血管铸型结合CT 三维模型评估先兆子痫胎盘血管结构

郭红志， 王瑜*， 张加琪,3， 梁海彬， 马梓玮， 冯伟， 吴忧， 司子燚

1.锦州医科大学湖北医药学院附属襄阳市第一人民医院研究生联合培养基地超声影像科，湖北 襄阳441000； 2.湖北医药学院附属襄阳市第一人民医院超声影像科，湖北 襄阳 441000； 3.湖北省胎儿复杂畸形精准诊断临床医学研究中心，湖北 襄阳 441000； 4.南方医科大学人体解剖学教研室，国家级医学形态学虚拟仿真实验教学中心，广州 510515

先兆子痫（preeclampsia，PE）称为子痫前期，是女性妊娠期特有的疾病，以新发高血压、蛋白尿和血管功能障碍为主要特点[1]。研究表明胎盘结构及功能的改变与子痫前期密切相关。国内外多采用病理解剖、免疫组化、电子显微镜、CT 等途径研究胎盘血管结构[2～9]。CT 增强扫描能提供三维成像数据而被应用于血管结构研究，血管铸型模型则可以显示血管的细小分支及走形而被广泛应用于微小血管的形态学研究[7～12]。采用血管铸型、CT 三维数字化技术对胎盘的形态学结构进行研究也见诸报道，但大部分是单独运用血管铸型技术得到胎盘血管的实体铸型模型，进而通过相应的观察和测量分析胎盘血管，或者通过对离体胎盘血管注入造影剂，再通过CT 扫描三维数字化技术对胎盘血管结构进行研究，在完整、真实和综合评价胎盘血管形态学方面具有一定的局限性[6～8]。本研究联合血管铸型和CT 三维数字化两种技术方法，通过添加造影剂的铸型试剂灌注获得胎盘血管铸型实体模型进行CT 扫描得到胎盘三维模型数据，研究子痫前期胎盘的血管结构特点，统计分析子痫前期胎盘血管的解剖学特征，为进一步探究其发病机制提供研究思路。

1 材料和方法

1.1 一般资料

随机收集2018 年11 月至2020 年6 月于襄阳市第一人民医院生产的134 例孕周≥34 周的孕妇胎盘。正常组胎盘68 例，来源于正常妊娠的孕妇，正常组排除标准：①孕妇患有妊娠期高血压病、妊娠期糖尿病、慢性高血压、慢性肾炎；②胎盘不完整，非单胎妊娠；③胎盘铸型模型存在明显灌注渗漏或者无法灌注成型的情况。实验组胎盘66 例，孕妇经临床确诊先兆子痫，其中36 例属于轻度子痫前期，30 例属于重度子痫前期。先兆子痫的诊断按照美国妇产科学会（ACOG 2019）标准[13]。实验组排除标准：①孕妇患有妊娠期糖尿病、慢性高血压、慢性肾炎；②胎盘不完整、非单胎妊娠；③胎盘铸型模型存在明显灌注渗漏或者无法灌注成型的情况。本研究取得每位患者的知情同意，并获襄阳市第一人民医院伦理委员会批准（2018-GCP-34）。

1.2 研究方法

1.2.1 胎盘铸型材料 血管填充剂主要材料选用自凝型牙托粉、牙托水（上海新世纪齿科材料有限公司生产）。灌注用自凝牙托粉20 g，自凝牙托水40 mL，邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）6 mL，硫酸钡（造影剂，同时起一定的硬化作用）12 g（动脉造影）或6 g（静脉造影），红色或者蓝色颜料3 g，按情况配制成数份。塑料套管、血管钳、20 mL 注射器等。用于动脉造影的硫酸钡试剂用量为静脉的2 倍。

1.2.2 灌注流程 灌注流程同陈洁等[11]基本一致。收集孕妇生产后的胎盘，浸泡于含100 U 肝素的500 mL 生理盐水中清除血凝块，分离脐带的动脉及静脉，分别置入塑料套管并用血管钳固定。先后给脐静脉和脐动脉灌注铸型试剂，初始的灌注速度约为0.5 mL/s，脐动、静脉和胎盘胎儿面表面血管填充饱满，无明显渗漏现象，静待几分钟，根据需要补充灌注少许铸型剂，补灌注速度约为0.15 mL/min，最后，拔除套管，结扎脐静脉和动脉，待铸型剂凝固并硬化后，将铸型完成的标本浸泡于30%盐酸中腐蚀去除胎盘组织。2 周后，将铸型标本从酸箱中冲洗出来，保存于装有清水的标本容器中。

1.2.3 胎盘血管铸型数字化模型构建 将胎盘铸型标本胎儿面朝上平放于Toshiba Aquilion 64 排螺旋CT 扫描床上进行断层扫描，扫描参数：电压120 kV，电流50 mA，矩阵512×512，层厚0.5 mm。扫描数据通过Toshiba Vitrea（版本4.1.52）工作站进行容积重建，获得胎盘铸型标本的三维数字化数据。

1.2.4 测量 通过数显游标卡尺（精度0.01 mm）测量胎盘血管铸型模型的各级血管分支的直径，每级分支测量3 次以上取平均值，测量点尽可能位于脐带插入点及胎盘边缘靠中间的位置，且保证至少在3 支同级血管分支上进行测量。测量避开血管的局部突出及塌陷区域。胎盘动静脉的实际灌注剂量分别代表胎盘动静脉的血管容积。

1.3 统计分析

采用SPSS22.0（IBM）软件进行分析。3 组独立样本资料的统计学分析均做Shapiro-Wilk 正态性检验。计量资料以均数±标准差（±s）表示。样本符合正态分布，选用单因素方差分析（方差齐时组间比较采用One-way ANOVO，多重比较采用LSD；方差不齐时组间比较采用Welch 检验，多重比较选用Dunnett's T3法）。样本不符合正态分布，选用非参数检验Kruskal-Wallis H 检验。α=0.05 为检验水准，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

3 组胎盘在孕周的分布上无明显差异（P＞0.05），子痫前期孕妇年龄和体重较正常妊娠孕妇偏大（P＜0.05，表1）。

表1 3 组胎盘年龄、孕周及体重分布情况（±s）Tab.1 Distribution of placentas in age, gestational weeks and weight in the three groups (Mean±SD)

表1 3 组胎盘年龄、孕周及体重分布情况（±s）Tab.1 Distribution of placentas in age, gestational weeks and weight in the three groups (Mean±SD)

注：aP＜0.05，bP＜0.01，cP＞0.05，与正常组比较#P＜0.05，*P＜0.01，△P＞0.05，与轻度子痫前期组比较Notes：Compared with normal group, aP＜0.05,bP＜0.01,cP＞0.05；Compared with mild preeclampsia placenta, #P＜0.05,*P＜0.01, △P＞0.05.

胎盘分组Group 体重（kg）Weight年龄（岁）Age 孕周（周）Gestational weeks正常组（n=68）Normal placenta（n=68）轻度子痫前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）重度子痫前期（n=30）Late-onset severe preeclampsia placenta（n=30）65.9±4.6 68.2±4.0a 68.8±3.7b,△28.0±3.7 29.5±4.1a 29.7±3.0a,△37.6±1.5 37.5±1.3c 36.9±1.5c,△

2.2 胎盘铸型标本特征表现

3 组胎盘的血管容积、动静脉血管容积、胎盘动静脉分级数（脐动静脉被定义为1 级分支）、动静脉的分支直径及统计分析结果详见(表2，3)。晚发型重度子痫前期组胎盘的血管总容积、静脉血管容积小于同期的轻度子痫前期组和正常组，3 组胎盘动脉的血管容积无明显差异。晚发型重度子痫前期静脉分支数约4～6 级，轻度子痫前期及正常胎盘静脉约为5～7 级分支。3 组胎盘动脉分级数约为4～5 级分支。孕周偏早的晚发型重度子痫前期组胎盘相比临近同期的轻度子痫前期组及正常组，其末梢绒毛膜血管网整体上显稀疏，而孕终末期则差异不太明显（图1，2）。

图1 孕34 周子痫前期胎盘与正常胎盘铸型图及VR 重建伪彩图1、2、3：重度子痫前期胎盘（孕34 周）、轻度子痫前期胎盘（孕35.4 周）、正常妊娠胎盘（孕34.5 周）A、B：铸型图及其局部放大图图 C、D：VR 重建伪彩图及其局部放大图 重度子痫前期胎盘相比临近同期的轻度子痫前期及正常胎盘，末梢绒毛膜血管网整体显稀疏Fig.1 Casting map, VR reconstruction pseudo color map and local enlarged map of preeclampsia placenta and normal placenta. 1, 2, 3: severe preeclampsia (34 weeks), mild preeclampsia (35.4 weeks), normal pregnancy (34.5 weeks)；A, B: casting map,VR reconstruction pseudo color map; C, D：casting map, VR reconstruction pseudo color map and local enlarged map；Compared with mild preeclampsia placenta and normal placenta in the same period, the terminal chorionic vascular network of severe preeclampsia placenta was sparse on the whole.

图2 孕39 周子痫前期胎盘与正常胎盘铸型图及VR 重建局部放大图1、2、3：重度子痫前期胎盘（孕39 周）、轻度子痫前期胎盘（孕37.1 周）、正常妊娠胎盘（孕39.2 周）A、B：铸型图及其局部放大图C：VR 重建局部放大图 孕终末期重度子痫前期胎盘相比临近同期的轻度子痫前期及正常胎盘，末梢绒毛膜血管网整体差异较小Fig.2 Casting diagram, local enlarged view and VR reconstruction local enlarged view of preeclampsia placenta and normal placenta. 1, 2, 3: severe preeclampsia (39 weeks), mild preeclampsia (37.1weeks), normal pregnancy (39.2 weeks)；A, B:casting drawing and local enlarged drawing; C: VR reconstruction local enlarged view；Compared with the mild preeclampsia placenta and the normal placenta in the same period, the terminal chorionic vascular network of the severe preeclampsia placenta in the last trimester of pregnancy had little difference in the whole.

表2 胎盘血管铸型模型血管容积及分级数分布情况（±s）Tab.2 Vascular volume and grades distribution of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD)

表2 胎盘血管铸型模型血管容积及分级数分布情况（±s）Tab.2 Vascular volume and grades distribution of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD)

注：aP＜0.05，bP＜0.01，cP＞0.05，与正常组比较 #P＜0.05，* P＜0.01，△P＞0.05，与轻度子痫前期组比较Notes: Compared with normal group, aP＜0.05, bP＜0.01,cP＞0.05；Compared with mild preeclampsia placenta, #P＜0.05,*P＜0.01, △P＞0.05.

胎盘分组Group正常组（n=68）Normal placenta（n=68）轻度子痫前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）晚发型重度子痫前期（n=30）Late-onset severe preeclampsia placenta（n=30）胎盘血管总容积（mL）Total placental vascular volume 73.5±14.0胎盘静脉容积（mL）Placental vein volume胎盘动脉容积（mL）Placental artery volume静脉分级数（级）Venous grades动脉分级数（级）Arterial grades 45.9±8.3 27.7±8.1 6.1±0.6 4.8±0.4 74.6±13.0c 48.3±8.1c 26.5±6.3c 5.9±0.6c 4.9±0.4c 65.9±10.1b,*39.8±5.0b,*26.1±6.8c,△4.8±0.8b,*4.3±0.5b,*

表3 胎盘血管铸型模型各级血管分布情况（±s，mm）Tab.3 Distribution of blood vessels at all levels of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD, mm)

表3 胎盘血管铸型模型各级血管分布情况（±s，mm）Tab.3 Distribution of blood vessels at all levels of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD, mm)

注：aP＜0.05，bP＜0.01，cP＞0.05，与正常组比较；#P＜0.05，*P＜0.01，△P＞0.05，与轻度子痫前期组比较；V1,V2,V3,V4,V5 分别代表脐静脉及胎盘静脉2，3，4，5 级分支；A1,A2,A3,A4 分别代表脐动脉及胎盘动脉2，3，4 级分支Notes: Compared with normal group, aP＜0.05, bP＜0.01,cP＞0.05; Compared with Mild preeclampsia placenta, #P＜0.05, *P＜0.01, △P＞0.05; V1, V2, V3, V4,V5:umbilical vein, the second, third, fourth and fifth branches of placental vein；A1,A2,A3 and A4: umbilical artery, the second, third and fourth branches of the placental artery.

胎盘分组Group正常组（n=68）Normal placenta（n=68）轻度子痫前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）晚发型重度子痫前期（n=30）Late-onset severe preeclampsia placenta（n=30）V1 8.55±0.84 V2 4.68±0.56 V3 2.43±0.44 V4 1.35±0.23 V5 0.85±0.20 A1 4.46±0.39 A2 2.53±0.48 A3 1.43±0.30 A4 0.84±0.21 8.53±0.60c 4.78±0.26c 2.39±0.24c 1.30±0.22c 0.81±0.16c 4.50±0.22c 2.52±0.36c 1.45±0.31c 0.84±0.19c 7.00±0.74b,*3.78±0.85b,*1.80±0.80b,*0.82±0.32b,*0.53±0.21b,*4.36±0.22c,△2.37±0.24c,△1.25±0.24b,*0.62±0.21b,*

2.3 胎盘铸型模型CT 扫描重建表现

本文中的部分胎盘通过CT 扫描三维重建得到胎盘血管铸型模型的数字三维模型，并通过VR 重建展现，见图1～2。数字三维模型能显示胎盘血管的各级分支和走行，因动静脉血管的造影剂含量差异，在后处理时通过不同颜色展现胎盘动静脉的差异，与铸型模型的动静脉颜色相对应，不过对于胎盘细微血管的处理存在不足，部分末梢血管紧贴，且末梢血管存在毛细血管网吻合，两者的密度对比度不高。

3 讨论

3.1 血管铸型技术、CT 三维数字化模型研究胎盘血管优势

李美芝等[6]、De Clercq 等[8]通过氧化铅等不同类型的材料作为造影剂灌注离体胎盘，其后通过CT 扫描构建胎盘血管网数字化三维模型，进行胎盘血管的研究，其灌注过程中出现细微渗漏可能影响最终结果；且氧化铅有一定的毒性，对人员和环境具有潜在的危害。本研究在铸型模型构建完成的基础上，通过CT 扫描重建得到胎盘血管的三维结构模型，能有效避免细微渗漏现象干扰，可从任意角度和不同深部对胎盘血管结构进行观察，对铸型模型的结构展示提供补充，同时其能长久储存，不易损坏，两者结合，能很好地为临床教学和科学研究服务；本造影剂硫酸钡作为安全经济无污染造影剂被临床广泛应用。

3.2 不同程度子痫前期胎盘血管结构特点

尹格平等[10]和陈洁等[11]通过不同材料构建胎盘铸型模型，测量发现重度子痫前期胎盘血管系统容量、脐静脉分级数、末梢动静脉比值与正常胎盘相比有差异，其中早发型重度子痫前期胎盘（孕周＜34 周）与正常胎盘在血管容量、血管分支数、各级分支血管直径等方面差异显著。陈洁等[11]发现晚发型重度子痫前期与同期正常妊娠比较，其动脉各级管径差异无显著性，这与本结果有差异。陈洁等[11]还发现早发型重度子痫前期胎盘动脉的各级分支与同期正常妊娠胎盘有差异。本文发现晚发型重度子痫前期与同期正常妊娠在胎盘动脉第3、4 级分支直径有差异，这可能是因为测量误差或者抽样误差造成的，或者一些孕周接近早发型的重度子痫前期胎盘兼具一些早发型的特点，造成了偏倚。本研究进一步发现重度子痫前期组胎盘静脉溶积较正常组明显减小，而胎盘动脉容积差异不明显，这可能表明重度子痫前期胎盘静脉系统的损伤程度更重，或者由于胎盘静脉的压力过大，静脉血栓形成，导致血管功能障碍所致。

相较于轻度子痫前期和正常胎盘，本研究显示重度子痫前期胎盘微血管的病变更加明显。通过血管铸型和CT 三维数字化模型，部分重度子痫前期胎盘绒毛膜血管较同期正常胎盘稍显稀疏，孕周越早越明显，而轻度子痫前期绒毛膜血管较正常胎盘变化并不明显，且重度子痫前期胎盘的动静脉末梢分支直径及动静脉分级总数较正常胎盘更细、更少，提示重度子痫前期胎盘绒毛膜微血管的病变可能较正常更重。有研究表明，与晚发型子痫前期相比，早发型子痫前期通常进展更为剧烈，恶化更快[14]。有学者研究发现39%～42%子痫前期患者出现胎盘绒毛或/和血管性胎盘病变，而正常妊娠者出现绒毛或/和血管性胎盘病变的几率为10%～19%[15]；重度子痫前期绒毛发育不良的比例明显高于轻度子痫前期组，胎盘绒毛发育不良，有效绒毛减少，可使胎盘血流减缓，供氧、供血不足致胎儿存活率降低[3]。重度子痫前期胎盘末梢绒毛膜血管稀疏可能是绒毛发育不良的外在表现。

3.3 本研究局限性

由于胎盘末梢血管的分支细微庞大，部分动静脉紧贴重合，分辨受限，加之常规CT 三维数字化模型在超微细血管测量上的不足，未进行全部CT 三维数字化模型与铸型模型的数据测量及对比分析。受限于测量工具数显游标卡尺的精度（0.01 mm），一些铸型模型细微的分支结构可能无法测量[4]，同时测量过程中存在一些不可避免的误差。部分肥胖的阳性病例因伴有妊娠期糖尿病而被排除在研究之外，导致收集的阳性样本量有限，未来需要更大的样本量进行深入研究。

微焦点计算机断层扫描（Micro-CT）能清晰测量血管密度并分析血管树的结构，显示直径小于10 μm的毛细血管[7]。文中胎盘血管铸型模型因添加造影剂，后期可通过Micro-CT 对胎盘的微血管进行量化分析，能弥补常规CT 三维数字化模型在微细血管测量上的不足，具有较好的前景。

总之，本文通过血管铸型技术加之CT 三维模型为了解胎盘血管结构提供了一个有价值的工具，为临床教学和科学研究提供一个较好的载体。早发型子痫前期病情进展快，引起的母婴并发症更多、更重，多与滋养细胞浸润不足有关，被认为是胎盘源性疾病；而晚发型子痫前期病情进展缓慢，患者通常伴有代谢异常或心血管疾病，多被认为是母源性疾病，二者需区别看待[16]。子痫前期程度越重，发病越早，病变越明显，越易造成母婴预后不良，其中晚发型重度子痫前期的孕周越接近早发型，相比同期正常妊娠胎盘的血管改变越明显，临床需要高度重视，及早处理，遏制疾病发展的趋势。