Umbilical cord pathology: what lies beyond routine ultrasound examination in cases of fetal congenital heart disease

Дородовое выявление факторов риска перинатальной гипоксии и гибели в случаях кардиальной патологии у плода является крайне актуальной темой для здравоохранения Российской Федерации, поскольку на фоне двукратного снижения показателей младенческой смертности от врожденных мальформаций [1], достигнутого за последние десятилетия, пороки развития сердечно-сосудистой системы остаются основной причиной летальных исходов среди мертворожденных [2, 3], новорожденных [4, 5] и детей [6].

К одному из важнейших патогенетических факторов неблагоприятного исхода относится перинатальная гипоксия, частота которой при врожденном пороке сердца (ВПС) у плода значимо превышает популяционные значения [7]. Нарушение процессов оксигенации плода с ВПС развивается вследствие наличия так называемой плацентарно-сердечной оси: сложных взаимосвязей формирования и функционирования сердечно-сосудистой системы плода с сосудами плаценты и пуповины [8].

Аномальное строение пупочного канатика как таковое, а тем более в сочетании с патологией плаценты, способно значимо нарушать антенатальное жизнеобеспечение [9, 10], увеличивая риск рождения недоношенных и малых к сроку гестации детей [11, 12] и повышая риски развития широкого спектра как ранних, как и отдаленных осложнений [13–15]. Большой клинический интерес представляют данные о том, что частота выявления кардиальной патологии значимо больше среди новорожденных с очень низкой и низкой массой тела в сравнении с детьми массой более 2500 г [16, 17], а частота рождения малого к сроку гестации ребенка при наличии у него ВПС в 1,4–2,0 раза выше популяционной [17, 18].

Еще в большей степени патология пуповины увеличивает риск мертворождаемости: так, по результатам зарубежных исследований, патологией пуповины были обусловлены до 19–20% подобных случаев [9, 10, 19]; причем, по данным Росстата, патология пуповины в 2 раза чаще вызывала интранатальную, нежели антенатальную гибель плода [20]. Примечательно, что в Российской Федерации показатели мертворождаемости, обусловленные патологией плаценты и пуповины, возросли на 5,6% в 2020 г. (год пандемии COVID-19) по сравнению с 2019 г. [21]. Важным для понимания масштабности ситуации является тот факт, что частота обнаружения пороков сердца у мертворожденных десятикратно превышает таковую среди живорожденных [22].

Единственное на момент публикации отечественное исследование, посвященное анализу строения пуповин когорты из 115 живорожденных детей с ВПС, было проведено на постнатальном материале и выявило патологию пупочного канатика в 74% случаев, а также значимую ассоциацию рождения малого к сроку гестации и недоношенного ребенка с гиперизвитостью, уменьшением диаметра и сочетанием различных аномалий пуповины – факторами, которые в большинстве случаев находятся за рамками стандартного ультразвукового исследования при беременности [23].

С учетом низкой частоты перинатальных осложнений в общей популяции беременных, на настоящий момент при скрининговом ультразвуковом исследовании плода регламентированными являются определение количества сосудов пуповины и определение места ее прикрепления к плаценте [24]; изучение дополнительных характеристик пуповины в рутинном исследовании считается дискутабельным либо нецелесообразным [25], а выявленные специалистом изменения зачастую не фиксируются в заключении проведенного исследования [26]. Более того, существующие особенности оформления диагнозов в случаях перинатальной смерти не позволяют точно оценить роль патологии пуповины, а тем более конкретного ее вида, в танатогенезе [27], что еще в большей мере непреднамеренно скрывает от родителей, медицинского персонала и системы здравоохранения в целом широкий пласт возможных истинных первопричин неблагоприятного исхода беременности.

Все вышеперечисленное легло в основу представляемого далее литературного обзора, посвященного описанию патоморфологических особенностей пуповин и возможности их пренатального выявления, которое может стать одним из ключевых направлений в профилактике неблагоприятных перинатальных исходов как в общей популяции, так и в случаях ВПС у плода.

Нормальное строение пуповины

Приступая к анализу строения пупочного канатика, важно помнить, что каждая из его физиологических особенностей направлена на сохранение беспрерывного потока крови при любых движениях и положениях тел женщины и плода во время беременности и в процессе родов. Как известно, в норме пуповина образована тремя сосудами, более крупным из которых является непарная пуповинная вена, снабжающая плод высокооксигенированной кровью, богатой питательными веществами, а также двумя меньшими, чем вена, но равными друг другу по диаметру пуповинными артериями, характеризующимися спиральным левовращающим ходом вдоль пупочной вены [28].

Пуповинные артерии перед входом в хориальную пластинку формируют крупный анастомоз – анастомоз Гиртла, который присутствует в 96% пуповин, обеспечивая выравнивание кровотока и давления между двумя областями плаценты, снабжаемыми каждой из артерий [29].

Для защиты сосудов от сдавления, препятствующего току крови, сосуды пуповины должны быть окружены специальной соединительной тканью, называемой Вартоновым студнем, состоящим из миофибробластов и внеклеточного матрикса: гиалуроновой кислоты, протеогликанов и гликозаминогликанов [30].

Неблагоприятные исходы и осложнения течения перинатального периода могут возникнуть в наблюдениях патологического строения, прикрепления, длины и диаметра пуповины, а также ее патологического скручивания и узлообразования [10, 31, 32]. Каждый из представленных далее вариантов патологии пуповины может иметь статистически значимую взаимосвязь с мертворождением и неонатальной гибелью, задержкой роста плода, преждевременными родами, клиническими проявлениями перинатальной гипоксии и отдаленными постгипоксическими осложнениями, включая детский церебральный паралич [10, 30, 33–35].

Патологическая длина пуповины

Как известно, из всех структурных характеристик длина считается одним из наиболее важных параметров пуповины, патологические значения которых могут отражаться на жизнедеятельности плода. На настоящий момент метаанализы затрудняются в определении популяционной частоты встречаемости аномальной длины пуповины из-за большой вариабельности нормальных значений между отдельными исследованиями [10], в которых патологически короткая (менее 40 см) и длинная (более 50–90 см) пуповины встречались с частотой 1–20% и 4–6% соответственно [36].

Короткая пуповина часто отмечается у плодов с врожденными пороками развития; среди случаев живорожденных детей с ВПС длина пупочного канатика менее 40 см отмечалась в 58% наблюдений, а абсолютная ее короткость с длиной менее 25 см – в 13% [23]. Недостаточная длина пуповины также может быть ассоциирована с ВИЧ-положительным статусом беременной и антиретровирусной терапией, гипертензивными расстройствами, повышающими резистентность кровотоку в плацентарном русле, – состояниями, известными как факторы риска развития кардиальной патологии у плода. Малая длина пуповины может приводить к снижению двигательной активности плода, нарушению его сердечного ритма и в родах – к затруднениям продвижения его головки [37, 38].

К еще большему риску перинатальной гипоксии относятся наблюдения с увеличением длины пуповины. Данный факт объясняется возникновением избыточной нагрузки на сердце плода, которому, в отличие от сердца уже рожденного ребенка, необходимо перекачивать кровь не только по сосудистой системе организма, но и по всей протяженности пуповины до капилляров в терминальных ворсинах плаценты [10, 36]. Помимо постнатальных клинических проявлений осложнений нарушения состояния новорожденных, признаки патологического влияния избыточной длины пуповины подтверждаются результатами лабораторных и инструментальных исследований [18, 36], что имеет особенное значение при ведении беременных с увеличивающими риск развития сердечной недостаточности ВПС у плода. К последним относятся аномалия Эбштейна, атрезия клапана легочной артерии с интактной межжелудочковой перегородкой, агенезия венозного протока с дренированием вены пуповины в правое предсердие, а также различные виды поражений миокарда, снижающих его сократимость.

Кроме того, показано, что ожирение и сахарный диабет у беременной, являющиеся материнскими факторами риска кардиальной патологии у плода, связаны с нарушениями строения ворсин их капилляров, фето-плацентарного барьера, экспрессии факторов роста в структурах плаценты [39, 40], а также с эпигенетическими изменениями, затрагивающими гены-кандидаты влияния на длину пуповины CDKN1C и IGF2/H19 [38].

К сожалению, до настоящего момента методики определения длины пуповины при ультразвуковом исследовании плода не представлено. Вместе с этим, с учетом существующего опыта при использовании магнитного резонанса и трехмерной реконструкции изображения, а также искусственного интеллекта, последнее относится к перспективным направлениям для научных разработок в пренатальной эхографии [41].

Патологическая толщина пуповины

Уменьшение диаметра пуповины, называемое в русскоязычной литературе также «тонкой» либо «тощей» пуповиной, возникает при дефиците Вартонова студня, вследствие чего сосуды становятся более уязвимыми к сдавлению, что увеличивает вероятность нарушений фето-плацентарного кровотока, задержки роста плода, анте- и интранатальных гипоксии и асфиксии [30, 42]. Подобное встречается в общей популяции в 6,5%, среди плодов с ВПС – в 43% наблюдений, увеличивая риск рождения недоношенного и маловесного ребенка с кардиальной патологией в 3,6 раза [22].

С клинической точки зрения важно помнить, что Вартонов студень имеет тенденцию уменьшаться в конце III триместра и может полностью исчезать на сроках от 40 недель беременности, что в ряде случаев ассоциируется с неожиданными с акушерской точки зрения нарушениями функционального состояния плода и патологическими типами кардиотокограммы в родах [42].

Диаметр и площадь поперечного сечения пуповины могут быть без дополнительных сложностей определены при пренатальном ультразвуковом исследовании. Данные показатели изменяются по мере роста плода и должны оцениваться по референсным интервалам соответствующего гестационного срока [43].

Значительное (более 25%) несоответствие размеров двух артерий встречается в редких случаях: у 0,7–1,4% беременных и объясняется нарушением развития или функциональными нарушениями анастомоза Гиртла [44]. Меньшие артерии обычно имеют более высокие значения пульсационного индекса, что, между тем, относится к доброкачественным состояниям и не коррелирует с осложнениями беременности при нормальных показателях кровотока во второй артерии [45].

Патологическая извитость пуповины

При нормальном строении в III триместре беременности один полный виток, осуществляемый артериями пуповины вокруг вены в направлении справа налево, приходится приблизительно на 5 см ее длины, что соответствует значению 0,2 витка на 1 см [27]. Аномальное увеличение либо уменьшение количества витков делает сосуды пуповины более уязвимыми к перекручиванию, сжатию, натяжению, что увеличивает риск как острой, так и хронической гипоксии, в особенности при двигательной активности плода и родовой деятельности [27].

Антенатально индекс извитости пуповины (ИИП) рассчитывается путем деления единицы на значение расстояния между двумя соседними витками пупочной артерии от правой наружной поверхности сосудистой стенки до ее следующего поворота (рис. 1 А, Б), выраженное в сантиметрах (ИИП=1/расстояние (см)). Средние значения антенатального ИИП значительно разнятся в исследованиях, составляя от 0,17±0,101 витков/см до 0,4 витков/см [27] (рис. 1 В, Г). Постнатально указанный показатель определяется по общему числу витков ко всей длине пупочного канатика; при этом пуповины с ИИП>0,30 витков/см принято относить к гиперизвитым, а пуповины без определяемых витков и при ИИП<0,07 витков/см – к гипоизвитым [27].

В общей популяции гипоизвитость пуповины отмечается в 1–2% случаев, гиперизвитость – в 20–25% случаев, а извитость вправо и разнонаправленность витков по часовой стрелке – в 15,7–25% наблюдений [36, 45]. У плодов с ВПС частота встречаемости гипо- и гиперизвитости составила 4,3 и 19,1% соответственно, причем именно последний указанный тип патологии увеличивал вероятность рождения недоношенного и/или маловесного ребенка в 3,7 раза [23].

Дополнительный интерес для клинической практики представляют случаи с разнонаправленностью витков пуповины, встречающейся у 14% плодов с ВПС, и сочетанием гипо- и гиперизвитых участков, имеющих высокий риск формирования тромбоза в данной зоне [46].

Патологическое прикрепление пуповины к плаценте

В норме пуповина соединена либо с центральной частью плаценты, либо прикрепление эксцентрично на расстоянии более 2 см от края плаценты. К аномальным вариантам прикрепления, увеличивающим риск нарушений оксигенации плода в результате компрессии, перегиба или разрыва сосудов, относятся краевое и оболочечное прикрепление пуповины, встречающиеся в общей популяции с частотой до 7,6 %, [33–35, 47], в случаях с ВПС у плода – в 35,6%.

Исследование, проведенное группой Albalawi A. et al. [11] по типу «случай-контроль», включавшее 200 случаев ВПС у плода и столько же здоровых детей, установило, что аномальное прикрепление пуповины как таковое значимо ассоциировано с кардиальной патологией, требующей оперативного лечения в течение первого полугодия жизни. По результатам выявления при ультразвуковом исследовании аномального прикрепления пуповины вероятность наличия конотрункальных дефектов возрастала в 3,08 раза, пороков левых и правых отделов сердца – в 2,40 и 2,22 раза соответственно.

Проведение оценки прикрепления пуповины регламентировано в Российской Федерации при скрининговых ультразвуковых исследованиях I и II триместров беременности, однако затруднение визуализации и отсутствие прицельного поиска приводят к тому, что оболочечное прикрепление пуповины остается одним из наиболее недиагностируемых состояний в акушерской практике.

Пренатальная диагностика оболочечного прикрепления пуповины представляется крайне важной, поскольку данная патология, даже без учета случаев предлежания сосудов пуповины (vasa previa), ассоциирована с четырехкратным увеличением риска мертворождения, двукратным увеличением риска рождения малого к сроку гестации, недоношенного ребенка, асфиксией в родах и необходимостью в проведении экстренного оперативного родоразрешения [33].

При предлежании сосудов пуповины риск неблагоприятного исхода для плода возрастает в десятки раз [48], что обуславливает необходимость активной акушерской тактики и оперативного родоразрешения на сроках 35–37 недель, без возможности пролонгирования беременности до срока 39 недель – оптимального в случаях наличия ВПС у плода [49, 50].

Аномальное количество сосудов пуповины

Помимо описанных выше изменений, пуповина в своей структуре может иметь аномальное число сосудов: два, четыре либо пять; однако два последних варианта встречаются крайне редко и представлены в опубликованной литературе единичными случа­ями [28].

Напротив, наличие одной пупочной артерии вместо двух вследствие агенезии или атрезии второго артериального сосуда относится к наиболее известному для клинических специалистов состоянию, называемому «единственная артерия пуповины (ЕАП)», что встречается в 1,0% всех беременностей [51, 52] и в 1,7% случаев с ВПС у плода [23]. В опубликованной литературе представлены противоречивые данные о рисках аномального роста плода при данной особенности строения пуповины [53, 54]; однако результатами исследований последних лет продемонстрировано, как в подобных случаях происходит поддерживающее неизмененные нормальные гемодинамические показатели увеличение диаметра функционирующей артерии, что обеспечивает благоприятный перинатальный исход для здоровых плодов [51, 53].

В случаях выявления ЕАП у плодов с ВПС вероятность задержки роста и перинатальных гипоксических осложнений будет возрастать при замедлении компенсаторного увеличения артерии пуповины с максимальными значениями ее диаметра менее 3 мм, что обуславливает целесообразность дополнительного антенатального контроля [53], включающего оценку сократительной функции миокарда правого желудочка сердца плода [54–56].

Узлы пуповины

Истинные узлы пуповины, встречающиеся как в общей популяции, так и при ВПС у плода с частотой, равной приблизительно 1%, и значимо увеличивающие риск мертворождения [10], могут быть диагностированы на антенатальном этапе с большой точностью (рис. 2). Взаимосвязь отдаленных неврологических нарушений у детей и наличия истинных узлов пуповины на настоящий момент дискутабельна [10, 34, 56], так же, как и акушерская тактика для данных случаев. Однако для снижения вероятности гибели плода ряд исследовательских групп предлагают программированное, в том числе оперативное, родоразрешение на сроках 37 недель беременности [57], что также оказывает влияние на маршрутизацию и сроки госпитализации пациенток с критическими ВПС у плода, требующими оперативного лечения в раннем неонатальном периоде.

Сочетанная патология пуповины

Как отмечалось ранее, в некоторых случаях пуповина может иметь сочетание различных аномалий; к примеру, при увеличении длины пуповины более часто встречаются нарушения извитости, истинные узлы и аномальные варианты прикрепления к плаценте, что еще в большей мере увеличивает риски нарушений фето-плацентарного кровотока [58]. Опубликованы клинические случаи подобных сочетаний при антенатальной гибели плода [59]. В группе живорожденных с ВПС сочетание аномальных особенностей в одном пупочном канатике отмечено более чем в 30% случаев; причем в некоторых из наблюдений было выявлено до 5 патологических изменений пуповины одно­­­­временно [23].

На рисунке 3 представлены примеры антенатального выявления единственной артерии гипоизвитой и гиперизвитой пуповины у плодов с ВПС, а также ультразвуковые изображения клинического случая с диагностированным сложным ВПС у плода и множественными патологиями пуповины: ЕАП, аномальная извитость пупочного канатика с чередованием гипо- и гиперизвитых участков, оболочечное прикрепление сосудов пуповины.

Продемонстрировано, что сочетанная патология пуповины увеличивает риск недоношенности и маловесности ребенка с ВПС в 2,9 раза [23]. Ассоциацию множественных аномальных особенностей пуповины с антенатальной гибелью плода с ВПС еще предстоит установить, что станет возможным после внедрения в клиническую практику расширенного протокола ультразвукового исследования пупочного канатика в случаях диагностики патологии сердечно-сосудистой системы плода, а также более полного патологоанатомического исследования родившейся плаценты [60].

При пролонгировании беременности с диагностированным пороком сердца у плода антенатальный менеджмент должен быть направлен на максимально возможное минимизирование перинатальных рисков, поскольку рождение недоношенного, малого к сроку гестации ребенка, перинатальная асфиксия будут значимо негативно влиять на ближайшие и отдаленные результаты кардиохирургического вмешательства [61, 62].

Заключение

Мультипараметрическая оценка строения пуповины при проведении ультразвукового исследования в наблюдениях с ВПС у плода может внести весомый вклад в формирование индивидуальной тактики ведения беременности с выбором оптимального времени, метода и срока для родоразрешения, ориентированной на улучшение качества и увеличение продолжительности жизни пока еще не рожденного пациента.