基于四維時(shí)空關(guān)聯(lián)成像技術(shù)建立早中孕期胎兒心胸比正常參考值范圍▲

黎新艷 龐彩英 楊水華 黃飛雪 陳良劍 黃 歡 李圓圓 田曉先 譚 玲 胡慧云

(1 廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院超聲科，2 廣西胎兒疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，3 廣西壯族自治區(qū)出生缺陷預(yù)防控制研究所，南寧市 530003，電子郵箱：171060227@qq.com)

心胸比指心臟與胸廓大小比例，包括心胸橫徑比、周長(zhǎng)比和面積比[1]。心胸比是產(chǎn)前超聲檢查中常見(jiàn)的測(cè)量指標(biāo)，可作為評(píng)估胎兒心臟大小、肺部及胸廓病變的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前有關(guān)超聲測(cè)量心胸比的研究均建立在二維超聲的基礎(chǔ)之上,且大多集中在中晚孕期，或只研究了其中一類(lèi)比值的正常值范圍[2-4]。由于胎兒心臟為一不規(guī)則結(jié)構(gòu)，二維超聲在測(cè)量心臟及胸廓大小時(shí)容易產(chǎn)生誤差[5-6]。采用四維時(shí)空關(guān)聯(lián)成像(spatio temporal image correlation，STIC)技術(shù)能夠快速獲取胎兒心臟容積并離線(xiàn)顯示任意標(biāo)準(zhǔn)切面，可以在所有維度上對(duì)胎兒臟器徑線(xiàn)進(jìn)行精確的測(cè)量[7]。本研究應(yīng)用四維STIC技術(shù)采集早中孕期正常胎兒心臟的容積數(shù)據(jù)，并離線(xiàn)分析測(cè)量胎兒心胸比，建立早中孕期胎兒心胸比正常參考值范圍，旨在為臨床評(píng)估胎兒心臟大小以及肺和胸廓發(fā)育情況提供參考。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2018年5月至2019年6月在廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院行產(chǎn)前檢查的孕周11～23+6周正常單胎孕婦675例，其中孕11～11+6周75例、孕12～12+6周100例、孕13～13+6周94例、孕14～14+6周29例、孕15～15+6周39例、孕16～16+6周45例、孕17～17+6周85例、孕18～18+6周53例、孕19～19+6周28例、孕20～20+6周24例、孕21～21+6周28例、孕22～22+6周40例、孕23～23+6周35例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)孕婦孕前月經(jīng)規(guī)則并通過(guò)測(cè)量早孕期胎兒頭臀長(zhǎng)糾正孕齡；(2)低危風(fēng)險(xiǎn)妊娠，孕婦健康，未合并妊娠高血壓、糖尿病、感染等疾病；(3)胎兒無(wú)心內(nèi)及心外結(jié)構(gòu)畸形。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)通過(guò)STIC技術(shù)無(wú)法獲得滿(mǎn)意的心臟容積圖像；(2)胎兒宮內(nèi)發(fā)育異常。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)討論審批通過(guò)，所有研究對(duì)象均簽署書(shū)面知情同意書(shū)。

1.2 測(cè)量方法 (1)STIC檢查方法。采用美國(guó)GE Voluson E8及E10彩色多普勒超聲診斷儀，2D/3D容積探頭，頻率4～8 MHz。對(duì)胎兒整體發(fā)育情況進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)胎兒心外結(jié)構(gòu)、羊水及胎兒附屬物進(jìn)行系統(tǒng)檢查，排除胎兒心外畸形。常規(guī)測(cè)量生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)，記錄胎兒確切孕周。使用3D容積探頭，并將其切換進(jìn)入3D/4D模式，將胎兒心尖四腔心或側(cè)位四腔心作為初始采集平面，調(diào)節(jié)取樣框包絡(luò)整個(gè)胎兒心臟，根據(jù)不同孕周將采集時(shí)間設(shè)為7～12 s，掃描角度為15°～40°；孕婦在整個(gè)采集過(guò)程中盡量屏氣，啟動(dòng)STIC容積探頭自動(dòng)掃描胎兒整個(gè)心臟，采集容積數(shù)據(jù)，每個(gè)胎兒采集3～5個(gè)容積數(shù)據(jù)。如遇胎動(dòng)頻繁，則休息后再采集[8]。(2)圖像離線(xiàn)分析方法。獲取胎兒心臟容積數(shù)據(jù)后，采用GE公司的4D View 9.0成像軟件，應(yīng)用動(dòng)態(tài)正交三平面模式,對(duì)獲得的容積數(shù)據(jù)進(jìn)行脫機(jī)分析。胎兒心胸比的測(cè)量均在標(biāo)準(zhǔn)四腔心觀(guān)進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)四腔心觀(guān)的獲取方法：在多平面視圖的a、b和c面板上的3個(gè)正交平面上同時(shí)顯示包含胎兒胸廓的胎兒心臟動(dòng)態(tài)圖像；通過(guò)移動(dòng)參考點(diǎn)并將胎兒心臟在3個(gè)正交軸(X軸、Y軸、Z軸)上分別旋轉(zhuǎn)，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整，使得3個(gè)平面上均可顯示室間隔；調(diào)節(jié)a面板圖像(圖1A)室間隔與b面板圖像(圖1B)室間隔在同一水平，此時(shí)c面板圖像(圖1C)可顯示室間隔的全貌，即可認(rèn)定為正確的圖像。將平面a中四腔心視圖凍結(jié)在舒張末期，此時(shí)應(yīng)顯示至少一條完整的胎兒肋骨，而脊柱為3個(gè)強(qiáng)回聲點(diǎn)；在室瓣水平測(cè)量心臟外緣橫徑；經(jīng)由心臟中縱軸從心底到心尖最大徑測(cè)量心臟長(zhǎng)徑；清晰顯示心臟后用軌跡球描畫(huà)其邊界即可得到心臟面積的測(cè)量值[9]。胎兒胸部的測(cè)量指標(biāo)包括胸廓橫徑、胸廓周長(zhǎng)和胸廓面積。其中在胸腔左右側(cè)最寬處肋骨外緣測(cè)量胸腔橫徑；用軌跡球描畫(huà)胎兒胸廓骨性輪廓即可得到胸廓周長(zhǎng)和胸廓面積的測(cè)量值。以上數(shù)據(jù)均測(cè)量3次取平均值，最后計(jì)算出心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比。

圖1 STIC中獲取的標(biāo)準(zhǔn)四腔心觀(guān)圖像

圖2 調(diào)整完畢后胎兒心臟及胸廓大小測(cè)量示意圖

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用K-S檢驗(yàn)對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，均符合正態(tài)分布，以(x±s)表示。采用散點(diǎn)圖、線(xiàn)性回歸模型分析胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比與孕周的相關(guān)性。采用正態(tài)近似法制定不同孕周各指標(biāo)的95%醫(yī)學(xué)參考值范圍(雙側(cè))。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 STIC容積圖像數(shù)據(jù)獲取成功率 675例孕婦中，有66例的STIC心臟容積圖像不滿(mǎn)意，其中孕11～11+6周23例、孕12～12+6周14例、孕13～13+6周11例、孕14～14+6周3例、孕15～15+6周2例、孕16～16+6周3例、孕17～17+6周2例、孕18～18+6周2例、孕19～19+6周2例、孕20～20+6周2例、孕21～21+6周1例、孕22～22+6周1例；胎兒STIC容積圖像數(shù)據(jù)獲取成功率為90.22%(609/675)，其中孕11～13+6周STIC容積圖像數(shù)據(jù)獲取成功率為82.16%(221/269)。最終納入609例孕婦，年齡18～43(27.7±4.5)歲，心胸橫徑比、周長(zhǎng)比、面積比分別為0.43±0.04、0.49±0.04、0.22±0.04。

2.2 胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比與孕周的相關(guān)性 分別以心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比為因變量，孕周為自變量，采用散點(diǎn)圖、線(xiàn)性回歸模型分析其相關(guān)性。結(jié)果顯示，胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比均與孕周呈正相關(guān)(均P<0.05)。見(jiàn)表1、圖3。

表1 基于孕周的胎兒心胸比直線(xiàn)回歸方程

圖3 胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比與孕周的散點(diǎn)圖

2.3 不同孕周胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比的正常值范圍 由于不同孕周各指標(biāo)數(shù)據(jù)均為正態(tài)分布，采用正態(tài)近似法制定雙側(cè)制定95%參考值范圍，上限為x+1.96s，下限為x-1.96s。相關(guān)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同孕周正常胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比和面積比的正常值

3 討 論

胎兒心胸比這一概念由Garrett等[10]于1970年首先提出。導(dǎo)致胎兒心胸比增大的病因主要有胎兒貧血、感染、先天性心臟病和骨骼發(fā)育不良等[9,11]，而胎兒心胸比減小的病因主要有先天性肺囊腺瘤、高位氣道梗阻、肺隔離癥等[12]。與胎兒心胸周長(zhǎng)比和面積比相比，二維超聲測(cè)量橫徑比具有耗時(shí)少、簡(jiǎn)便、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，但從理論上說(shuō)，周長(zhǎng)比和面積比更能全面反映臟器的大小。然而應(yīng)用二維超聲測(cè)量胎兒心胸周長(zhǎng)和面積耗時(shí)長(zhǎng)，且易產(chǎn)生誤差，其原因是傳統(tǒng)二維超聲在檢查過(guò)程中難以得到四腔心的準(zhǔn)確切面，導(dǎo)致左右不對(duì)稱(chēng)和測(cè)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題[5]。STIC技術(shù)解決了這一難題。STIC技術(shù)是一種四維容積成像技術(shù)，其能在容積掃描后直接完成圖像的重建,之后即可獲得胎兒心臟的四維信息,并能以多種成像模式顯示胎兒心臟的立體結(jié)構(gòu),縮短孕婦檢查時(shí)間,簡(jiǎn)化圖像采集過(guò)程,還可獲得任意方向和任意深度的胎兒心血管結(jié)構(gòu)圖像。在實(shí)際分析圖像數(shù)據(jù)時(shí)，操作者只需對(duì)心臟平面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和定位就可以得到合適的平面，而不必像二維超聲那樣需要在檢查過(guò)程中不斷地調(diào)整探頭方向，以增加測(cè)量精度和準(zhǔn)確度。在孕早期時(shí)，由于胎兒心臟結(jié)構(gòu)細(xì)小，胎心胎動(dòng)快，較難獲得滿(mǎn)意的圖像，但既往研究顯示，在早孕期行STIC檢查是可行的[13-14]。本研究結(jié)果顯示，孕11～13+6周STIC容積圖像數(shù)據(jù)獲取成功率為82.16%(221/269)，這也在一定程度上驗(yàn)證了上述觀(guān)點(diǎn)。另有文獻(xiàn)報(bào)告，在整個(gè)孕期胎兒心胸比相對(duì)恒定[3,15]；但也有學(xué)者認(rèn)為，胎兒心胸比隨孕周的增長(zhǎng)而增加[16]。本研究結(jié)果顯示,胎兒心胸橫徑比、周長(zhǎng)比及面積比均與孕周呈正相關(guān)(均P<0.05)，即胎兒心胸比各指標(biāo)隨孕周的增長(zhǎng)而增加。但目前學(xué)界對(duì)此尚未有定論，尚需更大樣本量研究來(lái)驗(yàn)證。

國(guó)內(nèi)外已有多項(xiàng)研究報(bào)告了二維超聲測(cè)量胎兒心胸比的正常參考值范圍，其中也有關(guān)于早中孕期胎兒心胸比正常參考值范圍的研究[2-4,6,16-17]。與其他研究相比，本研究具有以下特點(diǎn)：(1)本研究樣本量較大，納入的是單胎妊娠孕婦，且測(cè)量采用的是STIC技術(shù)，這可保證正常參考值范圍的精確性。(2)本研究在測(cè)量胸廓數(shù)據(jù)時(shí)只選擇沒(méi)有皮膚軟組織的輪廓骨性標(biāo)志進(jìn)行測(cè)量[17]，避免了將皮膚軟組織納入測(cè)量造來(lái)的誤差。原因是胎兒水腫可導(dǎo)致皮膚增厚，如果將皮膚軟組織納入胸廓測(cè)量范圍，此時(shí)心胸比會(huì)明顯減小，從而影響對(duì)疾病的精確診斷。本研究也存在一定局限性：(1)在胎動(dòng)或母體呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)以及脊柱和肢體等遮擋時(shí)，STIC技術(shù)難以獲得理想的容積數(shù)據(jù)；(2)本研究只納入了早中孕期正常胎兒；(3)未對(duì)心胸比異常病例行進(jìn)一步分析。

綜上所述，孕早中期，正常胎兒的心胸橫徑比、周長(zhǎng)比和面積比均隨孕周的增長(zhǎng)而增加。本研究建立了基于STIC技術(shù)的早中孕期胎兒心胸比(橫徑比、周長(zhǎng)比和面積比)的正常參考值范圍，可為診斷和評(píng)估胎兒心胸疾病提供參考數(shù)據(jù)，但其臨床應(yīng)用價(jià)值有待進(jìn)一步研究。