應(yīng)用iSTIC技術(shù)評估正常胎兒左心室室壁體積的研究

王　超，解麗梅

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽　110004）

應(yīng)用iSTIC技術(shù)評估正常胎兒左心室室壁體積的研究

王超，解麗梅

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽110004）

目的：探討iSTIC技術(shù)評估正常胎兒左心室室壁體積的可行性。方法：對124例孕20～36w正常胎兒進(jìn)行超聲心動圖檢查，應(yīng)用Phillips iU22G4超聲診斷儀采集實時三維圖像，采用QLAB軟件Stacked contours方法，脫機手動描記測量左心室舒張末期左心室整體體積和左心室容積數(shù)據(jù)，左心室整體體積減去左心室容積就得到舒張末期左心室室壁體積數(shù)據(jù)，應(yīng)用相關(guān)與回歸方法分析左心室室壁體積數(shù)據(jù)與孕周的關(guān)系，并采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（Intraclass correlation coefficient，ICC）分析觀察者內(nèi)和觀察者間的一致性。結(jié)果：去除圖像質(zhì)量較差的16例，共有108例正常單胎胎兒納入分析，胎兒左心室室壁體積數(shù)值與孕周之間有明顯曲線相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），隨孕周增長而增加。ICC評價觀察者內(nèi)的和觀察者間的重復(fù)性均較好（觀察者內(nèi)的ICC為0.978，95%可信區(qū)間0.947～0.991，觀察者間的ICC為0.927，95%可信區(qū)間0.825～0.970）。結(jié)論：iSTIC技術(shù)能夠準(zhǔn)確地評估正常胎兒的左心室室壁體積，方法簡單可行、重復(fù)性較好，成為評估胎兒心臟發(fā)育的一種新方法。

心室；超聲檢查，多普勒，彩色；超聲檢查，產(chǎn)前

胎兒超聲心動圖在對胎兒心臟發(fā)育的定量評估中起到重要作用。胎兒心臟結(jié)構(gòu)或功能的改變會影響室壁的體積變化，如左室致密化不全、左室肥大、妊娠期高血壓、妊娠期糖尿病等均會引起室壁肥厚、左室體積增大，連續(xù)動態(tài)的對左心室室壁體積進(jìn)行定量測定能更好地了解胎兒心臟的生長過程，并且，聯(lián)合其他指標(biāo)能更好地判斷疾病的發(fā)展、預(yù)后及采取干預(yù)的時機[1-2]。對于胎兒心臟容積的測量，過去常采用M型和二維超聲心動圖的方法，但由于存在對心室形態(tài)的假設(shè)，因而影響其準(zhǔn)確性，而應(yīng)用實時三維超聲心動圖能直接測量胎兒心臟的容積能夠彌補二維超聲的這一不足。智能時間-空間相關(guān)成像技術(shù)（Intelligent spatiotemporal image correlation，iSTIC）是一種專用于胎兒心臟的實時三維技術(shù)，它應(yīng)用矩陣探頭快速采集胎兒心臟容積圖像，并可對三維數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理分析。本研究將應(yīng)用iSTIC技術(shù)獲得正常胎兒左心容積參數(shù)，計算出左心室室壁體積參數(shù)，評估其與孕周的相關(guān)性，以期對iSTIC技術(shù)在胎兒心臟容積定量評估中的應(yīng)用價值進(jìn)行評價。

1　資料與方法

1.1研究對象

2014年10月—2015年6月于我院行產(chǎn)前超聲檢查的正常胎兒，從中隨機抽取孕20～36w單胎妊娠，超聲證實胎兒生長指標(biāo)與孕周相符、胎兒無結(jié)構(gòu)異常及染色體異常的胎兒124例，獲得孕婦知情同意后采集胎兒心臟實時三維成像，排除因各種原因?qū)е聢D像質(zhì)量較差的16例胎兒，最終108例圖像清晰者作為研究對象，平均孕齡為（27.6±4.1）周，孕婦年齡20～34歲，平均（27.2±3.0）歲。所有胎兒均進(jìn)行生后隨訪并證實確無先天性異常。

1.2儀器與設(shè)備

采用Phillips iU22G4超聲診斷儀，配有iSTIC技術(shù)，探頭選用X6-1矩陣探頭，頻率2～6MHz。容積數(shù)據(jù)脫機處理采用QLab定量分析軟件。

1.3檢測方法

1.3.1數(shù)據(jù)采集

孕婦取仰臥位，經(jīng)腹掃查，先顯示胎兒心臟標(biāo)準(zhǔn)四腔心切面，適當(dāng)放大圖像能清晰地顯示心內(nèi)膜和心外膜。在3D/4D模式下，啟動iSTIC，采集時間為2 s，保存圖像以備后處理。

1.3.2左心室室壁體積的測量

啟動QLab程序和Stacked contours方法，通過旋轉(zhuǎn)X、Y、Z軸使胎兒心臟心尖朝上，調(diào)節(jié)圖像的亮度和對比度，能清晰地顯示心內(nèi)膜和心外膜，然后手動調(diào)節(jié)幀頻確定左室舒張末期，在左室舒張末期時左心室和心肌處于最為擴張的狀態(tài)，將垂直相交軸線的中心定在左心室，然后，沿著左心室的長軸的切面從心尖的頂端左心外緣至二尖瓣閉合處畫一條線，程序?qū)⒆詣友刂@條線將左心分為7層，在短軸切面沿著每層的心外膜手動描記，描記包括左室心肌和室間隔，在所有層的描記結(jié)束后，得到左心整體體積數(shù)據(jù)，接著沿著左心室的長軸的切面從心尖的頂端左室心內(nèi)緣至二尖瓣閉合處畫一條線，同樣將左室分為7層，在短軸切面沿著每層的心內(nèi)膜手動描記，描記過程中乳頭肌和肌小梁是包括在心內(nèi)膜邊緣，不算作左室容積，描記結(jié)束后得到左心室容積數(shù)據(jù)，左心整體體積減去左心室容積就得到舒張末期左心室室壁體積數(shù)據(jù)（見圖1，2）。

圖1　i STIC技術(shù)測量胎兒左心室舒張末期左心室整體體積。　Figure 1. Fetalleftventricular end-dias to licper i pher alvo l umesmeasu red by i STICte chnique.　

圖2　i STIC技術(shù)測量胎兒左心室舒張末期左心室心腔容積。Figure 2. Fetalleftventricular end-dias to licinte r iorvol umesmea sur ed by i STICte chnique.

1.3.3重復(fù)性測量

隨機選擇20例研究對象由同一名觀察者在相隔一天再次采用盲法進(jìn)行測量，以評估觀察者內(nèi)的重復(fù)性。另一名觀察者在對測量結(jié)果未知的狀態(tài)下采用相同的方法測量20例研究對象舒張末期左心室室壁體積，以評估觀察者間的重復(fù)性。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料數(shù)據(jù)以第5百分位數(shù)、第50百分位數(shù)和第95百分位數(shù)（P5、P50和P95）表示。應(yīng)用相關(guān)與回歸方法分析左心室壁體積數(shù)據(jù)與孕周的關(guān)系。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）和95%置信區(qū)間評價兩名觀察者測量結(jié)果的可重復(fù)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1正常胎兒左心室壁容積分析

將108例研究對象根據(jù)孕周分為4組：20w～23 w+6 d、24w～27w+6 d、28w～31w+6 d、32w～36w，四組胎兒左心室室壁體積測值（見表1）。

表1　正常胎兒各孕周左心室室壁體積（mL）

2.2相關(guān)性研究

胎兒左心室室壁體積數(shù)值隨孕周增長而增加，與孕周之間有明顯的曲線相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）（圖3）。

圖3　左心室室壁體積與孕周的相關(guān)關(guān)系。Figu re 3.　Correlation between left ventricular wall volumes and gestation age.

2.3可重復(fù)性研究

同一觀察者應(yīng)用iSTIC技術(shù)測量正常胎兒左心室室壁體積的重復(fù)性比較，結(jié)果顯示觀察者內(nèi)的ICC為0.978，95%可信區(qū)間：0.947～0.991。兩名觀察者間的重復(fù)性較好，觀察者間的ICC為0.927，95%可信區(qū)間：0.825～0.970。

3　討論

近幾年在評估胎兒心臟容積方面應(yīng)用較多的是STIC技術(shù)，STIC的原理是通過機械探頭獲取系列二維切面，并通過時間順序排列構(gòu)成連續(xù)的三維圖像。但目前STIC技術(shù)的主要尚不能在一個心動周期內(nèi)完成圖像的采集，圖像質(zhì)量容易受到胎動等因素的影響，從而影響了進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。智能時間-空間相關(guān)成像技術(shù)較傳統(tǒng)STIC技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，iSTIC的原理是通過矩陣探頭聲束能夠多方向地實時地獲取連續(xù)的容積圖像，因此采集時間明顯縮短，僅為2 s，采集過程中幾乎不受胎兒運動偽影的影響，并且操作容易，降低對操作者技術(shù)的依賴性，圖像清晰也為操作者提高診斷信心[3-7]。

評估胎兒心室壁的體積對存在妊娠期糖尿病或糖尿病合并妊娠的孕婦來說很重要，因其中有25% ～30%的胎兒有心肌肥厚的表現(xiàn)。在心肌肥厚的胎兒中，室間隔是最容易受到影響的，心室壁也會受到影響，尤其是左心室壁[8-10]。Barros等[11]應(yīng)用STIC技術(shù)聯(lián)合虛擬器官計算機輔助分析（VOCAL）程序?qū)φＬ海?0 w～33 w+6 d）心室壁的體積進(jìn)行測量以建立其正常值范圍，在胎兒存在先天性心臟病中得到驗證，并且重復(fù)性很好，其研究得出的正常胎兒左心室室壁體積范圍20w（0.40～1.18 cm3）至33w6 d（1.97～8.28 cm3），同時得出左右心室室壁體積均與GA有很好的相關(guān)關(guān)系。Zhu等[12]利用兔心對iSTIC技術(shù)對左心室的容積和質(zhì)量評估的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了體外實驗研究，結(jié)果證實了iSTIC技術(shù)能夠準(zhǔn)確地評估心臟模型左心室的容積和質(zhì)量，具有較好的重復(fù)性。Zhu等[13]還進(jìn)一步驗證此技術(shù)在活體實驗評估胎兒左心室的容積和質(zhì)量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，選擇與胎兒心臟相似的兔心作為研究對象，在活體兔開胸的狀態(tài)下進(jìn)行實驗，結(jié)果顯示此技術(shù)在活體實驗也具有較好的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。本研究應(yīng)用此技術(shù)對胎兒左心室壁的體積測定也具有較好的可重復(fù)性。

Zheng等[2]與Bhat等[14]均有報道，胎兒期左心室舒張末期室壁質(zhì)量均大于收縮末期室壁質(zhì)量，其原因可能由于舒張末期心肌內(nèi)的血液占一小部分的量，因此在舒張末期和收縮末期左心室室壁體積是有差異的，需進(jìn)一步進(jìn)行研究。本研究在采集圖像的過程中，選擇心室舒張末期進(jìn)行測量，心室和心肌處于最大的拉伸狀態(tài)，便于識別，利于在后處理分析中準(zhǔn)確地進(jìn)行描記。Zheng[3]和Bhat[14]都認(rèn)為在描記的過程中，心內(nèi)緣包括乳頭肌和肌小梁，不算做心室的容積，而作為心室壁體積。因其屬于心室肌肉系統(tǒng)的一部分，乳頭肌和肌小梁結(jié)構(gòu)應(yīng)該包括在心室壁體積測量內(nèi)，在圖像清晰地前提下準(zhǔn)確地進(jìn)行描記，因此圖像清晰是測量準(zhǔn)確的關(guān)鍵。

本研究的存在一定的局限性。首先樣本量較小，同時考慮到孕周小于20周胎兒心臟太小，孕周大于38周受胎兒體位以及羊水少等問題影響，測量胎兒心臟容積有難度，因而孕周范圍僅限于20～38周的胎兒。因此需要增大樣本量對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究，來證實其準(zhǔn)確性。其次，由于胎兒磁共振開展并不廣泛，因而缺乏其他影像資料的印證及體外或動物實驗驗證。

總之，iSTIC技術(shù)作為一種較新的定量診斷技術(shù)能夠較為準(zhǔn)確地評估正常胎兒的左心室室壁體積，方法簡單可行、重復(fù)性較好，對深入地了解胎兒心臟發(fā)育過程中室壁質(zhì)量的變化有所幫助，將成為定量評估胎兒心臟發(fā)育的有效手段之一。

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A study on left ventricular wall volume using intelligent spatiotem poral image correlation in normal fetuses

WANG Chao,XIE Li-mei
(Department of Ultrasound,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

Objective:To explore the feasibility of iSTIC in evaluation of left ventricular wall volumes in normal fetuses. Methods:Real Time three-dimensional echocardiography were performed in 124 normal fetuses from 20 to 36 weeks gestation with Phillips iU22G4 ultrasonic diagnostic instrument.The images were analyzed by QLAB software with Stacked contours method for measuring left ventricular end-diastolic interior volume and peripheral volume.The different value between interior volume and peripheral volume was the left ventricular wall volume.The correlation between fetal left ventricular wall volume and gestational age was analyzed.The intraclass correlation coefficient(ICC)was used to evaluate the agreement of inter-observer and intra-observer.Results:The iSTIC volumes of 16 fetuses were excluded from the study because of the poor image quality.There was a significant correlation between left ventricular wall volume and gestational age(P＜0.05).The reproducibility of intra-observer and inter-observer evaluated by ICC were better(ICC of intraobserver was 0.978,95%CI:0.947～0.991,ICC of interobserver was 0.927,95%CI:0.825～0.970).Conclusion:The iSTIC technique is a simple and feasible modality to determine the fetal left ventricular wall volumes in normal fetuses.This method may become a new way for evaluating fetal heart development.

Heart ventricles;Ultrasonography,Doppler,color;Ultrasonography,prenatal

R714.51；R445.2

A

1008-1062（2016）05-0363-04

2015-09-08；

2015-10-29

王超（1989-），女，遼寧普蘭店人，在讀碩士研究生。E-mail：wangchao527@163.com

解麗梅，中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院超聲科，110004。E-mail：xielm72@163.com

遼寧省科技廳科學(xué)技術(shù)計劃項目（2012225019）。