胎儿大脑中动脉搏动指数减低联合其他超声软指标对不良围产结局的预警价值

Predictive value of reduced fetal middle cerebral artery pulsatility index combined with other ultrasound soft markers for adverse perinatal outcomes

摘要

目的 探讨胎儿大脑中动脉搏动指数（MCA-PI）减低分别合并不同超声软指标的临床特点及其对不良围产结局的预警价值。 方法 前瞻性收集2021年7月至2025年7月于北京市海淀区妇幼保健院超声诊断胎儿MCA-PI异常孕妇的临床及超声资料，根据是否合并其他超声软指标异常（羊水量减少、脐动脉频谱异常、脐带过度扭转、胎盘增厚及胎儿生长受限）分为3组：单纯减低组、合并单项异常组、合并多项异常组。比较三组孕妇的超声参数特点及围产结局差异。采用受试者工作特征（ROC）曲线评估各超声软指标单一及联合评价对不良围产结局的预测价值。 结果 共纳入41例MCA-PI减低胎儿，其中单纯减低组15例（36.6%），合并单项异常组18例（43.9%），合并多项异常组8例（19.5%），三组孕妇的年龄、体质量指数、既往分娩史及既往流产史比较差异无统计学意义（P>0.05）。三组间孕妇的新生儿体质量、Apgar评分、诊断孕周、MCA-PI、脑胎盘比（CPR）及脐动脉收缩期峰值流速和舒张末期流速比值（UA-S/D）比较差异均有统计学意义（P<0.05）；合并多项异常组胎儿生长受限（75.0% vs 13.3%，27.8%）、早产（100.0% vs 20.0%，44.4%）及不良围产结局（100.0% vs 40.0%，61.1%）的发生率显著高于单纯减低组与合并单项异常组（P<0.05）。ROC曲线分析显示，胎儿生长受限与脐动脉频谱异常两者联合对MCA-PI减低胎儿不良围产结局的预测效能最高，AUC为0.813（95%CI：0.678~0.948），灵敏度56.00%，特异度95.83%，约登指数0.518。 结论 胎儿MCA-PI减低合并其他超声软指标可提高对不良围产结局的预警价值，尤其是胎儿生长受限联合脐动脉频谱异常对不良围产结局的预测效能最高，超声软指标联合表现可作为临床高危紧急预警的重要参考依据。

Abstract

Objective To investigate the clinical characteristics of reduced fetal middle cerebral artery pulsatility index（MCA-PI） combined respectively with different ultrasound soft markers and the early warning value for adverse perinatal outcomes. Methods In this prospective study， clinical and ultrasound data were collected from pregnant women whose fetuses were diagnosed with reduced MCA-PI in Haidian District Maternal and Child Health Hospital， Beijing from July 2021 to July 2025. Based on the presence of other ultrasound soft markers（decreased amniotic fluid volume， abnormal umbilical artery Doppler spectrum， hypercoiled umbilical cord， thickened placenta and fetal growth restriction）， the subjects were assigned into three groups： MCA-PI isolated reduction group， single abnormality group（MCA-PI reduction plus one additional soft marker）， and multiple abnormalities group（MCA-PI reduction plus two or more additional soft markers）. Ultrasound parameters and perinatal outcomes were compared among the three groups， and factors associated with adverse perinatal outcomes were analyzed.Receiver operating characteristic（ROC） curves were used to evaluate the predictive value of individual and combined ultrasound soft markers for adverse perinatal outcomes. Results A total of 41 fetuses with reduced MCA-PI were included： 15 cases（36.6%） in MCA-PI isolated reduction group， 18 cases（43.9%） in single abnormality group， and 8 cases（19.5%） in multiple abnormalities group. There were no statistically significant differences in age， body mass index， previous delivery history， and previous abortion history among the three groups of pregnant women（P>0.05）. Whereas there were statistically significant intergroup differences in neonatal birth weight， Apgar score， gestational age at diagnosis， MCA-PI， cerebroplacental ratio and umbilical artery systolic-to-diastolic velocity ratio among the three groups（P <0.05）. The incidences of fetal growth restriction（75.0% vs 13.3%， 27.8%）， preterm birth（100.0% vs 20.0%， 44.4%） and adverse perinatal outcomes（100.0% vs 40.0%， 61.1%） in the multiple abnormality group were significantly higher than those in the MCA-PI isolated reduction group and single abnormality group（P<0.05）. ROC curve analysis showed that the combination of fetal growth restriction and abnormal umbilical artery blood flow had the highest predictive value for adverse perinatal outcomes in fetuses with reduced MCA-PI， with an AUC of 0.813 （95%CI：0.678-0.948）， a sensitivity of 56.00%， a specificity of 95.83%， and a Youden index of 0.518. Conclusion Reduced MCA-PI combined with other ultrasound soft markers can improve the predictive value for adverse perinatal outcomes. In particular， the combination of fetal growth restriction and abnormal umbilical artery spectrum exhibits the highest predictive efficacy. The combined presentation of these ultrasound soft markers can serve as an important reference for emergency early warning of high-risk cases in clinical practice.

Graphical abstract

关键词

超声检查 / 大脑中动脉 / 搏动指数 / 超声软指标 / 妊娠结局

Key words

ultrasound examination / middle cerebral artery / pulsatility index / ultrasound soft markers / pregnancy outcomes

近年来，超声多普勒血流监测在产前检查中应用日益广泛并已成为评估胎儿宫内状态的重要工具。胎儿大脑中动脉（middle cerebral artery， MCA）血流动力学参数，尤其是搏动指数（pulsatility index， PI），能够敏感反映胎儿脑循环调节与氧供情况，是产前监测的关键指标之一^［1］。研究表明，大脑中动脉搏动指数（middle cerebral artery pulsatility index， MCA-PI）异常与胎儿生长受限、胎儿窘迫及早产等多种不良围产结局密切相关^［2-4］，但既往研究多聚焦探讨MCA-PI与单一结局的相关性，缺乏其在多指标联合评估中的系统研究。在实际临床工作中，MCA-PI减低常与其他超声软指标并存，这些征象的组合可能进一步影响围产结局。本研究拟探讨MCA-PI减低合并不同数量及类型超声软指标的临床特点，明确其对不良围产结局的预测效能，为临床早期识别高危胎儿提供循证依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

前瞻性收集2021年7月至2025年7月于北京市海淀区妇幼保健院超声诊断胎儿MCA-PI减低的孕妇41例，孕妇年龄25~41岁，平均（33.4±4.5）岁。纳入标准：①于我院建档单胎妊娠者；②胎儿MCA-PI减低及胎儿孕周计算无误者；③孕妇临床资料明确者；④孕妇孕前无高血压者。排除标准：①失访；②胎儿结构重大畸形及染色体异常者；③孕妇罹患重大基础疾病或有精神疾病病史；④孕妇合并自身免疫性疾病或严重贫血者。所有41名孕妇均接受随访直至妊娠结束。本研究已通过北京市海淀区妇幼保健院伦理委员会审批（伦理批准编号：2021-23）。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

超声检查采用GE Voluson E8及E10彩色多普勒超声诊断仪，经腹部进行超声检查，二维探头频率2~5 MHz，三维容积探头频率为4~8 MHz。取样容积为2 mm，血流和声速夹角调整<30°并保持此角度，获取5个连续稳定心动周期进行血流频谱取样。

1.2.2 超声检查方法

嘱孕妇调整姿势为仰卧位，对胎儿进行产前常规检查后，应用多普勒超声选取胎儿脐带游离段测量脐动脉搏动指数（umbilical artery pulsatility index，UA-PI）、阻力指数（resistance index，RI）及收缩期峰值流速与舒张末期流速比值（peak systolic velocity/end diastolic velocity，S/D），最终记录值为连续测量3次的均值；应用多普勒超声检测胎儿MCA，确定双顶径平面后将探头向颅底移动，在前中颅窝之间可见成对的蝶骨大翼，此时采用彩色多普勒超声在MCA内1/3处测量MCA的PI、RI及S/D，最终记录值为连续测量3次的均值，并计算脑胎盘比（cerebroplacental ratio，CPR）^［5］，CPR=（MCA-PI）/（UA-PI）。以上操作所有病例均由两名具有≥5年产前超声筛查经验的医师独立分析，盲法测量胎儿MCA-PI后，采用Kappa检验分析两者诊断的一致性。

1.2.3 诊断标准

MCA-PI异常诊断标准：MCA-PI≤第5百分位数^［6］。本研究中检测的软指标及异常诊断标准主要包括：①胎儿生长受限诊断标准：胎儿超声估测体质量或出生体质量小于相应胎龄第10百分位^［7］；②脐带过度扭转诊断标准：脐带扭转超过11周或脐带螺旋指数大于0.3圈/cm^［8］；③胎盘增厚诊断标准：胎盘厚度>4.0 cm^［9］；④羊水较少诊断标准：羊水指数<8.0 cm^［10］；⑤脐动脉频谱异常诊断标准：S/D值>同孕周第95百分位或出现舒张末期血流缺失/反向^［10］。

1.2.4 观察指标

①超声指标：记录各组胎儿的MCA-PI、大脑中动脉阻力指数（middle cerebral artery resistance index，MCA-RI）、大脑中动脉收缩期峰值流速与舒张末期流速比值（middle cerebral artery peak systolic velocity/end diastolic velocity，MCA-S/D）、UA-PI、脐动脉阻力指数（umbilical artery resistance index，UA-RI）、脐动脉收缩期峰值流速与舒张末期流速比值（umbilical artery peak systolic velocity/end diastolic velocity，UA-S/D）及CPR。②临床指标：新生儿体质量、Apgar评分、诊断孕周及羊水情况。③围产结局：主要观察指标为“不良围产结局”，定义为发生以下一项或多项事件，包括胎儿生长受限、早产、胎死宫内、新生儿窒息（1 min Apgar评分≤7分）及胎儿宫内窘迫。

1.2.5 分组

根据超声表现将入选病例分为3组：①单纯减低组：仅MCA-PI减低，不合并上述任何一项其他超声软指标异常；②合并单项异常组：MCA-PI减低，合并上述5项软指标中的任意1项异常；③合并多项异常组：MCA-PI减低，合并上述5项软指标中的任意2项及以上异常。

1.3 统计学分析

应用SPSS 29.0软件对数据进行统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（X±S）表示，组间比较采用单因素方差分析（ANOVA），不符合正态分布时采用Kruskal-Wallis秩和检验；计数资料以例（％）表示，组间比较采用χ² 检验或Fisher精确检验。三组间采取整体比较，并应用受试者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评价超声软指标单一及联合评价对不良围产结局的预测价值。操作者间的一致性分析采用kappa检验。所有统计分析均以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组胎儿MCA⁃PI减低孕妇基线临床特征分析

共纳入41例MCA-PI减低胎儿，其中单纯减低组15例（36.6%），合并单项异常组18例（43.9%），合并多项异常组8例（19.5%）。三组孕妇在年龄、BMI、既往分娩史及既往流产史方面差异无统计学意义（P>0.05，见表1）。两名操作者对胎儿MCA-PI的超声诊断一致性为极强（kappa=0.915，P<0.01）。

2.2 三组胎儿MCA-PI减低的孕妇临床参数及超声参数比较

MCA-PI异常的三组孕妇及其胎儿的临床参数（新生儿体质量、Apgar评分及诊断孕周）及超声参数（MCA-PI、UA-S/D及CPR）比较差异均有统计学意义（P<0.05），余羊水较少、MCA-RI、MCA-S/D、UA-PI及UA-RI在三组间比较差异无统计学意义（P>0.05，见表2）。

2.3 三组孕妇围产结局比较

三组孕妇围产结局比较，胎儿生长受限、早产及不良围产结局的发生率差异具有统计学意义（P<0.05），本组8例合并多项软指标病例全部发生不良围产结局，发生率100%。而胎儿宫内窘迫、胎死宫内及新生儿窒息的发生率在三组间差异无统计学意义（P>0.05，见表3）。

2.4 不同软指标对MCA-PI减低胎儿不良围产结局的预测价值

根据不良围产结局构建各超声软指标及其组合的ROC曲线，并计算各曲线下面积（area under the curve，AUC）。结果显示，各单一超声软指标中，胎儿生长受限与脐动脉频谱异常对不良围产结局具有预测价值（P<0.05），胎儿生长受限与脐动脉频谱异常两者联合AUC为0.813（95%CI：0.678~0.948）高于各单一软指标，提示该联合指标对不良围产结局具有更高的预警价值（见表4、图1）。

3 讨论

脐动脉（umbilical artery，UA）是胎盘与胎儿连接的桥梁，通常用于观察胎儿血流动力学变化，可准确反映胎儿循环状态，但随着孕周进展，胎盘和三级绒毛的成熟会增加胎盘体积和血流量，导致UA血流参数降低，使其在胎儿缺氧早期评估中的敏感性与特异性受限^［11］。胎儿大脑半球约80%的血液由MCA供应，其血流动力学变化更能直接反映脑循环调节状态。研究显示，当胎儿处于轻度缺氧时，可启动“脑保护效应”，表现为MCA血管扩张、阻力降低、血流速度增加，这一变化常早于UA异常出现并及时反映脑循环状况，从而为早期识别胎儿缺氧提供了重要窗口^{［12，13］}。超声检查可精准、无创及反复测量MCA血流参数，动态监测MCA血流频谱变化。其中MCA-PI是反映脑血管阻力的敏感指标，其异常降低与胎儿不良结局密切相关^［14］。本研究通过系统分析其与不同数量、类型超声软指标的联合表现，评估多指标协同预警机制，为围产期风险管理提供了临床预警分析。

本研究结果显示，MCA-PI减低胎儿随合并超声软指标增多，MCA-PI逐步降低，UA-S/D逐步升高，CPR逐步下降；而MCA-RI、MCA-S/D、UA-PI、UA-RI在三组间无明显统计学差异。这一血流动力学特征符合“脑保护效应”理论：胎儿缺氧时，机体通过优先保障脑部血流，降低脑血管阻力，而胎盘血流灌注相对不足，导致UA-S/D比值增高。CPR作为脑-胎盘循环平衡的综合指标，其逐步下降进一步提示血流再分配失衡，是胎儿窘迫发生的重要机制。在多项参数中，MCA-PI与CPR变化最为显著，且MCA-PI测量简便、重复性好，可作为临床评估胎儿脑血流状态的可靠指标。

本研究中，随着合并异常超声软指标数量增多，三组胎儿的新生儿体质量、Apgar评分、MCA-PI及CPR呈进行性下降，反映胎盘血流阻力的UA-S/D值则逐步升高。这一连贯的血流动力学与临床参数梯度变化表明，从单纯MCA-PI减低到合并多项软指标，可能对应着胎儿从“代偿性血流再分布”向“失代偿性多系统受累”的病理生理演进过程，合并多项异常组中CPR的显著降低，尤其提示脑-胎盘循环平衡的严重失调^［15］。进一步分析发现，MCA-PI减低合并其他超声软指标的数量与围产结局密切相关。随着合并软指标数量的增加，胎儿生长受限、早产及不良结局的发生率显著上升，本研究8例合并两项及以上软指标患儿全部出现不良围产结局，提示该类胎儿可能处于极高危状态，临床应做出紧急预警。

本研究揭示了多指标联合相较于单一指标的预警优势。通过进一步分析各组软指标构成发现，不良围产结局的发生率并非简单叠加，而是随着合并超声软指标数量的增加呈升高趋势。本研究中，合并单项异常组的不良围产结局发生率为61.1%（11/18），而合并多项异常组则高达100.0%（8/8），提示多项软指标共存时风险进一步叠加。基于此，本研究进一步通过ROC曲线评估各软指标及其组合对不良围产结局的预测价值，结果显示单一指标中胎儿生长受限与脐动脉频谱异常对不良围产结局的AUC分别为0.750和0.678，预测能力相对较好。当两者联合时，AUC提升至0.813，特异度高达95.83%，阳性预测值为93.33%，约登指数为0.518。这表明，胎儿生长受限与脐动脉频谱异常的联合指标在识别高危胎儿方面具有更高的预警效能。该结果与合并多项异常组的软指标分布趋势基本一致。因此，可将胎儿生长受限合并脐动脉频谱异常作为MCA-PI减低胎儿中识别高危人群的紧急预警信号。但因合并多项异常组仅8例，本组100%不良围产结局仅为本队列数据，有待扩大样本量进一步验证。通过分组对比，本研究直观量化了这种风险递增关系，这是对既往多聚焦于单一MCA-PI异常研究的重要补充与深化。在各项软指标中，羊水量减少被既往研究视为胎盘功能不全、胎儿尿液生成减少或胎儿窘迫的重要间接征象，可从不同侧面反映胎儿宫内环境的恶化^［16］。然而，本研究中羊水量减少在三组间未显示出统计学差异。分析其原因，可能与样本量较小及部分MCA-PI减低病例尚未达到晚孕期有关^［17］，导致该指标在分组中的表现不充分，统计效力不足。尽管如此，羊水量减少仍是围产期风险评估中一个不可忽略的重要超声软指标。因此，临床医生在发现MCA-PI异常时，仍应系统评估羊水量，并结合其他指标进行综合判断，以实现更早期的风险识别与干预。

本研究存在一定局限性：样本量较小且为单中心设计，可能影响结论的普适性；合并多项异常组病例数有限，其确切的风险值需更大样本验证。未来的研究可通过多中心合作扩大样本，并探索更多新型超声指标与MCA-PI的联合价值。后续应开展多中心大样本研究验证风险分层效能，探索孕周特异性阈值，联合其他超声或血清标志物提升预测能力，并针对合并≥2项软指标的高危胎儿设计干预性研究，以指导临床决策。

综上所述，MCA-PI减低是提示胎儿脑血流再分布与缺氧风险的重要超声指标，其与其他软指标的组合可显著提高对不良围产结局的预警价值。临床应重视MCA-PI异常尤其合并多项软指标异常的胎儿，适时进行多学科评估与干预，对改善高危胎儿的围产结局具有明确的实践价值。

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基金资助

北京市自然科学基金资助项目(7244325)