空间-时间相关成像技术在胎儿心脏畸形诊断中的应用

李 婷，蔡爱露

（中国医科大学附属盛京医院超声科，辽宁 沈阳 110004）

胎儿心脏异常是最为常见的先天性畸形之一，严重影响着胎儿宫内的生长发育以及出生后的生存质量。近年来随着超声心动图技术和检查水平的不断提高，先心病的检出率虽然逐渐提高，但一些复杂心脏畸形的准确诊断还存在一定难度。

近年来，随着计算机技术的发展，一项在三维超声空间维度的基础上又添加了时间维度的胎儿心脏超声检查技术[1]——空间-时间相关成像技术（Spatio-temporal image correlation，STIC）被开发出来并应用于临床。本次研究主要探讨这项技术在胎儿心脏畸形诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2008年7月—2009年12月间，在中国医科大学附属盛京医院超声科经二维超声心动图检查发现心脏畸形的胎儿22例，入选胎儿满足以下条件：①胎龄26～32周，均为单胎；②二维超声心动图检查图像质量及切面显示良好。

1.2 仪器与方法

使用GE Voluson E8彩色多普勒超声诊断仪，采用RAB 4-8L三维容积探头，以及GE Voluson 730 Expert series彩色多普勒超声诊断仪，RAB2-6L三维容积探头。数据处理采用GE公司4DViewer 6.2版软件。

方法：首先在二维超声胎儿心脏模式下对研究对象进行常规检查，留取各个标准切面。此后在胎儿膈肌水平以上横切，显示清晰的四腔心切面，适度放大图像，选择STIC模式，根据胎儿不同孕周选择适宜的图像采集时间及扫描角度，调整取样框大小，使其尽量包含四腔心平面胎儿完整胸廓，采集过程嘱孕妇屏气。采集结束后系统会自动生成多平面的数据集，将采集的数据存盘以备脱机分析处理。如获得的容积数据质量不佳，重新采集。

本次研究对容积数据的分析和处理主要应用正交三平面模式（Multi-planner，MP）及三维重建模式。MP模式中，采集所得容积数据能够在3个相互垂直的平面（即A平面、B平面、C平面）上同时显示所观察部位的形态结构及位置关系。其中初始的A平面是扫查起始的四腔心切面，而B、C平面分别与A平面成矢状位和冠状位的垂直关系。3个平面垂直相交，形成X、Y、Z 3条轴线，轴线的交点为参照点[2-3]。图像的分析和处理即通过这3条轴线和参照点的移动以及对容积数据的三维重建来完成。

2 结果

本次研究的22例研究对象均应用STIC技术获得了满意的容积数据。这22例经二维超声心动图检查发现胎儿心脏异常的病例分别为单纯室间隔缺损9例（膜周部缺损7例，肌部缺损1例，漏斗部缺损1例），完全型心内膜垫缺损5例，完全性大动脉转位3例，心脏横纹肌瘤2例（单发、多发各1例），房间隔缺损2例，永存动脉干1例。其中18例经引产后胎儿尸检证实，3例经生后超声检查证实，1例失访。

此22例研究对象经STIC技术分析处理不仅获得了二维超声扫查的常规切面，还获得了二维超声检查不能获得的切面，为畸形的准确诊断提供了更多的信息。

9例室间隔缺损应用STIC技术通过对室间隔心室面的重建，直观观察到了室间隔上缺损的大小、形状和位置（图1）。其中2例经生后，7例经引产后证实。5例完全型心内膜垫缺损应用STIC技术通过房室间隔矢状面的重建，从心室内面观观察到室间隔和房间隔的全貌，可见房室间隔缺损的形态和大小（图2），其中4例经引产后证实，1例失访。3例完全型大动脉转位应用STIC技术从重建的房室冠状切面上可见到主肺动脉相对位置的异常，通过参照点在大血管内的移动可见主动脉由右室发出，肺动脉由左室发出。此3例均经引产后尸检证实。2例心脏横纹肌瘤应用STIC技术经多切面观察和表面重建对肿物的形态、数目和分布有更直观的认识（图3）。1例单发及1例多发病例均于引产后经尸检和病理证实。2例房间隔缺损应用STIC技术从重建的心房内面观可动态观察到卵圆瓣的启闭运动活跃，见收缩期卵圆瓣不能完全覆盖卵圆孔。1例引产及1例生后均证实为房间隔缺损继发孔型。1例永存动脉干应用STIC技术将参照点在大动脉中移动，可见动脉干依次分出肺动脉和升主动脉，并于室间隔矢状面观察到室间隔缺损的形态及大小，此病例经引产后尸检证实。

3 讨论

3.1 STIC技术的特点

虽然目前二维超声心动图是临床胎儿心脏检查常用且有效的手段，但由于胎儿心脏检查的切面繁多，且易受到胎动及胎儿体位等因素影响，胎儿心脏检查往往耗时较长，尤其当胎儿心脏存在异常时，一些标准切面难于获得，更是对检查者手法要求较高。另外，由于传统的二维超声心动图扫查切面提供的只能是平面的信息，不能对心脏及大血管的形态结构及其位置关系做出直观、立体的显示，令人难于理解，这尤其体现在异常胎儿心脏的检查中，因此目前对于一些复杂先心病的准确诊断还存在一定困难[4]。

STIC技术是应用三维容积探头在胎儿上腹部到颈部的区域进行连续扫描，获得由大量连续二维切面组成的三维数据库。此技术在三维超声的基础上又添加了时间维度，因而可以观察胎儿心脏随心动周期变化的运动情况。

在异常胎儿心脏的检查中STIC技术与传统的二维超声心动图相比，优势主要体现在：其通过脱机状态下对容积数据进行的分析和处理，能够显示室间隔矢状观，房室瓣冠状观等传统二维超声不能显示的切面，并且STIC技术还能够动态地显示心脏的形态、方位及各结构之间的相互关系，更为直观具体的显示病变部位的形态及与周围组织之间的位置关系，为胎儿心脏畸形的准确诊断及预后评估提供了更多的诊断依据，也便于进行回顾性的研究及分析使用。另外，此技术一次性完成对胎儿心脏的数据采集，再进行脱机分析，不再需要对胎儿心脏进行长时间的超声照射，也增加了检查的安全性。

3.2 STIC技术在胎儿心脏畸形诊断中应用的探讨

胎儿心脏畸形是产前最为常见的先天畸形之一，据文献报道在活产儿中的发生率可高达0.8%[5]，分别是染色体异常和神经管畸形的6.5倍和4倍。并与约20%的新生儿期死亡和50%的婴儿期死亡有关[3]，严重影响着胎儿宫内的生长发育以及出生后的生存质量。近年来随着超声心动图技术和检查水平的不断提高，先心病的检出率也逐渐提高，但一些复杂心脏畸形的准确诊断还存在一定难度。随着STIC技术应用于胎儿心脏检查，为先心病的产前诊断开辟了一片崭新的天地。

本研究显示，通过从STIC技术获得的重建切面和新的视角对房室间隔、房室瓣、大血管等心脏结构进行观察，使我们能够对房室间隔剖面的整体观、卵圆孔的形态和大小、卵圆瓣及房室瓣的形态和开放状态、大血管的相互位置关系等情况有更为准确的认识，因此可以对室间隔缺损、房间隔缺损、心内膜垫缺损、大动脉转位等畸形做出更加全面、客观和准确的诊断，从而对临床判断畸形预后，决定妊娠结局提供有利的帮助。另外，在大动脉转位，永存动脉干等复杂畸形的检查中，因心脏本身结构异常，切面难于辨认，加之胎儿体位的影响，在寻找诊断依据的过程中往往耗时较长。而本研究应用STIC技术进行数据的采集，再进行脱机的图像分析处理，孕妇接受超声照射的时间均少于二维超声检查所需时间。但由于本次研究对象例数较少，还缺乏统计学意义，这部分的内容还需要进一步的研究。

总之，上述的研究结果证实了STIC技术能够在二维超声的基础上更为直观地显示胎儿心脏各结构间的位置关系，并能显示一些传统二维超声心动图难于显示或不能显示的结构，为胎儿心脏的检查提供更多的诊断信息和新的视角，是二维超声心电图的有力补充。相信随着STIC技术的不断完善和改进，以及我们对这项技术的日益熟悉，它会在胎儿心脏畸形的诊断中发挥更大的作用。

[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.