胎儿胎盘循环

1　胎儿胎盘循环

脐带动、静脉是胎儿胎盘循环中的一部分，是连接胎儿与胎盘的唯一通道。在正常妊娠期，胎儿胎盘循环处于低阻力状态。利用彩色超声多普勒技术可以检测胎儿胎盘循环状态。其中，最常用的是脐动脉血流。脐动脉血流最容易获得，已为临床医生熟悉，也被认为是与妊娠相关的并发症关系最为密切的指标。脐动脉血流可显示在超声多普勒频谱分析的波段上，它们的波形称为血流速度波形（FVW），见图3-1。

图3-1　正常脐动脉血流速度波形

超声多普勒技术由于其非入侵性及良好的可重复性，在临床诊断中已成为不可缺少的手段之一。1978年，M e Callum等首先就脐带动脉多普勒频谱的收缩期峰值和舒张末期流速比（S/D比值）建立了正常标准。在妊娠的中、晚期，S/D＞3为正常。收缩期峰值流速反映心脏收缩功能和血容量，舒张末期流速反映胎盘血流阻力。此外，还有PI、RI指数一起参与评价胎盘血流阻力。由于测量简单易行，已被妇产科临床广泛应用。

1.1　脐动脉血流阻力

脐动脉血流能反映胎儿胎盘血流阻力，也是最容易获得多普勒频谱的一条血管。目前，最常用的多普勒指标是收缩期、舒张期比值（systolic/diastolic，S/D ratio，S/D亦称A/B）、阻力指数（resistance index，RI）和搏动指数（pulsatility index，P）I。这三个指标的计算公式分别如下：

收缩期/舒张期比值（S/D）=收缩期峰值流速（S）/舒张末期流速（D）

阻力指数（R）I=［收缩期峰值流速（S）-舒张末期流速（D）］/收缩期峰值流速（S）

搏动指数（P）I=［收缩期峰值流速（S）-舒张末期流速（D）］/时间平均流速（M）

这里，“S”表示一个多普勒波形的峰值，即一个心动周期中，心室收缩期血管内血液流速的峰值。“D”表示一个心动周期中，心室舒张末期血管内血液流速，见图3-2。

图3-2　三项指标示意图

胎儿心肌的收缩功能、血容量的多少会影响收缩期峰值血流，心肌收缩功能越强，血容量越多，收缩期峰值血流就越高。而血管壁弹性及远端阻力会影响舒张末期血流。胎儿一般不会发生血管壁弹性问题，因而仅远端阻力会影响舒张末期血流。阻力越高，舒张末期血流越低。我们可以从以下的描述中来理解上述公式的临床意义。

（1）S/D值：如果D较高，说明血管远端阻力较低；而D较低，说明血管远端阻力较高。D下降时，S/D升高。因此，血管阻力越高，S/D值也越高。

（2）RI值：从公式上看，如果血管阻力越高，D就越低，公式中（S-D）值就越高，整个公式的计算结果即RI值也越高。因此，血管阻力越高，RI值也越高。

（3）PI值：PI公式的分母是“M”（平均流速），如果血管阻力越高，M就越低。同时，D也就越低，此公式中（S-D）值就越高。整个公式的计算结果即血管阻力越高，PI值也越高。

由此可见，血管阻力升高时，S/D、RI和PI都将升高。然而，三者又有所不同。S/D反映的只是收缩期峰值血流及舒张末期最低血流，而不能反映整个周期的平均血流。RI虽然也只能反映峰值流速和最低流速，但也能反映舒张末期血流是否存在，有无反流。如果血管阻力极高，舒张末期血流消失，即D=0，RI为1。只要存在舒张末期血流，RI总是小于1。如果舒张末期出现反流，即D=-D，S-（-D）= S+D，所以RI便大于1。由此可见，通过RI可得知舒张末期的血流情况。PI不仅与峰值流速和舒张末期流速有关，更反映了整个心动周期的平均流速。目前，国际上通用这三项指标来评价胎儿的血流动力学^［11］。

正常脐动脉血流在8～10孕周可经超声多普勒测出收缩期血流，12～14孕周时测出舒张末期血流，并随着孕周的增加而流速增高。说明从妊娠12～14周起，胎盘三级绒毛内血管迅速分支，血管面积迅速增加，胎盘阻力下降，血流速度增加。杨池荪^［12］等对正常妊娠Um A、UtA血流速度波S/D值研究显示，从妊娠20周到足月，Um A血流速度波S/D值逐渐下降，到妊娠30周以后S/D＞2.7，明显低于20～24孕周时的比值。Schulm an以30孕周后Um A波S/D＞3定为正常值。Um A波S/D下降，表明胎盘阻力逐渐降低，舒张末期血流速度逐渐增加，适应逐渐增多的氧气和营养物质需要，见表3-1。

表3-1　正常妊娠Um A、UtA血流速度波S/D值（X±S）

不同孕周脐动脉PI值也随孕周进展而呈下降趋势，见图3-3。

图3-3　不同孕周脐动脉PI正常值

如果舒张末期血流缺如，甚至逆流，表明胎盘血管阻力极高，胎儿预后较差，常出现FGR或胎死宫内，见图3-4。

图3-4　脐动脉舒张末期血流速度缺失（箭头处）

1.1.1　脐动脉S/D值异常与胎儿胎盘血管床之间关系

Giles等^［4］首先研究了胎儿Um A FVW与胎盘血管床阻力之间的病理联系。按正常妊娠、高危妊娠但S/D值正常者以及高危妊娠但S/D值异常者，分为三组。对胎盘取样镜检，计算三组胎盘中的三级绒毛干数以及三级绒毛干内的小动脉数。结果显示，第三组患者胎盘三级绒毛干中的肌性小动脉数较前两组明显减少。前两组平均7～8个/低倍（×100），而第三组只有1～2个/低倍。因此，提出三级绒毛干肌性小动脉数量减少是胎盘血管病变的一个特征，与Um A FVW关系密切。Bracero等采用分层分析的方法，也得出同样结论，即脐动脉多普勒S/D值升高与三级绒毛干内的肌性小动脉数减少呈负相关。Trudinger等用羊进行胎盘栓塞试验，研究Um A FVW与胎盘阻力之间的关系，在9天时间内经胎羊脐动脉注射直径约15μm的微球约9×10⁶个进入胎盘绒毛，结果脐血流从312m l/m in降至237m l/m in，脐带胎盘阻力从0.25mm Hg/（m l·m in）上升到0.35mm Hg/（m·l m in），脐动脉S/D值也随之增加。Thom pson等在他们的计算机模型上对绒毛干的脐动脉分支进行了细致研究。结果发现，当终末血管消失数量增加时，PI值呈指数增加，但由于胎盘本身有很大的储备能力，只有50%以上的终末血管消失时，PI值才显著增加。作者还发现恒量灌注血栓素类似物U46619可引起脐动脉舒张末期血流速度降低，导致S/D值增加^［13］。

1.1.2　脐动脉S/D值异常与临床病理妊娠之间关系

早在1977年Fitzgerald等就预测到脐动脉及子宫动脉血流多普勒研究有助于先兆子痫及宫内发育迟缓（FGR）胎儿的评价。Fleischer观察到大多数FGR患者都有S/D值的明显升高，且围生期结局都较差。在妊娠合并高血压的研究方面，Cam eron等研究脐动脉多普勒波形变化，41例患者分为慢性高血压征组，轻、中度妊娠高血压征组，重度妊娠高血压征组。第三组异常S/D值出现率最高，小于胎龄儿分娩率亦最高，认为重度妊娠高血压征患者胎儿的分娩结果与异常的S/D值相关。Trudinger等于1991年总结他们6年中在多普勒血流波形方面的研究工作后认为，高危妊娠多普勒检查可预测分娩结局。

由此可见，胎盘三级绒毛干内的小动脉数量与脐动脉血流阻力关系密切，呈负相关。胎盘三级绒毛干内的小动脉数量的减少，引起脐动脉血流阻力的升高，胎盘三级绒毛干内的小动脉数量的减少达50%，可引起脐动脉血流PI的显著增加，并导致不良的妊娠结局。然而，这三项指数只是一种定性的方法，存在一定的局限性。它只反映了胎盘血流阻力状况，而且是在胎盘血流阻力增加到比较严重的程度时才能表现出来，不能反映血流量减少的发展过程，因此，也就无法了解血流量减少程度的不同与临床表现之间的关系。当脐动脉血流仅舒张期下降时，S/D可以有所反映，如果收缩期和舒张末期血流同时减少时，S/D比值在正常范围，则不能反映出已经存在的胎儿胎盘循环的异常情况，导致假阴性结果。

1.2　脐动脉血流速度

超声多普勒在测量脐动脉血流速度波形时计算S/D比值了解胎盘血流阻力，它只是一种定性方法。这就限制了对于存在着不同程度数量变化的异常情况作出在时间上的早期、程度上的准确判断的可能性。因此，需要获得一种定量方法来解决上述问题。其实，超声多普勒可以测量脐动脉血流速度及血流量，只是由于超声声束与脐动脉血流方向的夹角在测量操作时可能引起的误差，该方法未能获得临床应用。对此进行的深入研究显示如下。

1.2.1　正常妊娠期脐动脉血流速度变化趋势

笔者在一组研究中，对孕周自12～41周正常妊娠妇女脐动脉血流速度进行检测，共229例，以每两周为一组，将其数据绘制成图，便于更直观地了解脐动脉血流速度在各孕周分布及变化趋势。描绘出的正常妊娠期各孕周脐动脉血流速度变化趋势图，见图3-5。

从图中可见，脐动脉收缩期血流12孕周即可测出，而舒张期血流在12～13孕周的8例中只有3例可以测出，但在14孕周时均可测出。28孕周前，双期血流随孕周增加而逐渐增加，舒张期血流速度的增加快于收缩期血流速度；28孕周后收缩期血流增长已趋于平缓，而舒张期血流速度继续有所增加；到32孕周后趋于平缓，所以S/D比值逐渐下降。此时，胎儿体重增长速度加快，从28孕周之前的80～100g/w，在28孕周之后达200g/w。表明绒毛血管仍在继续分支发育，使血管阻力继续下降，增加血液供应，保证此期胎儿快速生长发育的需要。更低的血流阻力和更大的血流速度及更多的血流量为这时的胎儿体重快速增长提供了必要的形态学基础。同时描绘出-S、-2S时曲线。脐动脉血流速度测量的准确性会受很多因素的影响，如脐带的位置、声束与血管之间的夹角θ，当θ=20°时，测量速度与实际速度误差为6%，θ在30°～60°之间误差达20%。此方法可避免假阴性结果，但可能会有假阳性结果出现。只要在检测时调整角度就可减少误差，避免假阳性结果。正常妊娠期，各孕周脐动脉血流速度变化图的建立，提供了一种简洁的方法，使其能更直接、准确、早期发现胎儿胎盘循环异常状态，也提供了早期干预的机会，为改善母儿预后创造了条件。

1.2.2　脐动脉血流量与脐动脉血流速度关系

脐动脉血流速度变化图可以更直观地反映孕期的脐动脉血流速度变化情况，既可用来判断孕期胎儿胎盘循环的血液动力学是否正常，又可判断异常情况发生的程度及发生的时间。由于脐动脉血流量与其血流速度成正比，根据血流速度情况可以判断血流量。为了进一步了解血流速度与血流量的关系，将两者进行换算，结果如下，见表3-2。

计算血流量：血流量m l/m in=血流速度V（cm/s）×动脉内径S（cm）2×60

表3-2　脐动脉血流速度与血流量之间关系

其中，脐动脉血管内径数据来自82例从14～41孕周分娩的脐带标本，HE染色，常规切片，显微镜下测量，以每两周为一组，计算出脐动脉平均内径和面积。

通过血流速度与血流量关系转换计算出：①14孕周时血流量为30m l/m in，孕足月时约600m l/m in。表明正常妊娠在14～41孕周时，胎儿胎盘循环血流量为30～600m l/m in，与传统经典数据显示的子宫胎盘循环血流量，从孕早期到孕足月时血流量50～600m l/m in一致。证明此方法的有效性、合理性及可行性，能够真实反映妊娠期胎儿胎盘循环状态。②血流速度在-S范围时，血流量是正常的70%～80%，即血流量减少了20%～30%；血流速度在-2S范围时，血流量是正常的45%～55%，即血流量减少了45%～55%；28孕周后，脐动脉舒张末期血流缺如时的平均血流速度在10～15m l/s，其血流量仅能达到正常的30%左右，即血流量减少了大约70%。

1.2.3　脐动脉血流速度对妊娠高血压疾病及不良妊娠结局的预测价值

脐动脉血流速度检测是一种尚未开始被临床及超声医生所充分认识和采用的方法。它通过对脐动脉血流速度测定，与正常值的比较，可以发现胎儿胎盘血流量的减少、减少程度及发生的时间。

从正常妊娠期血流速度变化图可以看出，小于同孕周2S值为异常界限，对2001年1～6月在沈阳市妇婴医院产科门诊进行产前检查的产妇，28～30孕周临床正常的137例患者，自愿选做超声多普勒检查，预测妊娠结局。异常妊娠结局包括妊娠高血压疾病、FGR、早产等。其敏感性为82%，特异性为88%，阳性预测率为64%，阴性预测率为96%，假阳性为18%，假阴性为12%。

血流速度在-S范围时，血流量是正常的70%～80%，由于胎盘的强大储存能力，不易出现临床表现，在综合不利的因素中，才可能产生不良后果及临床表现。血流速度在-2S范围时，血流量是正常的45%～55%，可引起临床表现和不良预后。脐动脉舒张末期血流缺如时的平均血流速度大约在10～15m l/s，其血流量仅能达到正常的30%左右，当脐动脉舒张末期血流缺失或逆流时，围生儿死亡率可达22%。从血流速度上可以判断胎盘供血情况，有助于对妊娠进展及结局的预测。

本研究仅对28～30孕周的产妇进行统计，如果应用该方法从16～20孕周进行监测能更早地发现异常情况，尤其是胎盘因素导致的妊娠高血压疾病，及时给予相应处理，会明显改善预后（典型病例3、典型病例4）。

1.2.4　子痫前期重症时脐动脉血流速度与血流阻力指数（S/D、PI、R）I的敏感性比较

对子痫前期重症脐动脉血流速度异常的发生率与目前使用的血流阻力指数如S/D比值、PI值、RI值异常发生率等进行比较，了解两者与临床结局的相关性。

在一组对苏州市母子医疗保健中心2005年1月至2006年6月期间分娩的、临床及分娩前近日超声多普勒资料完整的56例子痫前期重症患者调查中显示，56例子痫前期重症患者以分娩孕周计算，分为早产组23人与足月组33人。

以脐动脉血流速度收缩期＞35cm/s（-2S）、舒张期＞15cm/s（-2S）为异常标准。血流阻力评价以S/D比值＞3、PI＞1.1、RI＞0.7为异常标准。一个病例中以任意一项异常计算，在对子痫前期重症患者中，应用上述的标准进行比较。

（1）子痫前期重症早产组。在子痫前期重症的56例中，早产者23例，舒张期血流速度异常的有14例，占60.9%。S/D比值、PI值、RI值异常的8例，占34.8%（P＞0.01）。在23例早产中，FGR 15例，占65.2%。舒张期血流速度异常的有12例，敏感性80%。S/D值、PI值、RI值异常者9例，敏感性60%。

在23例早产中，32孕周之前即达到子痫前期重症标准的13例，占56.5%，FGR 9例，占69.2%。13例中全部都存在舒张期血流速度异常。33～36孕周的10例，其中，FGR 6例，占60%，但血流速度异常的仅有1例。

（2）脐动脉血流速度与S/D比值敏感性比较。在这两种方法的比较中发现，在子痫前期重症伴早产和子痫前期重症、早产伴FGR者中，前者较后者都更有敏感的反应。

在子痫前期重症早产组中的33～36孕周的FGR与脐动脉血流速度关系不密切。

（3）子痫前期重症足月组。子痫前期重症足月组以血流速度异常＞2S为标准，与S/D、PI、RI的异常发生率相同为3%，FGR发生率为12.1%。在足月时的子痫前期重症虽有血压升高，但脐动脉血流速度及胎盘循环阻力的改变与正常妊娠之间比较发生率无差异。足月子痫前期重症与脐动脉血流速度相关性较差，这个现象有两个方面的意义：一方面，子痫前期重症时的血压升高似乎并不会引起正常胎盘中脐动脉血流速度的减少，即母体循环异常对正常的胎儿胎盘循环阻力影响作用不大。另一方面，脐动脉血流速度异常不是引起这一组子痫前期重症的主要原因，也不引起胎儿发育障碍。

（4）正常足月组。正常妊娠者59例中，无FGR发生，舒张期血流速度异常的有10例，占16.9%。S/D比值等三项均正常。

在对以上资料的分析中得知，分娩在32孕周之前的子痫前期重症产妇其FGR发生率明显升高，高于33～36孕周之间的早产和足月分娩的子痫前期重症产妇，并与脐动脉血流速度异常的发生率呈一致性相关。

总之，脐动脉血流速度的检测和脐动脉血流阻力指数评价都能够发现胎儿胎盘循环异常状态。但前者对妊娠高血压疾病的胎儿胎盘循环缺血的预测和评估的准确性及敏感性比后者更好。因此，在16～20孕周前，可以应用超声多普勒脐动脉血流速度检测方法，以脐动脉血流速度＞2S时为标准，对孕产妇进行的妊娠高血压疾病早期预测和筛查。当脐动脉血流速度＞2S时，脐血流量减少约45%～55%，与妊娠高血压疾病胎盘组织形态学的计量研究发现的妊娠高血压征时胎盘三级绒毛干动脉血管数量比正常妊娠时减少约50%（1.2/2.2=54.5%，减少45.5%）吻合。与文献报道的子痫前期重症时子宫胎盘血流可能减少50%观点一致^［14］。