四維超聲在孕中期診斷胎兒心臟畸形的臨床進(jìn)展

天津市寧河縣醫(yī)院 （301500）劉吉慶 姜長(zhǎng)麗

2012 年衛(wèi)生部發(fā)布的《中國(guó)出生缺陷防治報(bào)告》顯示，2000年～2011 年圍產(chǎn)期先天性心臟畸形發(fā)生率呈上升趨勢(shì)，且由 2000 年的第 4 位上升至 2005 年的第1位，2011年全國(guó)先天性心臟畸形發(fā)生率為 2000 年的 3.56 倍[1]。復(fù)雜心臟畸形也是造成圍產(chǎn)期胎兒和新生兒死亡的主要原因[2]，給家庭和社會(huì)帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和精神負(fù)擔(dān)。常規(guī)二維超聲心動(dòng)圖是目前產(chǎn)前診斷胎兒先天性心臟畸形最重要的影像學(xué)技術(shù)，已被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)前篩查胎兒心臟畸形[3]。近年來，四維超聲技術(shù)在胎兒心臟畸形診斷中已取得突破性進(jìn)展。2001年6月PHILIPS公司在美國(guó)西雅圖超聲心動(dòng)圖年會(huì)上首次提出四維超聲心動(dòng)圖(fourdimensional echocardiography)，并稱之為時(shí)空相關(guān)技術(shù)，此后，四維超聲逐漸運(yùn)用于臨床，尤其在產(chǎn)前篩查，極大地提高了胎兒復(fù)雜心臟畸形的診斷準(zhǔn)確率。

本文就四維超聲在孕中期診斷胎兒心臟畸形的臨床進(jìn)展，綜述如下。

1 成像概述

四維超聲成像技術(shù)是以立體方式自動(dòng)顯示胎兒宮內(nèi)的動(dòng)態(tài)情況及各器官結(jié)構(gòu)、形態(tài)、方向及走形， Fenster等[4]描述四維超聲為一項(xiàng)新技術(shù)，可從胎兒心臟各個(gè)角度采集相關(guān)切面，通過計(jì)算并綜合分析三維實(shí)時(shí)空間結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行疾病診斷。

2 相關(guān)技術(shù)及優(yōu)點(diǎn)

2.1 空間一時(shí)間相關(guān)成像技術(shù) 空間時(shí)間相關(guān)成像(spatiotemporal image correIation，STIC)是一種間接移動(dòng)門控式自動(dòng)容積采集技術(shù)，探頭連續(xù)掃描感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，獲得一個(gè)由大量連續(xù)二維切面組成的三維數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。雖然STIC不能識(shí)別心臟結(jié)構(gòu)，但可分析指定區(qū)域內(nèi)任何運(yùn)動(dòng)所引起的灰階信息變化，即根據(jù)房室壁收縮峰值出現(xiàn)的時(shí)間間隔，自動(dòng)分析出每個(gè)二維切面所處的時(shí)相信息。處于同一時(shí)間點(diǎn)的所有二維切列為一組，按掃描順序排列，形成該時(shí)間點(diǎn)的三維圖像，而系統(tǒng)生成約40個(gè)該類三維圖像。按心動(dòng)周期的時(shí)間順序連續(xù)播放，即形成胎兒心臟的延時(shí)三維網(wǎng)像。STIC技術(shù)使胎兒的檢查更加標(biāo)準(zhǔn)化，并降低檢查者對(duì)技術(shù)的依賴性。

2.2 成像模式 獲得STIC數(shù)據(jù)庫(kù)后，檢查者可選擇多種成像模式對(duì)其進(jìn)行離線分析，常見的成像模式如下。

2.2.1 正交三平面模式 正交三平面(mulpi planar，MP)模式是三維圖像的一種基本成像模式，是以相互垂直的x、y、z三個(gè)二維平面來分別顯示所觀察部位的立體結(jié)構(gòu)，觀察角度可以任意調(diào)節(jié)。

2.2.2 超聲斷層顯像模式 超聲斷層顯像(tomographic ultrasound imaging，TuI)模式是從胎兒心臟的三維容積數(shù)據(jù)中抽取8個(gè)相互平行的橫斷面，加上左上角矢狀面定位圖，9幅圖像以九宮格的形式在屏幕上同時(shí)展現(xiàn)，可以直接觀察到胎兒心臟從四腔心切面至三血管切面的連續(xù)變化。

2.2.3 表面成像模式 表面成像(suface imaging，SI)模式是一種表面輪廓提取法的顯示形式，可以觀察胎兒心臟瓣膜、房室間隔和卵孔瓣等精細(xì)結(jié)構(gòu)的心腔面觀，所呈現(xiàn)的圖像被稱為“外科視野”，除可顯示室間隔外，還可顯示心腔內(nèi)膜面的形態(tài)和瓣膜結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系與動(dòng)態(tài)變化。

2.2.4 玻璃體成像模式 玻璃體成像(glass body imaging)模式可以同時(shí)包含灰階、多普勒以及灰階血流顯像等多類信息，能立體地顯示心臟內(nèi)部血流、房室與大血管連接情況、大血管走行、卵圓孔瓣血流及室間隔缺損的過隔血流，可直觀顯示先天性心臟病的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)。

2.2.5 反轉(zhuǎn)成像模式 反轉(zhuǎn)成像(inversion mode，IM)模式主要用來對(duì)含液臟器進(jìn)行三維成像，又稱為“心腔鑄型”或“數(shù)字鑄型”。利用反轉(zhuǎn)模式可以在不需要彩色多普勒或能量多普勒的情況下，獲得心室腔及血管結(jié)構(gòu)的圖像，可更精確的進(jìn)行測(cè)量。

2.2.6 最小投影模式 最小投影(minimum projection mode，MPM)模式是將一定厚度三維圖像壓縮到一個(gè)二維平面，加強(qiáng)了空腔結(jié)構(gòu)的顯示，心腔和瓣膜邊緣更加清晰，可用于顯示血管和其他充滿液體的器官。

2.2.7全容積成像模式 全容積成像(full volume)模式是實(shí)時(shí)三維超聲顯像(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)全容積成像技術(shù)，能快速采集和立體同步顯示心臟和大血管的立體圖像，能動(dòng)態(tài)觀察3個(gè)正交方向上任一切面內(nèi)的心臟結(jié)構(gòu)，且能對(duì)需要切割的三維圖像作任意角度的旋轉(zhuǎn)。

3 四維超聲操作方法

3.1 采集數(shù)據(jù)過程 根據(jù)不同研究目的選擇胎兒初始切面，對(duì)四腔心切面(fourchamber view，4C)、五腔心切面(fivechamber view，5C)和三血管(three-vessel and trachea，3VT)氣管平面進(jìn)行掃查。以4C為初始切面，對(duì)主動(dòng)脈弓、動(dòng)脈導(dǎo)管和上、下腔靜脈進(jìn)行檢查時(shí)，需對(duì)胎兒胸腔進(jìn)行矢狀面容積數(shù)據(jù)采集。四維超聲心動(dòng)圖對(duì)初始切面的選擇，應(yīng)根據(jù)需采集的心臟具體部位對(duì)ROI大小進(jìn)行選擇。

3.2 容積角度及采集時(shí)間的選擇 四維超聲對(duì)胎兒心臟容積角度的選擇應(yīng)根據(jù)孕周選擇不同角度，通常為15o～40o，最常用為30o，其目的是將胎兒的整個(gè)心臟都包含在所采集范圍內(nèi)。采集時(shí)間設(shè)定為(10.0～12.5)s較為理想，若設(shè)定時(shí)間過長(zhǎng)，胎兒胎動(dòng)或孕婦體位變動(dòng)均會(huì)影響采集效果，甚至引起偽像。

3.3 采集過程中的綜合情況分析 由于STIC技術(shù)是在二維超聲基礎(chǔ)上進(jìn)行的重建技術(shù)，因此，對(duì)二維圖像的采集質(zhì)量及準(zhǔn)確度要求很高。選擇采集數(shù)據(jù)的孕周也應(yīng)謹(jǐn)慎，孕中期是進(jìn)行胎兒心臟檢查的最佳時(shí)間。經(jīng)腹四維超聲檢查在妊娠16孕周時(shí)即可進(jìn)行，但在妊娠20～24孕周時(shí)易獲得滿意圖像。Carvalho[6]研究發(fā)現(xiàn)，某些早期胎兒心臟異?？呻S妊娠發(fā)展而逐漸消失或有所變化。因此，早期胎兒心臟檢測(cè)不能代替孕中、晚期檢測(cè)。

3.4 數(shù)據(jù)采集完成后處理 容量數(shù)據(jù)采集完成后便可開始脫機(jī)分析，對(duì)圖像應(yīng)進(jìn)行多方位處理，如對(duì)圖像進(jìn)行切割、多角度變換或調(diào)整等。后處理操作要求超聲醫(yī)師具有良好的數(shù)字圖像處理技術(shù)和空間分辨能力。

4 四維超聲診斷心臟畸形

4.1 胎兒心臟各切面研究 Yagel等[7]認(rèn)為胎兒心臟超聲檢查包括上腹橫切面，4C，5C，3VT排列(肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈和上腔靜脈)，左、右心室流出道(rightand left ventricular out—flowtracts，RVOT and LVOT)等5個(gè)切面.其中4C，RVOT和LVOT，3VT切面是目前四維超聲臨床診斷胎兒心臟異常觀注的熱點(diǎn)。

4.1.1 四腔心切面 研究表明，以4C為主要觀察切面時(shí)，可排除超過65%的先天性心臟病，靈敏度為60.3%，主要可排查單心房、單心室、較明顯的房間隔缺損、室間隔缺損及一些復(fù)雜的先天性心臟畸形[8]，此切面對(duì)法絡(luò)四聯(lián)癥(tetralogy of Fallot，TOF)的排查有一定局限性。四維超聲則可清晰顯示TOF室間隔缺損范圍、部位、主動(dòng)脈騎跨程度、LVOT及肺動(dòng)脈狹窄程度等[9]。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究表明，四維超聲在胎心房室瓣缺損、單心室、共同房室瓣、三尖瓣下移畸形及左心發(fā)育不良等方面，具有二維超聲遠(yuǎn)不能達(dá)到的顯示效果。

4.1.2 左、右心室流出道切面 有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在4C基礎(chǔ)上進(jìn)一步掃查RVOT和LVOT可提高顯示大血管的解剖關(guān)系及心臟畸形的診斷率，靈敏度可達(dá)87.5%。若進(jìn)一步利用彩色多普勒超聲觀察肺靜脈連接及異常反流，可推斷室間隔缺損及房室瓣等異常。Gindes等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在RVOT和LVOT切面應(yīng)用彩色多普勒超聲技術(shù)、B型血流成像(B-flow)及玻璃體成像技術(shù)，可使心臟畸形檢出率明顯高于二維超聲。

4.1.3 三血管切面 Yagel等在3VT切面的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)3VT-氣管切面，更加完善胎兒超聲心動(dòng)圖的臨床應(yīng)用。通過此切面肺動(dòng)脈、主動(dòng)脈、上腔靜脈內(nèi)徑及肺動(dòng)脈／主動(dòng)脈、主動(dòng)脈／上腔靜脈內(nèi)徑比評(píng)估主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈畸形。此切面在心臟超聲檢查中具有非常重要的地位，國(guó)內(nèi)外在四維與二維超聲比較分析中，通常將其作為一個(gè)特異性指標(biāo)。

5 四維超聲應(yīng)用的局限性

四維超聲產(chǎn)前診斷先天性心臟畸形在檢查過程中存在的影響因素有：①胎兒肢體運(yùn)動(dòng)及呼吸運(yùn)動(dòng)、檢查時(shí)的孕周選擇及胎兒羊水過少等；②胎兒的脊柱及骨骼肋骨的聲影影響；③孕婦因素(肥胖及腹部手術(shù)史等)；④二維超聲采集數(shù)據(jù)不夠完整等。而上述因素在二維及三維超聲中均存在。四維超聲技術(shù)為動(dòng)態(tài)三維成像技術(shù)，可降低上述因素的影響。

6 結(jié)論

心臟以及大血管的畸形是胎兒非常嚴(yán)重的畸形，可以發(fā)生于胎兒發(fā)育的多個(gè)時(shí)期，是導(dǎo)致新生兒死亡的主要原因。造成胎兒的心臟以及大血管畸形有遺傳以及環(huán)境等多種因素，在超聲檢查下呈現(xiàn)出表現(xiàn)各異的圖像。因此，二維超聲對(duì)于復(fù)雜心臟畸形仍存在著誤診的可能。而隨著四維超聲的發(fā)展，可以更加清晰的顯示胎兒的心臟結(jié)構(gòu)，對(duì)胎兒心臟畸形的診斷更加準(zhǔn)確，具有廣闊的應(yīng)用前景。