胎儿颅脑异常63例尸检病理学分析

王爱春,谢俊玲,汪颖南,孙笑非,卢利娟,孙云飞,顾依群

胎儿颅脑具有特殊的生理性特性,质地似“豆腐脑”,固定成型困难,颅脑解剖在胎儿尸检工作中非常困难并富挑战性。本文通过总结分析63例异常颅脑的病理学大体表现和组织学特点,以进一步加深对胎儿颅脑异常病理学的认识。

1 材料与方法

1.1 临床资料回顾性分析2012年11月～2022年8月北京市海淀区妇幼保健院存档的63例颅脑异常胎儿的临床、尸检及病理检查资料,重点分析胎儿颅脑异常的大体表现及组织病理学特点。胎儿尸体解剖均获得产妇及家属知情同意。

1.2 胎儿尸体解剖方法参考《临床技术操作规范(病理学分册)》[1],依次对胎儿进行体表检查、腹腔剖检、胸腔剖检、盆腔剖检、颈部剖检,最后进行颅腔剖检。颅腔剖检主要采用纱布包裹在体固定方法(图1),简要步骤:(1)剪开头皮,充分暴露颅骨,前囟剪开小口,矢状缝旁开0.5～1.0 cm剪开顶骨,向前越过冠状缝向外侧弧形剪开额骨,向后越过人字缝弧形剪开枕骨。同样方法剪开对侧,完成后,颅骨犹如“提篮状”,根据脑组织自溶情况,决定剪开暴露范围。(2)颅骨及头皮复位,纱布完整包裹头部,整个胎儿放入固定容器内,固定至少2周,期间每隔3～5天适当扩大暴露范围。(3)固定成型后,小心取出脑组织放在纱布上,可先取出大脑及脑干,剪开小脑幕后再取小脑,亦可两者连体取出。

图1 纱布包裹在体固定方法简要步骤:“提篮状”剪开颅骨操作示意图(A)及剪开后图像(B),颅骨及头皮复位,纱布包裹头部(C)后,把胎儿平放在固定容器内固定至少2周,取出脑组织(D)

2 结果

2.1 临床情况产妇年龄21～43岁,平均(32±3.64)岁,孕周13～35+6周,63例胎儿中2例为双胎妊娠,15例为围产期胎儿(≥28周)。胎儿性别:男性31例,女性32例。孕中期唐氏或无创DNA筛查低风险33例,高风险18例(其中12例行胎儿染色体检查,2例染色体正常,10例染色体异常),12例筛查结果不详。

2.2 尸检及病理学检查63例颅脑异常病例中结构性异常最多见(54例),其他依次为原发性肿瘤及瘤样病变(5例)、脑血管畸形伴破裂出血(3例)、结节性硬化症(1例)(表1)。其中23例合并其他系统的畸形,包括合并颜面部畸形6例(唇腭裂、眼球缺失、鼻骨缺失、耳廓畸形及副耳等),运动系统畸形7例(先天性脊柱裂、短肢畸形、多指/趾畸形及足内翻等),循环系统疾病6例(先天性心脏病、心脏横纹肌瘤及肺脏囊腺瘤等)及消化泌尿系统畸形4例(肛门闭锁、十二指肠狭窄、节段性肠梗阻及肾脏缺如等)。

表1 63例胎儿颅脑异常分类情况

颅脑结构性异常54例,包括:(1)16例神经管缺陷(neural tube defects, NTDs),其中9例无脑/露脑畸形,7例脑膜/脑膨出。无脑/露脑畸形表现为颅骨缺失,脑组织未发育或残存少量脑组织。若颅骨大面积缺失,脑组织完全未发育时称为无脑畸形(图2);若部分颅骨缺失,大体观或组织学检查见少量脑组织成分(一般为神经纤维及星形胶质细胞)时,称为露脑畸形(图3)。脑膜/脑膨出表现为部分颅骨缺损,脑膜/脑从缺损处膨出,若内容物含有胶质细胞及神经元等脑组织成分时为脑膜脑膨出(图4),若只含有脑膜及脑脊液,不见脑组织成分则为脑膜膨出(图5)。(2)15例胼胝体发育不良(缺如),包括10例完全型缺如[两侧大脑半球之间缺乏胼胝体连接,完全分离(图6)]及5例部分型缺如(胼胝体发育不全,仅嘴部、膝部可见,体部及压部缺如,从胼胝体不同部位取材,组织学检查有无神经纤维束是判断胼胝体是否缺如的重要标准(图7)]。(3)10例脑积水(9例原发性、1例继发于巨细胞病毒感染),大体观脑沟变浅、脑回消失,脑室高度扩张伴脑皮质变薄,组织学检查脑组织间质水肿,胶质细胞及神经元数量减少(图8)。(4)前脑无裂畸形8例,包括3例无叶型:大体观大脑镰和半球纵裂消失,不见脑沟脑回,两侧大脑半球完全融合形成原始单一脑室腔(图9),常合并胎儿面部中线畸形,如独眼、喙鼻、唇腭裂等;1例半叶型:大体观两侧大脑前部未分离,额顶叶融合形成较小的原始单一脑室腔,后部半球纵裂及大脑镰尚存(图10),伴或不伴面部中线畸形;4例脑叶型:两侧大脑半球已分离,仅于额叶的前下部融合,大多数为侧脑室前角和体部融合,胼胝体发育较差,一般面部正常。(5)小脑发育异常5例,包括3例Dandy-walker畸形(大体观小脑半球发育不良、蚓部缺失及第四脑室明显扩张)及2例小脑蚓部发育不良。结构性异常病例在孕中晚期产前超声筛查中均有异常提示,尸检结果与超声诊断一致率较高。

图2 无脑畸形:颅骨从枕骨到额骨大面积缺失,未见脑组织发育 图3 露脑畸形:A.头顶部分颅骨缺失,残存少量脑组织;B.组织学检查见神经纤维及胶质细胞等成分 图4 脑膜脑膨出:A.颅后部分枕骨缺损,脑膜及脑组织从缺损处膨出,形成囊袋样物;B.组织学检查囊内见神经纤维及胶质细胞等脑组织成分 图5 脑膜膨出:A.颅后少许枕骨缺损,部分脑膜膨出形成囊样物;B.组织学检查囊内未见脑组织成分 图6 A.完全性胼胝体缺如:两侧大脑半球之间缺乏胼胝体连接;B.正常脑组织对照(箭头红色、紫色、黄色及绿色分别代表胼胝体嘴部、膝部、体部及压部) 图7 部分性胼胝体缺如:A.仅见胼胝体嘴部、膝部(红色箭头),体部及压部缺如;B.从残存胼胝体处取材,组织学检查见神经纤维束,胶质细胞稀疏 图8 先天性脑积水:A.双侧侧脑室高度扩张伴脑皮质变薄,以后角为著;B.组织学检查见间质明显水肿、胶质细胞稀疏伴神经元数量减少 图9 前脑无裂畸形无叶型:大脑纵裂消失,两侧大脑半球完全融合形成原始单一脑室腔 图10 前脑无裂畸形半叶型:大脑后纵裂可见,前纵裂消失,两侧大脑半球前半部分融合,形成单一脑室腔

原发性肿瘤或瘤样病变5例,包括:2例未成熟畸胎瘤(1例在孕中期超声提示有占位性病变,另1例孕晚期超声提示侧脑室扩张),大体观肿瘤位于颅底,灰白色,弥漫侵犯小脑、脑干及大脑实质,组织学检查见较多原始神经管成分(图11);1例神经母细胞瘤(孕中期超声提示脊柱裂,颅脑未有异常发现),大体观肿物位于脑实质内,灰红色,边界不清,侵犯双侧脑室,组织学检查见弥漫一致的小圆细胞(图12);2例侧脑室脉络丛囊肿[大体观囊肿位于脑室内,灰红色,壁菲薄,内含清亮液体(图13)]。脑血管畸形伴破裂出血3例,其中1例孕晚期超声提示颅内出血,解剖时发现大脑矢状窦血管高度迂曲扩张伴破裂出血,侧脑室及第三脑室内见较多出血;另2例超声提示小脑部位占位性改变,解剖时发现小脑实质内明显出血,组织学检查见较多血管发育不良、管壁厚薄不一、血管扩张呈海绵状血管瘤样(图14)。其他1例为结节性硬化症,该例在孕中期超声提示心脏占位性病变,未提示颅脑异常,尸检发现左心室壁横纹肌瘤,脑实质内见多个呈巢团状异常分布的神经元(图15)。上述9例病变超声影像学诊断价值有限,最终诊断主要依赖尸检及病理学检查。

图11 未成熟畸胎瘤;A.大体呈灰白色,侵犯脑实质;B.组织学检查见未成熟神经管成分 图12 神经母细胞瘤:A.大体呈灰红色,侵犯脑室;B.组织学检查见弥漫一致的小圆细胞 图13 脉络丛囊肿:A.侧脑室内红色水泡样物,内含清亮液体;B.组织学检查见囊壁被覆单层上皮 图14 小脑血管畸形伴破裂出血:A.小脑蚓部见较多出血;B.组织学表现为海绵状血管瘤样结构 图15 结节性硬化症:脑实质内见巢团状分布的神经元细胞(该例合并心脏横纹肌瘤)

3 讨论

胎儿尸体解剖,在验证产前诊断、识别产前未发现的病变、死亡原因分析、为再次生育提供预防或指导性意见发挥着重要作用[2]。由于胎儿脑组织生理性的特点,如何有效固定脑组织是颅脑解剖的难点。有文献报道往脑室内注射福尔马林或冰醋酸及福尔马林的混合液,然后原位在体固定,可以提高成型效果[3-4]。与本文介绍的纱布包裹在体固定有异曲同工之处,均强调脑组织原位在体固定成型效果远强于新鲜离体后再行固定的效果。

3.1 胎儿颅脑结构性异常颅脑异常病例中以结构发育异常最为常见,该类病变多由产前超声筛查发现,尸检的主要目的是对产前诊断进行验证,在解剖过程中结合影像学检查结果非常重要。NTDs为原始神经管闭合缺陷所致,是胎儿期较常见的颅脑畸形,主要依赖孕中期(孕18～22周)胎儿超声及脊柱颅脑成像技术进行筛查[5]。NTDs包括脊柱和(或)颅骨的结构畸形,颅骨的结构畸形主要包括无脑/露脑畸形及脑膜/脑膨出。可发生在枕骨、顶骨、颞骨甚或眼眶等部位[6]。NTDs胎儿尸检时以大体观察为主,组织学检查是判断脑组织成分是否存在的主要方法。颅骨缺失的范围及有无胶质细胞、神经元等脑组织成分是无脑/露脑畸形的主要鉴别标准,膨出物内含的组织成分中有无脑组织是鉴别脑膜/脑膨出的主要标准。

胼胝体发育不良(缺如)的发生可能与染色体异常、基因突变、宫内感染、母亲酗酒及环境因素等相关[7-8]。胼胝体在孕12～20周由前到后依次完成嘴部-膝部-体部-压部的发育。胼胝体发育不良(缺如)多在孕晚期(孕30周后)通过超声筛查或MRI检查确诊[9]。根据胼胝体发育不良(缺如)的程度,分为完全性(解剖结构完全缺失)和部分性(发育较早者嘴部和膝部存在,体部和压部缺失)。本文15例胼胝体发育不良(缺如),10例为完全型,5例为部分型,根据有无合并其他结构或遗传学异常分为单纯型和复杂型。本文6例为复杂型(2例合并心脏畸形,2例合并无脑回-巨脑回畸形,1例合并小脑蚓部发育不良,1例合并尿道下裂),9例为单纯型。15例中有4例行胎儿染色体检测,1例8q11.1q12.1存在11.4 Mb片段杂合缺失,1例为9号染色体倒位,1例为21-三体,另1例无创DNA筛查高风险,羊穿后FISH检测胎儿染色体正常。因为胼胝体特殊的解剖位置,该类疾病解剖较为困难,尤其对颅脑固定成型程度要求较高,若固定成型较好,结合影像学检查,一般通过大体观察即可诊断,如脑组织内部自溶较重,大体观察不清,可以在其可疑解剖部位进行多块组织取材,组织学观察有无神经纤维束是判断胼胝体是否缺失的重要线索[10]。

胎儿脑积水是指脑脊液循环异常或脑室间隔宽度异常产生的一类脑部疾病,常伴脑实质破坏及头围增大,包括原发性(先天性)或继发性(获得性)两种类型,原发性多由神经系统畸形致脑脊液循环受阻所引起,继发性多由颅内出血、感染或颅内肿瘤等导致[11]。产前超声最早可于孕11～13周发现脑室宽度异常,在胎龄20～40周期间,脑室宽度相对趋于稳定,侧脑室后角是脑积水时首先扩张的部位,侧脑室房部又比脑室其他部位扩张的程度更大,因此,常通过头颅MRI或超声下测量侧脑室房部的宽度来评价胎儿脑积水的严重程度。正常脑室宽度范围(7.6±0.6) mm,当脑室宽度为10～12 mm时称为轻度侧脑室增宽;13～15 mm时称为中度侧脑室增宽;>15 mm时称为重度侧脑室增宽[12]。本组10例胎儿脑积水中9例为原发性,1例继发于巨细胞病毒感染。该类疾病由于脑室内积液较多,脑实质变薄,固定成型较困难。推荐沿冠状面按照从前到后的顺序每隔0.5 cm切开脑组织,重点观察侧脑室前角和后角的扩张程度,无论固定成型效果如何,一般都能观察到侧脑室扩张(后角较显著)及脑皮质变薄,组织学检查可见间质明显水肿、星形胶质细胞及神经元显著减少。

前脑无裂畸形,又称全前脑畸形,指原始前脑发育障碍,不能成功分裂出左右半球而引起的一组复杂的颅面畸形,临床少见,病因复杂,多与遗传因素(染色体异常、基因突变)及环境因素有关[13]。根据大脑分裂程度,分为(1)无叶型:大脑半球完全融合为原始的单一脑室腔,无脑中线,无透明隔腔,丘脑融合,合并面部中线畸形,包括独眼畸形、眼球缺失,喙鼻、无鼻,唇腭裂等。(2)半叶型:两侧大脑半球前部融合形成单一脑室,仅在后侧分开,丘脑常融合或不完全融合,可伴/不伴面部中线畸形。(3)脑叶型:大脑半球的前后纵裂发育尚好,丘脑完全或近全分开,胼胝体可以正常或不完全,仅额叶的前下部融合,胎儿面部正常。本组3例无叶型,均合并面部中线复杂畸形;1例半叶型,伴腭裂;4例脑叶型,均未见面部中线畸形。6例孕中期唐氏或无创DNA筛查低风险,2例筛查结果不详,提示产前染色体筛查对该类疾病诊断价值有限,主要依赖超声影像学技术得以早期发现。该类疾病解剖重点观察胎儿颌面部有无畸形及大脑半球分离的程度,无叶型及半叶型常合并面部中线畸形,通过大体观察大脑半球纵裂融合的程度即可诊断,完全融合的为无叶型,前部融合后部分离的为半叶型。脑叶型一般面部无畸形,脑组织外观与正常脑组织较难区分,需沿冠状面切开脑组织观察内部结构,结合影像学改变,重点观察额叶前下部及侧脑室前角有无融合。

小脑蚓部发育不良是一种由遗传和环境因素协同作用而致的多因素遗传病,与18-三体、13-三体、6号染色体拷贝数变异、巨细胞病毒、风疹病毒、母亲糖尿病等因素相关,常见于Joubert综合征和Dandy-walker综合征[14-15]。Joubert综合征表现为第四脑室顶膜和小脑蚓部发育不良,典型的Dandy-walker畸形三联征表现为小脑蚓部完全不发育或部分发育不全,第四脑室囊性扩张、颅后窝池增宽等[16]。本组5例小脑发育异常病例中有3例产前筛查低风险,2例进行了胎儿染色体检测,1例为18-三体,另1例为21-三体。由于影像学在正中矢状面可以完整显示小脑蚓部并且准确测量生物学径线,因此小脑蚓部发育不良的诊断主要依靠影像学测量的各参数值。解剖时重点观察小脑蚓部是否完整,小脑半球发育程度及第四脑室是否扩张等。

3.2 胎儿颅脑原发性肿瘤及瘤样病变文献报道胎儿未成熟性畸胎瘤好发于骶尾部、纵隔、性腺、口腔等中线部位,颅内罕见[17-18]。本文2例颅内未成熟畸胎瘤均发生在颅后窝,组织学分级均为Ⅲ级,其中1例向口咽部突出形成明显的肿物,孕中期超声提示有占位性病变。另1例在颅腔内弥漫性侵犯,破坏了小脑、脑干及脑室结构,孕晚期超声提示侧脑室扩张。神经母细胞瘤主要起源于交感神经系统和肾上腺髓质迁徙的原始神经嵴细胞,以腹膜后/肾上腺最常见,多在孕中晚期发现,可发生胎儿全身转移甚或累及胎盘,造成胎儿水肿、死胎等不良生殖结局[19-20]。本例神经母细胞瘤发生于24周胎儿,因超声提示胎儿脊柱裂终止妊娠,颅脑解剖时发现大脑中线部位灰红色肿物,边界不清,侵犯双侧脑室,未见其他部位转移。脉络丛位于双侧脑室、第三和第四脑室,妊娠第6周开始发育,由血管增生形成原始的脉络丛。在妊娠10～12周时脉络丛几乎占据整个侧脑室,随着孕周增长其迅速缩小,而脉络丛局部血管部分扩张包裹脑脊液,从而形成囊肿,90%以上的胎儿脉络丛囊肿可在妊娠28周前消失。根据是否合并其他异常,分为孤立性和复杂性脉络丛囊肿,复杂性脉络丛囊肿与胎儿染色体异常有关[21-22]。本文2例均为复杂性脉络丛囊肿,1例合并染色体异常(18-三体),另1例为双胎之一,合并足内翻。

3.3 胎儿颅脑血管畸形及其他病变脑动静脉畸形是由于胎儿发育过程中血管形成异常所引起,缺少毛细血管床,动脉、静脉直接交通,临床常见Galen静脉动脉瘤样畸形,是一种罕见的先天性脑血管发育畸形,常存在一个或多个动静脉瘘,这些动静脉瘘与前脑中央静脉相连接,导致该血管明显扩张,在大脑中线处表现为特征性的瘤样扩张结构[23]。胎儿受缺氧或其他不良刺激或血压波动较大时,畸形血管可发生破裂,是导致中晚期胎儿颅内出血的主要原因[24]。本文3例脑血管畸形中1例超声提示颅内出血,解剖时发现大脑矢状窦血管高度迂曲扩张伴破裂出血,侧脑室及第三脑室内见较多出血;另2例超声提示小脑部位占位性改变,解剖时发现小脑实质内明显出血,组织学检查见较多发育畸形的血管伴血管壁破裂。结节性硬化症是一种常染色体显性遗传病,主要与TSC1和TSC2致病基因有关,典型特点是累及多个系统的错构瘤,胎儿心脏横纹肌瘤是胎儿期最早形成的病变之一,是该疾病产前筛查时的主要阳性体征[25]。本文1例产前筛查时发现胎儿心脏占位性病变进行引产,尸检证实心脏为横纹肌瘤,同时在脑实质内见多个异常呈巢团状排列的神经元,符合结节性硬化症的表现。

综上,产后胎儿尸体解剖不仅有助于验证产前影像学诊断,还能明确一些产前影像及遗传学技术不能诊断的问题,例如本文所述的颅脑原发性肿瘤及血管畸形病变,产前筛查技术诊断价值有限,主要依赖尸检及病理学检查得以最终诊断。胎儿颅脑解剖时推荐使用纱布包裹在体固定法,可提高颅脑成型效果,利于大体观察。