三維超聲評(píng)估胎兒心室壁體積的可行性

姚夢(mèng)霞,章 鳴,周嘉煒,曾 施,周 丹 ,譚 宜*

(1.廣東省人民醫(yī)院 廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院超聲科，廣東 廣州 510080；2.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲科，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

三維超聲評(píng)估胎兒心室壁體積的可行性

姚夢(mèng)霞1,章 鳴2,周嘉煒2,曾 施2,周 丹2,譚 宜2*

(1.廣東省人民醫(yī)院 廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院超聲科，廣東 廣州 510080；2.中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲科，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

目的探討三維超聲時(shí)空相關(guān)成像(STIC)及虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析(VOCAL)技術(shù)評(píng)估胎兒心室壁體積的可行性。方法測(cè)量247胎22～32+6周正常胎兒心室壁體積，采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)分析觀察者內(nèi)及觀察者間一致性。測(cè)量14胎心臟異常胎兒數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性驗(yàn)證。結(jié)果胎兒心臟平均室壁體積與孕周具有良好相關(guān)性，左心室壁體積=-6.542+0.339×孕周(r2=0.98)，右心室壁體積=-7.509+0.384×孕周(r2=0.74)。右心室壁體積(ICC=0.994、0.888)及左心室壁體積(ICC=0.995、0.972)的觀察者內(nèi)及觀察者間一致性良好。14胎心臟異常胎兒中，6胎心室壁體積發(fā)生改變(小于第5或大于第95百分位數(shù))。結(jié)論STIC及VOCAL技術(shù)可用于估測(cè)胎兒心室壁體積的參考范圍，可重復(fù)性良好。

超聲檢查，產(chǎn)前；心室；胎兒

圖1 采用STIC及VOCAL技術(shù)計(jì)算胎兒左心室腔內(nèi)及左心室外容積 A.校準(zhǔn)光標(biāo)放置于二尖瓣內(nèi)邊緣及心內(nèi)膜邊緣； B.手動(dòng)測(cè)量心室腔內(nèi)面積； C.校準(zhǔn)光標(biāo)放置于二尖瓣外邊緣及心肌上； D.手動(dòng)測(cè)量心室外面積，包括所有室間隔

近年來，三維超聲時(shí)空相關(guān)成像(spatiotemporal image correlation， STIC)及虛擬器官計(jì)算機(jī)輔助分析(virtual organ computer-aided analysis， VOCAL)技術(shù)已廣泛用于胎兒心臟，尤其是心功能的研究[1-4]。胎兒先天性心臟病、先天性心律失常、心肌病、心外畸形，甚至孕婦的某些慢性疾病均可引起胎兒心室壁的改變。當(dāng)胎兒心室壁發(fā)生明顯改變時(shí)可致流出道梗阻或瓣膜關(guān)閉不全，最終影響心功能。傳統(tǒng)二維超聲評(píng)估心室壁厚度改變時(shí)，僅能觀察到某一切面的靜態(tài)平面圖像，所得數(shù)據(jù)因掃查角度及掃查切面不同可能相差較大，無法全面評(píng)估心室壁的改變。三維超聲可全方位顯示胎兒心室壁的立體結(jié)構(gòu)，評(píng)估室壁體積更加精確[5-6]。本研究采用STIC及VOCAL技術(shù)測(cè)量正常胎兒心室壁體積的參考范圍，并在心臟異常胎兒中進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年12月—2016年2月于我院接受檢查的22～32+6周單胎孕婦261名，年齡18～44歲，平均(29.7±0.5)歲。261胎中，正常胎兒247胎，異常胎兒14胎。正常胎兒入選標(biāo)準(zhǔn)：孕齡明確的正常單胎胎兒；胎兒各項(xiàng)超聲指標(biāo)與孕齡相符；孕婦無重大基礎(chǔ)疾病和妊娠合并癥。正常胎兒的排除標(biāo)準(zhǔn)：胎兒俯臥位(脊柱位于時(shí)鐘位11點(diǎn)～1點(diǎn))；胎兒畸形；胎兒體質(zhì)量估測(cè)低于正常的10%或高于90%；羊水指數(shù)低于正常的3%或高于97%；孕婦合并慢性??；孕婦有抽煙、吸毒或長(zhǎng)期服藥史；產(chǎn)后結(jié)果無法獲得者。異常胎兒的診斷均經(jīng)產(chǎn)后隨訪證實(shí)。

1.2 儀器與方法 采用GE Voluson E8超聲診斷儀，探頭頻率4～8 MHz，具有胎兒心臟三維檢查STIC模式。所有操作均由1名檢查者進(jìn)行。在胎兒完全休息或孕婦呼吸暫停時(shí)采集容積數(shù)據(jù)，以四腔心起始，采用STIC技術(shù)自動(dòng)掃描，范圍從上縱隔至上腹部。容積數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)[7]：以胎兒脊柱位于6點(diǎn)時(shí)鐘位為初始平面，避免脊柱位于時(shí)鐘位11點(diǎn)～1點(diǎn)；選取較窄的ROI以獲得最大幀頻，使圖像瞬時(shí)分辨率最優(yōu)；妊娠中期掃查角度標(biāo)準(zhǔn)化在20°～25°，妊娠晚期掃查角度標(biāo)準(zhǔn)化在35°～40°；采集時(shí)間7.5～15.0 s。容積數(shù)據(jù)儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)[8]：胎先露為頭先露時(shí)，胎兒心臟左側(cè)與檢查者左側(cè)相一致；胎先露為臀先露時(shí)，胎兒心臟左側(cè)與檢查者右側(cè)相一致，則將A平面繞著y軸旋轉(zhuǎn)180°，使胎兒心臟左側(cè)與檢查者左側(cè)相一致。檢查后多平面重建圖像(圖1)。于舒張末期(此時(shí)心室與室壁均處于最大伸展?fàn)顟B(tài)[9])測(cè)量心室腔內(nèi)及心室外容積，心室壁體積為心室外容積與心室腔內(nèi)容積之差。

初次測(cè)量30天后，同一檢查者及與該檢查者具有類似產(chǎn)科檢查經(jīng)驗(yàn)的第2名檢查者分別再進(jìn)行1次測(cè)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)算每個(gè)孕周胎兒心室壁體積的第5、第50及第95百分位數(shù)；采用線性相關(guān)和回歸方法分析胎兒心室壁體積與孕周的關(guān)系；采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(ICC)評(píng)估觀察者內(nèi)及觀察者間一致性；采用Blade-Altman散點(diǎn)圖的平均相對(duì)差與一致性界限評(píng)估觀察者內(nèi)與觀察者間可靠性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 正常胎兒心室壁體積值 胎兒左、右心室壁平均體積與孕周具有良好相關(guān)性：左心室壁體積=-6.542+0.339×孕周(r2=0.98)，右心室壁體積=-7.509+0.384×孕周(r2=0.74)。胎兒右心室與左心室壁平均體積比值1.13±0.03(1.07～1.18)。見表1。

2.2 一致性分析 右心室壁體積(ICC=0.994、0.888)及左心室壁體積(ICC=0.995、0.972)的觀察者內(nèi)及觀察者間一致性良好。右心室壁體積與左心室壁體積有較好的觀察者內(nèi)可靠性，平均相對(duì)差分別為4.38%(一致性界限為-18.66%～9.90%)及2.42%(一致性界限為-18.14%～13.30%)。右心室壁體積與左心室壁體積觀察者間可靠性適中，平均相對(duì)差為11%(一致性界限為-36.4%～58.4%)及9.46%(一致性界限為-30.39%～49.31%)。

2.3 心臟異常胎兒心室壁體積 14胎心臟異常胎兒中6胎胎兒的心室室壁體積發(fā)生明顯改變，見表2。

3 討論

三維超聲在觀察心臟瓣膜[10]、大血管連接與毗鄰位置及心臟容積方面均有較大優(yōu)勢(shì)。此外，三維超聲還可顯示室間隔[11]、二尖瓣環(huán)等解剖結(jié)構(gòu)，且傳統(tǒng)二維超聲難以發(fā)現(xiàn)這些解剖結(jié)構(gòu)。STIC技術(shù)聯(lián)合心動(dòng)周期的相位信息與心臟三維數(shù)據(jù)的獲取，具有以下優(yōu)勢(shì)：①可獲得融入胎心率的心室容積數(shù)據(jù)，并具較佳瞬時(shí)分辨率；②對(duì)檢查者技術(shù)依賴性減低，縮短了檢查時(shí)間；③循環(huán)回放模式可模擬一個(gè)完整的心動(dòng)周期，顯示與采集平面正交的平面，獲得大量圖像[12]。測(cè)量形態(tài)不規(guī)則的組織器官，VOCAL技術(shù)應(yīng)用最廣，且可重復(fù)性高[13]。

表1 STIC及VOCAL技術(shù)測(cè)量正常胎兒心室壁體積(cm3)

表2 心臟異常胎兒心室壁體積及位于正常范圍的百分位數(shù)

本研究采用三維超聲的STIC和VOCAL技術(shù)確定正常胎兒心室壁體積的參考范圍，并通過心室壁異常胎兒驗(yàn)證該參考范圍的有效性。本組14胎胎兒心臟結(jié)構(gòu)或功能異常，其中6胎心室壁發(fā)生明顯變化。1胎31+6周心房撲動(dòng)胎兒心胸面積比增大至0.39，左、右心室壁體積均超過了第95百分位數(shù)；1胎28+1周心肌病變/主動(dòng)脈弓發(fā)育不良胎兒左、右心室壁均明顯增厚，尸體解剖證實(shí)為肥厚型心肌病。1胎25+4周左心發(fā)育不良綜合征胎兒，左心室壁體積明顯減小，右心室壁體積正常，右心室壁與左心室壁體積比值達(dá)2.5。2胎法洛四聯(lián)癥胎兒左心室壁體積均有所減小，右心室壁體積均處于正常范圍，與出生后的法洛四聯(lián)癥不同，可能由于胎兒期左、右心室后負(fù)荷相當(dāng)，不會(huì)引起右心室收縮壓增高所致。1胎32周肺動(dòng)脈狹窄/重度三尖瓣反流胎兒，肺動(dòng)脈狹窄嚴(yán)重，左、右心室比例失調(diào)，右心室減小，右心室壁體積亦減小至第3百分位數(shù)。

心室壁體積可間接反映心肌的發(fā)育狀況。心肌是心臟收縮的基礎(chǔ)，心肌體積改變導(dǎo)致心室順應(yīng)性改變，影響心肌收縮功能，進(jìn)而影響整個(gè)心功能。因此，評(píng)估心室壁體積的變化，對(duì)于心臟結(jié)構(gòu)或功能異常的胎兒，以及處于其他病理狀態(tài)下的胎兒均有重要意義。心室壁體積可與其他心臟參數(shù)一起評(píng)估胎兒心功能的發(fā)展趨勢(shì)與嚴(yán)重程度，指導(dǎo)產(chǎn)前胎兒監(jiān)護(hù)，估測(cè)產(chǎn)前干預(yù)的恰當(dāng)時(shí)機(jī)。另外評(píng)估胎兒心室壁體積，有助于了解胎兒心臟對(duì)胎盤后負(fù)荷增加做出的反應(yīng)：如妊娠高血壓綜合征時(shí)，孕婦全身小血管痙攣，胎盤血管阻力增高，胎盤灌注容量減少，影響胎兒營(yíng)養(yǎng)及血氧的供給，使胎兒缺氧、宮內(nèi)窘迫，胎兒心肌細(xì)胞代償性增生肥大，從而導(dǎo)致胎兒心肌肥厚。

本研究的不足：①缺乏大量先天性心臟病及其他高危條件胎兒的有效性驗(yàn)證，這些高危條件包括胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、貧血、水腫、妊娠前期和妊娠期糖尿病以及妊娠高血壓綜合征等；②缺乏低于孕22周及高于孕32周胎兒的心室壁體積數(shù)據(jù)；有待增加樣本量行進(jìn)一步研究。

總之，采用STIC及VOCAL技術(shù)評(píng)估胎兒心室壁體積可行且有效，有望將其進(jìn)一步應(yīng)用于胎兒心臟的產(chǎn)前診斷。

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Feasibilityofthree-dimensionalultrasoundinassessmentoffetalcardiacventricularwallvolume

YAOMengxia1,ZHANGMing2,ZHOUJiawei2,ZENGShi2,ZHOUDan2,TANYi2*
(1.DepartmentofUltrasound,GuangdongGeneralHospital,GuangdongAcademyofMedicalSciences,Guangzhou510080,China; 2.DepartmentofUltrasound,theSecondXiangyaHospitalofCentralSouthUniversity,Changsha410011,China)

ObjectiveTo explore the feasibility of spatiotemporal image correlation (STIC) and virtual organ computer-aided analysis (VOCAL) in assessment of fetal cardiac ventricular wall volume.MethodsTwo hundred and forty-seven normal singleton pregnancies from 22-week to 32+6-week were analyzed. The intraclass correlation coefficient (ICC) was used to assess intra-observer and inter-observer concordance. The ventricular wall volume of 14 fetuses with cardiac disorders were evaluated.ResultsThere was good correlation between the mean wall volume and gestational age (GA): The volume of left cardiac ventricular wall=-6.542+0.339×GA (r2=0.98), while the volume of right cardiac ventricular wall=-7.509+0.384×GA (r2=0.74). The intra-observer and inter-observer concordance in assessing the volume of the right (ICC=0.994, 0.888) and left ventricular wall (ICC=0.995, 0.972) were good. The volume of the right and left ventricular wall were altered (<5th percentile and/or >95th percentile) in 6 fetuses of 14 fetuses with cardiac disorders.ConclusionThe reference ranges for the volume of the right and left ventricular wall can be calculated with three-dimensional ultrasound using STIC and VOCAL, and the reproducibility is good.

Ultrasonography, prenatal; Heart ventricles; Fetus

10.13929/j.1003-3289.201703179

R714.43; R445.1

A

1003-3289(2017)10-1535-05

姚夢(mèng)霞(1989—)，女(瑤族)，廣西梧州人，碩士，醫(yī)師。研究方向：胎兒心臟超聲。E-mail: 417015310@qq.com

譚宜，中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院超聲科，410011。E-mail: 340332424@qq.com

2017-03-31

2017-07-23