宫内缺氧对胎儿主动脉峡血流动力学影响的研究进展

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(中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004)

胎儿主动脉峡(aortic isthmus， AoI)是胎儿左右心室之间唯一的动脉连接[1-3]，位于左锁骨下动脉起始部与动脉导管和降主动脉交汇处之间[4-5]，是降主动脉与主动脉弓之间的分界线。胎儿AoI的血流参数变化对胎儿围生结局有一定的提示作用。本文就宫内缺氧时胎儿AoI的血流动力学及围生结局的研究进展进行综述。

1 正常胎儿AoI血流动力学特点

胎儿的体循环来自左右心室的射血，胎儿心输出量为联合心输出量。Kiserud等[6]对胎羊的研究显示，约10%的联合心输出量流经AoI。胎儿AoI距离心脏较近，AoI血流量能有效反映心输出量[2]。从左心室射出的血液使AoI血流方向呈正向，即由主动脉弓流向降主动脉，从右心室射出的血液(通过动脉导管)既可流向降主动脉(供应胎儿下半身)，也可流向主动脉弓(供应胎儿上半身)，故AoI的血流方向能反映胎儿上半身循环与胎盘、下半身循环的阻力差异。正常情况下，无论心脏收缩期还是舒张期，胎儿AoI的血流总是由主动脉弓向降主动脉正向流动[4，6]。应于胎儿静止时获得AoI的超声血流速度波形，且在纵向主动脉弓切面或横向三血管气管切面获得的波形均具有相似性及可重复性[3-4]。采用GE Voluson E8/E10超声仪测量AoI血流速度波形时，设置为产科超声程序，经腹二维探头频率为1～5 MHz，先将取样容积置于血管段适当位置，保持速度波形与探头角度<30°并尽可能接近0°；根据AoI调整取样容积的大小，一般约为2 mm，以避免记录邻近血管信号。典型的AoI血流速度波形易于识别：孕11周至足月时，首先会出现一个快速收缩时短加速时间，平均收缩期峰值流速(peak systolic velocity, PSV)为30～100 cm/s，随后出现一个平缓的减速和一个收缩末期窄切迹[3,7-8]。妊娠期前20周AoI无收缩末期反流。研究[1,7-8]表明，AoI血流速度波形的收缩末期窄切迹于妊娠25～30周开始出现，且随妊娠进展而逐渐增加，在收缩期结束时，会出现一个短暂的逆向峰值，可能是由于动脉导管的血流发出延迟以及加速时间较长所致，其大小则与右心室输出量有关[1]。运用胎儿循环的集中模型研究[1]证实，AoI收缩末期出现反向血流主要由于右心室血液射出时间比左心室相对较晚、且持续射血时间长所致。

Kennelly等[3]研究表明，随着孕周增加，AoI搏动指数(pulsatility index, PI)呈轻微增长趋势，且大脑中动脉(middle cerebral artery, MCA)的PI逐渐降低，因此PI是衡量下游阻力最适宜的指标之一。

2 宫内缺氧对胎儿AoI血流动力学的影响

2.1宫内缺氧对胎儿血流动力学影响 宫内缺氧胎儿主要表现为宫内生长受限(intrauterine growth restriction， IUGR)，即胎儿生长未达其遗传潜力，胎儿出生体质量低于同孕龄胎儿平均体质量的2个标准差，或低于同孕龄胎儿正常体质量的第十百分位数。部分学者[9]将IUGR胎儿定义为伴有多普勒超声异常的小于胎龄儿，而小于胎龄儿通常无生长受限和不良妊娠结局[10]。IUGR是胎儿及新生儿死亡的重要危险因素[11]，是导致围生期不良结局和长期后遗症(如脑瘫和成人代谢性疾病)的重要前期因素[5]。发达国家胎儿IUGR的主要原因是子宫胎盘血管灌注不足。约15%胎儿在孕期及围生期死亡的重要原因是继发于胎盘功能障碍的IUGR，这也是影响新生儿发病率和远期健康的重要因素[3]。胎盘功能障碍可使胎盘血管阻力升高、血管氧含量减少，此时胎儿心脏输出的血液重新分配给重要器官如大脑、心脏和肾上腺等，以保证重要器官的氧气充足[12]，但会导致心血管系统功能失调，使胎儿出生后终身罹患心血管疾病[9]。

胎盘血管功能障碍是引起胎儿宫内缺氧的重要原因，在发生IUGR之前即可导致脐动脉(umbilical artery， UA)血流阻力升高，舒张末期血流速度下降[7]。在胎盘灌注不良早期，胎盘阻力增高可导致UA舒张末期血流量减少；随着妊娠进展和胎盘阻力进一步增加，UA舒张末期血流可能消失，最终导致血流反向[8]。

胎盘阻力增高及胎儿外周血管收缩均会导致血液优先供给胎儿大脑及重要器官。当血流灌注减少时自动调节能力使脑血管舒张，引起脑血管阻力降低，导致MCA舒张末期血流量增多，MCA的PI降低，MCA PSV增加[8]，这一现象称为“脑保护效应”[3]。因此，通过检查胎儿循环中低氧血症引起的代偿症状，可以监测胎儿的健康状况。

2.2超声评估宫内缺氧对胎儿AoI血流动力学的影响 “脑保护效应”也可通过AoI舒张末期血流反向或血流消失来确定[9]。AoI是左右心室之间唯一的动脉连接，右心室主要供应胎儿全身和胎盘循环，左心室主要供应胎儿脑血管网，AoI的血流模式反映了心室输出与外周阻力之间的平衡状态，是评估IUGR胎儿血流动力学恶化的一个潜在的重要指标[4]，有助于预测围生儿的发病率和死亡率，是神经发育结果的长期预测因子[5，13]。

左心室和右心室射血使AoI的血流方向相反。左心室射血反映收缩期正向血流，而右心室射血反映收缩期反向血流，故AoI收缩期血流方向取决于左、右心室每搏输出量以及下游血管的阻力[14]。在心室舒张期，主动脉瓣和肺动脉瓣关闭，心室不射血，AoI的血流方向主要取决于上半身(包括大脑)与下半身(包括胎盘)的血管阻力差异。因此，右心室后负荷增加或左心室后负荷减低均可导致AoI收缩期血流反向[3,8]。正常胎儿右心室占优势，平均心输出量比左心室多13%～25%[14]。当胎儿出现宫内缺氧时，如IUGR，右心室比左心室更早受影响。胎盘灌注不足导致右心室输出量减少，而左心室输出量不变，此时通过卵圆孔的血流量增加，使正向AoI净血流量增加，以保证氧含量高的血液达到冠状动脉和脑血管床。脑血管阻力降低后，左心室输出量更多被重新分配至大脑，同时右心室前负荷增加。这种缺氧造成的代偿首先会导致右心衰竭，然后导致左心衰竭，最后发生胎死宫内。AoI舒张期血流反向意味着存在胎儿血液重新分配，表示上半身阻力(脑血管)减低，下半身阻力(胎盘)增高，而血流量的逆转表明胎儿在维持大脑氧合方面存在问题。

关于胎儿IUGR、胎盘功能不全与胎儿AoI血流量连续变化的研究[15]表明，多普勒超声评估AoI可为监测IUGR胎儿提供有价值的信息，但IUGR胎儿AoI的PSV无显著变化，说明心室收缩功能仅在血流动力学恶化的极晚期才开始衰竭。严重IUGR胎儿，AoI净血流量为反向，AoI的PI值异常增高[14]。初步研究[3]表明，AoI阻力指数异常也是诊断胎盘功能不全导致低氧血症的指标，具有重要临床意义。

AoI舒张期反向血流已作为胎儿失代偿的特异性标志，但对于IUGR的敏感度较低。IUGR胎儿中，50%神经发育不良者未表现出峡部的舒张期反向血流。Ruskamp等[16]提出了胎儿AoI血流指数(isthmic blood flow index， IFI)的概念。IFI是描述舒张期血流方向和血流量的敏感指标,IFI=(收缩期血流速度积分+舒张期血流速度积分)/收缩期血流速度积分。IFI值大致分为5种类型：①IFI<0，舒张期主要为反向血流，净流量为负值；②IFI=0，正向和反向血流量相等；③01，收缩期和舒张期血流均为正向。正常胎儿IFI值均>1，说明不存在缺氧。

由于右心室优势在妊娠中晚期增加，故AoI正向血流量随妊娠进展而逐渐减少，妊娠晚期IFI与右心搏出量、心输出量之间的反比关系更密切[17]。

研究[8,18-19]显示，胎儿发生宫内缺氧时，AoI血流速度波形的变化早于静脉导管、降主动脉及UA的变化。也有研究[5，14]得出不同结论，认为AoI血流异常大约发生于UA及MCA多普勒血流异常后的15～20天、静脉导管血流异常的前3～7天。UA或静脉导管出现舒张末期血流反向或消失的胎儿最终出现AoI舒张期血流反向[8]。

3 宫内缺氧胎儿AoI血流动力学改变后的围生结局

在IUGR胎儿出生后的最初数日，超声心动图显示婴儿的左心室输出量不增加[20]，提示出生时体质量较小的婴儿似乎无法适应出生后的血液循环。胎儿循环中，血液会优先供应胎儿大脑和心脏，推测出生后血液中气体的突然变化会导致脑血流突然减少，故“脑保护现象”可能导致神经系统受损。MCA PI异常的IUGR胎儿存在神经发育异常或细微的神经发育缺陷的风险。此外，早产儿中，胎儿的“脑保护效应”被发现与出生后认知能力差有关[20]。IUGR胎儿的循环变化可一直延续至出生后，并且正是由于“脑保护效应”，胎儿腹部器官更易受损[20]。

出现AoI血流多普勒异常的IUGR胎儿会发生神经系统发育异常。通常以贝莉婴幼儿发育量表-第2版(BSID Ⅱ)的智力发育指数来评估婴儿认知能力，分为记忆、习惯、问题解决、早期的数字概念、概括、分类、发声、语言和社会技能各项，每项平均值为100分；哈默史密斯婴幼儿神经系统检查则用于评估2～24个月龄婴幼儿的神经状态，评价其脑神经功能、姿势、动作、音调和反应、运动功能和行为的发展。在足月新生儿等低危人群中，18个月婴儿总得分低于74分被认为未达最佳标准[21]。

研究[22]表明，孕35周前胎儿AoI血流反向与出生后主动脉缩窄有明显相关性；主动脉缩窄胎儿在孕32周后AoI舒张末期血流速度减低，甚至出现收缩末期反向血流信号，PI也随之增高[23]。AoI的PI、AoI阻力指数、AoI舒张末期血流速度与并发症发生存在显著相关性，而AoI的PSV及时间平均最大峰值速度与并发症的相关性并不显著。相比其他指标如UA舒张末期血流消失或反向、MCA的PI降低、静脉导管a波消失或反向、AoI的PI增高以及早产等，AoI舒张期反向血流对围生儿发病率和死亡率的敏感性更高[5]。

分析胎儿AoI血流参数变化可有效提示胎儿宫内情况，有利于及时选择干预措施及干预最佳时机，降低婴幼儿死亡率及围生期发病率[24]。目前尚无有效的宫内治疗方法来干预胎儿IUGR，临床管理的重点是正确选择分娩时机，以防止胎儿酸中毒或死亡。关于胎儿AoI血流参数的临床意义还在进一步研究中，期待其可与其他多普勒参数联合应用，为预测胎儿IUGR及其恶化程度提供帮助，进而给予临床有效提示，以减少围生儿的发病率和死亡率。