胎兒超聲檢查輔助遺傳病產(chǎn)前診斷的研究進展

陳 梅 李惠娟 李 毅

1.山東第一醫(yī)科大學(山東省醫(yī)學科學院)，山東 泰安 271016；2. 新汶礦業(yè)集團華豐煤礦醫(yī)院，山東 寧陽 271413； 3.泰安市中心醫(yī)院，山東 泰安 271000

遺傳病是以遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能改變作為僅有或主要致病原因的一大類疾病。在產(chǎn)前診斷中，遺傳病主要包含染色體病、基因病、線粒體病等,現(xiàn)階段檢測的遺傳病主要是細胞水平的染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)量異常以及分子水平的基因改變。

隨著超聲的普及化，孕期行正規(guī)的超聲篩查能夠提升胎兒異常的檢出率，減少缺陷兒的出生。胎兒超聲結(jié)構(gòu)異常是其染色體異常及復雜綜合征的影像表現(xiàn)方式，同時頸項透明層(nuchal translucency，NT)增厚等軟指標異常也是遺傳病的重要表現(xiàn)。超聲探查到的軟指標及結(jié)構(gòu)異常作為孕婦侵入性產(chǎn)前診斷的指征，可以提升胎兒染色體異常的陽性率。

1 妊娠早期超聲異常與遺傳病的相關(guān)性

1.1 妊娠早期超聲結(jié)構(gòu)異常與遺傳病的關(guān)系

近年來胎兒結(jié)構(gòu)異常和染色體異常的篩查已傾向于妊娠早期，以便能更早地診斷異常胎兒。國際婦產(chǎn)科超聲學會(International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology, ISUOG)已經(jīng)把妊娠早期超聲篩查胎兒結(jié)構(gòu)異常的時間定在妊娠11～13+6周。2016年Wagner[1]通過對妊娠早期胎兒超聲結(jié)構(gòu)篩查4 641例發(fā)現(xiàn),染色體異常在妊娠早期超聲結(jié)構(gòu)篩查中就能檢出94.5%。國內(nèi)學者也在不斷探討，有學者[2]對1 882例孕婦行胎兒超聲檢查，發(fā)現(xiàn)妊娠早期胎兒結(jié)構(gòu)異常檢出率遠遠高于妊娠中晚期，所以需早診斷、早干預。嚴重胎兒畸形在妊娠早期超聲篩查中容易檢出，但是對于不明顯的改變或是畸形出現(xiàn)較晚的胎兒異常需到妊娠中晚期才能發(fā)現(xiàn)，早期胎兒超聲結(jié)構(gòu)異常是早期侵入產(chǎn)前診斷的指征之一。

1.1.1顏面部畸形

唇腭裂是最常見的顏面部畸形。研究發(fā)現(xiàn)約40%的妊娠早期唇腭裂畸形伴有染色體異常,與18-三體、13-三體及Pierre-Robin等遺傳綜合征有關(guān)[3]。

1.1.2神經(jīng)系統(tǒng)畸形

妊娠早期超聲可篩查出的神經(jīng)系統(tǒng)畸形主要包含無腦兒、開放性神經(jīng)管缺陷、前腦無裂畸形(holoprosencephaly, HPE)等。胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育畸形的出現(xiàn)機率較高，在胎兒先天性異常中占40%～50%。Kagan等[4]通過總結(jié)報道，全前腦畸形患兒中65.9%存在染色體異常，其中13-三體發(fā)生率最高，為86.2%。我國學者史珊珊等[5]提出在HPE中，由染色體異常導致的大約占25%～50%，但是部分拷貝數(shù)變異(copy number variations,CNVs)致病原理尚未明確。

1.1.3泌尿系統(tǒng)畸形

正常情況下,在妊娠11～13+6周膀胱上下徑一般小于6～7 mm。膀胱增大可能是正常變異,但也可能合并染色體變異或結(jié)構(gòu)畸形。Sannacherchi等[6]研究發(fā)現(xiàn)大約有500種綜合征與泌尿系統(tǒng)發(fā)育畸形有關(guān)，多是由于胎兒染色體的結(jié)構(gòu)不平衡性改變導致。

1.1.4心臟大血管畸形

我國發(fā)生率最高的先天發(fā)育異常是先天性心臟病(congenital heart disease, CHD)，機率約為0.6%～1.9%。有學者[7]研究報道胎兒患有先天性心臟畸形時，大多數(shù)是單獨存在的，也有部分合并其他異常，25%～40%的已識別綜合征伴有CHD。大約有33%～42%的CHD胎兒伴有染色體異常，CHD也是單基因病引起像Marfan等部分綜合征的伴隨表現(xiàn)之一[8]。

1.1.5骨骼系統(tǒng)畸形

目前骨發(fā)育異常類型約有200種,大約一半為致死性的。我國學者研究發(fā)現(xiàn)胎兒肢體畸形較常見于染色體異常，同時還發(fā)現(xiàn)胎兒四肢骨骼系統(tǒng)畸形多伴有非整倍體異常和亞顯微結(jié)構(gòu)異常。

1.2 妊娠早期超聲軟指標異常與遺傳病的關(guān)系

在妊娠早期超聲篩查中常見的軟指標有：頸項透明層增厚，鼻骨缺失、三尖瓣反流等。Nicolaides等于1992年把頸背部透明層作為篩查妊娠早期胎兒染色體的指征，使染色體異常檢出率達到75%。目前NT是最常見的超聲軟指標。

1.2.1頸項透明層增厚

頸項透明層指在妊娠早期(孕11～13+6周)超聲檢查胎兒頸后皮膚與皮下軟組織間無回聲區(qū)，NT值>2.5～3 mm為NT增厚。我國戚慶煒教授[9]指出胎兒NT增厚與其染色體異常及器官結(jié)構(gòu)發(fā)育畸形均有關(guān)。還有學者研究發(fā)現(xiàn)在妊娠早期NT與孕周有關(guān)，隨著孕周的增長而增厚；當其大于2.4 mm時，胎兒發(fā)生染色體異?；蚪Y(jié)構(gòu)異常的機率大大提升[10]。NT結(jié)合血清學檢測是妊娠早期篩查染色體異常的重要形式。

1.2.2鼻骨缺失

鼻骨缺失是篩查染色體異常的越來越受重視項目，有較高特異性。Kagan等[11]總結(jié)鼻骨缺失的三體綜合征胎兒病例，在正常核型胎兒是2.6%，在13-三體是45.0%，在18-三體是52.8%，在21-三體是59.8%。Sepulvda等[12]認為妊娠早期胎兒超聲篩查鼻骨缺失的出現(xiàn)與21-三體的發(fā)生有緊密聯(lián)系。因此鼻骨缺失對三體綜合征有重要提示價值。

1.2.3三尖瓣反流

Falcon等[13]認為，三尖瓣反流在染色體正常胎兒中少于5%，而在21-三體超過65%，在13-三體與18-三體發(fā)生率超過30%。我國學者對妊娠早期孕婦行胎兒超聲篩查，也證實輕度三尖瓣反流與21-三體異常有關(guān)[14]。

1.2.4異常的靜脈導管血流頻譜

近年來發(fā)現(xiàn)胎兒超聲靜脈導管血流頻譜檢測，可以作為篩選染色體異常和先天性心臟異常的重要形式。即使NT正常，異常的血流頻譜仍高度懷疑染色體異常。此外，雖然染色體無異常，但是NT和血流頻譜顯示異常時，發(fā)生其他發(fā)育異常的可能仍然很高。因此，妊娠早期NT和血流頻譜聯(lián)合使染色體異常的檢出效果更好。

2 妊娠中晚期胎兒超聲異常與遺傳病的相關(guān)性

2.1 妊娠中晚期超聲結(jié)構(gòu)異常與遺傳病的關(guān)系

妊娠中晚期有明顯超聲結(jié)構(gòu)異常的胎兒，是出生缺陷及新生兒死亡的重要原因，包括：頸部水囊瘤、心內(nèi)膜缺損、胸腹部畸形等。在臨床上，頸部淋巴水囊瘤等畸形已經(jīng)作為單獨指標進行染色體異常的篩查。有學者研究發(fā)現(xiàn)異常的數(shù)量不同時，出現(xiàn)染色體異常的機率也有很大的差別，所以要結(jié)合胎兒異常種類和數(shù)量，判斷染色體發(fā)生異常的情況。超聲結(jié)構(gòu)異常胎兒進行侵入性產(chǎn)前診斷排除遺傳因素的改變，是判斷是否繼續(xù)妊娠的重要手段之一。

2.2 妊娠中晚期超聲軟指標異常與遺傳病的關(guān)系

在二十世紀末，Sohl等[15]認為胎兒伴有軟指標異常發(fā)生染色體異常的機率增加，而且軟標記的個數(shù)與發(fā)生染色體異常的機率成正比。因此孕期超聲篩查存在結(jié)構(gòu)異常和軟指標異常時，建議行染色體檢測。妊娠中晚期超聲軟指標有頸背部皮膚皺褶增厚(nuchal fold, NF)、側(cè)腦室增寬(fetal cerebral ventriculomegaly, VM)、脈絡叢囊腫等。

2.2.1頸背部皮膚皺褶增厚

NF增厚的診斷標準一般認為是15～18周≥5.0 mm或18～24周≥6.0 mm。NF的發(fā)現(xiàn)開啟了篩查染色體異常的新階段。有學者報道，當測量NF大于5 mm時，對染色體異常有高度的提示價值，特別關(guān)于21-三體，是其一項準確超聲篩查指標[16]。所以當NF增厚時，應進行染色體檢測。

2.2.2側(cè)腦室增寬

在側(cè)腦室水平切面，測量其三角內(nèi)徑，一般≥10.0 mm就稱為側(cè)腦室增寬。常清賢等[17]研究指出，合并其他結(jié)構(gòu)畸形的中、重度VM患兒染色體異常的風險遠遠比輕度VM患兒高。國外學者報道[18]，輕度VM患兒染色體核型異常檢出率是4.2%，而重度VM患兒是6.8%，說明隨著VM的嚴重程度不同，染色體異常的機率也不同。21-三體是重度VM最常見的染色體異常，其次是18-三體及13-三體等。

2.2.3脈絡叢囊腫

1984年在妊娠中期超聲篩查中初次診斷出脈絡叢囊腫，發(fā)現(xiàn)其大小、數(shù)量、消失與否和胎兒染色體發(fā)生異常的機率無關(guān)。Beke等[19]認為有脈絡叢囊腫的患兒3.6%伴染色體異常，說明它的存在與染色體異常有著重要相關(guān)性。

2.2.4小腦延髓池增寬

孤立的小腦延髓池增寬，一般不出現(xiàn)胎兒染色體異常，當伴隨其他畸形時，常常預示發(fā)生染色體異常，特別是與18-三體有關(guān)。胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的畸形也會伴有小腦延髓池增寬，因此應高度懷疑顱內(nèi)是否還有其他異常。

2.2.5心室內(nèi)點狀強回聲

心室內(nèi)點狀強回聲常與腱索或乳頭肌相連，與心動周期和心臟瓣膜呈同步活動，具體機制還不明確。Beke等[19]發(fā)現(xiàn)，單純的心室內(nèi)點狀強回聲與染色體異常沒有相關(guān)性，但伴有其他超聲畸形時，染色體異常的機率是7.9%。也有學者認為，心內(nèi)強光點的發(fā)生與胎兒非整倍體有緊密聯(lián)系，特別是與21-三體[20]。

2.2.6腸管回聲增強和腸管擴張

胎兒腸管回聲與骨組織回聲相似稱為腸管回聲增強。孤立的腸管回聲增強意義較小，但當伴有其他超聲畸形，出現(xiàn)染色體異常的機率會提高3～4倍。Beke等[19]總結(jié)在妊娠中期有腸管回聲增強和腸管擴張的患兒5.7%發(fā)生染色體異常。有學者[21]總結(jié)分析80例腸管回聲增強患兒超聲，發(fā)現(xiàn)6例有染色體異常，而且均伴有嚴重結(jié)構(gòu)畸形。對于超聲腸管回聲增強的患兒給予關(guān)注，特別是伴有其他超聲異常，要懷疑是否存在染色體異常。

2.2.7長骨短小

長骨短小一般是染色體異常的表現(xiàn)。潘玉萍[22]對6 425名妊娠中晚期孕婦研究發(fā)現(xiàn)，胎兒超聲篩查長骨短小對三體綜合征有高度的敏感性及特異性，而且發(fā)現(xiàn)在三體綜合征中，肱骨短小中的檢出率明顯比股骨短小要高，說明肱骨短小比股骨短小提示胎兒三體綜合征異常的意義更大。

2.2.8腎盂擴張

有學者提出一側(cè)腎盂擴張出現(xiàn)染色體異常的機率是1%，然而兩側(cè)腎盂擴張或伴有其它超聲指標畸形時，染色體異常機率是3%。我國學者[23]對122例腎盂擴張的病例總結(jié)，孤立性腎盂擴張不主張行產(chǎn)前診斷，但伴有其他超聲畸形時，應行產(chǎn)前診斷，排除非整倍體異常的可能。

2.2.9單臍動脈

臍帶內(nèi)只有一根臍靜脈和一根臍動脈稱之為單臍動脈(single umbilical artery, SUA)。Dagklis等[24]表明單純的SUA出現(xiàn)時染色體無異常，而伴有其他一種超聲結(jié)構(gòu)畸形時，出現(xiàn)染色體異常機率為3.7%，伴有多種結(jié)構(gòu)畸形時染色體異常機率為50.7%。也有學者認為SUA合并的畸形數(shù)量越多，越常出現(xiàn)非整倍體異常。

3 胎兒超聲異常遺傳檢測方法新進展

胎兒超聲異常是產(chǎn)前診斷的重要指征，針對胎兒超聲異常的遺傳病診斷分為三個層次。胎兒染色體核型檢測是現(xiàn)代產(chǎn)前診斷的一線方法,染色體數(shù)目異常與顯著的結(jié)構(gòu)變異都能識別出，但核型分辨率低，5 Mb以下的CNVs無法檢出。

染色體基因組芯片分析(chromosome microarray analysis,CMA)技術(shù)可檢出非整倍體異常、大片段缺失與重復、微缺失與微重復以及單親二倍體和雜合性缺失，CMA可以檢測出50～100 Kb以上的染色體改變。2014年我國產(chǎn)前診斷專家共識CMA是當前最有效的染色體診斷方法，尤其是產(chǎn)前超聲檢查胎兒結(jié)構(gòu)異常時，如果染色體核型結(jié)果正常，則需進一步進行CMA檢測[25]。2016年美國學者提出用CMA代替核型分析用作胎兒超聲異常遺傳病的首要檢測手段[26]。

高通量測序(next-generation sequencing, NGS)技術(shù)正飛速發(fā)展，低深度的CNV-seq正逐漸用于產(chǎn)前診斷。2019年4月我國發(fā)表了第一個《低深度全基因組測序技術(shù)在產(chǎn)前診斷中的應用專家共識》，提出CNV-seq可以作為一線產(chǎn)前診斷技術(shù)，應用于需進行有創(chuàng)產(chǎn)前診斷的孕婦，CNV-seq技術(shù)可檢測全染色體非整倍體、大片段缺失/重復以及全基因組CNVs[27]。

有研究表明產(chǎn)前超聲異常的胎兒核型分析的診斷率約30%，CMA提高了6%[28]。胎兒超聲篩查異常，但核型及CMA均正常時，有學者[29-30]研究發(fā)現(xiàn)外顯子檢測可以將診斷率提高8.5%，特別是超聲提示多發(fā)結(jié)構(gòu)異常時，診斷率可提高達到15%。胎兒超聲異常也是單基因病的表現(xiàn)形式之一。因此，連續(xù)多胎胎兒異常，而胎兒核型分析CMA及CNV-seq均無異常時，仍懷疑超聲異常與遺傳因素有關(guān)時，建議行外顯子或全基因組測序。

在后基因組時代，隨著數(shù)據(jù)庫的完善和分子技術(shù)的成熟,染色體核型分析技術(shù)已不能滿足臨床需求，分子水平對產(chǎn)前診斷給予了有力的補充。胎兒超聲異常是分子水平診斷的最主要指征，結(jié)合超聲軟指標和結(jié)構(gòu)異常種類及數(shù)量，在細胞水平及分子水平探討胎兒超聲異常的遺傳病因?qū)W，對控制出生缺陷確保優(yōu)生優(yōu)育有巨大優(yōu)勢。