自動容積導航技術獲得胎兒顱腦切面及自動測量參數(shù)的可靠性和準確性

孟 璐，王 冰，解麗梅，趙 丹*

(1.中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110004；2.沈陽市婦嬰醫(yī)院超聲科，遼寧 沈陽 110011)

超聲是評價胎兒發(fā)育及篩查胎兒畸形的首選方法[1]。產(chǎn)前超聲評價胎兒顱腦發(fā)育的常用切面如下：①丘腦切面(transverse thalamus plane, TTP)，可顯示丘腦、海馬、側腦室前角和透明隔腔，在此切面可測量胎兒雙頂徑(biparietal diameter, BPD)和頭圍(head circumference, HC)；②側腦室切面(transverse ventrical plane, TVP)，可顯示透明隔腔、側腦室前、后角以及腦中線結構，在此切面能夠獲取胎兒側腦室寬度(width of lateral ventricle, LVW)；③小腦橫切面(transverse cerebellar plane, TCP)，可顯示小腦和小腦延髓池，可測量小腦橫徑(transverse cerebellar diameter, TCD)和小腦延髓池深度(depth of cerebellomedullary cistern, CMD)，用于評估后顱窩發(fā)育。此外，胎兒顱腦正中矢狀面(median sagittal plane, MSP)也可顯示胎兒腦中線結構，如胼胝體、小腦蚓部、腦干等，但以經(jīng)腹二維超聲獲取該切面有一定難度，受操作者技術的影響，且需要較長檢查時間。采用自動容積導航(Smart planes)技術能夠獲取胎兒顱腦容積數(shù)據(jù)，并自動重建以上4個顱腦切面，同時可自動測量顱腦參數(shù)。本研究應用自動容積導航技術獲取胎兒顱腦的重要切面，探討其獲取切面的可靠性及自動測量的準確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年6月—12月于中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院超聲科接受胎兒超聲篩查的96名孕婦，其中80胎為正常胎兒(正常組)，孕婦年齡23～38歲，平均(30.2±3.4)歲，孕周20～24+6周，平均(23.84±0.88)周；16胎為顱腦發(fā)育異常胎兒(異常組)，孕婦年齡21～35歲，平均(31.4±3.4)歲，孕周24～32+6周，平均(29.06±2.38)周，16胎異常胎兒包括2胎小頭畸形，2胎腦積水，6胎側腦室擴張和6胎巨小腦延髓池。產(chǎn)前超聲與胎兒顱腦MRI診斷結果一致。

1.2 儀器與方法 采用邁瑞Resona 7超聲診斷儀，經(jīng)腹三維容積探頭，頻率2～6 MHz。所有檢查均由同一名具有10年以上產(chǎn)前篩查經(jīng)驗的超聲醫(yī)師完成。

1.2.1 傳統(tǒng)超聲測量檢查 囑孕婦仰臥，以經(jīng)腹超聲獲得胎兒TTP、TVP和TCP，測量胎兒BPD、HC、LVW、 TCD和CMD；使探頭盡量平行于胎兒前囟門及腦中縫，以獲得MSP，要求能夠清晰顯示胼胝體和小腦蚓部。如因胎兒體位不佳而未能獲得此切面，囑孕婦活動后再檢查，最多檢查3次。記錄MSP切面的顯示率。記錄傳統(tǒng)操作所需時間，即檢查開始至獲得4個顱腦切面并完成相關測量的時間，除去孕婦活動時間。

1.2.2 自動容積導航技術 以三維容積探頭探查TCP，囑孕婦屏氣，獲取胎兒顱腦三維容積數(shù)據(jù)；啟動Smart planes功能，自動獲得顱腦TTP、TVP、TCP和MSP，顯示于同一顯示屏幕上；調(diào)節(jié)層厚為 2 mm，增加MSP圖像厚度信息，按下“自動測量”按鈕，可自動獲得BPD、HC、LVW、TCD和CMD的數(shù)值；如果胎兒體位不佳，不能顯示TCP，或檢查過程中胎兒活動頻繁，可囑孕婦活動或休息后復查，最多檢查3次，記錄自動容積導航技術的用時，即檢查開始至自動獲得4個顱腦切面并完成自動測量的時間，去除孕婦活動或休息時間。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示。對傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量參數(shù)間及測量用時采用配對t檢驗進行比較；應用單項隨機效應模型計算組內(nèi)相關系數(shù)(intraclass correlation coefficient, ICC)評估2種測量方式的一致性；以χ2檢驗分析傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術獲取各切面的成功率。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 正常組 采用傳統(tǒng)方法獲得TTP、TVP和TCP的成功率為100%(80/80)，獲得MSP的成功率為56.25%(45/80)；以自動容積導航技術獲得TTP、TVP、TCP和MSP的成功率均為85.00%(68/80)，見圖1、2。傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術獲取TTP、TVP、TCP成功率的差異無統(tǒng)計學意義(χ2均=3.310，P均=0.069)，自動容積導航技術獲取MSP的成功率高于傳統(tǒng)方法(χ2=8.127，P=0.004)。

傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術間測量BPD、HC、TCD和檢查用時差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，兩者測量LVW和CMD差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表1。傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD的ICC分別為0.931[95%CI(0.893，0.956)]、0.818[95%CI(0.716，0.883)]、0.641[95%CI(0.440，0.769)]、0.704[95%CI(0.538，0.810)]和0.503[(95%CI(0.225，0.681)]。

圖1 孕23+6周，正常組胎兒，自動容積導航技術自動獲得顱腦4個切面，并測量相應參數(shù) A.TCP，測量TCD、CMD分別為2.75 cm、0.50 cm； B.TTP，測量BPD、HC分別為5.52 cm、21.89 cm； C.MSP； D.TVP，測量LVD為0.60 cm 圖2 孕25+6周，正常組胎兒，自動容積導航技術自動獲取部分切面失敗 A.TCP獲取失敗，未顯示透明隔腔； B.TTP獲取失敗，不應出現(xiàn)小腦； C.MSP獲取成功； D.TVP獲取失敗，未完整顯示側腦室后角 圖3 孕29+3周，異常組胎兒，側腦室擴張，自動容積導航技術自動獲得顱腦4個切面，并測量相應參數(shù) A.TCP，測量TCD、CMD分別為3.53 cm、0.54 cm； B.TTP，測量BPD、HC分別為8.03 cm、29.88 cm； C.MSP； D.TVP，測量LVD為1.17 cm

檢查方法BPD(cm)HC(cm)TCD(cm)LVW(cm)CMD(cm)檢查用時(s)傳統(tǒng)方法6.00±0.4421.96±1.392.65±0.290.55±0.140.52±0.1358.28±11.85自動容積導航技術5.91±0.4821.59±1.752.69±0.310.52±0.210.48±0.212.36±1.43t值3.2462.644-2.2261.8691.77043.324P值0.0020.0100.0290.0650.081<0.001

表2 異常組采用傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量胎兒顱腦參數(shù)和用時比較(±s，n=16)

表2 異常組采用傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量胎兒顱腦參數(shù)和用時比較(±s，n=16)

檢查方法BPD(cm)HC(cm)TCD(cm)LVW(cm)CMD(cm)檢查用時(s)傳統(tǒng)方法7.37±0.5426.57±2.443.36±0.461.00±0.440.93±0.3467.63±16.96自動容積導航技術7.27±0.5526.01±2.123.22±0.421.03±0.450.77±0.443.50±1.79t值1.7371.5762.084-0.3371.53916.036P值0.1040.1360.0550.7410.145<0.001

2.2 異常組 采用傳統(tǒng)方法獲得TTP、TVP和TCP的成功率為100%(16/16)，獲得MSP的成功率為(31.25%，5/16)；自動容積導航技術獲得TTP、TVP、TCP和MSP的成功率均為81.25%(13/16)，見圖3。傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術獲取TTP、TVP、TCP成功率的差異有統(tǒng)計學意義(χ2=12.937，P<0.001)，自動容積導航技術獲取MSP的成功率高于傳統(tǒng)方法(χ2=15.937，P<0.001)。

傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，二者測量檢查用時差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)，見表2。傳統(tǒng)方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD的ICC分別為0.947[95%CI(0.847，0.981)]、0.892[95%CI(0.691，0.962)]、0.908[95%CI(0.736，0.968)]、0.824[95%CI(0.497，0.939)]和0.571[(95%CI(-0.229，0.850)]。

3 討論

中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形是常見的胎兒先天性畸形，占出生胎兒的1%[2]。超聲對篩查胎兒顱腦畸形具有重要價值，仔細觀察顱腦橫切面，特別是TTP、TVP和TCP等重要切面，可檢出約95%的顱腦先天畸形[3]。

胎兒顱腦MSP對診斷胼胝體發(fā)育情況及顱后窩異常很有幫助[4-6]。在臨床工作中，經(jīng)腹式超聲掃查胎兒頭頂部或經(jīng)陰道超聲掃查頭位胎兒均可獲得MSP，但均耗時較長，且成功率主要取決于醫(yī)師經(jīng)驗和胎兒體位[7-8]。應用三維超聲多平面技術可重建胎兒顱腦MSP[9]，但目前三維超聲在常規(guī)胎兒篩查中尚未普及，可能由于三維超聲一方面仍需一定技術經(jīng)驗和額外的檢查時間，另一方面，醫(yī)師普遍認為，對于橫切面未發(fā)現(xiàn)異常的胎兒，毋須花費額外時間以顯示胎兒顱腦MSP[10-11]。

自動容積導航技術是基于大數(shù)據(jù)的人工智能化識別系統(tǒng)及高級算法的精確識別系統(tǒng)，通過計算ρ、θ、φ參數(shù)，可精確識別中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基本切面。應用自動容積導航技術可自動獲得顱腦4個切面，并測量顱腦重要參數(shù)，簡化了傳統(tǒng)方法繁瑣的測量過程，降低了操作難度，并可提高胎兒顱腦MSP的顯示率。

本研究中，正常組以傳統(tǒng)方法和自動容積導航技術檢查和測量用時為(58.28±11.85)s和(2.36±1.43)s；異常組分別為(67.63±16.96)s和(3.50±1.79)s，差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)；而對MSP的顯示成功率，正常組和異常組中自動容積導航技術均高于傳統(tǒng)方法(P均<0.05)，提示自動容積導航技術能夠大大縮短檢查時間，并可提高胎頭MSP的顯示率。本研究測量80胎正常胎兒的顱腦參數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩種方法測量BPD、HC、TCD、LVW的一致性較好，而測量CMD的一致性較差(正常組ICC為0.503，異常組為0.571)；回顧圖像，考慮主要原因可能為原始圖像質量欠佳，導致識別枕骨內(nèi)壁錯誤。

本研究中12胎正常胎兒和3胎異常胎兒采用自動容積導航技術獲取胎兒顱腦標準切面不準確，分析其原因，主要為：①孕婦腹壁過厚、松弛，導致起始切面圖像模糊，對顱腦重要組織結構識別產(chǎn)生偏差；②起始的TCP上，腦中線與水平方向的夾角過大。

綜上所述，對于正常及異常胎兒，采用自動容積導航技術與傳統(tǒng)方法測量BPD、HC、TCD、LVW結果一致，而對于測量CMD，自動容積導航技術的適用性有限。相比傳統(tǒng)方法，自動容積導航技術省時、操作簡便、自動測量準確率較高，且可提高獲取胎兒顱腦MSP的成功率，對快速評價胎兒顱腦發(fā)育具有一定應用價值。