空間-時間相關成像技術在胎兒心臟畸形診斷中的應用

李 婷，蔡愛露

（中國醫科大學附屬盛京醫院超聲科，遼寧 沈陽 110004）

胎兒心臟異常是最為常見的先天性畸形之一，嚴重影響著胎兒宮內的生長發育以及出生后的生存質量。近年來隨著超聲心動圖技術和檢查水平的不斷提高，先心病的檢出率雖然逐漸提高，但一些復雜心臟畸形的準確診斷還存在一定難度。

近年來，隨著計算機技術的發展，一項在三維超聲空間維度的基礎上又添加了時間維度的胎兒心臟超聲檢查技術[1]——空間-時間相關成像技術（Spatio-temporal image correlation，STIC）被開發出來并應用于臨床。本次研究主要探討這項技術在胎兒心臟畸形診斷中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象

2008年7月—2009年12月間，在中國醫科大學附屬盛京醫院超聲科經二維超聲心動圖檢查發現心臟畸形的胎兒22例，入選胎兒滿足以下條件：①胎齡26～32周，均為單胎；②二維超聲心動圖檢查圖像質量及切面顯示良好。

1.2 儀器與方法

使用GE Voluson E8彩色多普勒超聲診斷儀，采用RAB 4-8L三維容積探頭，以及GE Voluson 730 Expert series彩色多普勒超聲診斷儀，RAB2-6L三維容積探頭。數據處理采用GE公司4DViewer 6.2版軟件。

方法：首先在二維超聲胎兒心臟模式下對研究對象進行常規檢查，留取各個標準切面。此后在胎兒膈肌水平以上橫切，顯示清晰的四腔心切面，適度放大圖像，選擇STIC模式，根據胎兒不同孕周選擇適宜的圖像采集時間及掃描角度，調整取樣框大小，使其盡量包含四腔心平面胎兒完整胸廓，采集過程囑孕婦屏氣。采集結束后系統會自動生成多平面的數據集，將采集的數據存盤以備脫機分析處理。如獲得的容積數據質量不佳，重新采集。

本次研究對容積數據的分析和處理主要應用正交三平面模式（Multi-planner，MP）及三維重建模式。MP模式中，采集所得容積數據能夠在3個相互垂直的平面（即A平面、B平面、C平面）上同時顯示所觀察部位的形態結構及位置關系。其中初始的A平面是掃查起始的四腔心切面，而B、C平面分別與A平面成矢狀位和冠狀位的垂直關系。3個平面垂直相交，形成X、Y、Z 3條軸線，軸線的交點為參照點[2-3]。圖像的分析和處理即通過這3條軸線和參照點的移動以及對容積數據的三維重建來完成。

2 結果

本次研究的22例研究對象均應用STIC技術獲得了滿意的容積數據。這22例經二維超聲心動圖檢查發現胎兒心臟異常的病例分別為單純室間隔缺損9例（膜周部缺損7例，肌部缺損1例，漏斗部缺損1例），完全型心內膜墊缺損5例，完全性大動脈轉位3例，心臟橫紋肌瘤2例（單發、多發各1例），房間隔缺損2例，永存動脈干1例。其中18例經引產后胎兒尸檢證實，3例經生后超聲檢查證實，1例失訪。

此22例研究對象經STIC技術分析處理不僅獲得了二維超聲掃查的常規切面，還獲得了二維超聲檢查不能獲得的切面，為畸形的準確診斷提供了更多的信息。

9例室間隔缺損應用STIC技術通過對室間隔心室面的重建，直觀觀察到了室間隔上缺損的大小、形狀和位置（圖1）。其中2例經生后，7例經引產后證實。5例完全型心內膜墊缺損應用STIC技術通過房室間隔矢狀面的重建，從心室內面觀觀察到室間隔和房間隔的全貌，可見房室間隔缺損的形態和大小（圖2），其中4例經引產后證實，1例失訪。3例完全型大動脈轉位應用STIC技術從重建的房室冠狀切面上可見到主肺動脈相對位置的異常，通過參照點在大血管內的移動可見主動脈由右室發出，肺動脈由左室發出。此3例均經引產后尸檢證實。2例心臟橫紋肌瘤應用STIC技術經多切面觀察和表面重建對腫物的形態、數目和分布有更直觀的認識（圖3）。1例單發及1例多發病例均于引產后經尸檢和病理證實。2例房間隔缺損應用STIC技術從重建的心房內面觀可動態觀察到卵圓瓣的啟閉運動活躍，見收縮期卵圓瓣不能完全覆蓋卵圓孔。1例引產及1例生后均證實為房間隔缺損繼發孔型。1例永存動脈干應用STIC技術將參照點在大動脈中移動，可見動脈干依次分出肺動脈和升主動脈，并于室間隔矢狀面觀察到室間隔缺損的形態及大小，此病例經引產后尸檢證實。

3 討論

3.1 STIC技術的特點

雖然目前二維超聲心動圖是臨床胎兒心臟檢查常用且有效的手段，但由于胎兒心臟檢查的切面繁多，且易受到胎動及胎兒體位等因素影響，胎兒心臟檢查往往耗時較長，尤其當胎兒心臟存在異常時，一些標準切面難于獲得，更是對檢查者手法要求較高。另外，由于傳統的二維超聲心動圖掃查切面提供的只能是平面的信息，不能對心臟及大血管的形態結構及其位置關系做出直觀、立體的顯示，令人難于理解，這尤其體現在異常胎兒心臟的檢查中，因此目前對于一些復雜先心病的準確診斷還存在一定困難[4]。

STIC技術是應用三維容積探頭在胎兒上腹部到頸部的區域進行連續掃描，獲得由大量連續二維切面組成的三維數據庫。此技術在三維超聲的基礎上又添加了時間維度，因而可以觀察胎兒心臟隨心動周期變化的運動情況。

在異常胎兒心臟的檢查中STIC技術與傳統的二維超聲心動圖相比，優勢主要體現在：其通過脫機狀態下對容積數據進行的分析和處理，能夠顯示室間隔矢狀觀，房室瓣冠狀觀等傳統二維超聲不能顯示的切面，并且STIC技術還能夠動態地顯示心臟的形態、方位及各結構之間的相互關系，更為直觀具體的顯示病變部位的形態及與周圍組織之間的位置關系，為胎兒心臟畸形的準確診斷及預后評估提供了更多的診斷依據，也便于進行回顧性的研究及分析使用。另外，此技術一次性完成對胎兒心臟的數據采集，再進行脫機分析，不再需要對胎兒心臟進行長時間的超聲照射，也增加了檢查的安全性。

3.2 STIC技術在胎兒心臟畸形診斷中應用的探討

胎兒心臟畸形是產前最為常見的先天畸形之一，據文獻報道在活產兒中的發生率可高達0.8%[5]，分別是染色體異常和神經管畸形的6.5倍和4倍。并與約20%的新生兒期死亡和50%的嬰兒期死亡有關[3]，嚴重影響著胎兒宮內的生長發育以及出生后的生存質量。近年來隨著超聲心動圖技術和檢查水平的不斷提高，先心病的檢出率也逐漸提高，但一些復雜心臟畸形的準確診斷還存在一定難度。隨著STIC技術應用于胎兒心臟檢查，為先心病的產前診斷開辟了一片嶄新的天地。

本研究顯示，通過從STIC技術獲得的重建切面和新的視角對房室間隔、房室瓣、大血管等心臟結構進行觀察，使我們能夠對房室間隔剖面的整體觀、卵圓孔的形態和大小、卵圓瓣及房室瓣的形態和開放狀態、大血管的相互位置關系等情況有更為準確的認識，因此可以對室間隔缺損、房間隔缺損、心內膜墊缺損、大動脈轉位等畸形做出更加全面、客觀和準確的診斷，從而對臨床判斷畸形預后，決定妊娠結局提供有利的幫助。另外，在大動脈轉位，永存動脈干等復雜畸形的檢查中，因心臟本身結構異常，切面難于辨認，加之胎兒體位的影響，在尋找診斷依據的過程中往往耗時較長。而本研究應用STIC技術進行數據的采集，再進行脫機的圖像分析處理，孕婦接受超聲照射的時間均少于二維超聲檢查所需時間。但由于本次研究對象例數較少，還缺乏統計學意義，這部分的內容還需要進一步的研究。

總之，上述的研究結果證實了STIC技術能夠在二維超聲的基礎上更為直觀地顯示胎兒心臟各結構間的位置關系，并能顯示一些傳統二維超聲心動圖難于顯示或不能顯示的結構，為胎兒心臟的檢查提供更多的診斷信息和新的視角，是二維超聲心電圖的有力補充。相信隨著STIC技術的不斷完善和改進，以及我們對這項技術的日益熟悉，它會在胎兒心臟畸形的診斷中發揮更大的作用。

[1]Goncalves LF,Lee W,Chaiworapongsa T,et al.Four-dimensional ultrasonography of the fetal heart with spatio-temporal image correlation[J].Am J Obstet Gynecol,2003,189(6):1792-1802.

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[3]Abuhamad A.Automated multiplanar imaging:a novel approach to ultrasonography[J].J Ultrasound Med,2004,23(5):573-576.

[4]Yagel S,Cohen SM,Shapiro L,et al.3D and 4D ultrasound in fetal cardiac scanning:a new look at the fetal heart[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2007,29(1):81-95.

[5]Allan L,Benacerraf B,Copel JA,et al.Isolated major congenital heart disease[J].Ultrasound Obstet Gynecol,2001,17:370-379.