0 引言

       妊娠高血压综合征（pregnancy-induced hypertension syndrome, PIH），即妊高征，严重威胁母婴健康，也是孕妇围产期发病和胎儿致死的主要因素之一^[1]。其病因迄今未完全阐明，治疗亦无突破性进展，仍以解痉、降压、扩容、适时终止妊娠为主要治疗原则。PIH可分为妊娠期高血压、子痫前期、子痫、妊娠期慢性高血压、慢性高血压合并子痫前期^[2]。全球PIH的发病率为6%~8%^[3]，而高原地区（≥2500米）患病率几乎是平原的两倍，死产率可达63%^{[4, 5]}。此外，研究证实PIH的发生与胎盘结构异常密切相关^[6]。目前，基于MRI的胎盘研究多聚焦于微循环、结构及硬度等指标，以评估胎盘功能状态^{[7, 8, 9]}，但这些工作均基于低海拔地区人群。在高海拔地区，无论是正常妊娠还是病理妊娠，胎盘的相关MRI研究仍属空白。随着高原人口不断增加，深入研究该地区胎盘的病理生理特征具有重要意义。本团队前期研究已利用磁共振体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion, IVIM）技术，系统分析了高原正常妊娠与PIH孕妇胎盘的微循环与微观结构^[10]。然而，胎盘硬度这一关键参数在高原PIH中的变化尚未涉及。为此，本研究拟采用基于IVIM-扩散加权成像（diffusion weighted imaging, DWI）的虚拟磁共振弹性成像（virtual magnetic resonance elastography, vMRE）技术，定量评估高原正常与PIH孕妇不同部位胎盘的硬度值，并分析其与围产期因素的关系，旨在为高原PIH的早期识别与风险评估提供一种全新的定量影像学生物标志物。

       vMRE技术由LE BIHAN等^[11]在2017年提出，与磁共振弹性成像（magnetic resonance elastograph, MRE）相比，该技术无需依赖外部驱动系统产生机械波，而是通过高、低关键b值计算得到移位表观扩散系数（shifted diffusion apparent coefficient, sADC），并借助校准曲线转换为平均虚拟剪切模量（average virtual shear modulus, μdiff），即硬度值。先前研究表明vMRE在评估组织硬度方面与MRE具有高度一致性^[12]，这也为本研究提供了可靠且实用的影像学新方法。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究遵守《赫尔辛基宣言》，获得青海红十字医院医学伦理委员会批准，批准文号：KY-2019-40，并免除受试者知情同意。回顾性分析2019年8月到2022年1月于青海红十字医院产科就诊的66例孕妇的临床与MRI资料。纳入标准：（1）世代居住高原地区（海拔≥2500米）的孕中-晚期孕妇；（2）孕妇无吸烟、酗酒、遗传性代谢性疾病。排除标准：（1）胎儿畸形、多胎（n=2）；（2）妊娠合并糖尿病、甲状腺疾病者（n=3）；（3）妊娠伴盆腔肿瘤（n=1）；（4）胎盘早剥；（5）胎盘植入谱系疾病（n=2）；（6）孕妇临床及影像资料不完整（n=7）；（7）vMRE图像不能进行评估测量（n=7）。

1.2 诊断标准

       采用国际妊娠期高血压疾病研究学会（International Society for the Study ot’Hypertension in Pregnacy, ISSHP）临床指南^[2]进行妊娠期高血压疾病分类和诊断：妊娠20周后新发高血压（收缩压≥140 mmHg和/或舒张压≥90 mmHg；1 mmHg=0.133 kPa），伴或不伴蛋白尿或其他终末器官损害表现，并据此区分子痫前期、妊娠期高血压等亚型。

1.3 MRI检查

       图像采集使用西门子Skyra 3.0 T MRI扫描仪（MAGNETOM Skyra, Siemens Healthcare, Erlangen, Germany），4通道体相控阵表面线圈，在单次屏气间隔内采集图像。扫描野包括横膈到耻骨联合的区域。孕妇采用仰卧位或侧卧位，足先进。在常规临床序列扫描后，附加进行IVIM-DWI序列采集：重复时间8000 ms，回波时间70.0 ms，视野380 mm×380 mm，层厚5.5 mm，矩阵尺寸为192×120，8个b值分别为0、50、100、150、200、250、500、800 s/mm²，扫描总时间6 min 32 s。

1.4 图像后处理

       将IVIM-DWI图像传输到vMRE后处理软件（MATLAB R2016a, Math Works, Natick, Massachusetts, USA）进行分析。软件通过曲线拟合生成μdiff图和sADC图。首先，选择b值组合为200~800 s/mm²，计算sADC。S200和S800分别对应b值为200和800 s/mm²的图像信号。根据文献^[11]，sADC计算公式为：sADC=ln（S200/S800）/（800-200），然后，使用文献中推导的公式μdiff=α×sADC+β生成基于IVIM-DWI的胎盘μdiff图像。其中，α和β为先前研究得出的校准系数，分别为-9.8和14.0。

       由2名具有10年以上腹部放射诊断经验的主治医师将vMRE、sADC和ADC图导入ITK-SNAP软件（v4.0, Penn Image Computing and Science Laboratory, USA）后采用双盲法对整个胎盘、整个胎盘母体侧和胎儿侧进行三维感兴趣区（volume of interest, VOI）勾画（图1），并提取胎盘μdiff、sADC、ADC参数、整体胎盘体积（volume, VOL）及胎盘最大厚度（thicknessmax, THKmax）。胎盘母体侧和胎儿侧的勾画是按胎盘所在层面对胎盘均分逐层进行勾画，勾画过程中如遇到边界不清或结构不明确的区域，由一位工作20年以上的主任医师进行确认后勾画。

点击查看大图

图1  胎盘虚拟剪切模量图像及感兴趣区勾画示意图。1A：胎盘轴位虚拟剪切模量（μdiff）原始图；1B：胎盘轴位虚拟剪切模量（μdiff）伪彩图；1C：整体胎盘轴位勾画区域（红色区域）；1D：胎盘母体-胎儿侧轴位勾画区域（红色区域表示母体侧，绿色区域表示胎儿侧）；1E：整个胎盘三维感兴趣区。
Fig. 1  Images of the placenta virtual shear modulus (μdiff) and schematic diagram of regions of interest delineation. 1A: Original image of the axial virtual shear modulus (μdiff) of the placenta; 1B: Pseudo-color image of the axial virtual shear modulus (μdiff) of the placenta; 1C: Axial delieation area of the whole placenta (red area); 1D: Axial delineation area of placenta on the maternal and fetal compartment (the red area indicates the maternal compartment, the green area indicates the fetal compartment); 1E: A volume of interest of the whole placenta.

1.5 统计学方法

       采用SPSS 22.0（https://www.ibm.com/）和Origin 2024（Origin/OriginPro, Origin 2024, OriginLab Corporation, United States, https://www.originlab.com/）软件进行处理。使用Shapiro-Wilk检验对计量资料进行正态性检验，对于满足正态分布的数据，计量资料用（x¯±s）表示，使用独立样本t检验或单因素方差分析（ANOVA）分析两组胎盘各计量资料的差异；对于非正态分布的数据，计量资料用M（IQR）表示，使用Wilcoxon秩和检验进行组间比较；计数资料用（%）表示，使用卡方检验或Fisher精确概率法分析两组各计数资料的差异。计算组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）对观察者间测量数据的一致性进行检测，ICC>0.75表示一致性良好。受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线和曲线下面积（area under the curve, AUC）用于量化和比较各参数的诊断价值。采用线性回归模型分析各基线因素对PIH胎盘硬度值的影响，同时应用Pearson法分析两组胎盘硬度值与基线因素的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 基线资料

       本研究最终纳入PIH孕妇20例（子痫前期6例，14例妊娠高血压），正常健康孕妇24例（19例孕晚期和5例孕中期），孕妇基线资料如表1所示。两组孕妇的年龄、孕周、MR-孕周、BMI、1min-Apgar评分、肌酐、ALT及AST的组间差异无统计学意义（P>0.05），而收缩压、舒张压、尿微量总蛋白、分娩时胎龄及新生儿出生后体质量的组间差异具有统计学意义（P<0.05）。

点击查看表格

表1  两组孕妇的基线资料信息表
Tab. 1  Baseline data information of the two groups of subjects

2.2 观察者间所测数据的一致性检验

       两名医师所测正常整体胎盘硬度值的ICC为0.907 [95%置信区间（confidence interval, CI）：0.801~0.959]，胎盘胎儿侧硬度值的ICC为0.859（95% CI：0.705~0.936），胎盘母体侧硬度值的ICC为0.827（95% CI：0.646~0.921）；PIH整体胎盘硬度值的ICC为0.823（95% CI：0.588~0.927），胎盘胎儿侧硬度值的ICC为0.859（95% CI：0.630~0.945），胎盘母体侧硬度值的ICC为0.804（95% CI：0.568~0.918）。正常胎盘的整体胎盘、胎盘母体侧、胎盘胎儿侧sADC、ADC、VOL和THKmax的ICC值范围为0.807~0.870（95% CI的范围：0.578~0.941），PIH胎盘的整体胎盘、胎盘母体侧、胎盘胎儿侧sADC、ADC、VOL和THKmax的ICC值范围为0.777~0.888（95% CI的范围：0.521~0.961）。ICC均>0.75，表明所测结果具有良好的重复性。

2.3 两组胎盘不同部位间各参数的比较以及各部位硬度与孕周、血压的相关性

       正常及PIH孕妇整体胎盘、胎盘胎儿侧及胎盘母体侧三部位间硬度值、sADC及ADC差异均无统计学意义（P>0.05）。正常孕妇整体胎盘、胎盘胎儿侧及胎盘母体侧硬度值与血压和孕周无显著相关性（P>0.05），但在24周时各部位胎盘硬度值最低，从28~32周胎盘硬度值呈上升趋势，此外胎盘母体侧硬度值在30周前比胎儿侧高，30周后反转并持续存在。PIH胎盘母体侧硬度值与收缩压呈正相关（r=0.467，P<0.05），其余部位胎盘硬度值与血压无显著相关性（P>0.05）。详见表2、图2。

点击查看大图

图2  正常孕妇和PIH胎盘各部位硬度与孕周、收缩压的关系。2A：正常孕妇胎盘各部位硬度值与孕周的关系；2B：PIH 孕妇胎盘各部位硬度值与母体收缩压的关系；2C：正常孕妇胎盘母体侧-胎儿侧的硬度值与孕周的关系。1 mmHg=0.133 kPa。PIH：妊娠高血压综合征；μdiff：平均虚拟剪切模量。
Fig. 2  Relationship between the stiffness value of each parts of the placenta and gestational age and systolic blood pressure in normal pregnant women and those with PIH. 2A: Relationship between placental stiffness in different regions and gestational age in normal pregnant women; 2B: Relationship between placental stiffness value in different regions and maternal systolic blood pressure in pregnant women with PIH; 2C: Relationship between maternal-fetal compartment placental stiffness value and gestational age in normal pregnant women. 1 mmHg = 0.133 kPa. PIH: pregnancy-induced hypertension syndrome; μdiff: average virtual shear modulus.

点击查看表格

表2  两组胎盘不同部位间参数的比较
Tab. 2  Comparison of parameters between different parts of the placenta in the two groups

2.4 两组胎盘各参数的比较及效能分析

       正常孕妇整体胎盘、胎盘胎儿侧、胎盘母体侧硬度值均低于PIH组（P<0.05）；正常孕妇整体胎盘、胎盘胎儿侧、胎盘母体侧sADC、ADC均较高于PIH组（P<0.05）（图3）；正常孕妇整体胎盘VOL、THKmax高于PIH组（P<0.05）（表3）。差异具有统计学意义参数的ROC曲线显示胎盘母体侧硬度值对PIH诊断效能较好，AUC=0.902（95% CI：0.808~0.995），胎盘母体侧硬度值的最佳截断值为5.99 kPa。胎盘形态学参数（胎盘VOL、THKmax）中，胎盘VOL对PIH胎盘诊断具有一定价值，AUC=0.893（95% CI：0.792~0.995）（表4，图4）。

点击查看大图

图3  两组胎盘不同部位硬度值μdiff（3A）、sADC（3B）、ADC（3C）的箱式图。μdiff：虚拟剪切模量；sADC：移位表观扩散系数；ADC：表观扩散系数。
Fig. 3  Box diagram display of stiffness values μdiff (3A), sADC (3B), and ADC (3C) at different parts of the placenta in two groups. μdiff: average virtual shear modulus; sADC: shifted apparent diffusion coefficient; ADC: apparent diffusion coefficient.

点击查看大图

图4  胎盘各参数的受试者工作特征曲线。μdiff为虚拟剪切模量；sADC为移位表观扩散系数；ADC为表观扩散系数；AUC：曲线下面积。
Fig. 4  ROC curves of each parameter of the placenta. μdiff: average virtual shear modulus; sADC: shifted apparent diffusion coefficient; ADC: apparent diffusion coefficient; AUC: area under the curve.

点击查看表格

表3  两组胎盘各参数的比较
Tab. 3  Comparison of various parameters of the placenta in the two groups

点击查看表格

表4  胎盘各参数的效能分析
Tab. 4  Performance analysis of each parameter of the placenta

2.5 围产期各基线因素对PIH胎盘硬度的预测价值

       采用多元线性回归分析结果显示，孕妇年龄、孕周、MR-孕周、舒张压、尿微量总蛋白、肌酐、ALT、AST以及BMI不能预测PIH胎盘硬度（均P>0.05）；收缩压可显著正向预测vMRE测定PIH胎盘的硬度（β=0.548，P<0.001）。这些变量共解释PIH胎盘硬度28.70%的变异。详见表5。

点击查看表格

表5  围产期各因素对vMRE测定PIH胎盘弹性度影响的多元回归分析
Tab. 5  Multiple regression analysis of the influence of various perinatal factors on the measurement of placental elasticity of PIH by vMRE

2.6 胎盘母体侧硬度值与围产期因素的关系

       根据胎盘母体侧硬度值的最佳截断值5.99 kPa，将所有研究人群分为μdiff>5.99 kPa组与μdiff<5.99 kPa组，并评价两组围产期各因素间的差异。两组孕妇的BMI、年龄、孕周和MR-孕周差异均无统计学意义（P>0.05）。μdiff>5.99 kPa组比μdiff<5.99 kPa组的血压高（P<0.05），新生儿出生后体质量低（P=0.024），差异具有统计学意义（表6）。

点击查看表格

表6  母体侧胎盘最佳截断值（硬度值）与围产期各因素的结果
Tab. 6  The optimal cut-off value (stiffness value) of the placenta on the maternal compartment and the results of various perinatal factors

2.7 样本量事后效力分析

       样本量事后效力分析发现，以诊断效能最佳的胎盘母体侧硬度值为主要指标，正常组为（4.86±0.61）kPa，PIH组为（5.85±0.48） kPa，采用G*Power3.1软件（Version 3.1.9.7, Faul, Erdfelder, Buchner & Lang, Germany）进行计算，设置检验类型为两独立样本t检验（双尾），显著性水平α=0.05，样本量正常孕妇组为24例，PIH组为20例，计算得出Cohen's d=1.82，研究实际统计效力（1-β）>0.99，表明现有样本量足以可靠地揭示两组间的差异。

3 讨论

       本研究采用基于IVIM-DWI的vMRE技术测量高原地区孕妇胎盘不同部位的硬度值，来观察正常和PIH孕妇胎盘之间的差异。结果显示，PIH孕妇各部位胎盘硬度值均高于正常孕妇，其中，胎盘母体侧硬度值在区分PIH方面优于传统DWI-ADC参数，且其数值升高与新生儿出生体质量较低相关；此外，PIH孕妇胎盘母体侧硬度值受母体收缩压影响。另外，高原地区正常孕妇胎盘硬度的变化趋势与孕周无明显相关性，但研究观察到胎盘硬度的阶段性差异，以孕30周为分水岭，此前母体侧硬度更高，此后则以胎儿侧硬度为著。因此，vMRE技术可直接通过DWI获得组织弹性度，且无需任何机械振动装置，也不受MRI硬件容量的限制^[11]，可为临床在PIH孕妇妊娠管理提供新的方法。

3.1 基于vMRE技术评估高原地区胎盘硬度的临床特征

       本研究发现PIH与正常孕妇胎盘各部位硬度均存在差异。PIH整体胎盘、胎盘母体侧、胎盘胎儿侧硬度值均高于正常孕妇，与平原地区研究结果基本一致^[7]。PIH为母体对功能不全的胎盘或妊娠本身血管负荷的过度炎症反应。在正常妊娠过程中，胎盘形成通过滋养细胞侵入母体螺旋动脉实现，从而形成低阻力、高流量的母体子宫胎盘循环^{[13, 14]}。而PIH发生时，滋养细胞侵入母体螺旋动脉导致管壁受损，胎盘灌注减少，从而引起胎盘缺氧^{[13, 15]}。缺氧刺激胶原基质、血管纤维蛋白沉积和纤维化，进而导致胎盘硬度增加^[16]。因此，vMRE所提示的胎盘硬度值增加，与病理上观察到的螺旋动脉重塑障碍、绒毛间质纤维化等改变相呼应，从而实现了从影像学角度直观反映PIH胎盘的病理演变。此外，关于平原地区正常妊娠胎盘硬度变化的研究显示胎盘母体侧硬度值仅在32~34周时低于胎儿侧^[17]，但本研究发现母体侧与胎儿侧胎盘硬度呈现出与平原地区迥异的变化特点，在30周前母体侧胎盘硬度值高于胎儿侧，之后出现反转并持续存在。通常组织硬度与其纤维组织含量呈正相关，对于胎盘组织，胎盘母体侧的绒毛结构深嵌于蜕膜乃至子宫肌层，其硬度主要源于支撑结构所需的丰富纤维组织，而胎儿侧以密集的绒毛和血窦为主，是母胎血液交换的主要部位，纤维成分相对较少，故其硬度通常略低于母体侧^{[18, 19]}。随着胎盘的发育，妊娠前、中期胎盘的功能逐渐由未成熟变为成熟，其厚度与体积也会增加，胎盘母体侧与胎儿侧硬度保持动态稳定。本研究数据显示30周后胎盘母-胎两侧硬度值的反转情况，提示高海拔低氧环境下，胎盘为优先保障胎儿营养与氧供，其代偿机制与血流分布可能发生了关键的适应性转变。孕晚期胎儿需氧量急剧增加，胎盘胎儿侧可能通过绒毛血管的显著增生与血流灌注的集中优化来提升交换效率^{[20, 21]}，导致其组织结构更为致密、硬度相对增高；与此同时，母体侧作为支撑“骨架”的纤维组织重塑有限，致使硬度相对降低。当然，这种反转模式的出现也可能与数据量不足及个体差异有关。

3.2 胎盘多参数分析对PIH诊断的价值

       关于DWI-ADC评估胎盘功能的研究提示异常胎盘的ADC值低于正常胎盘^[22]，本研究结果与文献报道一致，显示PIH整体胎盘、胎盘胎儿侧、胎盘母体侧ADC值均低于正常孕妇。此外，我们重点评估了胎盘硬度值、sADC、ADC、胎盘VOL以及THKmax对PIH的诊断价值，结果显示胎盘母体侧硬度值诊断效能较好（AUC=0.902），这提示胎盘硬度的变化与胎盘功能密切相关。其中值得注意的是，除了母体侧sADC值外，其余部位的胎盘sADC值诊断效能均优于ADC值（0.887 vs. 0.860）。尽管ADC被广泛使用，但由于其单指数模型下微循环与水分子扩散效应相混杂，很容易干扰其真实扩散状态^[23]，而sADC值包含的高b值（b=800 s/mm²）可有效减少血流灌注导致的伪扩散效应，能更真实地反映水分子的非高斯运动。对于胎盘形态学改变，如胎盘VOL和THKmax在PIH胎盘中明显低于正常孕妇，其在诊断PIH的效能中，胎盘VOL具有一定价值（AUC=0.893），这可能与PIH继发胎盘血管病变和囊性纤维化等促纤维化的病理改变有关^{[24, 25]}。另外，根据胎盘母体侧硬度值的最佳截断值5.99 kPa对所有孕妇进行分组，发现大于最佳截断值5.99 kPa的孕妇新生儿体质量较低，同时母体出现1级高血压时已对胎盘硬度有所影响。

3.3 胎盘硬度变化与各围产期因素的关联

       本研究针对围产期各因素对孕妇胎盘硬度的影响进行分析。首先，研究结果显示正常孕妇胎盘各室的硬度值与孕周和MR-孕周无相关性，这与先前研究一致^{[26, 27, 28]}。但可以观察到胎盘硬度值在24周时最低，28~32周时硬度值呈上升趋势，同时胎盘母体侧硬度值在30周前高于胎儿侧，30周后出现反转，其原因可能与高原低氧环境促使胎盘绒毛膜血管增生的独特代偿机制有关^[20]。

       另外，关于孕妇BMI与胎盘硬度关系的研究，SPILIOPOULOS等^[26]发现BMI是模型中唯一具有统计学意义的预测因子，BMI越高硬度值越低，但本研究中孕妇BMI与硬度值无相关性。在其研究中，对照组与子痫前期孕妇的BMI分别为（32.5±1.4） kg/m²和（34.7±1.6） kg/m²，而本研究中正常与PIH孕妇的BMI分别是（21.65±1.32） kg/m²和（21.87±1.37） kg/m²。WHO对孕前BMI的分类（低体质量为BMI<18.5 kg/m²；标准体质量为BMI=18.5~24.9 kg/m²；超重为BMI=25.0~29.9 kg/m²；肥胖为BMI≥30.0 kg/m²）^[29]与中国BMI的分类（低体质量为BMI<18.5 kg/m²；标准体质量为BMI=18.5~23.9 kg/m²；超重为BMI=24~27.9 kg/m²；肥胖为BMI≥28 kg/m²）^[30]有所不同，因此研究结果之间的矛盾可能与个人差异和研究人群有关。

       PIH胎盘母体侧硬度值与收缩压呈正相关（r=0.467，P<0.05），进一步采用多元线性回归分析围产期各因素对PIH孕妇胎盘硬度的预测价值，结果显示母体收缩压可显著正向预测PIH胎盘的硬度。由此可见，胎盘硬度（尤其是胎盘母体侧）也受母体收缩压影响。正常情况下，子宫和胎盘之间的子宫螺旋动脉在胎盘形成过程中被广泛重塑，但当PIH发生时，血管内皮细胞损伤、炎症反应和氧化应激可导致血管网络结构的浅重塑和广泛纤维化致使胎盘母体侧硬度值增高^{[31, 32]}。上述发现为临床选择PIH降压干预时机提供了可能的科学依据。

3.4 局限性及展望

       该研究还存在一些不足之处。首先，两组样本量不足容易引起偏倚，但经事后统计效力分析显示依然具有足够的统计效力。未来，我们将开展前瞻性、多中心研究以扩大样本量，并重点丰富孕中期及各PIH亚型的病例，以验证并细化本研究发现的初步趋势。其次，PIH组中纳入对象为子痫前期和妊娠高血压病例。由于目前研究多为子痫前期病例，这两种PIH分型间的差异不能排除，在后续研究中，我们将依据国际指南严格分层，系统比较不同亚型间胎盘硬度、灌注参数的差异，旨在建立与临床表型更精准关联的影像评估体系。最后，所有VOI的勾画均由手动完成，其高度依赖操作者的经验并存在主观差异，未来将开发一种高效、精准、客观的自动或半自动胎盘智能分割算法，以克服手动勾画的缺点，提升研究的效率和信度。

4 结论

       本研究在高原人群中观察到了一种有别于平原文献报道的胎盘硬度变化模式。在区分正常胎盘和PIH胎盘方面，胎盘硬度比sADC和ADC更可靠，PIH妊娠胎盘高硬度，易受母体收缩压影响。虽然胎盘硬度不受孕周影响，但其（尤其母体侧高硬度值）与低出生体重风险增加有关，提示其对于预测围产期不良结局具有重要的临床价值。