四維超聲在孕中期診斷胎兒心臟畸形的臨床進展

天津市寧河縣醫院 （301500）劉吉慶 姜長麗

2012 年衛生部發布的《中國出生缺陷防治報告》顯示，2000年～2011 年圍產期先天性心臟畸形發生率呈上升趨勢，且由 2000 年的第 4 位上升至 2005 年的第1位，2011年全國先天性心臟畸形發生率為 2000 年的 3.56 倍[1]。復雜心臟畸形也是造成圍產期胎兒和新生兒死亡的主要原因[2]，給家庭和社會帶來了沉重的經濟負擔和精神負擔。常規二維超聲心動圖是目前產前診斷胎兒先天性心臟畸形最重要的影像學技術，已被廣泛應用于產前篩查胎兒心臟畸形[3]。近年來，四維超聲技術在胎兒心臟畸形診斷中已取得突破性進展。2001年6月PHILIPS公司在美國西雅圖超聲心動圖年會上首次提出四維超聲心動圖(fourdimensional echocardiography)，并稱之為時空相關技術，此后，四維超聲逐漸運用于臨床，尤其在產前篩查，極大地提高了胎兒復雜心臟畸形的診斷準確率。

本文就四維超聲在孕中期診斷胎兒心臟畸形的臨床進展，綜述如下。

1 成像概述

四維超聲成像技術是以立體方式自動顯示胎兒宮內的動態情況及各器官結構、形態、方向及走形， Fenster等[4]描述四維超聲為一項新技術，可從胎兒心臟各個角度采集相關切面，通過計算并綜合分析三維實時空間結構，從而進行疾病診斷。

2 相關技術及優點

2.1 空間一時間相關成像技術 空間時間相關成像(spatiotemporal image correIation，STIC)是一種間接移動門控式自動容積采集技術，探頭連續掃描感興趣區(region of interest，ROI)，獲得一個由大量連續二維切面組成的三維數據庫[5]。雖然STIC不能識別心臟結構，但可分析指定區域內任何運動所引起的灰階信息變化，即根據房室壁收縮峰值出現的時間間隔，自動分析出每個二維切面所處的時相信息。處于同一時間點的所有二維切列為一組，按掃描順序排列，形成該時間點的三維圖像，而系統生成約40個該類三維圖像。按心動周期的時間順序連續播放，即形成胎兒心臟的延時三維網像。STIC技術使胎兒的檢查更加標準化，并降低檢查者對技術的依賴性。

2.2 成像模式 獲得STIC數據庫后，檢查者可選擇多種成像模式對其進行離線分析，常見的成像模式如下。

2.2.1 正交三平面模式 正交三平面(mulpi planar，MP)模式是三維圖像的一種基本成像模式，是以相互垂直的x、y、z三個二維平面來分別顯示所觀察部位的立體結構，觀察角度可以任意調節。

2.2.2 超聲斷層顯像模式 超聲斷層顯像(tomographic ultrasound imaging，TuI)模式是從胎兒心臟的三維容積數據中抽取8個相互平行的橫斷面，加上左上角矢狀面定位圖，9幅圖像以九宮格的形式在屏幕上同時展現，可以直接觀察到胎兒心臟從四腔心切面至三血管切面的連續變化。

2.2.3 表面成像模式 表面成像(suface imaging，SI)模式是一種表面輪廓提取法的顯示形式，可以觀察胎兒心臟瓣膜、房室間隔和卵孔瓣等精細結構的心腔面觀，所呈現的圖像被稱為“外科視野”，除可顯示室間隔外，還可顯示心腔內膜面的形態和瓣膜結構的空間關系與動態變化。

2.2.4 玻璃體成像模式 玻璃體成像(glass body imaging)模式可以同時包含灰階、多普勒以及灰階血流顯像等多類信息，能立體地顯示心臟內部血流、房室與大血管連接情況、大血管走行、卵圓孔瓣血流及室間隔缺損的過隔血流，可直觀顯示先天性心臟病的復雜空間結構。

2.2.5 反轉成像模式 反轉成像(inversion mode，IM)模式主要用來對含液臟器進行三維成像，又稱為“心腔鑄型”或“數字鑄型”。利用反轉模式可以在不需要彩色多普勒或能量多普勒的情況下，獲得心室腔及血管結構的圖像，可更精確的進行測量。

2.2.6 最小投影模式 最小投影(minimum projection mode，MPM)模式是將一定厚度三維圖像壓縮到一個二維平面，加強了空腔結構的顯示，心腔和瓣膜邊緣更加清晰，可用于顯示血管和其他充滿液體的器官。

2.2.7全容積成像模式 全容積成像(full volume)模式是實時三維超聲顯像(real-time three-dimensional echocardiography，RT-3DE)全容積成像技術，能快速采集和立體同步顯示心臟和大血管的立體圖像，能動態觀察3個正交方向上任一切面內的心臟結構，且能對需要切割的三維圖像作任意角度的旋轉。

3 四維超聲操作方法

3.1 采集數據過程 根據不同研究目的選擇胎兒初始切面，對四腔心切面(fourchamber view，4C)、五腔心切面(fivechamber view，5C)和三血管(three-vessel and trachea，3VT)氣管平面進行掃查。以4C為初始切面，對主動脈弓、動脈導管和上、下腔靜脈進行檢查時，需對胎兒胸腔進行矢狀面容積數據采集。四維超聲心動圖對初始切面的選擇，應根據需采集的心臟具體部位對ROI大小進行選擇。

3.2 容積角度及采集時間的選擇 四維超聲對胎兒心臟容積角度的選擇應根據孕周選擇不同角度，通常為15o～40o，最常用為30o，其目的是將胎兒的整個心臟都包含在所采集范圍內。采集時間設定為(10.0～12.5)s較為理想，若設定時間過長，胎兒胎動或孕婦體位變動均會影響采集效果，甚至引起偽像。

3.3 采集過程中的綜合情況分析 由于STIC技術是在二維超聲基礎上進行的重建技術，因此，對二維圖像的采集質量及準確度要求很高。選擇采集數據的孕周也應謹慎，孕中期是進行胎兒心臟檢查的最佳時間。經腹四維超聲檢查在妊娠16孕周時即可進行，但在妊娠20～24孕周時易獲得滿意圖像。Carvalho[6]研究發現，某些早期胎兒心臟異常可隨妊娠發展而逐漸消失或有所變化。因此，早期胎兒心臟檢測不能代替孕中、晚期檢測。

3.4 數據采集完成后處理 容量數據采集完成后便可開始脫機分析，對圖像應進行多方位處理，如對圖像進行切割、多角度變換或調整等。后處理操作要求超聲醫師具有良好的數字圖像處理技術和空間分辨能力。

4 四維超聲診斷心臟畸形

4.1 胎兒心臟各切面研究 Yagel等[7]認為胎兒心臟超聲檢查包括上腹橫切面，4C，5C，3VT排列(肺動脈、主動脈和上腔靜脈)，左、右心室流出道(rightand left ventricular out—flowtracts，RVOT and LVOT)等5個切面.其中4C，RVOT和LVOT，3VT切面是目前四維超聲臨床診斷胎兒心臟異常觀注的熱點。

4.1.1 四腔心切面 研究表明，以4C為主要觀察切面時，可排除超過65%的先天性心臟病，靈敏度為60.3%，主要可排查單心房、單心室、較明顯的房間隔缺損、室間隔缺損及一些復雜的先天性心臟畸形[8]，此切面對法絡四聯癥(tetralogy of Fallot，TOF)的排查有一定局限性。四維超聲則可清晰顯示TOF室間隔缺損范圍、部位、主動脈騎跨程度、LVOT及肺動脈狹窄程度等[9]。國內相關研究表明，四維超聲在胎心房室瓣缺損、單心室、共同房室瓣、三尖瓣下移畸形及左心發育不良等方面，具有二維超聲遠不能達到的顯示效果。

4.1.2 左、右心室流出道切面 有學者研究發現，在4C基礎上進一步掃查RVOT和LVOT可提高顯示大血管的解剖關系及心臟畸形的診斷率，靈敏度可達87.5%。若進一步利用彩色多普勒超聲觀察肺靜脈連接及異常反流，可推斷室間隔缺損及房室瓣等異常。Gindes等[10]研究發現，在RVOT和LVOT切面應用彩色多普勒超聲技術、B型血流成像(B-flow)及玻璃體成像技術，可使心臟畸形檢出率明顯高于二維超聲。

4.1.3 三血管切面 Yagel等在3VT切面的基礎上，進一步發現3VT-氣管切面，更加完善胎兒超聲心動圖的臨床應用。通過此切面肺動脈、主動脈、上腔靜脈內徑及肺動脈／主動脈、主動脈／上腔靜脈內徑比評估主動脈、肺動脈畸形。此切面在心臟超聲檢查中具有非常重要的地位，國內外在四維與二維超聲比較分析中，通常將其作為一個特異性指標。

5 四維超聲應用的局限性

四維超聲產前診斷先天性心臟畸形在檢查過程中存在的影響因素有：①胎兒肢體運動及呼吸運動、檢查時的孕周選擇及胎兒羊水過少等；②胎兒的脊柱及骨骼肋骨的聲影影響；③孕婦因素(肥胖及腹部手術史等)；④二維超聲采集數據不夠完整等。而上述因素在二維及三維超聲中均存在。四維超聲技術為動態三維成像技術，可降低上述因素的影響。

6 結論

心臟以及大血管的畸形是胎兒非常嚴重的畸形，可以發生于胎兒發育的多個時期，是導致新生兒死亡的主要原因。造成胎兒的心臟以及大血管畸形有遺傳以及環境等多種因素，在超聲檢查下呈現出表現各異的圖像。因此，二維超聲對于復雜心臟畸形仍存在著誤診的可能。而隨著四維超聲的發展，可以更加清晰的顯示胎兒的心臟結構，對胎兒心臟畸形的診斷更加準確，具有廣闊的應用前景。