胎儿心脑轴作为先天性心脏病患儿远期结局的新前沿

《Early Human Development》：The fetal heart-brain axis as a new frontier for long-term outcomes in children with congenital heart disease

　　

摘要

随着产前筛查、围术期护理和心脏手术的进展，先天性心脏病（CHD）儿童的生存率已显著提高。然而，神经发育、认知行为和健康相关生活质量结果仍然是长期发病主要的影响因素。近期利用胎儿磁共振成像（MRI）、胎儿心血管磁共振（CMR）、多普勒血流动力学评估和胎盘研究的工作表明，CHD相关的大脑发育改变并非仅在出生后手术或重症监护之后才出现，而可能在出生前就已经存在。在正常胎儿循环中，胎盘、心脏和大脑之间精密协调的耦合作用将富含氧气的血液优先输送至脑循环和冠状循环。复杂的CHD可能破坏这种血流分布，导致脑灌注、氧合和代谢降低。胎盘功能障碍、遗传变异、炎症和氧化应激可能进一步加剧心脑失衡，使得脑容量减少、白质成熟延迟和脑网络发育异常成为后续神经发育风险的重要中间表型。本综述讨论了胎儿心脑轴的正常生理、CHD中胎儿心脑轴紊乱的机制、与长期结果的关联、产前评估工具以及潜在的干预策略。我们同时指出了关键的知识空白，并强调了开展多中心纵向队列研究和多模态预测模型的必要性，旨在将CHD的诊疗从单纯的心脏修复转向出生前后持续的神经保护。

引言

先天性心脏病（CHD）涵盖胎儿期、新生儿期、儿童期和成人期。尽管其与成人后天获得性心血管疾病共享某些循环负荷特征，但CHD更深地嵌入器官发生、围产期适应和神经成熟过程中。近年来，产前筛查、复杂病变修复和重症监护的进步显著改善了早期生存率，全国队列数据显示大多数受累儿童可以存活至成年 [1]。人群登记和行政数据集进一步表明，CHD儿童数量和成人CHD群体规模持续增加，疾病负担已从围产期死亡率转向长期存活、再次介入、神经发育和生活质量管理 [2]、[3]、[4]。然而，生存率的提高并未使发育结局正常化。纵向研究越来越多地显示，CHD儿童在运动、语言、学习、执行和行为领域存在持续风险，且这些风险无法仅由手术时机、体外循环或术后并发症完全解释 [5]、[6]、[7]、[8]。因此，长期管理正从单纯修复心脏转向保护发育中的儿童，需要重新关注出生前已存在的风险信号。

胎儿MRI、胎儿CMR和多普勒研究已将这一概念进一步上移。复杂CHD胎儿可能在出生前即表现出局部脑生长减慢、总脑容量降低和脑氧合受损；胎儿脑容量还可预测2岁时的神经发育表现 [9]、[10]、[11]、[12]、[13]、[14]。尤其重要的是，发绀型CHD胎儿的血流动力学和脑氧输送与18个月时的认知、语言和运动结局相关，提示宫内循环异常不仅是一种解剖学后果，还可能影响后续神经发育轨迹 [15]。与此同时，胎盘病理学研究表明，CHD相关的大脑发育风险并非局限于心脏本身。胎盘血管灌注、营养物质转运和炎症微环境的改变可能加剧从心脏畸形到脑灌注和氧合不足、最终导致神经发育受限的通路 [16]。

若干关键问题仍未解决：不同心脏表型如何改变胎儿脑血流分布，胎盘功能障碍在此过程中起多大作用，哪些产前标志物能可靠地识别高危胎儿，以及这些标志物能否转化为可操作的围产期干预措施。基于新兴证据，胎儿心脑轴不应被视为附加于单一受累器官的次级概念，而应作为一个理解CHD长期后果的发育框架。因此，本综述聚焦于正常胎儿心脑耦联、CHD中胎儿心脑失衡的机制、产前评估和潜在干预策略，并突出了可能指导从胎儿期到儿童期持续神经保护的知识空白。

各章节片段

方法

本文为叙述性综述，旨在综合当前关于先天性心脏病（CHD）中胎儿心脑轴的证据。通过检索PubMed/MEDLINE、Embase、Web of Science和Cochrane Library数据库，识别相关文献，涵盖从数据库建立至2025年4月的出版物。电子检索辅以对关键原始文章、综述、共识文件和指南相关出版物参考文献列表的手工筛查。

该

胎儿循环与优先脑供血

正常的胎儿心脑轴建立在一个与出生后循环根本不同的循环构型之上。由于胎儿肺尚未进行气体交换且肺血管阻力较高，胎盘充当低阻力、高效的气体交换床。因此，胎儿循环并非类似成人的右心—肺—左心—体循环的串联系统，而是由胎盘、脐静脉等组成的并联网络。

心脏畸形导致的脑灌注和氧合改变

在CHD胎儿中，心脏畸形可能改变相对富含氧气的血液优先进入左心、升主动脉和脑循环的正常血流分布模式。重要的是，对脑灌注和氧输送的影响高度依赖于基础解剖表型和生理适应。不同的CHD亚型可通过不同机制影响脑氧可用性，包括含氧血与

从胎儿期到新生儿期的脑结构与脑损伤

与胎儿心—胎盘—脑失衡相关的最早影像学表现通常不是单一急性坏死性病变。相反，脑发育延迟和获得性脑损伤相关改变可能并存。与健康足月新生儿相比，复杂CHD新生儿在术前MRI上常表现为总脑容量、皮质灰质、白质和小脑容量减少，同时脑回形成和皮质成熟程度低于预期。

胎儿超声和多普勒血流动力学评估

胎儿心—胎盘—脑轴的产前评估始于胎儿超声和胎儿超声心动图，后者仍然是识别心脏解剖结构和评估胎儿血流动力学的基石方法。除检测心脏畸形外，全面评估旨在确定基础病变如何影响脑供血、胎儿循环是否显示血流动力学适应迹象，以及现有标志物是否提示脑

产前诊断与围产期管理的优化

旨在保护胎儿心—胎盘—脑系统的策略不一定始于直接改变胎儿心脏或脑组织。目前的临床方法主要侧重于早期识别高危胎儿并将其纳入协调的围产期诊疗路径，而直接的胎儿神经保护效果仍难以确立。产前诊断的核心价值在于可将CHD从意外的出生后紧急情况转变为一种可

当前局限与未来方向

尽管胎儿心—胎盘—脑框架为理解CHD与后续结局之间潜在关联的通路提供了发育学模型，但目前证据在若干重要方面仍然有限。首先，许多研究源自单中心或少数高度专业的胎儿心脏中心，样本量有限且存在显著的解剖异质性。因此，对单个队列的研究结果应谨慎解读，尤其是当

结论

胎儿心—胎盘—脑框架为理解先天性心脏病（CHD）儿童长期神经发育易感性提供了发育学视角。越来越多的证据表明，胎儿心脏生理改变、脑氧输送和胎盘功能障碍可能与出生前胎儿大脑发育差异相关。这些发现提示，CHD中的神经发育风险可能反映了心脏、胎盘和

作者贡献声明

侯书婷：综述与编辑撰写、原创性草案撰写、调查研究、概念构思。王晶：综述与编辑撰写、原创性草案撰写、调查研究。毛波：综述与编辑撰写、原创性草案撰写、调查研究。周怡：综述与编辑撰写、调查研究。王建军：综述与编辑撰写、原创性草案撰写、概念构思。

出版同意

不适用。

伦理审批与参与同意

不适用。

基金资助

本研究由甘肃省科技计划项目资助（项目编号：18YFIWA040）。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者对所有在本文撰写过程中提供支持和帮助的人士表示诚挚的感谢。

侯书婷|王晶|毛波|周怡|王建军

甘肃中医药大学第一临床医学院，甘肃兰州，730000，中国