Value of shear wave elastography combined with cervical length in predicting spontaneous preterm birth at 20 to 27 weeks of gestation
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摘要:目的
探讨剪切波弹性成像(SWE)结合宫颈长度(CL)测量预测妊娠20~27周发生自发性早产(SPB)的价值。
方法选取2020年1月—2022年6月在本院建档孕检的161例孕妇为研究对象。所有孕妇在妊娠20~27周接受CL测量和超声SWE检测，获取CL及SWE参数; 追踪孕妇发生SPB情况，分析CL及SWE参数与发生SPB的相关性。
结果161例孕妇中，共有34例发生SPB。早产与非早产孕妇SWE参数中的宫颈外口应变率(EOS)、弹性对比指数(ECI)、宫颈内口应变率(IOS)、硬度比值(HR)比较，差异有统计学意义(P < 0.05); 早产与非早产孕妇的CL比较，差异也有统计学意义(P < 0.05)。Spearman相关性分析显示, ECI、IOS、EOS与早产发生呈正相关(P < 0.05), HR、CL则与早产发生呈负相关(P < 0.05)。受试者工作特征(ROC)曲线显示, CL预测早产发生的曲线下面积(AUC)为0.800, 截断值为2.710 cm; SWE参数中ECI、HR、IOS、EOS预测早产发生的AUC分别为0.651、0.642、0.705、0.653, 截断值分别为5.140、53.650%、0.320、0.330。ROC曲线显示, SWE参数联合CL预测早产发生的AUC为0.813, 高于4项SWE参数联合预测的AUC, 差异有统计学意义(P < 0.05), 其最大约登指数的敏感度、特异度分别为0.794、0.732。
结论CL及SWE参数中的ECI、HR、IOS、EOS在预测孕20~27周孕妇发生SPB中具有一定的价值，尤其是5项指标联合预测的价值较高，其预测的临界值分别为2.710 cm、5.140、53.650%、0.320、0.330。
Abstract:ObjectiveTo explore the value of shear wave elastography (SWE) combined with cervical length (CL) measurement in predicting spontaneous preterm birth (SPB) at 20 to 27 weeks of gestation.
MethodsA total of 161 pregnant women with antenatal care and examination in the hospital from January 2020 to June 2022 were selected as research objects. All pregnant women underwent CL measurement and SWE detection by ultrasound during 20 to 27 weeks of gestation to obtain CL and SWE parameters. The occurrence of SPB was followed up, and the correlations of CL and SWE parameters with the occurrence of SPB were analyzed.
ResultsAmong the 161 pregnant women, 34 patients experienced SPB. There were significant differences in the external os strain (EOS), elastic contrast index (ECI), internal os strain (IOS), and hardness ratio (HR) of SWE parameters between pregnant women with and without preterm birth (P < 0.05). Similarly, there was a significant difference in CL between the two groups (P < 0.05). Spearman correlation analysis showed that ECI, IOS and EOS were positively correlated with the occurrence of preterm birth (P < 0.05), while HR and CL were negatively correlated with the occurrence of preterm birth (P < 0.05). The receiver operating characteristic (ROC) curve showed that the area under the curve (AUC) for CL in predicting preterm birth was 0.800, with a cut-off value of 2.710 cm. Among the SWE parameters, the AUCs for ECI, HR, IOS and EOS in predicting preterm birth were 0.651, 0.642, 0.705 and 0.653 respectively, with cut-off values of 5.140, 53.650%, 0.320 and 0.330 respectively. The ROC curve showed that the AUC for predicting preterm birth by SWE parameters combined with CL was 0.813, which was significantly higher than the AUC for prediction by the combination of the four SWE parameters (P < 0.05). The sensitivity and specificity at the maximum Youden index were 0.794 and 0.732 respectively.
ConclusionCL, as well as ECI, HR, IOS and EOS among SWE parameters, have certain value in predicting SPB in pregnant women at 20 to 27 weeks of gestation, especially when the five indicators are combined for prediction. The critical values for prediction are 2.710 cm, 5.140, 53.650%, 0.320 and 0.330 respectively.
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Keywords:
- pregnancy /
- spontaneous preterm birth /
- cervical length /
- shear wave elastography /
- predictive value
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自发性早产(SPB)是临床新生儿罹患疾病和死亡的重要因素，其早期识别和评估预测尤为重要[1-3]。目前，SPB的发病机制仍未完全阐明，既往研究[4-5]认为是分娩提前启动所致，涉及遗传、免疫炎症等多重病理机制。子宫口开放与宫颈长度(CL)缩短是目前临床比较公认的SPB表现，正常情况下CL会随孕周增加而逐渐缩短，发生SPB的孕妇则会更加明显，但CL预测的敏感度不太理想，需要进一步优化方案[6-8]。超声作为孕检的主要影像学工具，在临床评估早产等疾病中具有重要价值。剪切波弹性成像技术(SWE)可通过子宫动脉搏动情况获得宫颈内口、外口的弹性度，从而用于宫颈的成熟度评估，这有助于临床对妊娠结局的准确预测[9-10]。本研究拟在测量CL的基础上结合SWE技术预测发生SPB的效能，并探析各项参数的最佳临界值，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取2020年1月—2022年6月在本院建档孕检的161例孕妇为研究对象。纳入标准: ①来本院建档孕检的孕妇; ②妊娠20~27周者; ③年龄18~45岁者; ④孕妇均接受经阴道超声SWE检测，入院时无自发性破膜; ⑤获得孕妇知情权。排除标准: ①既往有宫颈疾病或手术史者; ②子宫畸形、子宫占位性病变者; ③存在宫内感染及妊娠并发症者; ④失访而无法获得早产等后期数据者。入组孕妇年龄18~44岁，平均(29.70±5.01)岁; 孕周20~27周，平均(24.65±2.72)周; 单胎141例，双胎20例; 初次妊娠54例，既往流产史66例。本研究获得本院伦理委员会批准(批件号: 2020-3号)。
1.2 方法
所有孕妇在孕20~27周接受三维多普勒彩色超声(SAMSUNG新WS80A)检测，检测前按医嘱排空膀胱，入检测室后取截石位，医师将探头置于子宫前穹窿处，采用EV3-10B经阴道凸阵探头(3~10 MHz), 采用非加压方法激活弹性成像采图程序以获取足够的、稳定的成像信息，图像参数为深度8 cm, 帧频17帧，保证3.5 s内采集50帧图像，连续获取3次成像信息图并存储在诊断仪中，最终可使用第2幅或第3幅分析。利用四点测量法获取弹性图上的感兴趣区域(包括宫颈内口、外口在内的整个宫颈)，获得CL及SWE参数值: 宫颈外口应变率(EOS)、弹性对比指数(ECI)、宫颈内口应变率(IOS)、硬度比值(HR)。各参数范围: ECI为0~9, EOS为0~1, HR为1%~100%, IOS为0~1。完成测量后协商后期随访事项，记录SPB等妊娠结局情况。
1.3 统计学方法
采用SPSS 22.0和MedCalc软件处理数据，计数资料以百分比描述; 计量资料如SWE参数、宫颈长度先行正态检验，符合正态性以(x±s)描述，组间比较行t检验; 偏态分布以中位数(四分位间距)[M(IQR)]描述，采用非参数检验。采用Spearman相关性分析探讨SWE参数、CL与早产的关联性，并将SWE参数、CL纳入Logistic回归模型建立联合诊断指标。绘制受试者工作特征(ROC)曲线分析SWE参数、CL对早产发生的预测效能，以约登指数最大值为临界点，确立ROC曲线的最佳截断值和曲线下面积(AUC), 各指标的AUC比较采用Z检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 早产与非早产SWE参数、CL比较
161例孕妇中，共有34例发生SPB; 早产组与非早产组SWE参数中ECI、HR、IOS、EOS以及CL比较，差异有统计学意义(P＜0.05), 但2组IOS与EOS比值(IOS/EOS)的差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1。
表 1 早产组与非早产组SWE参数、CL比较(x±s)[M(IQR)]组别 n ECI HR/% IOS EOS IOS/EOS CL/cm 早产组 34 5.24±1.52 9.87(49.93) 0.39(0.13) 0.45(0.58) 0.77(0.64) 2.43(1.53) 非早产组 127 4.53±1.35 55.52(74.93) 0.29(0.17) 0.34(0.32) 0.83(0.55) 3.65(1.69) t/Z 2.661 2.543 3.672 2.739 0.574 5.362 P 0.009 0.011 ＜0.001 0.006 0.566 ＜0.001 SWE: 剪切波弹性成像技术; CL: 宫颈长度; ECI: 弹性对比指数; HR: 硬度比值; IOS: 宫颈内口应变率; EOS: 宫颈外口应变率。 2.2 SWE参数、CL与早产的相关性
Spearman相关性分析显示, ECI、IOS、EOS与早产发生呈正相关(P＜0.05), HR、CL与早产发生呈负相关(P＜0.05)。见表 2。
表 2 SWE参数、CL与早产的相关性参数 早产 r P ECI 0.213 0.007 HR -0.201 0.011 IOS 0.290 ＜0.001 EOS 0.217 0.006 宫颈长度 -0.424 ＜0.001 2.3 CL预测早产发生的ROC曲线分析
ROC曲线显示, CL预测早产发生的AUC为0.800, 95%CI为0.717~0.883, SE为0.042, P＜0.05, 敏感度为0.676, 特异度为0.811, 截断值为2.71 cm, 约登指数为0.487。见图 1。
2.4 SWE参数预测早产发生的ROC曲线分析
ROC曲线显示, SWE参数中ECI、HR、IOS、EOS对早产发生预测的AUC分别为0.651、0.642、0.705、0.653, 截断值分别为5.140、53.650%、0.320、0.330。见表 3、图 2。
表 3 SWE参数预测早产发生的价值参数 AUC SE P 敏感度 特异度 95%CI 约登指数 截断值 下限 上限 ECI 0.651 0.056 0.007 0.618 0.724 0.542 0.759 0.342 5.140 HR 0.642 0.046 0.011 0.824 0.520 0.552 0.733 0.343 53.650% IOS 0.705 0.047 ＜0.001 0.735 0.661 0.613 0.789 0.397 0.320 EOS 0.653 0.049 0.006 0.824 0.496 0.556 0.750 0.320 0.330 2.5 SWE参数与CL联合预测早产发生的ROC曲线分析
SWE的4项参数联合预测方程式y=-3.447+0.195×ECI-0.007×HR+3.567×IOS+0.380×EOS; SWE参数联合CL预测方程式y=-0.050+0.040×ECI-0.010×HR+3.575×IOS+0.242×EOS-1.040×宫颈长度。ROC曲线显示, SWE参数联合CL预测早产发生的AUC为0.813, 高于SWE的4项参数联合预测的AUC, 差异有统计学意义(P＜0.05), 最大约登指数的敏感度、特异度分别为0.794、0.732。见表 4、图 3。
表 4 SWE参数联合CL预测早产发生的价值变量 AUC SE P 敏感度 特异度 95%CI 约登指数 截断值 下限 上限 SWE联合参数 0.724 0.045 ＜0.001 0.824 0.646 0.635 0.813 0.469 — SWE参数联合宫颈长度* 0.813 0.038 ＜0.001 0.794 0.732 0.737 0.888 0.526 — 与SWE联合参数比较, * P＜0.05。 3. 讨论
SPB是新生儿罹患多种疾病的危险因素，也是导致其预后不良的重要原因[11-13]。超声作为孕检的必备工具，在评估SPB中的应用越来越广泛，尤其是SWE等新型技术的应用，为临床提供了更多的评估项目，这对完善评估方案意义重大[14]。目前, CL被推荐用于临床评估SPB, 但可能因检测对象个体差异性和孕周的不同存在差异，一般情况下孕周越早、CL越短的孕妇具有更高的SPB风险, CL多在1.5~3.0 cm, 孕中期多以2.5 cm作为预测临界值。本研究结果显示，发生SPB孕妇的CL值显著短于非SPB孕妇，测量的中位数为2.43 cm, 且经ROC曲线分析显示孕20~27周测量CL评估SPB的AUC为0.800, 敏感度0.676, 特异度0.811, 截断值为2.71 cm, 这揭示了CL对SPB具有较好的预测价值，临界值相对略高，这可能与个体差异和含有双胎样本等多重因素有关。研究[14]将CL＜25 mm纳入孕中期筛查计划，并针对性地给予黄体酮干预，早产率有一定的下降趋势(从5.8%降至5.5%), 可见CL筛查是预测SPB的重要项目。一项基于中期4 340例单胎妊娠和281例双胎妊娠研究[15]发现, 16、24周的平均CL测量值分别为(38.2±6.5)、(37.6±7.2) mm, 同时单胎CL的第5个百分位数(30 mm)和双胎CL的第10个百分位(31 mm)可用于评估早产风险。
目前临床认为早产发生的过程中宫颈组织最先变软，随后出现CL缩短、宫口开大，可见宫颈组织的弹性改变先于CL改变，故针对宫颈组织的弹性改变测量可能有助于提高SPB的效能。SWE技术可提供宫颈硬度的有关定性信息，弥补了常规超声无法反映宫颈力学的特性[16-17]。杨小锋等[18]研究指出，单纯CL评估SPB仍存在一定的局限，即使CL>25或30 mm的孕妇仍有发生SPB的可能，根据“宫颈重塑”效应可知宫颈内部结构在孕期内随孕周的增加会出现基质增加、胶原溶解、胶原网松弛等一系列变化，这使得SWE技术评估成为可能，结合SWE技术评估18~24周单胎孕妇发现宫颈内口前唇、后唇的弹性值和CL联合评估对SPB具有较好的预测价值。李慧等[19]研究发现孕16~18周时，早产与非早产孕妇的ECI、IOS/EOS、HR和宫颈前角比较无显著差异，孕22~24周时早产组ECI、IOS/EOS明显较低, HR明显较高，提示这几项SWE参数在评估SPB中具有一定的价值。张冬梅等[20]发现孕中期早产组IOS、IOS/EOS高于足月产组, HR和CL低于足月产组，以IOS/EOS与CL联合预测的AUC最大为0.788, 最佳截断值IOS/EOS为1.22, CL为3.46 cm, 敏感度为70.8%, 特异度为87.3%。何碧媛等[21]研究发现单胎妊娠的早产组CL低于非早产组，而ECI、IOS及IOS/EOS高于非早产组，且在各项弹性参数中以IOS/EOS预测SPB的AUC较高。研究[22-23]指出双胎妊娠孕妇宫颈管较短且偏软，宫颈内口后唇SWE及CL联合预测早产价值高。
本研究创新性地针对20~27孕周孕妇实施SWE检测，进一步明确在该孕周期间SWE联合CL在SPB中的评估价值，为临床诊疗提供更多的实践经验。本研究还纳入双胎样本，但样本量较少，需要后期纳入更多双胎病例加以研究。本研究发现早产与非早产的IOS/EOS并无显著差异，揭示本组样本中该指标可能无评估价值，而ECI、HR、IOS、EOS则在早产与非早产者间存在差异，且具有一定的关联性，与既往研究存在一定的差异，可能是由样本差异性、孕周等因素导致，需要进一步研究证实。ECI、HR、IOS、EOS联合预测SPB的AUC为0.724, 结合CL后预测SPB的AUC则为0.813, 高于各单项指标，其敏感度、特异度分别为0.794、0.732, 尤其是对于单独CL而言，联合评估诊断的敏感性更高，这可弥补单独CL预测SPB敏感度不足的缺陷; 同时, CL及ECI、HR、IOS、EOS预测的临界值分别为2.710 cm、5.140、53.650%、0.320、0.330, 以这5项指标的临界值作为参考对SPB的发生有较高的预测价值。
综上所述，在测量CL的基础上，结合SWE技术评估宫颈组织的弹性值来分析宫颈软化情况，可进一步提升对SPB的预测效能，CL结合4项弹性参数ECI、HR、IOS、EOS对SPB具有较高的评估价值。
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表 1 早产组与非早产组SWE参数、CL比较(x±s)[M(IQR)]
组别 n ECI HR/% IOS EOS IOS/EOS CL/cm 早产组 34 5.24±1.52 9.87(49.93) 0.39(0.13) 0.45(0.58) 0.77(0.64) 2.43(1.53) 非早产组 127 4.53±1.35 55.52(74.93) 0.29(0.17) 0.34(0.32) 0.83(0.55) 3.65(1.69) t/Z 2.661 2.543 3.672 2.739 0.574 5.362 P 0.009 0.011 ＜0.001 0.006 0.566 ＜0.001 SWE: 剪切波弹性成像技术; CL: 宫颈长度; ECI: 弹性对比指数; HR: 硬度比值; IOS: 宫颈内口应变率; EOS: 宫颈外口应变率。 
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表 2 SWE参数、CL与早产的相关性
参数 早产 r P ECI 0.213 0.007 HR -0.201 0.011 IOS 0.290 ＜0.001 EOS 0.217 0.006 宫颈长度 -0.424 ＜0.001
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表 3 SWE参数预测早产发生的价值
参数 AUC SE P 敏感度 特异度 95%CI 约登指数 截断值 下限 上限 ECI 0.651 0.056 0.007 0.618 0.724 0.542 0.759 0.342 5.140 HR 0.642 0.046 0.011 0.824 0.520 0.552 0.733 0.343 53.650% IOS 0.705 0.047 ＜0.001 0.735 0.661 0.613 0.789 0.397 0.320 EOS 0.653 0.049 0.006 0.824 0.496 0.556 0.750 0.320 0.330
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表 4 SWE参数联合CL预测早产发生的价值
变量 AUC SE P 敏感度 特异度 95%CI 约登指数 截断值 下限 上限 SWE联合参数 0.724 0.045 ＜0.001 0.824 0.646 0.635 0.813 0.469 — SWE参数联合宫颈长度* 0.813 0.038 ＜0.001 0.794 0.732 0.737 0.888 0.526 — 与SWE联合参数比较, * P＜0.05。
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