基于超声监测母体-胎盘循环相关指标的妊娠高血压早期筛查预测模型的构建与验证.pdf

临床研究599生物医学工程与临床2 0 2 3年9 月第2 7 卷第5期BME&Clin Med,September 2023,Vol.27,No.5网络出版时间：2 0 2 3-0 8-2 2 16：2 2:2 1 D0I：10.13339/j.c n k i.s g l c.2 0 2 30 8 2 2.0 0 6网络出版地址：https:/ 12 0 例 HDCP 孕妇(研究组),年龄 2 0 44 岁,平均年龄 30.17 岁;孕周 11 13+6 周,平均孕周 12.14 周;孕次 1 5 次,平均孕次 2.32 次;产次 0 4次,平均产次 1.7 5次。根据 HDCP严重程度,研究组可细分为妊娠期高血压组 46 例、子痫前期组40 例和重度子痫前期组34例。选择同期6 0 例健康孕妇（对照组），年龄2 0 42 岁，平均年龄2 9.52 岁；孕周1113*6周，平均孕周12.2 5周；孕次1 4次,平均孕次2.40 次；产次0 3次，平均产次1.7 1次。所有研究对象在孕11 13*6周进行超声检查，记录子宫动脉和子宫螺旋动脉的血流参数。采用Logitic 回归分析探究HDCP的独立危险因素并建立预测模型，采用受试者工作特性(ROC)曲线判定预测模型的预测价值。再次纳入2 0 0 例孕妇对模型的预测价值进行验证。结果研究组子宫动脉血流博动指数(PI)、阻力指数(RI)、收缩期峰值流速/舒张末期流速(S/D)值和双侧切迹阳性率均显著高于对照组(1.43 0.38 vs 0.94 0.22.0.690.15 vs 0.460.08、4.46 0.8 4v s 3.9 6 0.9 1、40.0 0%v s 2 3.33%),差异均有统计学意义(P0.05),仅重度子痫前期组 PI和RI显著高于对照组(0.6 40.12 vs0.530.09、0.440.10 v s 0.350.0 7。P 0.0 5)。多元Logistic回归分析表明子宫动脉PI、RI和子宫动脉双侧切迹是HDCP的早期独立预测因素(P0.05),获得预测模型为Logit(P)=1.214子宫动脉PI+0.984子宫动脉RI+0.82子宫动脉双侧切迹。该模型的ROC曲线下面积为0.8 8 9 9 5%可信区间（CI)0.8530.926，灵敏度和特异度分别为84.17%、8 0.0 0%。该模型对验证集孕妇预测的ROC曲线下面积为0.8 6 0(9 5%CI0.8090.911)，灵敏度和特异度分别为8 3.33%、8 9.7 7%。结论，孕早期超声对母体-胎盘血流循环监测可以为HDCP提供预测指标并建立预测模型，该模型对HDCP的早期筛查具有较高的预测价值。关键词：妊娠高血压；超声，母体-胎盘循环；孕早期；受试者工作特性曲线中图分类号：R714.246;R445.1文献标识码：A文章编号：10 0 9-7 0 9 0(2 0 2 3)0 5-0 59 9-0 7Hypertension based on ultrasound monitoring of maternal placental circulation related indicatorsLIU Chen,GUO Li-kuiHoU Xue-jing,Chen,GUO Li-kui(Department of Obstetrics,First Hospital of Qinhuangdao,Qinhuangdao066000,Hebei,China)Abstract:Objective To construct and validate the prediction model based on Doppler ultrasound monitoring of maternal-placental circulation related indicators in pregnancy-induced hypertension(HDCP).Methods A total of 120 pregnant womenwith HDCP were enrolled as study group,which aged 20-44 years old with mean age of 30.17 years old;gestational weekwas 11-13+weeks with mean gestational week of 12.14 weeks;number of pregnancy was 1-5 with mean numbers of 2.32;number of birth was O-4 with mean numbers of 1.75.According to the severity of HDCP,the study group was divided into 46cases of gestational hypertension group,40 of preeclampsia group and 34 of severe preeclampsia group.Sixty healthy pregnantwomen in the same period were enrolled as control group,which aged 20-42 years old with mean age of 29.52 years old;gestational weeks was 11-13*6 weeks with mean gestational week of 12.25 weeks;number of pregnancies was 1-4 withmean numbers of 2.40;number of births was 0-3 with mean numbers of 1.71.All of them performed ultrasound examinationat 11-13+6 weeks of gestation,and the blood flow parameters of uterine artery and uterine spiral artery were recorded.TheLogitic regression analysis was used to explore independent risk factors of HDCP and the prediction model was established.The receiver operating characteristic(ROC)curve was used to determine the predictive value of prediction model.Another 200pregnant women were included to verify predictive value of the model.Results The pulsation index(PI),resistance index(RI),peak systolic flow rate(S)/end-diastolic velocity(D)value of uterine artery and the positive rate of bilateral notch in study groupwere statistical significantly higher than those in control group(1.43 0.38 vs 0.94 0.22,0.69 0.15 vs 0.46 0.08,4.46 0.84vs 3.96 0.91,40.00%vs 23.33%)(P 0.05),but PI and RI of severe group were significantly higher than those of control group(0.64 作者单位：秦皇岛市第一医院产科，河北秦皇岛0 6 6 0 0 0作者简介：侯雪晶(19 8 1),女，吉林敦化市人，硕士研究生，副主任医师，主要从事妊娠期高血压研究。电话：[phone]。E-mail:。基金项目：秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目（2 0 19 0 2 A048）版权保护，不得翻录。600-BME&Clin Med,September 2023,Vol.27,No.5生物医学工程与临床2 0 2 3年9 月第2 7 卷第5期0.12 vs 0.53 0.09,0.44 0.10 vs 0.35 0.07.P 0.05).Multivariate Logistic regression analysis showed that PI of uterineartery,RI of uterine artery and bilateral notch of uterine artery were independent predictors of HDCP in the early stage(P0.05)1.2方法1.2.1超声检查所有孕妇均行彩色多普勒超声检查，使用的仪器为荷兰Philips IU-22 多普勒超声仪,探头频率35MHz凸阵探头。取孕妇子宫下段和宫颈正中矢状切面，左右移动探头，测量子宫动脉（取左右分支的测量平均值为最终结果)和子宫螺旋动脉的血流参数，测量时声束与子宫动脉血流夹角应 30,脉冲多普勒取样容积2 mm，获得3 5个清晰的相似波形后停，记录频谱形态，并计算血流搏动指数（pulsationindex,PI)、阻力指数(resistanceindex,RI)、收缩期峰值流速(peak systolic flow rate,S)、舒张末期流速(end-diastolicvelocity,D)，以及S/D值，并观察子宫动脉有无舒张早期切迹。所有参数重复测量3次，取平均值，所有孕妇均由同一名医师进行超声检查操作。1.2.2分析方法比较各组子宫动脉血流参数、子宫螺旋动脉血流参数,并通过Logisitic 回归分析获得Logisitic 回归模型,采用受试者工作特性(receiver operating character-istic,ROC)曲线评估各参数和模型的诊断效能。1.3统计学方法采用SPSS23.0软件分析。计数资料采用率表示，组间比较采用?检验。符合正态分布的计量资料以均数标准差形式表示，采用方差分析比较多组间差异，采用独立t检验比较两组间差异。采用ROC曲线评估模型的预测价值。P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1两组出生后情况比较对照组新生儿顺产比例、出生时孕周、出生体质量、Apgar评分明显高于研究组，两组比较，差异有统计学意义(P0.05)。子痫前期组新生儿出生时孕周、出生体质量、Apgar评分和重度子痫前期组新生儿顺产比例、出生时孕周、出生体质量、Apgar评分明显小于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。见表1。表1两组新生儿出生情况比较Tab.1Comparison of neonate birth indexes in each group项目分娩方式（顺产）/例出生时孕周/周出生体质量/kgApgar评分/分对照组(n=60)3938.33 0.753 159.44 277.609.24 0.12研究组(n=120)妊娠期高血压组(n=46)2737.02 0.843 015.16 310.258.76 0.26子痫前期组(n=40)2135.59 1.80a2922.06 214.99a8.35 0.53a重度子痫前期组(n=34)10434.46 1.14a2785.30274.32a7.47 0.39aF/X8.30196.10814.965211.529P0.0400.0000.0000.000与对照组比较，子痫前期组t=9.114、4.30 5、18.8 54,重度子痫前期组x=6.711,t=17.738、6.314.2 5.7 8 1,a P 0.0 52.2两组子宫动脉血流参数比较与对照组比较,研究组PI、RI、S/D 值和双侧切迹阳性率均显著升高,差异均有统计学意义(P0.05)，而D和单侧切迹阳性率差异无统计学意义0.05）。各亚组比较，子痫前期组、重度子痫前期组PI、RI、S/D 值和双侧切迹阳性率均显著高于对照组(P0.05)。见表2。典型子宫动脉超声图片见图1。表2 两组子宫动脉血流参数比较Tab.2Comparison of uterine artery blood flow parameters in each group项目PIRISDS/D值单侧切迹/例(%)双侧切迹/例(%)对照组0.94 0.220.46 0.0899.24 6.1823.57 3.12.3.96 0.9110(16.67)14(23.33)研究组1.43 0.38a 0.69 0.15a101.32 7.9522.77 4.52 4.46 0.84a25(20.83)48(40.00)a妊娠期高血压组1.06 0.250.51 0.1098.27 5.3623.99 4.804.09 0.689(19.57)13(28.26)子痫前期组1.50 0.33a0.67 0.05a102.38 9.1422.48 4.164.55 0.77a9(22.50)17(42.50)a重度子痫前期组1.84 0.21a0.94 0.13a104.20 8.83a21.45 3.774.86 0.82a7(20.59)18(52.94)aFIX61.157108.4214.2012.3028.9330.64211.031P0.050.050.0020.0590.0000.9590.026与对照组比较，研究组t/=10.929、13.410、3.6 6 1、4.9 2 1,子痫前期组t=9.427、16.146、3.37 3、4.12 2，重度子痫前期组t=20.405、20.866、2.8 9 8、5.0 37、8.47 3,a P0.05);各亚组比较，仅重度子痫前期组PI和RI显著高于对照组（P0.05）。见表3。2.4妊娠高血压早期预测模型建立将2.1与2.2 节中差异有统计学意义的指标为自变量,赋值如下：子宫动脉PI1.13=1、子宫动脉RI0.65=1，子宫动脉双侧切迹阳性=1。以是否发生HDCP为因变量进行多元Logistic回归分析，子宫动脉PI、子宫动脉RI和子宫动脉双侧切迹是HDCP的早期独立预测因素(P0.05),获得预测模型为Logit(P)=1.214子宫动脉PI+0.984子宫动脉RI+0.820子宫动脉双侧切迹。见表4。表3各组子宫螺旋动脉血流参数比较Tab.3Comparison of uterine spiral artery blood flow parameters in each group项目PIRISDS/D值对照组0.53 0.090.38 0.0788.65 8.1350.60 12.491.75 0.53研究组0.56 0.130.41 0.1591.14 9.5747.84 12.691.91 0.42妊娠期高血压组0.52 0.250.39 0.0890.09 8.2448.46 9.531.96 0.37子痫前期组0.54 0.330.40 0.0991.51 9.3948.10 11.671.90 0.29重度子痫前期组0.64 0.12a0.44 0.10a92.14 10.4646.69 13.181.97 0.49F2.5851.7451.1490.7312.243P0.0370.1400.3330.5710.064与对照组比较,t=5.035、3.0 9 5,a P 0.0 5与对照组比较,t=5.035、3.0 9 5,a P 0.0 5表4多元Logistic回归分析结果Tab.4Analysis results of multiple Logistic regression自变量SEWald值POR95%CI子宫动脉PI1.2140.30615.7400.0003.3671.8486.133子宫动脉RI0.9840.3139.8830.0022.6751.448 4.941子宫动脉S/D0.7850.4263.3960.0652.1920.9515.053子宫动脉双侧切迹阳性0.8200.3794.6810.0302.2701.0804.772子宫螺旋动脉PI0.6630.3912.8750.0901.9410.902 4.176子宫螺旋动脉RI0.4050.2981.8470.1741.4990.836 2.689：回归系数;SE：标准误，standarderrorOR：比值比，odds ratio;CI：可信区间，confidence interval2.5预测价值分别采用ROC曲线判断单项指标和Logistic模型的预测价值。结果表明Logistic模型的曲线下面积显著高于单项指标，同时具有较高的灵敏度和特异度。见表5和图2。2.6验证采用上述预测模型进行临床验证，对孕妇孕早期的多普勒超声检测参数进行预测，其灵敏度为83.33%，特异度为8 9.7 7%，其R0C曲线下面积为0.860,95%CI0.8090.911，具有较高的预测价值。见表6、图3。3讨论HDCP是妊娠高发疾病，同时也是导致产妇和新603-生物医学工程与临床2 0 2 3年9 月第2 7 卷第5期BME&Clin Med,September 2023,Vol.27,No.5表5单项指标和Logistic模型的ROC 曲线下面积比较Tab.5Comparison of area under ROC curve between single index and Logistic model指标曲线下面积标准误95%CI灵敏度/%特异度/%子宫动脉PI0.7160.0310.655 0.77660.8375.00子宫动脉RI0.7080.0290.652 0.76464.1756.67子宫动脉双侧切迹阳性0.7340.0280.677 0.79174.1761.43Logistic 模型0.8890.0190.853 0.92684.1780.001.00.80.6一子宫动脉PI0.4一Logistic模型一子宫动脉RI0.2一子宫动脉双侧切迹一参考线0山00.20.40.60.81.01-特异度图2单项指标和Logistic模型对HDCP的预测ROC曲线图Fig.2ROC curves of HDCP predicted by single index andLogistic model表6 Logistic模型在验证集中的预测效能Tab.6Prediction effectiveness of Logistic model in validation setLogistic预测模型孕2 0 周后检测结果HDCP 阳性(n=38)HDCP 阴性(n=162)HDCP 阳性(n=24)204HDCP 阴性(n=176)181581.00.80.60.40.2000.20.40.60.81.01-特异度图3Logistic模型对验证集HDCP的预测ROC曲线图Fig.3ROC of Logistic model to validation set HDCP生儿预后不良的主要危险因素 6,7,目前关于HDCP发病的具体机制尚不清楚，但是有病理研究8 发现小动脉挛与微小血管的狭窄导致的血管通透性增加、血浆渗出、血液不断浓缩、引发血流阻力增大可能是HDCP患者血压升高的病理基础。子宫动脉的血流动力学指标是临床产检的主要项目之一,也是反映母体子宫与胎盘间的血液循环状态的重要指标。超声是检测血流状态的最佳手段,目前对 HDCP 的检测及预测都集中在孕中期和孕后期，但多数患者被发现时已经出现了临床症状，胎儿可能已经发生宫内缺氧和生长受限,对母婴安全构成了威胁。考虑到滋养细胞在妊娠14 18 周已经完成 9,所以需要在孕早期寻找合适的指标进行预测。如果能在孕早期通过超声检测即筛查出有意义的指标并建立预测模型，将有利于提早进行临床干预,改善母婴结局。笔者研究结果发现对照组与研究组的子宫动脉血流参数有显著差异,研究组PI、RI、S/D 值和双侧切迹阳性率均显著高于对照组(P0.05),且随着HD-CP症状的加重，上述指标显著升高；而子宫螺旋动脉参数中,仅重度子痫前期组PI 和RI显著升高,其他指标组间无显著差异。目前关于早期母体-胎盘循环监测的相关报道较少，但关于HDCP孕妇孕中期子宫动脉PI、RI和S/D升高已经被广泛报道。韦雯雯等 10 报道HDCP患者孕中期子宫动脉RI、PI 及S/D均显著升高，且与极低出生体质量儿和室息相关。郝晓英等 同样发现HDCP患者子宫动脉RI、PI 及S/D显著升高且通过ROC曲线证实其HDCP具有较高的预测价值。笔者研究结果提示HDCP患者在孕早期就已经出现了血流阻力增加,特别是重症患者表现得更为明显。进一步进行多元Logistic 回归分析,结果发现子宫动脉PI、子宫动脉RI和子宫动脉双侧切迹是预测HDCP的独立危险因素。母体与胎盘之间的循环对胚胎发育具有重大影响，子宫-胚胎循环异常会增加高血压风险。子宫动脉是子宫血流供应的最重要的血管之一，子宫动脉的血流情况可以反映滋养细胞的浸润程度 12,13。女性在非妊娠期子宫动脉为低阻力型，但在妊娠期为了保障胎儿的血流供应，子宫动脉的阻力会降低并保持在较低状态以获得充分的血流灌注,但HDCP患者滋养细胞的侵袭性较差,血流灌注不足,呈现为高阻力状态,即更高的RI值 4,15。PI反映的是整个心动周期血流的平均阻力,是血流波形的具象反映，该结果提示HDCP患者在早期即开始出604BME&ClinMed,September2023.Vol.27.No.5生物医学工程与临床2 0 2 3年9 月第2 7 卷第5期现较为明显的子宫动脉阻力增加。类似的双侧切迹反映的也是子宫动脉的波性特征，提示血管阻力较大，双侧切迹对高血压的预测作用已经得到临床广泛认可 16,17,无论是孕早期、孕中期还是孕晚期，双侧切迹都提示妊娠高血压的风险升高。子宫螺旋动脉是子宫动脉的终末支，在受精卵着床4周后滋养细胞会侵蚀子宫螺旋动脉,逐渐变大变粗并发生生理改变 18 。有研究 19 报道子宫螺旋动脉生理性改变失败是导致子宫螺旋动脉和胎盘血流阻力上升的原因,但是笔者研究中仅在重度子痫前期组中观察到子宫螺旋动脉的PI和RI升高，并发现该因素并不是独立危险因素，这可能是因为在1113+6 周孕早期滋养细胞的浸润还未完全发育。通过Logistic回归模型，笔者研究获得了HDCP早期筛查的预测模型，通过ROC曲线判定该模型的预测价值为0.8 8 9(9 5%CI0.8530.926），具有较高的预测价值，同时具有较好的灵敏度8 4.17%和特异度8 0.0 0%。此外，笔者研究通过重新纳入验证集的孕妇对该模型进行验证，发现同样具有较高的预测价值0.8 6 0(9 5%CI0.8090.911)、灵敏度8 3.33%和特异度8 9.7 7%。ROC曲线是判断诊断效能的常用方法,孟凡会等 2 0 采用ROC曲线判断子宫动脉参数对不良结局的预测效能，报道多项指标的联合检测的AUC为0.7 51,具有较好的预测能力。郝晓英等 对孕中期的患者进行子宫动脉、胎儿脐动脉及大脑中动脉进行多普勒超声检查，发现孕中期上述动脉参数的AUC分别0.9 35、0.9 0 5、0.8 9 9，比笔者研究的略高，分析认为笔者检测的时间是孕早期,且通过Logistic回归模型进行校正，获得的诊断效能较好。综上所述，超声可用于孕早期母体-胎盘血流循环监测,Logistic回归模型对HDCP的早期筛查具有较高的价值。参考文献：1杨雁鸿，游顶云，王华平，等.中国大陆地区孕妇妊娠高血压与早产关联性及人群归因危险度的Meta分析 J.中国循证医学杂志，2 0 2 0,2 0(1)：32-39.YANG Yan-hong,YOU Ding-yun,WANG Hua-ping,et al.Association between pregnancy induced hypertension andpreterm birth and population attributable risk in pregnant fe-males in Chinas Mainland:A meta-analysisJ.Chinese Jour-nal of Evidence-Based Medicine,2020,20(1):32-392 J Khedagi AM,Bello NA.Hypertensive disorders of pregnancyJ.Cardiol Clin,2021,39(1):77-90.3 Ives CW,Sinkey R,Rajapreyar I,et al.Preeclampsia-patho-physiology and clinical presentations:JACC state-of-the-artreviewJ.J Am Coll Cardiol,2020,76(14):1690-1702.【4 车兆静，戴敏，于晶，等.超声测定早孕期子宫动脉数据预测妊娠期高血压的价值评估 .中国医师进修杂志,2 0 2 1,44(10):952-955.CHE Zhao-jing,DAI Min,YU Jing,et al.The evaluation onthe value of 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SoftMatter,2023,19(20)：5443-5451.报道，基于原子力显微镜技术的测量表明，多孔弹性与黏弹性两种不同的性质决定了水凝胶应力松弛中的转变现象，有助于理解细胞和组织的类似力学行为。软物质和生命物质力学是新兴的力学前沿交又领域之一。生命体不同层级力学表征及其力学调控规律的研究是揭示生命活动奥秘的前沿基础及发展现代生物医学工程、服务人类健康的需要。细胞、组织等生命物质的力学性质颇为复杂，兼具流体黏性和固体弹性，在不同的空间和时间尺度上表现出不同的力学行为，对定量的实验表征和本构模型的建立带来挑战。而水凝胶等软物质材料的属性与细胞、组织等生命物质相似并相对可控,同时作为细胞外基质，水凝胶等软物质材料的力学性质对调控细胞和组织的生物学功能至关重要。因此，关于水凝胶等极软材料的定量力学表征技术及其力学响应规律的研究，是探究生命物质力学特性的重要基础。中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验