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产前诊断技术及其临床应用

一、我国出生缺陷的现状
  出生缺陷是指胚胎期和胎儿期发生的疾病,包括先天畸形在内的所有出生异常,已成为影响我国人口素质的重要卫生问题。目前我国出生缺陷率高达5%左右,即在我国每年将增加近100万出生缺陷儿童,占世界每年出生缺陷发生总数的20%左右。我国现有的7000万残疾人中,70%是由于先天缺陷造成。这不但严重影响我国的经济发展,也给社会和家庭带来沉重的精神负担。
  现代产科发展至今,已解决了大部分的临床问题,预防出生缺陷,降低出生缺陷的发生率,已经成为现代产科的研究方向和重大挑战。绝大多数出生缺陷无法治疗,通过产前筛查-产前诊断以减少患儿出生是有效的预防手段。纵观我国产科的现状,围产保健水平已居世界先进行列,而相对于围产保健技术的快速发展,产前筛查和产前诊断却是一个相当薄弱的环节,发展相对滞后。主要表现为产前诊断技术落后。自20世纪70年代末以来,国内陆续开展产前诊断工作,但由于受到产前诊断技术的限制,目前国内仅有为数不多的医院能够开展单一的羊膜腔穿刺术和羊水染色体制备,其他产前诊断几乎为空白,使得产前筛查出的高危病例无法进行后续诊断,产前诊断工作在国内开展得并不令人满意。建立完整的产前诊断体系已经成为降低我国出生缺陷的关键问题。
  我国是一个有着13亿人口的发展中国家,卫生资源相当有限,如何经济合理地运用资源,针对常见病、多发病,做好产前筛查和诊断工作,从而降低我国出生人口缺陷的发生率,提高出生人口的素质,是国家层面上应优先解决的科技问题。

  二、产前诊断概述
  产前诊断又称宫内诊断,是细胞遗传学、分子遗传学、生物化学和临床医学实践紧密结合的一门学科。20世纪50年代中期,羊膜腔穿刺首先用于胎儿性别鉴定及胎儿Rh溶血性疾病的诊断;60年代放射显影技术应用于临床诊断胎儿骨酪发育畸形和某些软组织疾病(如水肿儿)70年代超声影像技术问世,与传统的放射线诊断相比,它可以诊断出更多更复杂的胎儿结构畸形,并可引导不同途径的胎儿组织活检,而且还可避免放射线的杀伤作用;80年代以来,早孕期绒毛活检及胎儿宫内取血的广泛应用及分子生物学技术的日益发展,又使产前诊断得到了一次突破性飞跃;进入20世纪90年代,随着医学伦理学及医学生物技术的不断完善,更早期、更安全、更准确的产前诊断方法已受到广大产前诊断工作者的关注,并已展现出广阔的前景。
  产前诊断的适应征主要有以下几个方面:
  1、高龄孕妇:35岁以上的孕妇发生染色体不分离的机会比正常人高许多倍,如2535岁生育 21
三体儿的机会为0.15%,35岁以上为1%~ 2%,40岁以上可达3%~4%。 
  2、曾生育过染色体异常患儿史:生育过一个染色体异常儿者,再次生育此种患儿的机会为 160,比正常孕妇大10倍以上,因此,这类孕妇再次妊娠后应作产前诊断。

  3、夫妇之一是染色体平衡易位携带者或倒位者:2%~3%的先天愚型为易位型。此类平衡易位的双亲出生先天愚型儿的概率为33%。但实际上若父亲为平衡易位,出生患儿的风险为2%~3%;如母亲为平衡易位,风险为10%。实际数字比理论数字低的原因与某些异常配子不能存活有关。
  4、有脆性X综合征家系的孕妇:脆性X综合征是X连锁的智力低下综合征中发病率最高的一种。它与X染色体上的脆性位点有连锁关系。
  5、曾生育过神经管缺损儿的孕妇:神经管缺损是最常见也是最严重的出生缺陷之一,主要有无脑畸形、脊柱裂和脑膨出等。生育过1例无脑畸形者,再次生育无脑儿风险可增至2%~5%,生育过2例者,再次生育无脑儿风险可达10%~20%。
  6、夫妇之一为某种单基因病患者,或曾生育过某一单基因病患儿的孕妇:单基因病的遗传方式符合孟德尔定律,故生育病儿的风险可以预测。
  7、曾有不明原因的自然流产史、畸胎史、死产或新生儿死亡史的孕妇。
  8、孕妇有环境致畸因素接触史,尤其是孕妇活动性TORCH感染史的孕妇。
  

       产前诊断的范畴
  1.染色体病: 染色体疾病是新生儿最多见的一类遗传性疾病。染色体病约有近 400种,其中常见的有60多种,绝大多数染色体异常胚胎在妊娠早期即自然流产而被淘汰,总的自然淘汰率约94%,仅有6%的染色体异常胎儿可维持宫内生存及分娩出生。患染色体病的新生儿约占新生儿出生数的0.5%,而染色体病多数还无法治疗,故只有进行及时的产前诊断,给予医学处理,才能达到优生的目的。
  2. 单基因病:许多遗传病其染色体外观正常,但染色体上的基因发生突变也会引起疾病,称为基因病,由单个基因突变引起的叫单基因病。其遗传方式可分为常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传以及伴性遗传。常见的常染色体显性遗传病有软骨发育不全、多囊肾等。常见的隐性遗传病有苯丙酮尿症、白化病等。常见的X连锁隐性遗传病有血友病、进行性假肥大性肌营养不良症(DMD/BMD)以及红绿色盲等。 
  3.多基因病:很多常见的先天畸形如无脑畸形、脊柱裂、唇腭裂、先天性心脏病、先天性髋关节脱臼等都为多基因病,是多个基因与环境因素相互作用的结果。一级亲属有这种畸形的愈多,再次妊娠的复发风险愈高。

  4.各种环境致畸因子所致先天畸形:包括生物致畸因子和非生物致畸因子所致的先天畸形。

  三、产前诊断技术的概述
  产前诊断技术分临床和实验室技术两个方面,二者相辅相成,缺一不可。临床方面主要是指各种介入性产前诊断技术,即在尽可能保证孕妇和胎儿安全性的前提下,通过各种途径,获取胎儿的组织,对这些组织进行分析,可以对胎儿进行细胞遗传学分析、DNA分析和酶学分析,从而对染色体病、单基因病和先天性代谢病进行产前诊断。

  四、产前诊断技术体系及其临床应用
  (一)介入性产前诊断技术
  根据取材时间的不同,可将介入性产前诊断技术分为早孕期介入性产前诊断技术和中孕期介入性产前诊断技术。
  1.早孕期经腹B超引导下绒毛活检技术
  早孕期的介入性产前诊断技术主要有绒毛活检技术,其途径可采取经宫颈和经腹取材,前者不但手术并发症高,取材成功率低,而且取材量少,母体组织污染严重,不能满足产前诊断的要求。国外从20世纪90年代初起,就将经腹绒毛活检技术完全取代了经宫颈绒毛取材技术。对所取绒毛进行染色体核型分析、DNA分析和酶学分析,从而对染色体病、单基因病和先天性代谢病进行早期产前诊断。
  2.羊膜腔穿刺技术
  羊膜腔穿刺术是最常用的介入性产前诊断技术。这一技术早在20世纪50年代首先应用于临床进行胎儿性别鉴定及胎儿Rh溶血性疾病的诊断。1966 Steele
和Breg成功地进行了羊水细胞培养及胎儿核型分析之后,羊膜腔穿刺术广泛地应用于胎儿染色体疾病及先天性代谢病的产前诊断。
  羊水的来源主要为胎儿尿液、气管支气管分泌液、羊膜上皮分泌物及母血清经胎盘渗出液等。羊水的容量随孕周而增加,至孕38周时达1升左右,之后稍有减少,在孕1516周时大约为180200ml,此时子宫已超出盆腔,且羊水中活细胞比例高,被认为是羊膜腔穿刺的最佳时期,且此时羊水穿刺量可在20ml左右。
  羊膜腔穿刺术是一种较安全的产前诊断技术,与之相关的流产率仅 0.5%,偶可出现术后腹部胀痛、感染或漏水。
  3.经皮脐静脉穿刺胎血取样技术
  直接进入胎儿循环对产前诊断及治疗是非常重要的。经皮脐静脉穿刺胎血取样技术是指B引导下,将一根穿刺针经过孕妇腹壁、子宫和羊膜,进入到羊膜腔中,再穿刺入脐静脉中,抽取一定量的脐血,对脐血进行分析来进行产前诊断。该项技术操作较复杂,难度大,且手术并发症相对较高,主要应用在以下几个方面:快速核型分析:胎血细胞培养只需48小时即可进行染色体制备,对严重的胎儿畸形、胎儿宫内生长受限、绒毛及羊水培养出现的假嵌合体或培养失败进行校正或补救诊断;胎儿宫内感染的诊断:通过对胎儿血清特异IgM抗体的测定可对TORCH病原体感染进行宫内诊断;对母Rh血型不合进行产前诊断;对单基因病等进行产前诊断。
  4.胎儿镜检查
  胎儿镜于60年代末期首先应用于临床诊断胎儿神经管缺损。它是一种双套管光导纤维内窥镜,外径多为1.7mm,视角为70度,局麻下经腹插入羊膜腔后不仅可以直接观察胎儿外形及体表结构,也可以进行胎血采样及胎儿组织器官(皮肤、肝脏)活检来诊断胎儿染色体疾病、溶血性疾病、血红蛋白病及先天性代谢性疾病等。利用中国人群头发为黑色的特点,通过观察胎儿头发颜色可以对白化病风险胎儿进行产前诊断。同时,也可应用这一技术对胎儿溶血性疾病进行宫内输血治疗。胎儿镜检的最佳时期为妊娠1720周。
  (二)实验室产前诊断技术
  1.荧光原位杂交(FISH)技术的应用
  FISH是以荧光素标记取代同位素标记而形成的一种新的原位杂交方法。它利用已知碱基序列的非同位素标记的核酸探针,依据碱基配对原理,通过免疫细胞化学检测体系在组织切片、细胞间期核或染色体等标本上进行DNA的定性、定位及定量分析,具有快速、安全、灵敏度高,特异性强等优点,不仅能显示于染色体中期分裂相,还能显示于间期核细胞。国外从20世纪90年代初开始将其应用于临床,国内从1993年开始将其应用于产前诊断。
  传统的绒毛或羊水细胞遗传学诊断具有一些无法克服的局限性,如取材时间有限、培养耗时长、技术稳定性较差等,间期FISH技术能够较好地解决上述问题,可在孕9周之后任何时候进行取材,采用13、18、21、XY染色体特异性探针,应用间期绒毛细胞或羊水细胞FISH分析,不仅能够分析大量的细胞以获得足够多的信息,而且可于取材之后24小时内获得结果,对胎儿非整倍体进行快速产前诊断。该法具有快速、简便、特异性强、敏感度高的优点,在国外已广泛应用于产前诊断。
  2.绒毛染色体制备方法的改进
  长久以来,国内绒毛染色体制备方法多采用直接法,该法所制备的染色体质量较差,中期分裂相少,只能在制片满意的情况下满足染色体计数的需要,由于不能分带,无法进行满意的染色体结构分析,不能用于产前细胞遗传学诊断,使得长久以来,国内早孕期产前细胞遗传学诊断难以开展。
  采用两步酶解法(胰酶与胶原酶)进行绒毛细胞长期培养及染色体制备,染色体中期分裂相多,染色体质量较好,完全能够满足染色体核型分析的需要,而且绒毛细胞培养时间短,接种后七天即可收获细胞,培养成功率高,方法简单、技术稳定、结果可靠,完全能够应用于临床,解决临床实际问题。早孕期B超引导下经腹绒毛活检技术和该项技术的结合,填补了国内早孕期产前细胞遗传学诊断的空白。
  3.羊水染色体制备方法的改进
  羊水细胞培养和染色体核型制备是传统的产前细胞遗传学诊断方法,由于羊水细胞是胎儿的脱落细胞,因此,细胞培养较困难,染色体核型制备操作难度较大。长久以来,国内羊水染色体制备一直采用培养瓶法(原位法),该方法操作困难,培养耗时长,需要21天发报告,所制备染色体质量不稳定。对于一些复杂的核型,单纯细胞遗传学分析是不足以明确诊断的,还需要进一步进行FISH等分子遗传学分析,而在培养瓶上进行原位培养,是无法进行后续的FISH分析的,这就使得复杂病例仍然得不到产前诊断,中孕期产前诊断水平不高。 
  国外在
20世纪90年代初就已经摒弃了培养瓶法,而采用半开放式的以盖玻片或载玻片为载体的羊水细胞培养系统,不仅操作简便,培养时间短,14天即可发报告, 而且所制备染色体的质量稳定,带型清楚,阅片方便,优于培养瓶法。由于该方法是采用盖玻片为载体,因此,对于复杂核型,还能够进一步进FISH等的后续分析诊断。

  综上所述可以看出,出生缺陷已经成为制约我国经济发展、影响我国人口素质的严重卫生问题,产前诊断是预防出生缺陷有效的手段和措施。产前诊断技术包括临床介入性技术和实验室分析技术两个方面,只有具备一整套完整的技术体系,临床和实验室两手抓,两手都要硬,才能在妊娠各个阶段都能够进行及时准确的产前诊断,才能真正达到降低我国出生缺陷发生率的目标。

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