胎儿5D Heart心脏导航技术在胎儿心脏超声检查中应用研究

先天性心脏病(congenital heart diseases,CHD)是最常见的先天性结构畸形,活婴的CHD发生率约为0.8%~1.0%[1,2]。胎儿二维超声心动图结合彩色多普勒血流显像(CDFI)已经成为产前诊断CHD的主要手段[2-4[。但由于胎儿心脏结构的特殊性和复杂性,CHD仍然是目前产前最难筛查的系统疾病之一。胎儿超声心动图诊断CHD的可靠性与检查者经验、切面获取、胎儿体位、羊水、孕妇腹壁条件以及胎儿心脏大血管结构的复杂性等诸多因素有关。

国际多个超声学会(ASE,AIUM,ISUOG)建议采取四腔心切面、左室流出道切面、右室流出道切面。三血管切面以及三血管气管切面等最为基本的切面对胎儿心血管系统进行全面的评估,并对操作医生诊断能力进行系统的培训以提高CHD的产前诊断率[3-7]。

近年来,以时间-空间相关成像技术(spatio-temporal image correlation,STIC)以及超声断层显像技术(tomographic ultrasound imaging,TUI)为代表的新的三维超声成像模式已在胎儿超声心动图检查中显示了巨大的临床应用潜力,STIC技术将三维数据的采集与时相信息的获取结合起来,可简化胎儿心脏图像采集的过程,减少对操作经验的依赖和对胎儿心脏的超声照射时间,为胎儿心脏超声筛查提供了一种新的有效方法,但其后处理需要一定的时间、经验和技巧,操作医生同样需要经过专门培训,并十分熟悉胎儿心脏的解剖结构,还要具备一定的空间想像能力才能完成对三维图像的分析[8-9]。

胎儿5D Heart是最新的基于STIC技术的胎儿心脏三维容积成像显示模式,是胎儿心脏导航技术(fetal heart navigation,FHN)[10]]的最新研究进展,通过胎儿三维容积探头采集胎儿心脏三维容积超声数据后,5D Heart分析软件,可以引导操作者完成在四腔心初始切面获得的三维容积数据中自动且标准化显示胎儿心脏超声筛查所需的9个胎儿超声心动图标准切面(三血管气管切面、四腔心切面、五腔心切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、胃泡水平腹部横切面、主动脉弓切面、动脉导管弓切面以及上下腔静脉长轴切面),本研究通过对例正常胎儿的研究,评估5D Heart技术自动获取胎儿超声心动图切面的显示成功率及对不同起始采集切面获取的图像合格率及图像质量进行定量分析,旨在探讨5D Heart技术在正常胎儿心脏超声检查中的标准化操作方法,为5D Heart技术的临床应用提供参考。并对常见先天性心脏病的胎儿三维心脏容积进行5D Heart采集与分析。

METHODS

研究对象:选择2015年1月至2015年3月来浙江大学医学院附属邵逸夫医院行胎儿超声心动图检查的中晚孕期孕妇208 例,均为单胎,孕周25~32周,所有胎儿经超声筛查心脏均未见异常;

检查人员:检查者1人,评价者2人,共3人,均为有5年以上经验的产前超声诊断医师。

仪器:采用Samsung公司WS80彩色多普勒超声诊断仪,经腹三维超声容积探头采用V4-8探头,频率:4~8MHz,配备胎儿心脏超声检查与分析功能,包括3D,4D,XI STIC及5D Heart功能等。

研究流程:首先在2D模式下采集胎儿心脏筛查所需要的标准切面。然后进入3D/4D模式,在上述2D相同胎位的条件下,以随机胎方位的四腔心切面作初始切面,将图像放大至1.5~2.0倍左右,启动5D Heart功能,容积探头自动扫描采集整个心脏的容积数据(采集时间7~15s,采集角度15°~60°),然后将容积数据图像存盘,待脱机分析。

5D Heart:应用5D Heart分析软件,对图像进行在机后处理分析,通过7个基本步骤(图1):第1步:首先对获得的胎儿心脏三维容积图像通过微调,显示胃泡水平的腹部横切面,将导航十字置于位于脊柱左前方的腹主动脉中心;第2步:自动显示胎儿四腔心切面,点击该切面中的胸主动脉中心;第3步:点击四腔心切面“十字交叉处”;第4步:出现与室间隔平行走行的导航折线,分别定位于室间隔及右房壁,点击自动显示三血管气管切面;第5步:点击三血管气管切面中的肺动脉瓣,第6步:出现第2个导航十字位于上腔静脉内并点击自动显示主动脉横弓切面;第7步:点击主动脉横弓中心,即可自动生成如下9幅胎儿超声心动图检查标准切面(图2):三血管气管切面、四腔心切面、五腔心切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、胃泡水平腹部横切面、动脉导管弓切面、主动脉弓切面及上下腔静脉长轴切面。

根据声束与心轴夹角关系将初始切面分为4组:A组心尖四腔心(0°±45°),B组左横位四腔心(90°±45°),C组右横位四腔心切面 (270°±45°), D组心底四腔心(180°±45°),对4组胎儿5D Heart显示9个标准切面的成功率进行组间对比分析。进一步根据各后处理切面结构显示的清晰度,把图像质量分为3个等级:结构清晰2分(优);结构可以辨认,但不够清晰1分(一般);结构不能辨认0分(差)。

RESULTS

显示成功率:在208例胎儿中202例应用5D Heart技术采集到满意的心脏三维容积数据的,成功率为97.1%,6例胎儿由于孕妇腹壁脂肪及异常频繁的胎动未能获得胎儿心脏三维容积数据的采集。

左横位四腔心切面容积包53个;右横位四腔心切面容积包45个;心底四腔心切面容积包36个。各三维容积图像后处理切面图像质量分析如下:(1)四腔心切面、胃泡水平腹壁横切面各组均以2分为主,2分显示率约82%-96%,但A、B及C组(89%-96%)优于D组(82%-86%)。三血管气管切面、上下腔静脉长轴切面各组均以2分为主,2分显示率A、B、C组约85%-92%,优于D组(75%-83%)。(2)五腔心切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面A、B及C组均以2分为主,2分显示率约81%-92%;D组以0分为主,0分显示率约75%-94%。(3)主动脉弓切面、动脉导管弓切面A、B及C组均以1分为主,1分显示率约53%-72%;D组显示以0分为主,0分显示率约78-92%。

对法洛四联症(图3)、右室双出口(图4)、完全性大动脉转位(图5)及肺动脉闭锁伴三尖瓣发育不良(图6)的胎儿进行5D Heart三维容积数据采集与分析,能够自动生成确立上述动脉圆锥畸形胎儿的关键性诊断切面。

CONCLUSION

5D Heart是最新的胎儿心脏三维容积数据分析与显示技术,以不同四腔心切面作为起始采集切面,通过简单的程序化引导,在大多数胎儿能够获得9个最为常用和最重要的胎儿先天性心脏病筛查和诊断的切面。胎儿5D Heart在胎儿先天性心脏病诊断的图像规范化采集与分析、远程会诊及科研教学方面具有重要的临床应用前景。

REFERENCES

Mitchell SC, Korones SB, Berendes HW. Congenital heart disease in 56,109 births incidence and natural history. Circulation, 1971;43(3): 323- 332.

Hoffman JI, Kaplan S. The incidence of congenital heart disease. J Am Coll Cardiol, 2002, 39(12):1890-1900.

全国胎儿心脏检查协作组, 胎儿心脏超声检查规范化专家共识.中华超声影像学杂志.2011, 20(10): 904-909.

Rychik J, Ayres N, Cuneo B, Gotteiner N, Hornberger L, Spevak PJ, Van Der Veld M. American Society of Echocardiography guidelines and standards for performance of the fetal echocardiogram. J Am Soc Echocardiogr, 2004, 17(7): 803-810.

International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology. Cardiac screening examination of the fetus: guidelines for performing the “basic” and  “extended basic” cardiac scan. Ultrasound Obstet Gynecol, 2006, 27(1): 107 -113

Lee W, Allan L, Carvalho JS, Chaoui R, Copel J, Devore G, Hecher K, Munoz H, Nelson T, Paladini D, Yagel S; ISUOG Fetal Echocardiography Task Force. ISUOG consensus statement: what constitutes a fetal echocardiogram? Ultrasound Obstet Gynecol, 2008, 32(2):239-242.

Fetal Echocardiography Task Force; American Institute of Ultrasound in  Medicine Clinical Standards Committee; American College of Obstetricians and Gynecologists; Society for Maternal-Fetal Medicine. AIUM practice guideline for the performance of fetal echocardiography. J Ultrasound Med. 2011, 30(1): 127- 136.

Paladini D, Vassallo M, Sglavo G, Lapadula C, Martinelli P. The role of spatio-temporal image correlation (STIC) with tomographic ultrasound imaging (TUI) in the sequential analysis of fetal congenital heart disease. Ultrasound Obstet Gynecol, 2006, 27(5):555-561.

Zuo-ping Xie, Bo-wen Zhao, Hua Yuan, Qi-qi Hua, She-hong Jin, Xiao-yan Shen, Xin-hong Han, Jia-mei Zhou, Min Fang, Jin-hong Chen. New insight from using spatiotemporal image correlation in prenatal screening of fetal conotruncal defects. Int J Fertil Steril, 2013,7(3): 187-192.

Yeo L, Romero R. Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE): a novel method for rapid, simple, and automatic examination of the fetal heart. Ultrasound Obstet Gynecol. 2013,42(3):268-284.

附  图

图1 胎儿5D Heart 通过7个基本操作步骤引导操作医生对胎儿心脏三维容积数据进行分析与显示

图2 胎儿5D Heart 获得的23周正常胎儿9个基本胎儿超声心动图切面:三血管气管切面、四腔心切面、五腔心切面、左心室流出道切面、右心室流出道切面、胃泡水平腹部横切面、主动脉弓切面、动脉导管弓切面以及上下腔静脉长轴切面

图3 胎儿5D Heart 获得的26周先天性心脏病,法洛四联症胎儿9个基本胎儿超声心动图切面:三血管气管切面显示肺动脉狭窄;五腔心切面及左心室流出道切面显示主动脉骑跨在室间隔缺损之上;右心室流出道切面显示肺动脉明显狭窄;动脉导管弓切面显示肺动脉狭窄

图4 胎儿5D Heart 获得的25周先天性心脏病,右室双出口胎儿9个基本胎儿超声心动图切面:三血管气管切面显示肺动脉狭窄;五腔心切面及左心室流出道切面显示主动脉骑跨在室间隔缺损之上;右心室流出道切面显示肺动脉明显狭窄;动脉导管弓切面显示肺动脉狭窄

图5 胎儿5D Heart 获得的21周先天性心脏病,完全性大动脉转位胎儿9个基本胎儿超声心动图切面:非标准五腔心切面显两个大血管起源异常,肺动脉起源于左心室,主动脉起源于右心室,肺动脉狭窄;四腔心切面显示室间隔缺损;左心室流出道切面及右室流出道切面均像不能像正常时显示两大血管从心室起源;动脉导管弓切面不能显示正常的动脉导管结构;主动脉弓切面显示从左室起源的肺动脉-动脉导管弓结构;而在上下腔静脉长轴切面则显示了从右室起源的主动脉-主动脉弓结构

图6 胎儿5D Heart 获得的24周先天性心脏病,肺动脉闭锁伴三尖瓣发育不良胎儿9个基本胎儿超声心动图切面:三血管气管切面显示肺动脉明显狭窄;四腔心切面显示右心明显增大,右房巨大,三尖瓣回声增强;五腔心切面显示主动脉起源于左心室;左心室流出道切面及右心室流出道切面显示肺动脉明显狭窄

【致谢:非常感谢三星(中国)投资公司刘宇苗医生给予的技术支持】

 


    2016/11/4 21:07:16     访问数:3299
    转载请注明:内容转载自365医学网

大家都在说       发表留言

客服中心 4000680365  service@365yixue.com
编辑部   editor@365yixue.com

365医学网 版权所有 © 365heart All Rights Reserved.

京ICP备12009013号-1
京卫网审[2013]第0056号
京公网安备110106006462号
京ICP证041347号
互联网药品信息服务资格证书(京)-经营性-2018-0016  
搜专家
搜医院
搜会议
搜资源
 
先点击
再选择添加到主屏