區(qū)域生長(zhǎng)法在胎兒磁共振羊水量測(cè)量中的應(yīng)用

胡立偉，薛瀲滟，董素貞，鐘玉敏，朱銘

上海兒童醫(yī)學(xué)中心 放射科，上海 200127

區(qū)域生長(zhǎng)法在胎兒磁共振羊水量測(cè)量中的應(yīng)用

胡立偉，薛瀲滟，董素貞，鐘玉敏，朱銘

上海兒童醫(yī)學(xué)中心 放射科，上海 200127

0 前言

羊水量是產(chǎn)科檢查的重要參考指標(biāo)，研究表明，60%的羊水過(guò)多與胎兒畸形及母體妊娠并發(fā)癥有關(guān)，其中以神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)畸形最為多見(jiàn)，約占畸形總數(shù)的50%以上[1]。目前常規(guī)的檢查方法是使用二維B超測(cè)量羊水指數(shù)從而評(píng)價(jià)羊水量的多少，其操作簡(jiǎn)單，但無(wú)法進(jìn)行精確的定量分析。Magann等[2]利用超聲對(duì)羊水量進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明二維超聲在評(píng)估羊水量上還存在不足，并不能很好地反映真實(shí)的羊水量。本文對(duì)26名產(chǎn)婦行磁共振（MR）檢查，并采用傳統(tǒng)測(cè)量法和區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)圖像進(jìn)行分割，旨在探討區(qū)域生長(zhǎng)法在羊水量測(cè)量中的可行性與準(zhǔn)確性。

1 方法

1.1 一般資料

對(duì)2012～2013年于上海兒童醫(yī)學(xué)中心的26名產(chǎn)婦行MR檢查，平均孕周（28.6±2.1）周、平均年齡（26.3±1.6）歲。根據(jù)B超檢查結(jié)果對(duì)羊水量進(jìn)行判定，結(jié)果表明，羊水過(guò)少4例，羊水正常20例，羊水過(guò)多2例。

1.2 儀器與方法

使用飛利浦1.5TAchieva超導(dǎo)MRI SENSE XL，Torso 16通道線圈。孕婦呈仰臥位，若為孕晚期也可側(cè)臥位。掃描參數(shù)：?jiǎn)未渭ぐl(fā)快速自旋回波序列（Single Shot Fast Spin Echo，SSFSE）：TR 15250 ms，TE 120 ms，矩陣344×275，帶寬51.7 kHz，旋轉(zhuǎn)角度90°，層厚/層間距5～6 mm/0 mm，NEX 1，掃描層數(shù)45層，掃描時(shí)間46 s。

1.3 圖像后處理

將胎兒MR圖像導(dǎo)入GE公司的ADW 4.2工作站進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)測(cè)量法：取零間隔的T2加權(quán)圖像，使用面積裁剪工具獲得該層面的羊水面積，計(jì)算公式：總羊水量=所有層的羊水面積和×掃描層厚。

區(qū)域生長(zhǎng)法需要解決3個(gè)問(wèn)題：① 如何選擇生長(zhǎng)的起點(diǎn)，即初始種子點(diǎn)；② 區(qū)域生長(zhǎng)的相似性準(zhǔn)則的定義；③ 區(qū)域生長(zhǎng)的終止條件[3]。初始種子點(diǎn)的確定對(duì)整個(gè)區(qū)域生長(zhǎng)算法有很大的影響。區(qū)域生長(zhǎng)算法直接依賴于圖像的灰度值，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)圖像噪聲不敏感，在臨床應(yīng)用中對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的解剖部位的分割有明顯優(yōu)勢(shì)。首先選取中間掃描層中羊水較為豐富的區(qū)域作為區(qū)域生長(zhǎng)點(diǎn)，由于周圍的羊水信號(hào)與生長(zhǎng)點(diǎn)的對(duì)比度相類似，所以符合一定的生長(zhǎng)準(zhǔn)則，然后由小區(qū)域不斷生長(zhǎng)直到遇到?jīng)]有滿足條件的像素點(diǎn)。之后可選取第二個(gè)種子依次類推切割出整個(gè)宮內(nèi)的羊水量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布分析，符合正態(tài)分布后測(cè)得相應(yīng)的回歸線性方程。

2 結(jié)果

2.1 傳統(tǒng)測(cè)量法

以影像號(hào)62782730產(chǎn)婦為例，首先需手動(dòng)分割每層的羊水面積，之后獲得總面積為1661.36 cm2，掃描層厚為0.5 cm，測(cè)得總羊水量為830.68 cm3，見(jiàn)表1。

2.2 區(qū)域生長(zhǎng)法

采用區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)得的羊水量為867.21 cm3（影像號(hào)62782730的產(chǎn)婦）。

根據(jù)傳統(tǒng)測(cè)量法和區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)羊水面積進(jìn)行測(cè)量，見(jiàn)圖1～2。

表1 傳統(tǒng)法測(cè)得每一層面的羊水面積

圖1 傳統(tǒng)法測(cè)量的羊水面積 圖2 區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)量的羊水面積

根據(jù)傳統(tǒng)測(cè)量方法和區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)得的26例胎兒的羊水體積及誤差的百分比，見(jiàn)表2。

表2 兩種方法測(cè)得26例胎兒羊水體積及誤差百分比

使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布分析，滿足正態(tài)分布后測(cè)得相應(yīng)的回歸線性方程為Y=0.975X-9.748。將26例羊水量代入公式計(jì)算的平均羊水量誤差僅為2.32%。

區(qū)域生長(zhǎng)法是根據(jù)選取種子的對(duì)比度或者灰度值對(duì)前、后、左、右、上、下6個(gè)面進(jìn)行擴(kuò)散。根據(jù)表2可知，在羊水量較少的情況下，區(qū)域生長(zhǎng)法容易引起種子的溢出現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)量值的誤差加大；在羊水量正常和羊水量多的情況下，區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)量有較高的準(zhǔn)確性。

3 討論

超聲是胎兒檢查的首選方法，但是超聲檢查也有其不足之處，其視野偏小，在肥胖﹑孕晚期、子宮肌瘤﹑羊水過(guò)少、多胎等情況下對(duì)胎兒顯示欠佳[4]。MR在測(cè)量羊水體積方面有明顯優(yōu)勢(shì)，Baker等[5]在1997年使用平面回波序列（Echo Planer Imaging，EPI）對(duì)羊水量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量模型的誤差僅為2.7%。2009年北美放射學(xué)會(huì)（Radiological Society of North America，RSNA）兒科放射會(huì)場(chǎng)安排胎兒MR的專場(chǎng)，此后胎兒MR在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)，至今在國(guó)內(nèi)陸續(xù)開展胎兒MR的醫(yī)院已有數(shù)10家[6]。新一代MR擁有更強(qiáng)的梯度場(chǎng)，結(jié)合并行采集技術(shù)，圖像質(zhì)量已經(jīng)能夠達(dá)到胎兒影像學(xué)診斷的標(biāo)準(zhǔn)。2010年國(guó)內(nèi)有學(xué)者使用半傅里葉采集序列測(cè)量引產(chǎn)兒模型的容積量，其誤差率為7.11%[7]。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道[8]，1.5TMR的場(chǎng)強(qiáng)和梯度場(chǎng)噪聲對(duì)胎兒無(wú)任何影響，同時(shí)在MR成像采集過(guò)程中，測(cè)量羊水、胎腦和胎腹的溫度，未發(fā)現(xiàn)溫度變化。

正常的羊水量可為胎兒的生長(zhǎng)、發(fā)育以及運(yùn)動(dòng)提供必要的環(huán)境。羊水量在孕16周時(shí)約200 mL，然后逐漸增加到妊娠34～35周時(shí)的980 mL，之后逐漸減少，直至孕40周時(shí)羊水量為800 mL，妊娠42周時(shí)減少為540 mL。胎兒尿液和呼吸道分泌物是羊水的主要來(lái)源，胎兒的吞咽活動(dòng)和膜內(nèi)吸收是羊水吸收的主要途徑。但現(xiàn)階段調(diào)節(jié)羊水量平衡的具體機(jī)制尚不明確。羊水量＞2000 mL即羊水過(guò)多，其病因多為胎兒疾病，如神經(jīng)管缺陷性疾病、消化道畸形、腹部缺陷、膈疝等[9]。一旦診斷為羊水過(guò)多，必須對(duì)母體和胎兒做系統(tǒng)的檢查以確定具體的病因。羊水量＜300 mL為羊水過(guò)少，在羊水過(guò)少的報(bào)道中，有關(guān)胎兒先天性發(fā)育畸形的疾病包括染色體異常、囊性淋巴瘤、泌尿生殖道畸形等，其中以先天性泌尿系統(tǒng)異常最為多見(jiàn)。在過(guò)期妊娠中，羊水量是評(píng)估剖宮產(chǎn)的重要參考指標(biāo)。因此，羊水對(duì)于胎兒在宮內(nèi)生存有著重大的意義，過(guò)多和過(guò)少都是危險(xiǎn)的訊號(hào)。通過(guò)區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)羊水量進(jìn)行測(cè)量，可獲得較真實(shí)的羊水量數(shù)據(jù)，為醫(yī)生診斷疾病提供依據(jù)。

圖像分割一直是醫(yī)學(xué)圖像處理的研究熱點(diǎn)。有學(xué)者采用閾值分割法對(duì)子宮內(nèi)的羊水進(jìn)行分割，但效果不佳。孕婦宮內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，羊水的流動(dòng)、胎兒的四肢、臍帶等都可能造成自動(dòng)分割不準(zhǔn)確。區(qū)域生長(zhǎng)法是把相同或相似性質(zhì)的像素連通構(gòu)成最終的分割區(qū)域。羊水在胎兒MR T2加權(quán)圖像中為高信號(hào)，容易與其他組織區(qū)分，因此使用區(qū)域生長(zhǎng)法來(lái)分割宮內(nèi)的羊水和其他組織并計(jì)算準(zhǔn)確的羊水量是可行的。在羊水測(cè)量的過(guò)程中，采用區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)圖像進(jìn)行分割具有操作簡(jiǎn)單、分割效果好等優(yōu)勢(shì)。相比于傳統(tǒng)的分割方法具有處理時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，處理一組圖像平均只需5 min，而傳統(tǒng)的圖像分割每組需要近30 min。由于算法的限制，在羊水過(guò)少、多胎等情況下采用區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)量羊水量，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果有一定的誤差。但作為一種測(cè)量手段，準(zhǔn)確性方面相比于B超測(cè)量具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以作為臨床對(duì)于胎兒羊水量評(píng)估的有效手段。

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Application of the Region Growing Method in Measuring the Amniotic Fluid in Fetal MRI

HU Li-wei, XUE Lian-yan, DONG Su-zhen, ZHONG Yu-min, ZHU Ming
Department of Radiology, Shanghai Children’ s Medical Center, Shanghai 200127,China

目的 探討磁共振成像中利用區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)量胎兒羊水量的可行性。方法 選取26例胎兒的磁共振圖像，采用傳統(tǒng)方法和區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)胎兒的羊水量進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量誤差值并計(jì)算回歸線性方程。結(jié)果 羊水過(guò)少時(shí)的測(cè)量誤差為10%～15%，而羊水量正常和過(guò)多時(shí)的測(cè)量誤差為1.2%～8%，最后計(jì)算得到的回歸線性方程為Y=0.975X-9.748。線性方程矯正后的平均羊水量誤差僅為2.32%。結(jié)論 對(duì)胎兒進(jìn)行磁共振檢查后，采用區(qū)域生長(zhǎng)法測(cè)量胎兒的羊水量具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，可以作為臨床對(duì)于胎兒羊水量評(píng)估的有效手段。

胎兒磁共振；區(qū)域生長(zhǎng)法；羊水量測(cè)量

Objective To study the feasibility of the region growing method in measuring the amniotic fluid in fetal MRI. Methods Altogether 26 foetuses were selected and scanned by MRI. Then, the amniotic fluid in fetal MRI was measured respectively through the region growing method and the traditional method so as to measure the error value and calculate the linear regression equation. Results The measurement error was 10% to 15% under the conditions of oligohydramnios; while the error was in excess of 1.2% to 8% under the conditions of normality and polyhydramnios. The linear regression equation was calculated as Y=0.975X-9.748. After rectification of the amniotic fluid value through the linear regression equation, the average error was reduced to only 2.32%. Conclusion The region growing was an easy-to-operate method for precise measurement of the amniotic fluid after foetuses were scanned by MRI, which should be used as an effective clinical method to measure the fetal amniotic fluid.

fetal magnetic resonance imaging; the region growing method; measurement of amniotic fluid

R<445.2 class="emphasis_bold">445.2[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.04.014

1674-1633(2015)04-0049-03

2014-08-21

2014-09-29

作者郵箱：huliweill@hotmail．com