超声弹性成像在早产预测中的应用研究进展

刘景莲 综述,任 苓 审校

(1.赣南医学院,江西 赣州 341000;2.赣南医学院第一附属医院超声医学科,江西 赣州 341000)

早产指妊娠达28周但未满37周的分娩,是全球范围内婴儿死亡的主要原因之一。2014年世界卫生组织公布,全球早产发生率达10.6%[1],2016年国内数据显示,我国早产发生率约为9.9%[2]。最新研究表明,随着我国对二胎、三胎政策的逐步开放,高龄产妇比例的增多,以及辅助生殖技术应用的增加,早产发生率呈逐年上升趋势[3]。早产发生机制复杂,危险因素多样,目前认为过早宫颈重塑所发生的宫颈软化、成熟、扩张等一系列改变是导致早产的最主要原因[4]。准确评估宫颈功能,早期识别早产高危人群,及时预测和预防早产,是降低早产发生率及围生儿死亡率的关键。经阴道超声测量宫颈长度(CL)是国内外指南中用于评估宫颈以预测早产的首选方法[5-6],但单独测量CL预测早产的敏感性不高,作为常规筛查尚有争议。且有研究证实妊娠期宫颈软化比CL缩短更早出现,传统超声无法检测出宫颈组织的这种早期病理生理变化,难以早期预测早产[7]。因超声弹性成像具有操作简便、无创、可重复性强、可量化评估整个宫颈组织的软硬度和均质性等优势,在评估早产风险发生方面有可观的临床价值,逐渐成为预测早产的新方法[8]。本文就超声弹性成像在早产预测中的应用研究进展进行了综述。

1 宫颈组织结构和生理变化

宫颈位于子宫体下段,是连接宫腔与阴道的柱状结构。宫颈组织主要是由细胞和细胞外基质构成的纤维结缔组织组成。细胞外基质由胶原蛋白、弹性蛋白、糖蛋白等组成,起支撑宫颈的作用,决定宫颈的硬度和弹性,而细胞部分则由血管平滑肌组成。有研究显示,与宫颈外口仅约10%的平滑肌不同,宫颈内口包含大约50%～60%平滑肌,可发挥类似括约肌功能,即宫颈内口收缩能力比外口强[9]。子宫颈对维持妊娠是不可或缺的,其必须保持关闭状态,使胎儿在宫腔内正常发育至足月,并形成一个屏障,阻止阴道微生物上升[10]。在妊娠期,随孕周增加,宫颈管会发生基质增加、胶原蛋白溶解、胶原纤维减少、断裂等一系列改变,导致宫颈软化、缩短、消退、扩张等,为分娩做准备,这些变化统称为“宫颈重塑”[11]。当上述变化过早发生时,即“过早宫颈重塑”,使得宫颈内口不能保持闭合状态至足月,将会导致早产发生[12]。

2 超声弹性成像预测早产

1991年,OPHIR等[13]首次提出超声弹性成像概念,其是一种非侵入性的新技术。超声弹性成像的原理是通过对组织施加适当压力,引起位移、速度和应变方面变化,从而确定不同组织软硬度,目前在乳腺、甲状腺和肝脏等良恶疾病诊断和鉴别诊断中有明显优越性。随着技术发展,不少学者已将其用于评估宫颈情况,如监测孕期宫颈弹性变化、预测早产和引产结局等。应变弹性成像技术(SE)、剪切波弹性成像技术(SWE)及多参数半定量弹性成像技术——E-cervix技术,是目前评估宫颈以预测早产常用的超声弹性成像方法。

2.1SE SE是最早用于临床的超声弹性成像技术之一,其通过用探头沿声束传播方向对组织施压,比较压迫前后的位移变化,以评估组织的应变,从而定性评估组织软硬度[14]。彭芳华等[15]将145例孕产妇分为早、中、晚孕3组,行宫颈评估后,各组间CL和宫颈弹性应变率有显著差异,且CL与弹性应变率间呈显著负相关,提示孕周越大,宫颈越短、越软,弹性应变率越高。MOLINA等[16]研究显示,应变弹性图可显示整个宫颈及宫颈各区域弹性变化,其中宫颈前唇远端(宫颈外口)比宫颈后唇近端(宫颈内口)柔软。

THOMAS等[17]于2007年第1次将SE用于评价孕期宫颈软硬度,提出孕期宫颈弹性变化或可成为早产的一项预测指标。HERNANDEZ-ANDRADE等[18]用SE评估孕中期妇女宫颈各区域应变值,认为只有宫颈内口应变值与早产相关,宫颈内口应变值低的孕产妇出现早产概率明显降低。在已有宫颈缩短的早产高危孕产妇中,宫颈内口应变值越大,早产发生概率越大[19-20]。WOZNIAK等[21]对333例无症状孕产妇进行研究时发现,妊娠18～20周时,宫颈更软的女性在妊娠30周时形成宫颈漏斗和CL缩短的风险明显增加,提示宫颈弹性异常在早产患者中更早发生,其预测早产的灵敏度为85.7%,特异度为97.6%。CHEN等[22]研究发现,有宫颈功能不全病史的早孕期女性,宫颈前唇明显较软,其应变灵敏度和特异度优于CL和宫颈管宽度,且宫颈前唇应变率和宫颈管宽度是妊娠早期宫颈功能不全的较好预测指标,提示SE可早期识别早产高危患者,从而可早期给予治疗或预防措施。近期研究发现,SE联合其他传统超声指标(如宫颈前角)对早产预测价值更大(受试者操作特征曲线下面积最大为0.874),优于单一超声参数[23]。然而,该技术高度依赖于操作人员的经验和技术水平,如对宫颈施压的标准不统一,将导致结果不稳定、可重复性差,这是其主要局限性。

2.2SWE SWE是利用超声声束所发出的声波,在组织内形成一种剪切波,其传播速度称为剪切波速度(SWV),与组织弹性直接相关,可用于定量评估组织软硬度[14]。HERNANDEZ-ANDRADE等[24]应用SWE评估妊娠女性宫颈,发现宫颈内口SWV高于外口,提出不同区域SWV差异可能与宫颈组织结构相关。后续研究表明,宫颈软化的变化在近端(内口)最大,远端(外口)最小,随着妊娠进展,SWV每周下降约4%,并且沿宫颈长轴有空间梯度的下降(即外口最软)[25-27]。

PALMERI等[7]研究发现,SWE可用于评估妊娠期宫颈,是预测早产的敏感指标。CARLSON等[28]研究发现,随孕周进展,SWV逐渐下降,即宫颈逐渐变软;当孕周相同时,先兆早产组和无症状组SWV值明显不同,中孕期时,无症状组SWE值显著高于先兆早产组,即正常者宫颈组织比先兆早产者更硬。众多学者对妊娠期间CL与宫颈软硬度的关系也进行了研究。HERNANDEZ-ANDRADE等[29]对633例中孕期单胎妊娠女性进行研究时发现,采用SWE定量测定进行评估时,<37孕周和<34孕周孕产妇早产风险比CL评估结果分别增加了4.5倍和21倍,且二者联合评估时比CL评估结果分别增加了18倍和120倍。但DUAN等[30]研究发现,宫颈软硬度与CL之间的相关性非常弱。O′HARA等[31]通过测量504例孕产妇宫颈内外口前后壁SWV时发现,妊娠结局为早产的孕产妇的中孕期宫颈内口(尤其是宫颈前壁)SWV显著下降,以孕28周前分娩孕产妇下降最明显,且在CL缩短前,宫颈内口SWV早已下降。

研究表明,SWE在预测早产方面存在可行性,可比CL更早发现宫颈变化,与其他超声参数联合更能提高其预测早产灵敏度[32]。既往研究多数基于中孕期产妇进行研究,妊娠早期测量CL预测早产仍有争议。一项研究对2 316例早孕期妇女进行分析时发现,在早孕期SWE检查确定的软宫颈与随后早产风险增加相关,其与CL无关,但仍需要进一步的研究来确定妊娠早期宫颈SWE评分在预测早产中的临床应用[33]。SWE虽然不需要施加外部压力,主观因素影响较小,但其仍然受动脉搏动、呼吸及选择的感兴趣区域大小等影响。目前尚无在妊娠期间使用剪切波的安全数据,这限制了SWE在产科的应用[34]。

2.3E-cervix技术 研究者利用超声弹性成像在评估宫颈上的优势,研制了一种新型的多参数半定量弹性成像技术——E-cervix技术,用于评估宫颈组织弹性,并利用Elastoscan软件,对宫颈组织因内应力(如子宫动脉搏动等)而产生的变形程度进行检测和分析,以不同颜色的弹性图像显示,其中,高形变量的软质部分显示为蓝色,而低形变量的硬质部分显示为红色。将感兴趣区域设立在宫颈矢状面,图像可自动分析,得到CL值及一组弹性参数值,这组参数可用于评价整个宫颈软硬度和均一性,即宫颈内口应变平均值(IOS)、宫颈外口应变平均值(EOS)、IOS/EOS、硬度比(HR)和弹性对比指数(ECI)[35]。

DU等[36]对217例孕产妇早、中、晚3个孕期进行重复宫颈弹性成像检查时发现,随着孕周增加,宫颈组织显著软化且不均质,CL、HR逐渐降低,IOS、EOS逐渐升高,且宫颈外口明显比内口柔软,提示采用E-cervix技术评估宫颈弹性,在观察者内部和观察者之间具有很好的一致性和可重复性。有相关研究(文献[37-38])证实了此观点。DU等[39]采用E-cervix技术对低危孕产妇早产进行预测时发现,中孕期IOS的受试者操作特征曲线下面积为0.730,灵敏度为72.73%,对早产有良好的预测作用。PATBERG等[40]对742例行CL筛查的孕产妇(18～22孕周)采用E-cervix技术进行研究时发现,此期间宫颈弹性参数可靠且稳定,且ECI与早产风险呈正相关。国内有研究采用E-cervix技术对足月产和早产孕产妇在孕中期时进行CL及各弹性参数测定时发现,早产组宫颈硬度显著下降,以宫颈内口最为柔软,且与单一宫颈参数相比,IOS与CL、IOS/EOS与CL联合对早产有更好的预测价值[41-42]。有研究对中孕期高风险女性(CL<2.5 cm)行宫颈弹性成像后发现,当CL为1.5～2.5 cm时,早产组和足月产组ECI评分有显著差异,提示当CL为1.5～2.5 cm时,增加宫颈弹性参数(尤其是ECI)有助于提高预测高风险女性早产的能力[43]。JUNG等[44]对接受孕酮治疗前后的短宫颈单胎孕产妇行宫颈弹性成像检查时发现,更高的IOS和EOS、更低的HR与早产风险增加显著相关。有研究显示,有子宫颈环形电切术史的孕产妇IOS、EOS和ECI较高,HR较低[45]。E-cervix弹性成像不仅可作为低危孕产妇早产的预测指标,还有助于识别早产的高危孕产妇,多项超声参数联合使用时预测价值更大。

采用统一、标准的弹性成像获取和应变测量方法可以减少测量误差,这可为以后的研究工作提供依据,并增加可重复性[46-47]。目前,E-cervix技术刚刚兴起,用于预测早产的研究相对较少见,且大多数为针对妊娠中期的单中心、小样本研究,不能排除选择偏倚对结果的影响,未来需要进一步开展多中心、大样本研究进行验证。

3 小 结

早产可增加母婴发病率和死亡率,给家庭、社会带来沉重的经济和情感负担[48],因此,早期预测并及时预防早产是产科亟需攻克的热点问题。随着超声弹性成像技术的迅速发展,尤其是近几年专为评估宫颈而研发的E-cervix新技术,在很大程度上可以弥补传统超声无法客观反映宫颈组织弹性(柔软度)的不足,多种超声手段联合使用或可提高对早产的预测价值。尽管目前关于E-cervix弹性成像联合其他超声技术预测早产的研究较少见,但均得出多项宫颈弹性参数或多种超声技术联合较单一使用有显著优势的结论[49]。因此,E-cervix技术在评估宫颈软硬度以预测早产方面有十分可观的前景。目前,采用宫颈弹性成像评估妊娠期宫颈尚无统一、客观的指标及评价标准,仍需要进一步深入研究。