妊娠中期胎儿脑外侧沟形态发育的7.0 T MRI轴位观察

林 楠 ，杲 悦，张淑涵，滕皋军，林祥涛，臧凤超，王锡明，方 芳，刘树伟，张忠和

（1.山东第一医科大学附属省立医院 山东大学附属省立医院医学影像科，山东 济南 250021；2.东南大学附属中大医院放射科，江苏 南京 210009；3.山东大学齐鲁医学院断层影像解剖学研究中心，山东 济南 250012）

在胎儿脑发育过程中，其外部形态与内部结构均不断发生变化，其中皮质的形态改变最典型，表现为表面沟回的出现与折叠［1］。脑沟为皮质表面的最直观结构，其形态发育是皮质成熟过程中最显著的宏观变化，其发育状况可视为判断胎脑发育状况及成熟度的标准［1］。外侧沟是大脑皮质表面重要且醒目的解剖学标示，亦是颅内病变定位的参考标志，为位于额、顶、颞、岛叶之间的缝隙，内充满脑脊液，是额、顶叶与颞、枕叶的分界标志，在所有大脑皮质脑沟中出现最早、形态最大且富于变化［1-3］。获得外侧沟的形态发育规律对产前评估胎脑皮质的发育状况及皮质发育相关畸形的诊断等均有重要的临床意义［4］。脑沟形成是皮质自身膨胀与折叠的结果，包括皮质内外层的扩张、迂曲折叠，可能来源于皮质内放射状排列的神经胶质与轴突纤维所产生的物理张力牵拉［5］。脑沟的形成也与胎脑细胞结构组成及皮质连接的复杂性有关，具备特定的时空规律［6］。妊娠第3个月时，外侧沟即可在解剖标本中识别出来［7］，是MRI上最早能观察到的胎儿脑沟。在宫内活体胎儿1.5 T MRI上，外侧沟多在16周可分辨［8］。笔者前期研究［1］发现，在超高场强的7.0 T MRI上，14周的胎儿标本即可观察到外侧沟的雏形。外侧沟的形态发育随孕周增长相对固定，当出现增宽、发育迟缓或折叠异常时，常提示邻近皮质发育异常［9］。

本研究旨在分析7.0 T超高场强MRI轴位图像上妊娠中期胎儿标本外侧沟的基本形态变化，获得其发育规律，为低场强MRI对宫内活体胎儿外侧沟发育相关异常性疾病的诊断与评估提供参考。

1 资料与方法

1.1 标本选择 标本来源于山东大学齐鲁医学院断层影像解剖学研究中心，均为自发性流产、其他脑外病变或母体疾病所采取的药物引产、死胎或早产儿死亡。纳入标准：①妊娠记录中未出现宫内窘迫、胎儿染色体异常、母体遗传性疾病、先兆子痫及子痫。②妊娠期间的超声检查及标本的3.0 T MRI检查均显示胎儿脑解剖结构正常并发育适宜（判断标准为端脑大小及皮质、侧脑室和胼胝体的发育状况）。③对于上述标准无法确定胎儿脑发育是否正常或怀疑存在病变者，解剖证实。本研究经山东第一医科大学附属省立医院伦理委员会批准。

符合标准的46例胎儿标本作为研究对象（表1）。

表1 46例胎儿标本的胎龄与性别分布例

根据妊娠记录（以母体末次月经计算）辅以胎儿顶臀长、头围及足长判断其胎龄。标本获得后，立即放置于35%～40%甲醛水溶液中保存，并于1个月内完成7.0 T MRI扫描。

1.2 仪器与方法 使用BRUKER 7.0 T MRI机和大鼠体部线圈，内径60 mm。扫描序列及参数：T1WI TR 384.4 ms，TE 15.8 ms，回波链长度1，矩阵512×512，激励次数1；T2WI TR 12 000.0 ms，TE 50.0 ms，回波链长度8，矩阵256×256，NEX 4；层厚、层距均为0.5 mm；采集时间30～60 min/方位；扫描视野根据胎儿头围大小调节，并最终使SNR≥80%。

1.3 图像预处理 选用Amira 5.2（Visage Imaging，Australia）图像处理软件。选取T2WI图像导入至软件中，识别外侧沟并勾画轮廓。以经过基底节区、丘脑的最大断面为标准参照层面，每2个孕周设为1组，逐层对外侧沟进行识别及描绘，将每组标本外侧沟出现频率较高的大体形态描绘出来。外侧沟测绘标准：以横轴位为基础，以大脑外侧面额顶叶外下缘与颞叶外上缘为顶点，沿脑皮质连续勾画。描绘过程见图1。所有外侧沟存在的断面进行逐一、逐层识别及描绘，得到相应图像并保存。图像描绘工作由2名熟悉胎脑MRI解剖及熟练应用Amira 5.2软件的专业人员共同合作完成。

图1 Amira软件外侧沟轮廓描绘示意图

2 结果

14～22周胎儿脑7.0 T MRI轴位观察示，外侧沟形态于基底节区、丘脑层面最典型，其在该层面上、下方，逐渐变浅或消失。外侧沟整体形态发育过程表现为深度由浅到深、表面开口由大到小的变化规律，即由皮质表面宽大而表浅的凹陷发育变化为狭窄并深入的缝隙。14～15周时，可见外侧沟雏形，表现为皮质表面的浅波浪状、较平滑的凹陷；邻近额顶颞部皮质岛盖平坦，膨隆不明显；额顶部岛盖与颞部岛盖分离、无聚拢（图2a）。16～17周时，外侧沟呈浅梯形状，深度较前略加深，脑沟底部平面形成，顶部岛盖间距离宽大，宽度整体表现为皮质表面浅而宽大的凹陷；外侧沟底部的皮质反折处成角较大，额顶部、颞部皮质与岛叶表面皮质略分离；额顶部岛盖形成，与颞部岛盖亦分离、无明显聚拢（图2b）。18～19周时，外侧沟呈深梯形状，深度进一步加深，顶部宽度减小，整体表现为皮质表面浅而宽大的凹陷，但此时已伴随岛盖聚拢；外侧沟底部的皮质反折处成角减小，额顶部、颞部皮质与岛叶表面皮质亦靠拢；额顶部岛盖与颞部岛盖靠近、聚拢（图2c）。20～22周时，外侧沟呈π 状，此时额顶部与颞部岛盖已接近完全聚拢，外侧沟闭合，整体表现为狭窄并深入皮质的缝隙（图2d）。

14～22周胎儿双侧外侧沟均未发生迂曲、折叠或发出次级分枝。右侧半球外侧沟发育速度较左侧略快，表现为外侧沟的凹陷程度、邻近岛盖聚拢程度在右侧半球较左侧半球显著。外侧沟形态变化示意图见图3。

图2 7.0 T MRI胎脑轴位T2WI图像图2a～2d 分别为15、17、19、22周断面经过基底节区、丘脑。外侧沟整体发育过程表现为深度由浅到深、表面开口由大到小的变化规律，即由皮质表面宽大而表浅的凹陷发育变化为狭窄并深入的缝隙。左下角线段长度代表1 cm图3 胎脑外侧沟形态变化示意图图3a 14～15周时外侧沟表现为皮质表面浅的波浪状凹陷图3b 16～17周时外侧沟呈浅梯形状图3c 18～19周时，外侧沟呈深梯形状图3d 20～22周时，外侧沟呈π 状

3 讨论

3.1 外侧沟的形态发育变化 脑沟的生长是大脑皮质伴随胎儿发育不断折叠的结果，因此外侧沟的形态也随孕周发生相应变化。随着岛盖形成，外侧沟的形态逐渐变窄、加深［10］。目前对胎儿外侧沟的形态研究多采用超声检查，前期研究［11-12］利用三维超声发现外侧沟的基本发育规律为：13～17周时表现为光滑而平整的凹陷，几乎与颅骨平行；17～24周时，岛盖各部分开始变得紧凑，外侧沟似梯形，并以宽基底附着于颅骨表面；24周后岛盖各部分更紧凑，当颞叶、额叶和顶叶靠近岛叶前后，形成似矩形的裂隙样结构，直至最终关闭。早期外侧沟的形态变化较大，可能与岛盖未闭合有关，伴随岛盖的靠近并逐渐闭合，外侧沟形态趋于稳定。本研究中外侧沟的形态变化趋势与前期超声研究结果相一致，但在其形态变化所发生的具体时间上存在差异。这可能是由于检查技术的不同或研究者对外侧沟形态变化的宏观判定标准不同所致。与超声检查相比，7.0 T MRI图像分辨力显著提高，可薄层连续观察，能更清晰显示此期内外侧沟的形态。

前期研究［7-8］表明，胎儿脑沟发育具备半球间差异，右侧半球脑沟出现时间较左侧半球早1～2周，且右侧半球脑沟深度多大于左侧半球。本研究亦发现上述趋势，表现为右侧半球外侧沟凹陷程度、岛盖相互靠拢并闭合趋势较左侧快，且略明显。

3.2 外侧沟的临床意义 脑沟的形态变化可视为胎脑皮质发育相关疾病诊断的重要依据［1，8］。外侧沟作为发生时间最早的脑沟，是大脑表面发育的重要标志，也是判断胎儿脑组织是否发育成熟的重要指标［1-2，8］。其整体形态发育变化与邻近岛盖皮质的发育、聚拢紧密相关［10］。若外侧沟的形态变化与孕周不符或有明显形态异常，则可能存在脑的发育畸形［4］。

本课题组前期研究［13］发现，外侧沟区域是大脑半球的最早折叠区域，这种折叠可能与初期的脑叶分界相关；妊娠中晚期，外侧沟的凹陷与折叠速度快于相应侧大脑半球的膨胀速度，这可能与人脑皮质表面积、体积的显著增加或功能发育相关。在宫内生长受限的患儿中，可发现外侧沟深度与折叠程度的异常，多表现为右侧外侧沟深度的增加速率较正常对照组明显降低，并伴随岛盖的形态变化［4］。在Miller-Dieker综合征相关的无脑回畸形胎儿中，可见皮层与外侧沟的延迟成熟，两者具备相关性［14］。此外，研究［15-18］发现外侧沟邻近皮质是胎儿多小脑回畸形的好发部位。因此，评估外侧沟的形态发育状况是判断胎脑皮质发育与成熟状态的重要标志。

本研究的不足之处：①现阶段，7.0 T超高场强MRI尚不能应用于宫内胎儿。因此，本研究结果尚无法直接应用于临床。②选择的胎儿标本，其组织学水平的变化或福尔马林的固定作用会对测量结果产生一定影响。③观察局限于横断面，缺乏其他位置的对应描述，亦缺乏三维重建与定量测量数据。

总之，胎儿脑外侧沟的整体形态发育变化与邻近岛盖皮质的发育、聚拢程度紧密相关；妊娠中期胎儿外侧沟尚处于发育的初始阶段；7.0 T MRI可清晰显示此时期胎儿脑外侧沟的形态变化。