超聲彈性成像技術預測臨產時間的研究進展

沙恩波, 周 橋, 荊春麗, 丁 千

(大連醫科大學附屬第二醫院婦產超聲影像科, 遼寧 大連 116000)

孕期子宮維持妊娠直至足月生產,子宮頸結構和功能的正常是重要的條件。而足月妊娠后宮頸一系列生理及組織結構變化,即宮頸成熟情況的準確評估是孕婦臨產時間預測和分娩方式選擇的依據,對于臨產時間的準確預測也有利于孕婦的安全生產和胎兒的順利分娩。目前,臨床產科醫生評估宮頸成熟度仍然主要由檢查人員進行陰道內診完成,即傳統的Bishop評分法[1]。雖然該方法是在無菌條件下進行,減少了感染的發生,但主要依賴檢查者的技能和經驗,主觀的判斷和評估宮頸的成熟情況,易造成評估偏差,預測作用有限;隨著醫學技術的發展及精準醫療的要求,利用簡便、可重復、準確性較高的方式觀察宮頸在妊娠期變化情況,評估宮頸成熟程度,越來越成為大家關注的熱點。本文對目前較為熱點關注的超聲彈性成像技術預測臨產時間方面的研究進展進行綜述,望超聲彈性成像技術在評估宮頸成熟度,預測臨產時間的臨床應用中成為新的監測手段。

1 超聲評估宮頸變化情況的方法

超聲評估宮頸變化情況可以通過經腹部、會陰和陰道3種方法進行。

1.1腹部超聲評估宮頸變化情況(圖1):被檢查者采取仰臥位、采用凸陣探頭,頻率為3.5～5.0MHz,并且適當充盈膀胱的條件下評估宮頸變化情況。此方法操作簡單,易接受,但檢查時常因膀胱充盈適度程度無法很好掌握、胎先露位置較低,胎先露聲影遮擋(如顱骨聲影的遮擋)、孕婦腹壁較厚等原因,不能完全、清晰的顯示宮頸內、外口全貌;另外,探頭需透過孕婦腹壁及膀胱評估宮頸軟硬度的變化,因探頭距離宮頸較遠,所得數值與真實數據相差較大,而不能準確評估宮頸實際的應變情況。Larscheid等[2]研究發現,經腹式測量宮頸當長度小于3cm時的準確性與經會陰和經陰道測量結果有偏差。

圖1 經腹部超聲觀察宮頸

1.2經會陰超聲評估宮頸變化檢查(圖2):受檢查者仰臥截石位、使用凸陣探頭并套上無菌探頭薄膜、消毒耦合劑在孕婦會陰處完成檢查評估。Larscheid等[2]研究,對于宮頸長度>3.0cm者和<3.0cm者,經會陰與經陰道超聲測量相比較,在>3.0cm組兩者的一致性較好;但在<3.0cm組兩者的準確性還有待于大樣本研究分析。因此,經會陰超聲雖避免了充盈膀胱的準備和檢查時腹部加壓造成的影響,但探頭距離宮頸依舊較遠,且常受到直腸壺腹部腸氣及恥骨聲影的影響,使宮頸下段及宮頸外口顯影不佳,對于宮頸外口的定位不準確,進而影響到宮頸彈性應變的評估。

圖2 經會陰超聲觀察宮頸

1.3經陰道超聲評估宮頸變化情況檢查(圖3):使用頻率為7.5～9MHz的腔內探頭,探頭外套用一次性消毒探頭套經陰道掃查完成。因探頭頻率高、分辨率好、距離宮頸外口較近、規避了胎先露及腸道氣體的干擾,能夠清晰的顯示宮頸的全貌。閆新萍[3]利用陰道超聲彈測量宮頸長度,彈性成像技術評估宮頸成熟度,與傳統的Bishop評分相比較,發現前者具有顯著優勢。Tiffany Tuck Chin Wong等[4]通過陰道超聲測量宮頸長度預測具有早產癥狀的初產婦的臨產時間(從具有早產癥狀時檢測宮頸長度的時間到發生分娩時的時間間隔)發現:“在發生早產癥狀時,經陰道測量宮頸長度與臨產時間是正相關的,即宮頸長度越長,發生早產的時間越晚;測量的宮頸長度每增加1mm,則早產發生的時間延遲0.802d。經陰道超聲觀察宮頸具有圖像清晰、操作簡便、重復性好等優點,同時實施彈性成像可以很好的評估宮頸應變的情況?！?/p>

2 超聲彈性成像的原理及類型

2.1彈性成像的基本原理:是通過超聲探頭直接加壓于監測組織或者特殊的超聲探頭發射聲波對組織進行激發,接組織受壓縮前后的聲波信號,計算出受壓后組織各點位移,再通過自相關的分析法計算各組織的彈性系數,通過各參數的分析可以對組織硬度進行定性、定量的評估,用量化的數據描述所觀測器官組織得生理或病理狀態。超聲彈性成像技術掌握簡單,容易操作,而且是一種無創檢查和可根據檢測對象的需要進行反復多次的重點掃查?；诔晱椥猿上窦夹g的這些特點,該技術的臨床應用備受臨床各學科關注,尤其應用在產科,超聲彈性成像可以評估宮頸的生化和力學性能,宮頸組織的軟硬情況可以通過彈性成像的應變率來反映,進而通過超聲彈性成像評估宮頸成熟度,預測臨產時間和早產風險等,因此該技術在產科的應用、研究成為了熱點[5]。

圖3 經陰道超聲觀察宮頸

2.2彈性成像可分為3種主要類型:應變彈性成像(strain elastography,SE)、聲輻射力脈沖成像(acoustic radiation force impulse,ARFI)和剪切波彈性成像(shear wave elastrography,SWE)。應變超聲彈性成像(SE):是利用各個組織自身的機械特性,然后對其施加主動力或被動力,引起檢測組織應變,對各個檢測組織進行成像或測量,從而相對客觀有效反映被檢測組織軟硬度(彈性)的變化[6]。若被檢測組織相對較軟,則應變較大,用紅色表示,黃色表示中等軟度;被檢測組織相對較硬,則組織應變較小,中等硬用藍色表示,硬則用紫色表示。宮頸應變彈性沒有可供參考的標準,宮頸只能與自身參照、對比,這是是宮頸彈性成像在宮頸評估應用中的主要局限性;為了解決超聲彈性成像缺乏標準化的局限性,ElastoScan系統(E-cervix系統)通過動脈的搏動(即由于心血管脈搏動引起的形變)引起的組織位移來測量與宮頸軟硬度有關的參數。

聲輻射力脈沖成像(acoustic radiation force impulse,ARFI):是對感興趣區進行聲脈沖聚焦,同時產生橫向剪切波,測量并計算組織內部剪切波速度,從而估算組織的彈性特征ARFI技術在操作過程中不依賴操作者的手動試壓,在圖像顯示上有更好的分辨力,避免了外力的造成的偽影,改善了信噪比[7]。ARFI技術在對相對肥胖患者檢查過程中,常產生強烈的聲衰減;而且對檢測組織順應性要求較高,受運動影響較大,檢查過程盡量使所測組織保持相對靜止,所測感興趣區硬度存在上限。

剪切波彈性成像是利用超聲聲束在人體產生機械波,通過檢測其在組織中的傳播速度獲得楊氏模量,進而量化評估宮頸組織軟硬度。剪切波彈性成像時探頭施加于宮頸處的壓力大小各不相同,同時發射應用于孕婦的脈沖,對于胎兒是否會產生影響,也就是胎兒安全性的問題還有待長期研究,因此,切波彈性成像應用于孕期,對于孕期宮頸變化的評估受到了一些限制[8]。

3 超聲彈性成像技術評估宮頸成熟度的理論基礎

子宮頸在女性不同的生理階段,隨著激素水平的變化而有著不同的生理變化,決定了子宮頸在妊娠不同時期的不同生物性能。妊娠時期的子宮頸承受著增大的子宮與妊娠組織的共同重量;抵抗不斷擴張、增大的子宮肌壁產生的張力,維持子宮頸內口呈關閉狀態直至足月生產[9]。宮頸主要是纖維結締組織組成,另外含有少量的彈力纖維和平滑肌組織,隨妊娠時期的推移子宮頸的組織結構也發生變化,宮頸基質和子宮下段肌層的中性粒細胞和巨嗜細胞數目明顯增加。中性粒細胞和巨噬細胞均含有豐富的蛋白水解酶和膠原酶,這些酶主要參與降解細胞外基質的必需結構蛋白和膠原纖維的溶解,使宮頸易于擴張。宮頸逐漸變軟、縮短、易擴張以致宮頸管逐漸消失,這些變化是宮頸對分娩發動刺激產生應答的標志,是宮頸成熟的表現。超聲成像技術可以直觀的觀測宮頸形態變化,超聲彈性成像技術可以通過彈性應變率反映宮頸對外應力的形變程度,測量宮頸應變率可以評估宮頸軟硬度的變化,進而可以通過觀測宮頸變化來預測臨產的時間。超聲成像技術可以清晰顯示宮頸全長,客觀測量宮頸長度;還可以實時動態、直觀的觀察宮頸口的變化情況,如宮頸內口是否有擴張,擴張的狀態如何(U字型擴張或是Y字型擴張)。

4 超聲彈性成像技術在產科的應用

Ophir等[10]1991年最早提出彈性成像技術,由于各個組織彈性應變不同,因此可以反映組織的硬度情況?，F在超聲彈性技術已被廣泛應用在肝臟,血管,乳腺、前列腺等部位,通過各個組織、器官在不同病理狀態下呈現的組織彈性不同,進而對組織、器官的硬度進行判斷,對疾病做出診斷[11-12]。2006年Thomas[13]首次發表超聲彈性成像評估妊娠期宮頸組織變化的報道。隨后,國內、外彈性成像技術在產科的研究不斷發展,尤其是關于早產及臨產時間預測的研究與應用成為近年來的熱點。

4.1預測早產的應用:為了減低早產兒的出生率及死亡率,國內外學者不斷地探索研究預測早產發生的各種監測手段及客觀的監測方法。Wozniak等[14]對333例妊娠18～22周低風險、無癥狀的早產孕婦及伴有宮頸縮短的中孕期孕婦的宮頸進行彈性觀測發現:宮頸長度與宮頸硬度正相關,宮頸越硬,宮頸長度越長;妊娠18～22周與妊娠18～22至30周之間的宮頸縮短百分比之間存在統計學上的負相關(r=-0.2;P<0.001)易發生早產,因此提出宮頸內口應變率的變化在預測無癥狀性早產和早期早產方面具有更大的臨床指導意義。Fruscalzo[15]等研究發現“孕齡越小宮頸越硬;宮頸彈性越小,則引產失敗率越高。李凌等[16]對于符合要求的140名孕婦,在孕18～24周期間進行產前超聲檢查時,利用陰道超聲剪切波彈性成像技術觀測宮頸變化對早產的預測價值:宮頸內口前、后唇彈性值及宮頸長度變化預測早產的ROC(接受者操作特性曲線)曲線下面積(AUC)95%CI分別為0.87、0.86和0.73;宮頸前唇或宮頸后唇聯合宮頸管長度預測早產的AUC均為0.88。因此,通過以上國內、外學者的研究結果分析,可為早產的預測提供依據的是宮頸管長度及宮頸彈性各個參數值變化,并且這些數據的分析可以更好地為監測和管理具有早產風險的高危孕婦提供保障,監測胎兒發育狀況,預防和減少早產的發生。超聲彈性成像技術對于預測胎兒早產的敏感性、特異性均較高,可以起到監測作用,為臨床預防早產的發生,減低早產風險,加強具有早產風險的高危孕婦的管理提供進一步的依據,甚至可作為一種新的監測手段。

4.2超聲彈性成像技術評估宮頸成熟度預測引產成功的應用:對于每位醫生及孕婦所關心的問題是何時可以生產以及采取什么樣的生產方式是安全的,因此,利用無創、方便的監測手段評估宮頸成熟度成為了研究的熱點。趙蕾等[8]應用超聲彈性成像技術對符合指征的147例單胎、頭位、足月妊娠、宮頸未成熟者用藥促宮頸成熟,并進行超聲宮頸成熟度進行的評估。比較宮頸彈性測量數值發現:臨產組宮頸內、外口彈性一致,差異無統計學意義;未臨產組IOS較臨產組小(0.311±0.093vs0.36±0.112,t=2.810,P=0.009<0.05),也就是未臨產者宮頸內口較臨產者硬,同時臨產組宮頸更長;而兩組的EOS無統計學差異。研究數據說明IOS的變化對于引產成功與否影響較大,而EOS對于引產成功與否影響較小,也就是說明IOS變化對于判斷宮頸的成熟情況更加有意義,若聯合傳統的Bishop評分法,對于預測臨產時間,引產能否成功更加準確。

2016年,周毓青等[17]通過手動加壓應變式彈性成像技術,對于TOL(臨產時間)≥1周和TOL<1周孕婦的宮頸長度和彈性應變比進行分析,發現宮頸長度與聲彈性成像技術的聯合應用,可以全面的反映妊娠晚期宮頸軟、硬變化情況,從而提高臨產預測的價值。2021年,許云燕等[18]對宮頸內口、宮頸外口的彈性度進行對比,發現ECI、IOS、EOS與剖宮產呈負相關,ECI、IOS和EOS預測剖宮產的靈敏度均為100%;ECI預測剖宮產的特異度較高為94.1%;也就是說ECI,IOS,EOS的值越大,那么發生剖宮產的幾率越小,陰道自然分娩的機率大;對于宮頸成熟度的評估,預測臨產時間具有指導意義,同時也為分娩方式的選擇提供了有效依據。2021年戴萌等[19]應用經腹超聲,利用手動加壓應變式彈性成像技術,評估宮頸成熟度情況,預測臨產時間,通過分析發現:宮頸長度越短,胎先露高度越小,宮頸內口寬度越大,羊膜囊嵌入宮頸內口越深,B/A值(頸內口近前唇彈性應變率(A)與同水平子宮下段前壁肌層處彈性應變率(B))越大,臨產時間就會越短;同時指出在這些研究指標中,超聲彈性成像所測B/A值可作為預測臨產的一個指標;如果胎先露高度聯合B/A值應用,則預測臨產更加準確,為臨床預測臨產時間提供指導,可以作為預測臨產的一種新的指標。2022年舒揚等[20]利用E-cervix彈性成像技術對比研究陰道分娩與剖宮產兩種生產方式宮頸成熟度的情況。兩組生產方式下宮頸的彈性參數:HR、ECI、IOS、EOS及IOS/EOS均有統計學意義(P<0.05)。順產組的IOS、EOS值均大于剖宮產組,而HR低于剖宮產組,順產組的宮頸內、外口要比剖宮產組軟,宮頸硬度比剖宮產組小;因此可以根據E-cervix彈性成像技術對于妊娠晚期的子宮頸成熟的變化情況能夠客觀、準確而且簡便、可重復的進行觀測評估,對于臨床預測陰道分娩具有一定的價值。2020年YoshieYo等[21]發表的宮頸彈性成像與自然分娩的關系一文中通過宮頸彈性成像與Bishop評分的比較發現:妊娠39周后孕婦宮頸越軟在一周內臨產時間的機率越大;而且在經產婦與初產婦之間沒有顯著差別;認為妊娠39周后的宮頸彈性成像對預測自然分娩的開始是有價值的,可以為預測自然分娩開始的時間提供依據,有助于為計劃分娩做準備。研究表明宮頸的彈性參數的變化可以有效地評估宮頸的成熟度,預測早產、臨產時間,尤其聯合傳統的Bishop評分可以更加準確地評估宮頸的變化情況,為預測臨產時間選擇合適的生產方式提供有力依據[13-15]。

綜上所述,子宮頸彈性成像技術,因其具有圖像分辨率好、可以完整地顯示宮頸內、外口的位置,客觀量化地評估宮頸內口、宮頸外口及宮頸整體的應變率以及宮頸自身彈性的應變比,監測宮頸軟硬度變化,彌補了傳統Bishop評分評價宮頸成熟度的不足?？梢詼蚀_、客觀、量化、重復的評估宮頸變化情況,為臨床預測臨產時間,確保孕婦選擇合適的生產方式提供了有效的監測手段,但將其廣泛應用于臨床還需要在多中心、大樣本的進一步的研究。