| 产科诊断超声安全性的研究进展
国外医学妇幼保健分册1999年第10卷第1期
西安医科大学第一临床医学院（710061）
邓文慧 于学文 闫春芳综述 金辉 李旭审校
摘要 超声自从1958年应用于产科，目前已成为临床一种有用的辅助诊断工具。但从70年代起，人们就已注意到超声对生物体可能存在应用对象是处于发育中的胚胎、胎儿，因而对其安全性进行了一系列不同水平的研究，结论却不尽统一。本文综述了近年超声对胚胎胎儿生长发育、染色体—DNA水平影响及其流行病学调查的研究状况，并分析存在的问题，展望了进一步的研究前景。
主题词：1.产科诊断/副作用 2.超声检查，产前/副作用 3.自由基 4.DNA损伤
超声广泛用于产科检查已近40年，现已在围产医学中成为一种重要的诊断工具。但对其安全性问题一直有争议。1970年Macintosh和Davey发现诊断超声可使人白细胞染色体畸变。这提醒人们，超声可能对生物体存在潜在的危险性，由此引发了一系列的安全性研究。超声引起生物体结构或功能的变化即生物学效应，与由声强和辐照时间决定的超声剂量有关。声强表示能量，高能超声的确能产生一定的生物学效应。其机制可能通过热能、空化效应及机械作用和生物理化作用。目前认为主要原因为前二者。一般认为，超声热损伤最易发生在胚胎形成期和分化中的细胞，但人类具一定的平衡调节功能，以限制机体的热损伤。世界生物医学超声联合会（WFUMB）则规定照射的温度不应超过38.5℃[1]。空化即超声野与体内微气泡相互作用，气泡闭合产生的压力。有两种形式：固定空化和瞬时空化。后者可造成机体的理化改变，体外实验观察到的损伤有细胞变性、酶活力的改变；自由基聚集，进而损伤DNA。超声照射后，小鼠体内的空化也已测到，不过未发现造成损伤[2]。但Carstensen曾指出处在发育灵敏期的胎儿，如产生空化，即便是只损伤几个细胞也是不可容忍的。尤其近来随着超声能量输出逐年增加，对胚胎、胎儿的影响引人关注。本文就近年产科超声安全性研究进展作一综述。
1. 超声对胚胎、胎儿生长发育的影响观察
观察超声对子代发育的影响主要采用动物实验。人们曾经发现孕鼠经超声照射后，胎鼠畸形率、骨发育异常危险性增加，胚胎发育延缓及胚胎蛋白合成受抑制。近年对超声影响动物发育的实验仍在进行。Hande曾报道，小鼠在胚胎着床前期每天接受10分钟诊断超声辐照，仔鼠在生后一周开始生长迟缓，二周后这种表现更明显。随后Hande[3]又报道，超声辐照孕鼠后，仔鼠死亡率明显升高；而且在胚胎器官发育阶段，孕鼠重复暴露于超声后，则胎鼠脑功能受损。Vorhees[4]用3MHz b型超声辐照孕4天～20天小鼠，每天10分钟，观察产后子代生存率、体格生长发育、行为发育及母鼠的神经行为包括学习、记忆和应激反应等。发现空间峰值时间平均值声强（ISPTA）为30W/cm2时，仔鼠出生后的运动力、神经行为包括学习和记忆功能受影响，而母鼠未受影响。在ISPTA为2W/cm2～20W/cm2时未观察到任何变化。声强是决定超声剂量的因素之一，这说明超声对子代影响与剂量相关。
Jensh[5]等人把36只孕鼠分成三组，一组为对照组，另二组用B型超声辐射，探头频率为5MHz，在孕15、17、19天分别照射35分钟。两组只是照时声强不同，一组在诊断剂量范围内，空间峰值时间峰值声强（ISPTP）为500W/cm2，空间峰值脉冲平均值声强（ISPPA）为100W/cm2，ISPTA为24mW/cm2，空间峰值最大半周期平均值声强（Im）为230W/cm2；另一组剂量较大，ISPTP、ISPPA、ISPTA及Im分别为1500W/cm2、350W/cm2、58mW/cm2、600W/cm2。结果显示，诊断剂量超声对仔鼠有关生长发育及神经反应的9个指标近期无影响，但提出对远期的影响仍需进一步观察。这项实验也表明声强参数表示值多，超声剂量难于统一。
关于超声是否影响胎儿体重，争议颇多。有学者给孕期猴以同一诊断剂量超声定期多次辐照，发现出生后猴子的平均体重在4个月内暂时下降。Haar[1]指出有些研究发现B型线阵超声会导致出生胎儿体重增加，多普勒超声却使之下降，这些结果很难用生物学机制解释。关于超声与胎儿体重是否有因果关系，仍应进一步研究。
2. 超声对染色体-DNA的影响
超声损伤DNA包括单、双链断裂，DNA碱基加合物的形成如8-羟鸟嘌呤、8-羟胸腺嘧啶乙二醇及胞嘧啶乙二醇，严重甚至引起染色体畸变等。
最初Macintosh和Davey报道，诊断超声脉冲波辐照培养的人白细胞致染色体畸变率增加。但Coakley和Bobrow研究未发现异常。早年Liebes kind观察到人淋巴细胞暴露于诊断超声可使姐妹染色单体交换率（SCE）增加。但此后多数实验未能证实超声引起染色体异常。目前多数学者认为超声不会引起染色体畸变（CA）。而SCE在一定程度上反映了染色体受损情况，但因其产生可能为外界因素作用于S期细胞引起的DNA修复可在S期前进行，以去掉受损的DNA，故SCE不能全部反映DNA受损情况。
诊断超声能否引起染色体改变，仍有争议，是根本就不引起损伤呢，还是引起早期的DNA改变可以修复抑或引起轻微变化不足以造成遗传学效应？为此，近年有学者已着眼于超声分子水平上的损伤研究。DNA或RNA损伤可概括为碱基损伤、链断裂、脱氧核糖骨架的损伤。Zur[6]取妊娠中期人羊水细胞体外培养，用诊断超声辐射，检测3H-μ掺入量以衡量RNA合成率，发现辐照时间大于30分钟可致RNA合成可逆性下降。这也表明较长时间的超声辐照会引起生物学效应，证实辐照时间是决定有无生物学效应的影响因素之一。Miller[7]等人用2.17MHz超声在37℃条件下辐照中国苍鼠卵巢细胞，发现照射2分钟或4分钟可见DNA链断裂，但实验中观察到的现象都具有可复性。关于DNA可复性损伤的问题仍需进一步研究，受损后细胞如何作出反应，如何进行损伤修复，其中机制目前未能解释。
有学者不仅观察到了超声引起的一些分子损伤，而且对可能造成损伤的原因有一定了解。Kondo[8]用1MHz超声照射鼠乳腺癌FM3A细胞悬液，认为超声空化引起自由基产生，H+离子或OH-离子堆积置换碱基，进一步导致细胞DNA单链断裂，双链则不受影响。Fuciarelli[9]用2.17MHz超声辐照细胞DNA，发现DNA碱基加合物如8-羟鸟嘌呤、8-羟胸腺嘧啶、胸腺嘧啶乙二醇、胞嘧啶乙二醇堆积，同时可测出自由基浓度升高。这也提示自由基引起的DNA损伤，而不是直接的机械压力引起。目前虽有研究表明，离体细胞受诊断剂量超声辐照会引起DNA损伤，但对在体细胞的分子损伤仍需进一步观察。
3. 超声的流行病学研究
实验研究多限于动物、离体细胞，对人体胚胎到底有无影响依赖于流行病学调查，因而有关超声影响的流行病学一直是研究的热点。调查超声对胎儿的发育情况包括出生时和生后几年至十几年的随访，其内容有体重、身高、感染发生率、各种感觉功能、神经系统检查及患恶性肿瘤情况等诸多因素。只有少数资料支持超声对胎儿生长发育有不良影响，而多数学者认为常规超声对儿童没有远期副作用[10]。
Newnham[11]等采取随机对照实验方法，从2834名孕16周～20周妇女中选出1415名为加强组，使其分别在18、24、28、34、38孕周接受诊断超声或多普勒检查；其余1419名孕妇为常规组，只有18孕周时接受单次超声辐照。分析结果表明，两组人群中加强组宫内发育迟缓危险性较高，其中胎儿出生体重小于第10百分位数发生的相对危险度（RR）为1.35。以前的研究资料表明超声照射有使胎儿出生体重下降的趋势，但并无统计学意义。这些研究中采取的体重测量为指标的缺陷是，胎儿出生体重往往受原发的胎儿因素、胎龄、母体疾病、子宫胎盘因素等影响，并非单因素指标。
有调查发现，在宫内接受超声辐照的儿童比生前未接受超声辐照的儿童，说话有延迟的可能，甚至读困难，但未发现神经系统改变。但也有研究表明超声不会造成说话延迟[1]。
关于超声与肿瘤关系，Shu[12]等人的调查显示，孕期超声辐照与生后在儿童期患恶性肿瘤无相关性。另外一项对1982～1984年1230名16岁前死于癌症的儿童进行回顾性调查[13]，随机选取性别与出生日期相同的儿童，孕期未接受超声照射与接受者相匹配。研究表明，孕期超声照射并未增加出生婴儿儿童期患癌症的危险性。
超声对估测孕龄、检测胎儿畸形、诊断异常妊娠等方面起了很大作用，在产科的应用前景日益广泛，但少数流行病学说明频繁的产前超声不再完全无害，应用时应该谨慎。
4. 存在的问题及研究前景
超声波是一种物理因素，临床应用过程中，必须有一定限制，即阈值安全剂量问题。但目前所用仪器探头频率不同，声强又有多个参数，产科诊断阈值尚待统一完善。虽对产科诊断超声的安全性作了大量研究，但多为动物、离体实验，有待于进一步的临床研究。必须在系统研究包括离体细胞、小哺乳动物及人体的基础上，寻找一个生物学效应机制才可能解决根本问题。
现已证实，放射线及某些化学药物对正常细胞DNA损伤后，最先引起的分子调控反应为P53蛋白升高，然后通过激活P21等周期调控基因，同时下调增殖细胞粒抗原（PCNA）等使细胞周期阻滞于G1期，DNA得以修复。损伤严重，甚至引起细胞凋亡[14]。在活性氧引起自由基可复性损伤线粒体DNA中，也发现P21蛋白高表达及G1期阻滞[15]。提示自由基损伤细胞DNA后分子调控机制可能与放射线损伤相同。目前研究认为超声空化产生自由基，进而损伤DNA。那么超声损伤DNA事件中是否也存在着由P53蛋白引发的分子调控反应？如存在，可能对实验中的可复性现象做出解释，进一步可能为在分子调控水平制订产科安全阈值提供依据。
研究表明，超声生物学效应与超声剂量有关，不过，因剂量表示的复杂性，超声对各种细胞、各种分子具体的量效关系仍未确定。多数学者认为，声强越大，照射时间越长，引起的生物学效应越严重。但不同孕期、不同剂量、单次或多次照射的多因素与胚胎影响的关系却少有研究。比如许多研究发现给予低剂量射线、活性氧，以后机体对高剂量攻击作用产生耐受，这种现象称低剂量适应性反应。那么孕早期接受低剂量超声照射，孕晚期再照射，胎儿会不会产生适应性反应值得进一步观察。这方面将对超声毒理学和遗传学研究都有帮助。注意了这些超声毒理学和遗传学研究都有帮助。注意了这些照射中的多个影响因素，有可能在研究中得出一致的结果。
总之，关于产科诊断超声的安全性研究争论不一。体外实验已观察到分子损伤，但对人体胎儿能否造成不同水平的损伤仍需深入研究。借鉴其它物理损伤的分子调控机制及低剂量适应性反应可能为超声安全性研究提供新的途径。寻找一种统一全面的参数来衡量产科诊断超声的安全性，仍是一项重要工作。只有明确了安全性问题，超声在临床的应用前景才会更广阔。
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录入：何翠红
校对：姬颖
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