《NMR in Biomedicine》：In Vivo Assessment of Placental Structure and Perfusion in Late-Gestation Pregnancies and Their Association With Fetal Growth
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充分的胎盘结构与功能对于胎儿生长至关重要，而胎盘功能障碍常导致胎儿生长受限（Fetal Growth Restriction, FGR)，其与围产期发病率和死亡率的增加相关。目前的FGR诊断标准依赖于超声生物测量和多普勒评估，通常在诊断敏感性、预测围产期结局以
充分的胎盘结构与功能对于胎儿生长至关重要，而胎盘功能障碍常导致胎儿生长受限（Fetal Growth Restriction, FGR)，其与围产期发病率和死亡率的增加相关。目前的FGR诊断标准依赖于超声生物测量和多普勒评估，通常在诊断敏感性、预测围产期结局以及与胎盘病理的相关性方面存在不足。先进的磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）方法为表征胎盘结构与灌注，以及评估其与胎儿生长的关系提供了独特的机会。本研究旨在提供妊娠晚期胎盘结构与灌注的规范化定量MRI数值，评估其相互作用及与胎儿生长的关联，并识别适于胎龄（Appropriate-for-Gestational-Age, AGA)与FGR合并妊娠之间的差异。经机构审查委员会（Institutional Review Board, IRB）批准，孕30至37周的孕妇（AGA [n=46]，FGR [n=11]）接受了前瞻性MRI检查。研究人员利用深度学习与图像处理工具评估了胎盘结构（体积；脐带回心性指数[Centricity-Index, CI])、胎盘灌注（胎盘血流量[Placental-Blood-Flow, PBF]及动脉通过时间[Arterial-Transit-Time, ATT]，提取自动脉自旋标记[Arterial-Spin-Labeling, ASL])、胎儿生长（估计体重及脑体积），以及从PBF和ATT图提取的影像组学特征。统计分析包括Pearson相关性分析、以胎龄（Gestational-Age, GA）为协变量的协方差分析（Analysis-of-Covariance, ANCOVA)、非参数检验、Logistic回归、多步特征选择和错误发现率校正。两组胎儿生长参数均与GA相关，且在FGR组中显著降低。AGA胎盘的平均灌注值显著高于以往采用相同方法在较早GA时报告的结果。在AGA胎儿中，胎盘体积与ATT及总胎盘流量（mean PBF×placental volume/100）相关。与AGA相比，FGR的总胎盘流量显著降低。CI和两个ATT影像组学特征对区分AGA与FGR贡献最大，FGR组CI更高。研究结果表明CI可作为生长受限的潜在标志物。尚需更大规模研究以更好地表征FGR中的灌注改变。
胎盘作为连接母体与胎儿的重要器官，其结构与功能的正常发育是保障胎儿健康生长的基础。胎盘功能障碍是导致胎儿生长受限（Fetal Growth Restriction, FGR)的主要原因，FGR的发生率为3%-10%，可显著增加围产期、儿童期及成年期的不良结局风险。目前FGR的诊断和风险分层主要依赖胎儿超声生物测量和多普勒超声（Doppler Ultrasound, DUS)对胎盘及胎儿大血管血流参数的评估，但这些方法仅能间接估计胎盘功能，对血管病理的预测价值较低，且对不良围产期结局的敏感性不足。鉴于胎盘在胎儿发育中的关键作用，直接测量胎盘结构和功能有望改善FGR合并妊娠的诊断和预后评估。
在胎盘结构参数方面，既往研究证实正常胎盘体积随孕周增加而增大，且胎盘体积减小与胎盘功能异常相关。脐带插入部位是另一重要结构特征，中央型插入为正常表现，而边缘性插入则与胎盘功能障碍和较低胎儿体重相关，其机制可能与血管树架构改变导致的胎盘血流分布异常有关。在胎盘功能评估的影像学方法中，动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling, ASL)作为一种无需对比剂的MRI灌注成像技术，包括伪连续ASL（pseudo-continuous ASL, pCASL)和速度选择性ASL（Velocity-Selective ASL, VS-ASL)等变体，已被用于胎盘灌注测量，但既往研究多集中于早孕期、样本量小且结果不一致。影像组学作为一种模式识别技术，可从医学图像中提取高通量定量特征，既往已发现T2加权胎盘图像中信号异质性、平坦度等特征在适于胎龄（Appropriate-for-Gestational-Age, AGA)与FGR妊娠之间存在差异，但基于ASL灌注图的影像组学分析尚待深入探索。此外，基于深度学习（Deep Learning, DL)的胎儿体重和脑体积分割方法为FGR的定量评估提供了新工具。尽管取得上述进展，整合先进MRI技术的胎盘结构与灌注定量研究在妊娠晚期的应用仍较缺乏。
本研究发表于《NMR in Biomedicine》，旨在为妊娠晚期胎盘结构与灌注提供规范化定量MRI数值，评估其相互作用及与胎儿生长的关联，并识别AGA与FGR合并妊娠的差异。
本研究采用的关键技术方法包括：在3T西门子PRISMA磁共振系统上，对孕30-37周孕妇进行前瞻性MRI扫描；采用pCASL序列获取胎盘灌注数据，利用模型拟合计算胎盘血流量（PBF)和动脉通过时间（ATT)；基于TruFISP序列，采用深度学习自动分割工具计算胎盘体积；采用深度学习分割方法获取胎儿脑体积和体体积，并计算MRI估算胎儿体重（MRI Calculated Fetal Weight, MRI-CFW)；手动测量脐带偏心指数（Centricity Index, CI)作为胎盘结构参数；对PBF和ATT图进行影像组学分析，结合机器学习算法进行特征筛选和分类；采用Pearson相关、协方差分析（ANCOVA)、非参数检验等统计方法进行分析。
研究结果部分：
AGA组分析结果
在AGA妊娠中，胎儿生长参数与胎龄（GA)呈显著正相关。研究获得的妊娠晚期平均PBF（149.2±16.6 mL/100 g/min)和平均ATT（1670.5±124.7 ms)均高于既往采用相同方法在较早孕周报告的数值（14-16周：PBF=105.9±26.5 mL/100 g/min，ATT=1390±86.9 ms；19-22周：PBF=116.9±25.7 mL/100 g/min，ATT=1384.5±87.6 ms)，反映了胎盘随妊娠进展的生理性成熟和代谢需求增加。胎盘体积与ATT（r=0.325，p=0.028)及总胎盘流量（r=0.92，p<0.001)显著相关。PBF与ATT呈负相关（r=-0.342，p=0.018)，与总胎盘流量呈正相关（r=0.31，p=0.037)。未发现胎盘参数与胎儿生长指标之间的显著相关性。
FGR组分析结果
在FGR妊娠中，胎儿生长参数同样与GA显著相关。胎盘体积与总胎盘流量高度相关（r=0.91，p<0.001)。总胎盘流量与胎儿脑体积（r=0.62，p=0.042)及MRI-CFW（r=0.63，p=0.038)显著相关。6例FGR胎盘组织病理学检查均支持胎盘功能障碍，表现包括胎盘体积小、绒毛膜血管扩张淤血、梗死灶与纤维蛋白沉积、低血管化绒毛灶、多发钙化及绒毛外滋养细胞过量等。
组间差异比较结果
与预期一致，FGR组的MRI-CFW和脑体积显著低于AGA组，脑体体积比值显著高于AGA组，符合脑保护效应。胎盘特征方面，FGR组的CI显著高于AGA组，提示更多边缘性脐带插入；其他参数（胎盘体积、平均PBF、平均ATT)组间无显著差异，但FGR组的总胎盘流量显著低于AGA组（p=0.04)。
影像组学分析结果
从PBF和ATT图中提取100个影像组学特征，结合CI和胎盘体积进行特征筛选。经10次迭代筛选，三个参数稳定出现：CI（100%选择率，FGR组更高，反映更边缘的脐带插入)、ATT图灰度尺寸区域矩阵（Gray Level Size Zone Matrix, GLSZM)大区域高灰度强调特征（80%选择率，FGR组更高，提示大范围均匀高ATT区域，反映灌注延迟区域扩大)、以及ATT图灰度游程矩阵（Gray Level Run Length Matrix, GLRLM)游程方差（50%选择率，FGR组更高，反映ATT均一性变异增加，存在大片均匀高ATT区域)。上述结果表明FGR胎盘存在灌注受损和空间分布不均。
正常与异常DUS的FGR亚组比较结果
由于样本量限制未进行正式统计分析。初步观察显示，DUS正常的FGR病例倾向于具有更高的GA、MRI-CFW和脑体积，更低的脑体比，更大的胎盘体积和更低的CI值；但两亚组间平均PBF、平均ATT、总胎盘流量及两个影像组学特征相似。
讨论部分总结
本研究通过多参数定量MRI方法评估了妊娠晚期胎盘结构与灌注，建立了规范化数值，并探讨了其与胎儿生长的关联。研究发现AGA妊娠的PBF和ATT值高于既往早孕期报道，可能是正常胎盘成熟和胎儿代谢需求增加的体现。胎盘体积与ATT及总胎盘流量相关，提示结构-功能关联。尽管FGR组的平均PBF和平均ATT与AGA组无显著差异，但总胎盘流量显著降低，表明单位组织的灌注指标可能掩盖了器官水平的灌注能力下降，这与FGR中胎盘生长和血管功能双重受损的病理生理机制一致。
CI作为区分FGR与AGA的关键参数，其连续测量较传统的二分类（中央型vs边缘型）具有更精细的判别能力，可检测 subtle 的结构偏差。该技术可通过超声或MRI评估，具有临床转化潜力。FGR组中脑体比升高证实了脑保护效应的MRI表现。
影像组学分析揭示的ATT空间分布特征（大范围均匀高ATT区域及其变异增加）与既往T2加权图像研究一致，但本研究基于定量灌注图的分析提供了血流动力学参数空间组织的额外信息。需注意的是，影像组学特征存在可重复性较低、对采集条件敏感等局限，本研究结果属探索性，需更大样本验证。
组织病理学发现支持FGR组存在胎盘功能不全，包括灌注受损和交换面积减少等改变。DUS正常与异常亚组的初步比较提示，脐动脉多普勒主要反映胎儿-胎盘循环阻力，而pCASL主要测量胎盘实质组织水平的母体血供，两者可能反映不同的病理生理层面，但因样本量限制尚需进一步研究。
研究结论
本研究为妊娠晚期正常发育胎儿提供了参考灌注数值。主要发现结构参数CI能够有效区分FGR与AGA妊娠，作为连续变量使用时较二分类方法更具区分效能。该参数是一种简单的结构成像标志物，也可通过超声确定，建议用于胎盘风险评估，在高级灌注或影像组学技术因可行性或稳健性受限时仍可提供有意义的临床信息。需要更大样本量和更广胎龄范围的研究，以及更多功能参数的验证，以确立MRI方法评估胎盘功能的敏感性及其临床意义。
