004, 34(9): 685-693.

[10]Schierlitz L, Dumanli H, Robinson JN, et al.Threedimensional magnetic resonance imaging of fetal brains.Lancet, 2001, 357(9263):1177-1178.

[11]Hata N, Wada T, Chiba T, et al.Three-dimensional volume rendering of fetal MR images for the diagnosis of congenital cystic adenomatoid malformation.Acad Radiol, 2003, 10(3):309-312.

[12]Albanese CT, Jennings RW, Smith B, et al.Perineal onestage pull-through for Hirschsprung's disease.J Pediatr Surg, 1999, 34(3): 377-380.