血管鑄型結合CT 三維模型評估先兆子癇胎盤血管結構

郭紅志， 王瑜*， 張加琪,3， 梁海彬， 馬梓瑋， 馮偉， 吳憂， 司子燚

1.錦州醫科大學湖北醫藥學院附屬襄陽市第一人民醫院研究生聯合培養基地超聲影像科，湖北 襄陽441000； 2.湖北醫藥學院附屬襄陽市第一人民醫院超聲影像科，湖北 襄陽 441000； 3.湖北省胎兒復雜畸形精準診斷臨床醫學研究中心，湖北 襄陽 441000； 4.南方醫科大學人體解剖學教研室，國家級醫學形態學虛擬仿真實驗教學中心，廣州 510515

先兆子癇（preeclampsia，PE）稱為子癇前期，是女性妊娠期特有的疾病，以新發高血壓、蛋白尿和血管功能障礙為主要特點[1]。研究表明胎盤結構及功能的改變與子癇前期密切相關。國內外多采用病理解剖、免疫組化、電子顯微鏡、CT 等途徑研究胎盤血管結構[2～9]。CT 增強掃描能提供三維成像數據而被應用于血管結構研究，血管鑄型模型則可以顯示血管的細小分支及走形而被廣泛應用于微小血管的形態學研究[7～12]。采用血管鑄型、CT 三維數字化技術對胎盤的形態學結構進行研究也見諸報道，但大部分是單獨運用血管鑄型技術得到胎盤血管的實體鑄型模型，進而通過相應的觀察和測量分析胎盤血管，或者通過對離體胎盤血管注入造影劑，再通過CT 掃描三維數字化技術對胎盤血管結構進行研究，在完整、真實和綜合評價胎盤血管形態學方面具有一定的局限性[6～8]。本研究聯合血管鑄型和CT 三維數字化兩種技術方法，通過添加造影劑的鑄型試劑灌注獲得胎盤血管鑄型實體模型進行CT 掃描得到胎盤三維模型數據，研究子癇前期胎盤的血管結構特點，統計分析子癇前期胎盤血管的解剖學特征，為進一步探究其發病機制提供研究思路。

1 材料和方法

1.1 一般資料

隨機收集2018 年11 月至2020 年6 月于襄陽市第一人民醫院生產的134 例孕周≥34 周的孕婦胎盤。正常組胎盤68 例，來源于正常妊娠的孕婦，正常組排除標準：①孕婦患有妊娠期高血壓病、妊娠期糖尿病、慢性高血壓、慢性腎炎；②胎盤不完整，非單胎妊娠；③胎盤鑄型模型存在明顯灌注滲漏或者無法灌注成型的情況。實驗組胎盤66 例，孕婦經臨床確診先兆子癇，其中36 例屬于輕度子癇前期，30 例屬于重度子癇前期。先兆子癇的診斷按照美國婦產科學會（ACOG 2019）標準[13]。實驗組排除標準：①孕婦患有妊娠期糖尿病、慢性高血壓、慢性腎炎；②胎盤不完整、非單胎妊娠；③胎盤鑄型模型存在明顯灌注滲漏或者無法灌注成型的情況。本研究取得每位患者的知情同意，并獲襄陽市第一人民醫院倫理委員會批準（2018-GCP-34）。

1.2 研究方法

1.2.1 胎盤鑄型材料 血管填充劑主要材料選用自凝型牙托粉、牙托水（上海新世紀齒科材料有限公司生產）。灌注用自凝牙托粉20 g，自凝牙托水40 mL，鄰苯二甲酸二丁酯（增塑劑）6 mL，硫酸鋇（造影劑，同時起一定的硬化作用）12 g（動脈造影）或6 g（靜脈造影），紅色或者藍色顏料3 g，按情況配制成數份。塑料套管、血管鉗、20 mL 注射器等。用于動脈造影的硫酸鋇試劑用量為靜脈的2 倍。

1.2.2 灌注流程 灌注流程同陳潔等[11]基本一致。收集孕婦生產后的胎盤，浸泡于含100 U 肝素的500 mL 生理鹽水中清除血凝塊，分離臍帶的動脈及靜脈，分別置入塑料套管并用血管鉗固定。先后給臍靜脈和臍動脈灌注鑄型試劑，初始的灌注速度約為0.5 mL/s，臍動、靜脈和胎盤胎兒面表面血管填充飽滿，無明顯滲漏現象，靜待幾分鐘，根據需要補充灌注少許鑄型劑，補灌注速度約為0.15 mL/min，最后，拔除套管，結扎臍靜脈和動脈，待鑄型劑凝固并硬化后，將鑄型完成的標本浸泡于30%鹽酸中腐蝕去除胎盤組織。2 周后，將鑄型標本從酸箱中沖洗出來，保存于裝有清水的標本容器中。

1.2.3 胎盤血管鑄型數字化模型構建 將胎盤鑄型標本胎兒面朝上平放于Toshiba Aquilion 64 排螺旋CT 掃描床上進行斷層掃描，掃描參數：電壓120 kV，電流50 mA，矩陣512×512，層厚0.5 mm。掃描數據通過Toshiba Vitrea（版本4.1.52）工作站進行容積重建，獲得胎盤鑄型標本的三維數字化數據。

1.2.4 測量 通過數顯游標卡尺（精度0.01 mm）測量胎盤血管鑄型模型的各級血管分支的直徑，每級分支測量3 次以上取平均值，測量點盡可能位于臍帶插入點及胎盤邊緣靠中間的位置，且保證至少在3 支同級血管分支上進行測量。測量避開血管的局部突出及塌陷區域。胎盤動靜脈的實際灌注劑量分別代表胎盤動靜脈的血管容積。

1.3 統計分析

采用SPSS22.0（IBM）軟件進行分析。3 組獨立樣本資料的統計學分析均做Shapiro-Wilk 正態性檢驗。計量資料以均數±標準差（±s）表示。樣本符合正態分布，選用單因素方差分析（方差齊時組間比較采用One-way ANOVO，多重比較采用LSD；方差不齊時組間比較采用Welch 檢驗，多重比較選用Dunnett's T3法）。樣本不符合正態分布，選用非參數檢驗Kruskal-Wallis H 檢驗。α=0.05 為檢驗水準，P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

3 組胎盤在孕周的分布上無明顯差異（P＞0.05），子癇前期孕婦年齡和體重較正常妊娠孕婦偏大（P＜0.05，表1）。

表1 3 組胎盤年齡、孕周及體重分布情況（±s）Tab.1 Distribution of placentas in age, gestational weeks and weight in the three groups (Mean±SD)

表1 3 組胎盤年齡、孕周及體重分布情況（±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，與正常組比較#P＜0.05，*P＜0.01，△P＞0.05，與輕度子癇前期組比較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.

胎盤分組Group 體重（kg）Weight年齡（歲）Age 孕周（周）Gestational weeks正常組（n=68）Normal placenta（n=68）輕度子癇前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）重度子癇前期（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 胎盤鑄型標本特征表現

3 組胎盤的血管容積、動靜脈血管容積、胎盤動靜脈分級數（臍動靜脈被定義為1 級分支）、動靜脈的分支直徑及統計分析結果詳見(表2，3)。晚發型重度子癇前期組胎盤的血管總容積、靜脈血管容積小于同期的輕度子癇前期組和正常組，3 組胎盤動脈的血管容積無明顯差異。晚發型重度子癇前期靜脈分支數約4～6 級，輕度子癇前期及正常胎盤靜脈約為5～7 級分支。3 組胎盤動脈分級數約為4～5 級分支。孕周偏早的晚發型重度子癇前期組胎盤相比臨近同期的輕度子癇前期組及正常組，其末梢絨毛膜血管網整體上顯稀疏，而孕終末期則差異不太明顯（圖1，2）。

圖1 孕34 周子癇前期胎盤與正常胎盤鑄型圖及VR 重建偽彩圖1、2、3：重度子癇前期胎盤（孕34 周）、輕度子癇前期胎盤（孕35.4 周）、正常妊娠胎盤（孕34.5 周）A、B：鑄型圖及其局部放大圖圖 C、D：VR 重建偽彩圖及其局部放大圖 重度子癇前期胎盤相比臨近同期的輕度子癇前期及正常胎盤，末梢絨毛膜血管網整體顯稀疏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.

圖2 孕39 周子癇前期胎盤與正常胎盤鑄型圖及VR 重建局部放大圖1、2、3：重度子癇前期胎盤（孕39 周）、輕度子癇前期胎盤（孕37.1 周）、正常妊娠胎盤（孕39.2 周）A、B：鑄型圖及其局部放大圖C：VR 重建局部放大圖 孕終末期重度子癇前期胎盤相比臨近同期的輕度子癇前期及正常胎盤，末梢絨毛膜血管網整體差異較小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 胎盤血管鑄型模型血管容積及分級數分布情況（±s）Tab.2 Vascular volume and grades distribution of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD)

表2 胎盤血管鑄型模型血管容積及分級數分布情況（±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，與正常組比較 #P＜0.05，* P＜0.01，△P＞0.05，與輕度子癇前期組比較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.

胎盤分組Group正常組（n=68）Normal placenta（n=68）輕度子癇前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）晚發型重度子癇前期（n=30）Late-onset severe preeclampsia placenta（n=30）胎盤血管總容積（mL）Total placental vascular volume 73.5±14.0胎盤靜脈容積（mL）Placental vein volume胎盤動脈容積（mL）Placental artery volume靜脈分級數（級）Venous grades動脈分級數（級）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 胎盤血管鑄型模型各級血管分布情況（±s，mm）Tab.3 Distribution of blood vessels at all levels of placental vascular cast models in three groups (Mean±SD, mm)

表3 胎盤血管鑄型模型各級血管分布情況（±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，與正常組比較；#P＜0.05，*P＜0.01，△P＞0.05，與輕度子癇前期組比較；V1,V2,V3,V4,V5 分別代表臍靜脈及胎盤靜脈2，3，4，5 級分支；A1,A2,A3,A4 分別代表臍動脈及胎盤動脈2，3，4 級分支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.

胎盤分組Group正常組（n=68）Normal placenta（n=68）輕度子癇前期（n=36）Mild preeclampsia placenta（n=36）晚發型重度子癇前期（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 胎盤鑄型模型CT 掃描重建表現

本文中的部分胎盤通過CT 掃描三維重建得到胎盤血管鑄型模型的數字三維模型，并通過VR 重建展現，見圖1～2。數字三維模型能顯示胎盤血管的各級分支和走行，因動靜脈血管的造影劑含量差異，在后處理時通過不同顏色展現胎盤動靜脈的差異，與鑄型模型的動靜脈顏色相對應，不過對于胎盤細微血管的處理存在不足，部分末梢血管緊貼，且末梢血管存在毛細血管網吻合，兩者的密度對比度不高。

3 討論

3.1 血管鑄型技術、CT 三維數字化模型研究胎盤血管優勢

李美芝等[6]、De Clercq 等[8]通過氧化鉛等不同類型的材料作為造影劑灌注離體胎盤，其后通過CT 掃描構建胎盤血管網數字化三維模型，進行胎盤血管的研究，其灌注過程中出現細微滲漏可能影響最終結果；且氧化鉛有一定的毒性，對人員和環境具有潛在的危害。本研究在鑄型模型構建完成的基礎上，通過CT 掃描重建得到胎盤血管的三維結構模型，能有效避免細微滲漏現象干擾，可從任意角度和不同深部對胎盤血管結構進行觀察，對鑄型模型的結構展示提供補充，同時其能長久儲存，不易損壞，兩者結合，能很好地為臨床教學和科學研究服務；本造影劑硫酸鋇作為安全經濟無污染造影劑被臨床廣泛應用。

3.2 不同程度子癇前期胎盤血管結構特點

尹格平等[10]和陳潔等[11]通過不同材料構建胎盤鑄型模型，測量發現重度子癇前期胎盤血管系統容量、臍靜脈分級數、末梢動靜脈比值與正常胎盤相比有差異，其中早發型重度子癇前期胎盤（孕周＜34 周）與正常胎盤在血管容量、血管分支數、各級分支血管直徑等方面差異顯著。陳潔等[11]發現晚發型重度子癇前期與同期正常妊娠比較，其動脈各級管徑差異無顯著性，這與本結果有差異。陳潔等[11]還發現早發型重度子癇前期胎盤動脈的各級分支與同期正常妊娠胎盤有差異。本文發現晚發型重度子癇前期與同期正常妊娠在胎盤動脈第3、4 級分支直徑有差異，這可能是因為測量誤差或者抽樣誤差造成的，或者一些孕周接近早發型的重度子癇前期胎盤兼具一些早發型的特點，造成了偏倚。本研究進一步發現重度子癇前期組胎盤靜脈溶積較正常組明顯減小，而胎盤動脈容積差異不明顯，這可能表明重度子癇前期胎盤靜脈系統的損傷程度更重，或者由于胎盤靜脈的壓力過大，靜脈血栓形成，導致血管功能障礙所致。

相較于輕度子癇前期和正常胎盤，本研究顯示重度子癇前期胎盤微血管的病變更加明顯。通過血管鑄型和CT 三維數字化模型，部分重度子癇前期胎盤絨毛膜血管較同期正常胎盤稍顯稀疏，孕周越早越明顯，而輕度子癇前期絨毛膜血管較正常胎盤變化并不明顯，且重度子癇前期胎盤的動靜脈末梢分支直徑及動靜脈分級總數較正常胎盤更細、更少，提示重度子癇前期胎盤絨毛膜微血管的病變可能較正常更重。有研究表明，與晚發型子癇前期相比，早發型子癇前期通常進展更為劇烈，惡化更快[14]。有學者研究發現39%～42%子癇前期患者出現胎盤絨毛或/和血管性胎盤病變，而正常妊娠者出現絨毛或/和血管性胎盤病變的幾率為10%～19%[15]；重度子癇前期絨毛發育不良的比例明顯高于輕度子癇前期組，胎盤絨毛發育不良，有效絨毛減少，可使胎盤血流減緩，供氧、供血不足致胎兒存活率降低[3]。重度子癇前期胎盤末梢絨毛膜血管稀疏可能是絨毛發育不良的外在表現。

3.3 本研究局限性

由于胎盤末梢血管的分支細微龐大，部分動靜脈緊貼重合，分辨受限，加之常規CT 三維數字化模型在超微細血管測量上的不足，未進行全部CT 三維數字化模型與鑄型模型的數據測量及對比分析。受限于測量工具數顯游標卡尺的精度（0.01 mm），一些鑄型模型細微的分支結構可能無法測量[4]，同時測量過程中存在一些不可避免的誤差。部分肥胖的陽性病例因伴有妊娠期糖尿病而被排除在研究之外，導致收集的陽性樣本量有限，未來需要更大的樣本量進行深入研究。

微焦點計算機斷層掃描（Micro-CT）能清晰測量血管密度并分析血管樹的結構，顯示直徑小于10 μm的毛細血管[7]。文中胎盤血管鑄型模型因添加造影劑，后期可通過Micro-CT 對胎盤的微血管進行量化分析，能彌補常規CT 三維數字化模型在微細血管測量上的不足，具有較好的前景。

總之，本文通過血管鑄型技術加之CT 三維模型為了解胎盤血管結構提供了一個有價值的工具，為臨床教學和科學研究提供一個較好的載體。早發型子癇前期病情進展快，引起的母嬰并發癥更多、更重，多與滋養細胞浸潤不足有關，被認為是胎盤源性疾??；而晚發型子癇前期病情進展緩慢，患者通常伴有代謝異?；蛐难芗膊?，多被認為是母源性疾病，二者需區別看待[16]。子癇前期程度越重，發病越早，病變越明顯，越易造成母嬰預后不良，其中晚發型重度子癇前期的孕周越接近早發型，相比同期正常妊娠胎盤的血管改變越明顯，臨床需要高度重視，及早處理，遏制疾病發展的趨勢。