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中华医学超声杂志（电子版）

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2024 , Vol. 21 >Issue 09: 877 - 883

DOI: https://doi.org/10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.09.011

基础研究

多普勒超声对孕鼠子宫动脉不同节段血流动力学参数的评估

  • 刘思锐 1 ,
  • 赵辰阳 2 ,
  • 张睿 1 ,
  • 张一休 , 1, † ,
  • 杨萌 1
展开
  • 1.100730　中国医学科学院　北京协和医学院　北京协和医院　协和转化医学中心　超声医学科
  • 2.518036　北京大学深圳医院超声影像科
通信作者：张一休，Email：

Copy editor: 吴春凤

收稿日期: 2023-12-12

  网络出版日期: 2024-10-16

版权

未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计，除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。本刊为电子期刊，以网刊形式出版。
收起

Comprehensive evaluation of hemodynamic parameters at different segments of the uterine artery in pregnant rats using Doppler ultrasonography

  • Sirui Liu 1 ,
  • Chenyang Zhao 2 ,
  • Rui Zhang 1 ,
  • Yixiu Zhang , 1, † ,
  • Meng Yang 1
Expand
  • 1.Department of Ultrasound，Peking Union Medical College Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College，Beijing 100730
  • 2.Department of Ultrasonography，Peking University Shenzhen Hospital，Shenzhen 518036，China

Received date: 2023-12-12

  Online published: 2024-10-16

Copyright

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Fold

摘要

目的

探究子宫动脉（UtA）血流动力学参数是否受多普勒超声成像位置差异影响。

方法

应用多普勒超声对孕鼠UtA 不同节段（UtA-1、UtA-2、UtA-3 和UtA-4：自宫颈向上的第一、第二、第三和第四妊娠囊旁）及其分支（UtB）、卵巢动脉（OA）进行观察成像，取得其血流动力学参数［收缩期峰值流速（PSV）、收缩期峰值流速与舒张末期流速比值（S/D）、搏动指数（PI）、阻力指数（RI）］数值，使用配对t 检验比较同一节段左、右侧血流动力学参数的差异，使用单因素方差分析比较不同节段血流动力学参数的差异，并采用LSD-t 检验进行两两比较。

结果

左、右侧子宫动脉不同节段、UtB、OA 测值比较，差异均无统计学意义（P 均＞0.05）。UtA 不同节段各血流动力学参数差异有统计学意义（P 均＜0.05），均呈逐渐下降趋势。当间隔至少一个节段时，UtA 各血流动力学参数显著下降（如PSV：UtA-2 段（32.94±11.24）cm/s vs UtA-4 段（25.93±13.10）cm/s，t=2.004，P=0.047；S/D：UtA-1 段（2.73±0.60） vs UtA-3 段（2.23±0.51），t=3.124，P=0.002；PI：UtA-1 段（1.06±0.21）vs UtA-3 段（0.84±0.26），t=2.819，P=0.006；RI：UtA-1 段（0.61±0.11） vs UtA-3 段（0.53±0.12），t=2.638，P=0.010）。UtB 血流动力学参数均明显低于UtA-1 段、UtA-2 段、UtA-3 段，OA 的血流动力学参数均高于UtB 段，差异均具有统计学意义（P 均＜0.05）。

结论

多普勒超声成像在孕鼠UtA 不同节段所获得的血流动力学参数存在差异。基于孕鼠模型的子宫胎盘循环血流动力学参数研究应建立规范化扫查方法，以提高测量的一致性和准确性。

关键词： 子宫动脉; 多普勒超声; 大鼠

本文引用格式

刘思锐 , 赵辰阳 , 张睿 , 张一休 , 杨萌 . 多普勒超声对孕鼠子宫动脉不同节段血流动力学参数的评估[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2024 , 21(09) : 877 -883 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1672-6448.2024.09.011

Abstract

Objective

To investigate the influence of imaging location on uterine artery （UtA）hemodynamic parameters measured by Doppler ultrasound.

Methods

Doppler ultrasonography was used to assess the UtA at different segments （near the first ［UtA-1］， second ［UtA-2］， third ［UtA-3］， and fourth gestational sacs ［UtA-4］ ascending from the cervix）， uterine artery branches （UtB）， and ovarian artery （OA） in pregnant rats.Hemodynamic parameters such as peak systolic velocity （PSV）， ratio of PSV to end-diastolic velocity （S/D），pulsation index （PI）， and resistance index （RI） were obtained， and the difference in hemodynamic parameters between the left and right sides of the same segment was compared using the paired t-test. One-way ANOVA was used to compare the hemodynamic parameters among different segments of the artery， and the LSD-t test was used for pairwise comparisons.

Results

There was no significant difference in the measurements of different segments，branches， and OA of the bilateral uterine arteries （P＞0.05）. Uterine artery parameters differed significantly across segments （P＜0.05）， decreasing gradually. When measured ＞1 site apart， parameters showed significant reductions ［eg， PSV： UtA-2 vs UtA-4 （32.94±11.24） cm/s vs （25.93±13.10） cm/s， t=2.004， P=0.047； S/D： UtA-1 vs UtA-3 （2.73±0.60） vs （2.23±0.51）， t=3.124， P=0.002； PI： UtA-1 vs UtA-3 （1.06±0.21） vs （0.84±0.26），t=2.819， P=0.006； RI： UtA-1 vs UtA-3 （0.61±0.11） vs （0.53±0.12）， t=2.638， P=0.010］. UtB parameters were lower than UtA-1/2/3 parameters （P＜0.05）. OA parameters were significantly higher than those of the UtB（P＜0.05）.

Conclusion

Doppler ultrasound yields varying hemodynamic parameters at different uterine artery segments in pregnant rats. A standardized scanning protocol is needed to improve consistency in uteroplacental circulation studies using pregnant rat models.

Key words： Uterine artery; Doppler ultrasonography; Rat

大鼠子宫胎盘循环具有与人类胎盘相似的解剖结构与功能特点，均为盘状胎盘，且具备滋养细胞侵噬、子宫螺旋动脉重塑等特点［1-5］。孕鼠模型因经济、易获得、存活率高和妊娠期短的特点成为研究生理及病理情况下子宫胎盘循环的常用模型［6-9］。超声检查是评估孕鼠子宫胎盘循环的重要方法。但以往相关研究多测量孕鼠子宫动脉（uterine artery，UtA）单一点位，不能全面、整体观察子宫胎盘血流动力学状态；同时各项研究测量方法不一致，结果亦存在差异［10］。本研究采用高频超声及多普勒成像技术对孕鼠子宫胎盘循环进行全面多段血流动力学参数测量，以探究测量位置差异对UtA 血流动力学参数测值的影响，为后续相关研究提供参考。

材料与方法

一、实验动物

本研究使用无特定病原体级性成熟健康雌性妊娠期SD（Sprague-Dawley）大鼠10 只，12 周龄，体质量范围250 ～290 g。根据阴栓脱落时间推算妊娠龄，所有孕鼠均于第18 妊娠日进行实验。实验动物由斯贝福（北京）生物技术有限公司提供，许可证号：SCXK（京）2019-0010。本研究获得北京协和医院伦理委员会批准，所有动物实验均按照该委员会制定的动物权益规范进行。

二、仪器与方法

1. 超声仪器：采用迈瑞Resona 7 超声诊断仪，高频线阵超声探头，探头频率5 ～ 20 MHz；超声凝胶贴片（佛山市驷恩科技有限公司；型号SN 1003）。
2. 研究方法：将3%戊巴比妥钠注射液（剂量50 mg/kg）注射入孕鼠腹部，使其深度麻醉后放置于操作台上。用剃毛器剃净孕鼠腹部绒毛，涂少量耦合剂并放置超声凝胶贴片。调整超声探头的角度及深度，在下腹部横切面显示宫颈（图1），转动探头分别调整至孕鼠双侧子宫体长轴方向，可见多个妊娠囊在双侧子宫体内依次呈串珠样相邻排列（图2），分为膨大部及缩细部：膨大部内见妊娠囊、胎鼠、胎盘、羊水；膨大部之间为环状缩细部（图3）。打开彩色多普勒成像，调整速度标尺约4.5 cm/s，增益设置约为50 dB，扫查孕鼠子宫胎盘循环：孕鼠UtA 起自髂内动脉的分支膀胱上动脉，自宫体宫颈交界处转向头侧，于子宫内侧缘沿宫体轮廓弯曲走行（图4a、4b），沿途发出数个子宫动脉分支（uterine artery branches，UtB）向胎盘内延伸（图4c）；卵巢动脉（ovarian artery，OA）在肾动脉稍下方自腹主动脉发出，分为输卵管支、卵巢支及子宫支（图4d）。在自宫颈向上的第一、第二、第三和第四妊娠囊旁测量UtA 多普勒频谱，命名为UtA-1、UtA-2、UtA-3 和UtA-4，于第四妊娠囊旁测量UtB 多普勒频谱（图3）；于OA 中段测量OA 频谱。测量部位选取上述血管走行较平直段，超声入射角度尽可能接近0°不得超过45°，取样门大小保持在0.3 ～ 0.5 mm 之间。至少获得3个及以上完整清晰的频谱时，固定图像，测量收缩期峰值流速（peak systolic velocity，PSV）、舒张末期流速（end diastolic velocity，EDV）、收缩期峰值流速与舒张末期流速比值（PSV/EDV，S/D）、阻力指数（resistance index，RI）、搏动指数（pulse index，PI）（图5）。每个部位分别测量2 次并取平均值。
图1 孕鼠宫颈灰阶超声图像

注：BL 为膀胱，CX 为宫颈

图2 孕鼠妊娠囊成像示意图。图a：孕鼠妊娠子宫示意图显示双侧子宫体内多个妊娠囊呈串珠样相邻排列；图b：孕鼠一侧子宫体灰阶超声图像；图c：妊娠囊灰阶超声图像

注：GS 为妊娠囊，PL 为胎盘，F 为胎鼠（横切面），AF 为羊水

图3 妊娠期大鼠子宫大体解剖及子宫动脉分段

注：CX 为宫颈，星号示膨大部，箭头示缩细部，三角示双侧子宫角，UtA 为子宫动脉

注：CX 为宫颈，UtA 为子宫动脉，PL 为胎盘，UtB 为子宫动脉分支，OA 为卵巢动脉

图4 孕鼠子宫动脉各分段及卵巢动脉彩色多普勒超声图像。黄色箭头示测量点；图a：子宫动脉沿宫体向头侧走行；图b：子宫动脉沿宫体轮廓弯曲走行（星号示膨大部；白色箭头示缩细部）；图c：子宫动脉于子宫膨大部发出分支向胎盘内延伸；图d：卵巢动脉主干向子宫角方向走行

注：PSV 为收缩期峰值流速，S/D 为收缩期峰值流速与舒张末期流速比值，RI 为阻力指数，PI 为搏动指数

图5 孕鼠子宫动脉（UtA）各分段及卵巢动脉多普勒超声频谱波形图像。图a：UtA-1 段多普勒频谱；图b：UtA-3 段多普勒频谱；图c：子宫动脉分支多普勒频谱；图d：卵巢动脉多普勒频谱

三、统计学分析

使 用SPSS for Windows 22.0（SPSS Inc.，Chicago，IL，USA）进行统计学分析。孕鼠不同节段UtA 血流动力学参数均为符合正态分布的计量资料，采用±s 表示，采用配对样本t 检验比较同一节段UtA 左右侧血流动力学参数的差异；采用单因素方差分析比较不同节段UtA 血流动力学参数的差异，并采用LSD-t 检验进行两两比较。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

本研究共10 只孕鼠，多普勒超声检查均可清晰显示其子宫胎盘循环。双侧UtA 不同节段、UtB、OA 测值差异均无统计学意义（P 均＞0.05，表1）。
表1 孕鼠双侧子宫动脉及OA 多普勒超声血流动力学参数值比较（±s）
侧别 PSV（cm/s） S/D PI RI
UtA-1
右侧 34.52±8.48 2.71±0.59 1.07±0.15 0.62±0.92
左侧 33.96±14.95 2.74±0.65 1.05±0.26 0.61±0.12
t值 0.192 -0.131 0.219 0.124
P值 0.852 0.898 0.831 0.904
UtA-2
右侧 32.90±8.15 2.64±0.42 0.93±0.34 0.61±0.54
左侧 33.00±14.15 2.44±0.69 0.91±0.26 0.55±0.14
t值 -0.023 1.222 0.266 1.519
P值 0.982 0.253 0.796 0.163
UtA-3
右侧 30.63±10.40 2.09±0.54 0.79±0.31 0.49±0.15
左侧 26.60±11.03 2.36±0.46 0.88±0.19 0.56±0.08
t值 0.903 -1.466 -1.045 -1.696
P值 0.390 0.205 0.323 0.124
UtA-4
右侧 25.14±15.00 2.03±0.52 0.66±0.33 0.48±0.11
左侧 26.72±11.66 1.81±0.37 0.64±0.28 0.43±0.09
t值 -0.498 1.104 0.133 1.214
P值 0.630 0.298 0.897 0.256
UtB
右侧 16.20±6.60 1.69±0.20 0.49±0.19 0.40±0.07
左侧 14.27±5.13 1.63±0.24 0.54±0.20 0.38±0.09
t值 1.309 0.966 -0.648 1.136
P值 0.223 0.359 0.533 0.285
OA
右侧 30.07±8.49 2.34±0.78 0.74±0.22 0.54±0.11
左侧 33.50±15.47 2.20±0.32 0.71±0.26 0.53±0.09
t值 -0.619 0.514 0.391 0.146
P值 0.551 0.620 0.705 0.887
UtA 不 同 节 段（UtA-1、UtA-2、UtA-3 和UtA-4）血流动力学参数（PSV、S/D、PI、RI）比较，均呈逐渐下降趋势，差异均具有统计学意义（P 均＜0.05，表2）。相邻段UtA 各血流动力学参数较接近，但当间隔至少一个节段时，各参数显著下降，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。在PSV 参数分析中，UtA-1 段、UtA-2 段、UtA-3 段之间PSV 较接近，但UtA-4 段较UA-1 段PSV 值有明显下降，差异具有统计学意义（P＜0.05）。在S/D 参数分析中，UtA-1 段和UtA-2 段之间无明显差异，但UtA-4 段较UtA-1/2 段S/D 均显著下降（P 均＜0.05）。在PI 和RI 参数分析中，当UtA 分段至少间隔一个节段时，如UtA-1 段与UtA-3 段、UtA-1 段与UtA-4 段、UtA-1 段与UtB 段、UtA-2段与UtA-4 段、UtA-2 段与UtB 段等，差异均具有统计学意义（P 均＜0.05）。UtB 各血流动力学参数均明显低于UtA-1 段、UtA-2 段、UtA-3 段，差异均具有统计学意义（P 均＜0.05）。OA 的血流动力学参数均显著高于UtB 段，差异具有统计学意义（P 均＜0.05），与UtA-3 段相当，差异均无统计学意义（P 均＞0.05，表2）。
表2 孕鼠不同节段子宫动脉血流动力学参数比较（±s）
节段 PSV（cm/s） S/D PI RI
UtA-1 34.24±11.83 2.73±0.60 1.06±0.21 0.61±0.11
UtA-2 32.94±11.24 2.54±0.57 0.92±0.29 0.58±0.11
UtA-3 28.62±10.64 2.23±0.51a 0.84±0.26a 0.53±0.12a
UtA-4 25.93±13.10ab 1.92±0.45ab 0.65±0.30abc 0.46±0.10abc
UtB 15.23±5.84abcd 1.66±0.21abc 0.52±0.19abc 0.39±0.08abcd
OA 31.78±12.27e 2.27±0.59ade 0.72±0.24abe 0.54±0.10ade
F值 8.002 11.940 12.221 13.029
P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

讨 论

子宫胎盘循环对于保证胎儿正常发育具有关键作用［11］。大鼠为多胎妊娠，其子宫胎盘血供主要包括UtA、OA 子宫支。UtA 与OA 子宫支吻合，并发出数个UtA 分支，分别供应各妊娠囊胎盘［11］。本研究对多普勒超声评估孕鼠子宫胎盘循环的实验条件及扫查手法进行了详细描述。在进行孕鼠超声检查时，加盖凝胶垫调整成像深度，达到了较好的成像质量。使用5 ～ 20 MHz 高频超声探头，可达到侧向分辨率≤1 mm，轴向分辨率≤0.5 mm，对孕鼠宫颈、宫体、胎鼠、胎盘、UtA 及其分支、OA 等细微结构均显示清晰、完整。
本研究显示，在孕鼠UtA、OA 测得的多普勒频谱与人类UtA 多普勒频谱非常类似。但由于孕鼠子宫体呈细长串珠样形态，UtA 沿宫体轮廓弯曲走行，因此走行长度相对较长。以往研究对孕鼠UtA 的检查方法不统一［12］，有些研究在宫颈两侧部位测量［10］，有些研究在靠近妊娠囊旁测量［13］，另有研究未注明测量部位。本研究着重探究位置差异对子宫胎盘循环血流动力学参数测值的影响。结果表明，UtA 的频谱变化参数测值与取样位置密切相关，随着UtA 的走行，PSV、S/D、PI、RI 等参数值均呈下降趋势。上述结果提示，在对妊娠期孕鼠UtA 评估时，一定要注意测量位置的一致性，越靠近UtA 远心段时，差异可能越大。同时需要重点注意区分UtA 主干及其分支，UtB 的血流动力学参数均明显低于UtA-1 段、UtA-2 段、UtA-3段，这是由于UtB 进入胎盘后，发生子宫螺旋动脉重塑，出现管壁变薄、管腔扩张等表现，使得血流呈现低阻动脉血流形式向胎盘内供血的原因，另外，胎盘组织也会产生一些血管活性物质，如一氧化氮、前列腺素等，使UtB 扩张，从而降低血管阻力。孕鼠OA 子宫支与UtA 吻合，于妊娠期其血流量增加。孕鼠OA 血流动力学参数与UtA-3 段相当。这样的生理结构，保证了靠近子宫角部的子宫体及其内的妊娠囊胎盘的血供。因宫颈两侧的UtA 在短暂走行后，随即绕行于第一妊娠囊周边，导致可获取的宫颈旁UtA 取样长度受到了限制，且该区域UtA 走行相对平直，可能会使参数测定存在一定程度上的误差，因此，本研究未纳入宫颈两侧UtA 的数据，以确保分析结果的准确性和可靠性。
UtA 频谱切迹作为临床中重要的多普勒特征，为评估UtA 血流灌注状态提供了重要信息。然而，该指标的应用也伴随着一定的局限性，包括但不限于对操作者经验的要求以及分析结果可能带有的主观性。此外，尽管国际上已经对UtA 频谱切迹与妊娠期各种并发症及孕妇预后之间的关系进行了广泛的研究，但其预测准确性和临床效用的确切性仍需通过更严谨的科学验证［14］。因此，本研究中选取了相对量化的指标进行分析。另外，在孕鼠妊娠状态选择中，本研究选取了孕晚期的孕鼠作为研究对象，一是确保孕鼠的妊娠状态正常，孕期无重大妊娠期并发症，从而保障实验数据的可靠性；二是鉴于该阶段妊娠囊及其相关结构在超声下更为清晰可辨，有助于更精准地探索不同测量部位对参数测值可能产生的影响。也有研究对孕鼠妊娠期血流动力学参数变化进行了纵向评估，结果显示，在正常孕鼠的妊娠进程中，随着妊娠日的推移，S/D、PI 以及RI 等指标均呈现下降趋势，特别是S/D 值，在妊娠前12 日下降相对平缓，而在妊娠12 日之后则出现显著降低［15］。针对上述发现，笔者将在后续的研究中予以重点关注，并考虑实施更为细致的逐日记录方案，以期对UtA 的血流动力学变化进行更全面且深入的探索，从而为超声影像学检查领域提供更加详实、有力的科学依据。
综上所述，本研究使用超声多普勒技术，全面评估了孕鼠UtA 各节段及其分支、OA 的血流动力学参数，结果显示孕鼠UtA 不同部位血流动力学参数存在差异。在评估孕鼠UtA 血流动力学指标时，需重视成像方法的统一及取样位置的一致性，以增加评估的准确性。本研究提供的孕鼠UtA 多段扫查方法，为今后在正常及病理条件下孕鼠模型的血流动力学变化分析提供了基础，具有一定的可行性及应用价值。

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