先天性心脏病（congenital heart disease,CHD）指的是在胚胎发育的早期阶段,心脏及大血管因形成或发育障碍导致解剖结构异常,是先天性畸形及出生缺陷最常见的类型,患病率占所有胎儿先天性畸形的28%,占活产新生儿的0.8%,是世界性的重大健康问题之一。按照CHD的严重程度及发病机制,临床将其分为简单CHD（约占80%）和复杂CHD（约占20%）,复杂CHD严重程度远远高于简单CHD。胎盘是保证胎儿正常发育,进行物质交换、营养代谢、激素分泌及屏障外来微生物或毒素入侵的重要器官。胎盘-心-脑轴互相影响,随基因遗传学、血流动力学、结构或微结构的改变而变化,是目前研究的热点。测量胎儿脑静脉血氧饱和度（venous blood oxygen saturation,SvO2）可以帮助评估CHD胎儿氧摄取分数、耗氧量及脑氧代谢率的改变;测量脑体积及皮层指标的改变,可以帮助了解CHD胎儿脑发育是否延迟、延迟的时机及程度等;应用体素内不相干运动成像（introvoxel incoherent motion,IVIM）可以帮助了解妊娠合并CHD胎儿胎盘的微循环灌注的改变。因此,本研究拟计划分为三个部分,分别探究（1）正常胎儿脑SvO2随孕周的改变及孕20-30周时CHD胎儿脑SvO2的变化;（2）孕20-30周时,复杂CHD胎儿血流动力学、脑体积、皮层发育的改变及血流动力学改变与脑体积改变的相关性;（3）中晚孕期妊娠合并CHD胎儿胎盘的微循环灌注的改变。第一部分:应用定量磁敏感图探究复杂先天性心脏病胎儿脑氧代谢的改变研究目的:应用定量磁敏感图（quantitative Susceptibility Mapping,QSM）探究中晚孕期正常胎儿脑静脉血氧饱和度（venous blood oxygen saturation,SvO2）随孕周的改变以及孕20-30周时复杂先天性心脏病（congenital heart disease,CHD）胎儿脑SvO2的变化。材料和方法:本研究为前瞻性研究,共纳入83例正常胎儿（孕周:30.5±3.8周,范围21.6-37.9周）和22例复杂CHD胎儿（孕周:26.0±2.0周,范围23.0-29.6周）。从83例正常胎儿中选取32例孕龄与复杂CHD胎儿（病例组）匹配的对照组（孕周:26.8±2.1周,范围21.6-29.3周）,探究病例组与对照组间SvO2的差异。采用德国Siemens Healthcare Magnetom Skyra 3T MR扫描仪对所有受试者进行影像数据采集。受试者均行完整的常规MRI和三维磁敏感加权成像（susceptibility-weighted imaging,3D-SWI）序列扫描,3D-SWI 序列采集时,轴位图平面垂直于胎儿大脑枕部的上矢状窦（superior sagittal sinus,SSS）长轴。从SWI相位图中重建QSM图像,以量化胎儿脑SSS的SvO2。应用一般线性回归模型比较病例组、对照组SvO2随孕周的变化,采用Spearman相关分析评价SvO2与孕龄的相关性。应用年龄×组别交互分析,比较病例组、对照组SvO2随孕周变化的拟合线斜率是否有显著差异;采用协方差分析,孕周作为协变量,比较病例组与对照组的SvO2差异。研究结果:83例正常健康胎儿SvO2与孕龄呈负相关（r=-0.5025,p＜0.001）,中晚孕期SvO2随孕周增加显著下降,且晚孕期明显低于中孕期（中孕期:73.62±10.41%,晚孕期:64.40±9.68%,p＜0.001）。病例组与对照组孕龄及组别之间无显著的交互作用（p=0.507）。病例组与对照组SvO2间未见明显统计学差异（71.7±9.4%,71.6±9.7%,p=0.535）。结论:正常胎儿中晚孕期脑SvO2随孕龄的增加呈明显下降趋势,孕20-30周时,复杂CHD胎儿脑SvO2较正常胎儿未见明显变化。第二部分:复杂先天性心脏病胎儿血流动力学、脑体积及皮层发育的评估研究目的:探究孕20-30周时,复杂先天性心脏病（congenital heart disease,CHD）胎儿血流动力学、不同脑区脑体积以及皮层发育的改变。材料和方法:该研究为前瞻性研究,应用德国Siemens Healthcare Magnetom Skyra 3T MR扫描仪,对23例复杂CHD胎儿（病例组）及孕龄匹配的25名健康胎儿（对照组）进行轴位、矢状位、冠状位半傅立叶单次激励快速自旋回波（free-breathing T2-weighted half-Fourier single-shot turbo spin echo,T2-HASTE）数据采集。采用GE E8系统进行多普勒超声检查,测量脐动脉搏动指数（umbilical artery pulsatility index,UA-PI）、阻力指数（resistant index,RI）、收缩期末最大血流速度与舒张期最大血流速度比值（S/D）及大脑中动脉（middle cerebral artery,MCA）PI、RI、S/D,并计算脑-胎盘比（cerebroplacental ratio,CPR）。应用NiftyMIC进行脑提取、信号不均匀性校正、切片-体积配准和超分辨率重建,将采集的胎儿颅脑2D HASTE图像进行超分辨率重建得到3D各向同性的高分辨率图像,重建分辨率为0.8×0.8×0.8mm3。然后,使用无偏对称微分变形配准算法（SyN）做基于脑图谱的分割,将高分辨率3D重建的胎儿脑分割为脑实质、皮层灰质、小脑、脑干、侧脑室等区域。以计算放射学实验室（Computational Radiology Laboratory,CRL）胎儿脑图谱作为标准,由1名经验丰富的放射科医师手动修正以上分割区域的边界,计算总脑体积（total brain volume,TBV）、脑实质体积（parenchyma volume,PV）、皮层灰质体积（cortical grey matter volume,cGMV）、小脑体积（cerebellar volume,CBV）、脑干体积（brainstem volume,BV）、侧脑室体积（lateral ventricles volume,LVV）及脑室外脑脊液体积（external cerebrospinal fluid spaces volume,eCSFV）。采用dHCP-structural-pipeline重建皮层白质表面（皮层灰质与白质的交界面）与软脑膜（皮层灰质与脑脊液交界面）,在皮质表面重建过程中,pipeline在表面各个顶点计算出皮层指标,包括皮层厚度、平均曲率和脑沟深度等,顶点在不同脑表面一一对应。然后使用 workbench 中的命令（https://humanconnectome.org/software/workbench-command）将个体体积空间中的脑区分割结果映射到曲面空间中,分别计算不同脑区（额叶、顶叶、颞叶、岛叶、枕叶、扣带回、海马旁回）的皮层指标。通过一般线性回归模型评估病例组和对照组各部分脑体积随孕周的变化,应用协方差分析,孕龄作为协变量,比较病例组与对照组血流动力学参数、各部分脑体积、各脑区的皮层厚度、脑沟深度、平均曲率的差异,采用FDR（false-discovery rates）法进行多重比较校正。研究结果:病例组与对照组孕龄未见明显统计学差异（25.52±1.74周,26.05±2.16周,p=0.37）。病例组UA-PI显著高于对照组,差异具有统计学意义（1.08±0.03、0.97±0.03,p=0.015）。病例组、对照组 UA-RI、UA-S/D、MCA-PI、MCA-RI、MCA-S/D及CPR组间差异未见统计学意义（p＞0.05）。TBV、PV、cGMV、CBV、LVV及eCSFV均随孕周增加呈上升趋势（p＜0.05）。经FDR校正后,病例组TBV、PV、cGMV、CBV、BSV均小于对照组（p＜0.05）,但LVV和eCSFV在两组中未见明显统计学差异（p＞0.05）。病例组皮层的表面积低于对照组（p=0.02）,但经FDR校正后无统计学意义（p=0.44）。病例组、对照组额叶、顶叶、颞叶、岛叶、枕叶、扣带回、海马旁回脑沟深度、皮层厚度、平均曲率均未见明显差异（p＞0.05）。结论:孕20-30周时,复杂CHD胎儿UA-PI异常增高,脑体积减小,但不同脑区的皮层厚度、脑沟深度、平均曲率未见明显异常改变;以上结果提示UA-PI及脑体积的改变可能是复杂CHD胎儿早期脑生长速度受损的标志。第三部分:应用IVIM评估妊娠合并复杂先天性心脏病胎儿胎盘的微循环灌注改变目的:应用体素内不相干运动成像（intro-voxel incoherent movement,IVIM）评估妊娠合并复杂先天性心脏病（congenital heart disease,CHD）胎儿胎盘中晚孕期微循环灌注的改变。材料和方法:2019年1月至2020年6月,本前瞻性研究纳入29名妊娠合并胎儿CHD的孕妇（病例组）及47名与之孕龄匹配的健康孕妇（对照组）,行胎盘IVIM轴位扫描。采用一般线性回归,分析IVIM参数ADC、D、D*和f值随孕周的改变;采用协方差分析,比较病例组与对照组ADC、D、D*和f值的差异。研究结果:病例组、对照组孕龄无统计学差异（27.26±3.80周,26.85±3.09周,p=0.616）。中晚孕期,病例组、对照组ADC、D、D*值及对照组f值随孕周增加均呈下降趋势,但均无统计学差异（p＞0.05）;病例组f值随孕周呈明显下降趋势、具有统计学差异（p=0.02）。孕中期病例组、对照组ADC（2027.80±151.02×10-6mm2/s,2032.77 ± 147.32×10-6mm2/s,p=0.341）、D（1681.21±124.8×10-6mm2/s,1658.05± 152.32×10-6mm2/s,p=0.561）、D*（19.19± 2.44 ×10-3mm2/s,17.92± 1.99×10-3mm2/s,p=0.225）、f（35.88±5.13%,35.99±4.26%,p=0.682）值差异无统计学意义。孕晚期,病例组、对照组间ADC（1984.18±186.06×10-6mm2/s,1938.10± 125.13×10-6mm2/s,p=0.833）、D（1672.10±163.66×10-6mm2/s,1593.87±99.38×10-6mm2/s,p=0.411）、D*（17.12±1.87×10-3mm2/s,16.71±1.60×10-3mm2/s,p=0.859）差异亦无统计学意义,但病例组f值明显低于对照组（31.20±3.08%,33.86 ± 3.73%,p=0.030）。结论:孕中期,妊娠合并胎儿CHD胎盘微循环灌注未见明显异常改变;孕晚期,妊娠合并胎儿CHD胎盘灌注分数明显减低。