区域生长法在胎儿磁共振羊水量测量中的应用

胡立伟，薛潋滟，董素贞，钟玉敏，朱铭

上海儿童医学中心 放射科，上海 200127

区域生长法在胎儿磁共振羊水量测量中的应用

胡立伟，薛潋滟，董素贞，钟玉敏，朱铭

上海儿童医学中心 放射科，上海 200127

0 前言

羊水量是产科检查的重要参考指标，研究表明，60%的羊水过多与胎儿畸形及母体妊娠并发症有关，其中以神经系统和消化系统畸形最为多见，约占畸形总数的50%以上[1]。目前常规的检查方法是使用二维B超测量羊水指数从而评价羊水量的多少，其操作简单，但无法进行精确的定量分析。Magann等[2]利用超声对羊水量进行评估，结果表明二维超声在评估羊水量上还存在不足，并不能很好地反映真实的羊水量。本文对26名产妇行磁共振（MR）检查，并采用传统测量法和区域生长法对图像进行分割，旨在探讨区域生长法在羊水量测量中的可行性与准确性。

1 方法

1.1 一般资料

对2012～2013年于上海儿童医学中心的26名产妇行MR检查，平均孕周（28.6±2.1）周、平均年龄（26.3±1.6）岁。根据B超检查结果对羊水量进行判定，结果表明，羊水过少4例，羊水正常20例，羊水过多2例。

1.2 仪器与方法

使用飞利浦1.5TAchieva超导MRI SENSE XL，Torso 16通道线圈。孕妇呈仰卧位，若为孕晚期也可侧卧位。扫描参数：单次激发快速自旋回波序列（Single Shot Fast Spin Echo，SSFSE）：TR 15250 ms，TE 120 ms，矩阵344×275，带宽51.7 kHz，旋转角度90°，层厚/层间距5～6 mm/0 mm，NEX 1，扫描层数45层，扫描时间46 s。

1.3 图像后处理

将胎儿MR图像导入GE公司的ADW 4.2工作站进行分析。

传统测量法：取零间隔的T2加权图像，使用面积裁剪工具获得该层面的羊水面积，计算公式：总羊水量=所有层的羊水面积和×扫描层厚。

区域生长法需要解决3个问题：① 如何选择生长的起点，即初始种子点；② 区域生长的相似性准则的定义；③ 区域生长的终止条件[3]。初始种子点的确定对整个区域生长算法有很大的影响。区域生长算法直接依赖于图像的灰度值，其优点是对图像噪声不敏感，在临床应用中对于结构复杂的解剖部位的分割有明显优势。首先选取中间扫描层中羊水较为丰富的区域作为区域生长点，由于周围的羊水信号与生长点的对比度相类似，所以符合一定的生长准则，然后由小区域不断生长直到遇到没有满足条件的像素点。之后可选取第二个种子依次类推切割出整个宫内的羊水量。

1.4 统计学分析

使用SPSS 19.0统计学软件对两组数据进行正态分布分析，符合正态分布后测得相应的回归线性方程。

2 结果

2.1 传统测量法

以影像号62782730产妇为例，首先需手动分割每层的羊水面积，之后获得总面积为1661.36 cm2，扫描层厚为0.5 cm，测得总羊水量为830.68 cm3，见表1。

2.2 区域生长法

采用区域生长法测得的羊水量为867.21 cm3（影像号62782730的产妇）。

根据传统测量法和区域生长法对羊水面积进行测量，见图1～2。

表1 传统法测得每一层面的羊水面积

图1 传统法测量的羊水面积 图2 区域生长法测量的羊水面积

根据传统测量方法和区域生长法测得的26例胎儿的羊水体积及误差的百分比，见表2。

表2 两种方法测得26例胎儿羊水体积及误差百分比

使用SPSS 19.0统计学软件对两组数据进行正态分布分析，满足正态分布后测得相应的回归线性方程为Y=0.975X-9.748。将26例羊水量代入公式计算的平均羊水量误差仅为2.32%。

区域生长法是根据选取种子的对比度或者灰度值对前、后、左、右、上、下6个面进行扩散。根据表2可知，在羊水量较少的情况下，区域生长法容易引起种子的溢出现象，导致测量值的误差加大；在羊水量正常和羊水量多的情况下，区域生长法测量有较高的准确性。

3 讨论

超声是胎儿检查的首选方法，但是超声检查也有其不足之处，其视野偏小，在肥胖﹑孕晚期、子宫肌瘤﹑羊水过少、多胎等情况下对胎儿显示欠佳[4]。MR在测量羊水体积方面有明显优势，Baker等[5]在1997年使用平面回波序列（Echo Planer Imaging，EPI）对羊水量进行测量，测量模型的误差仅为2.7%。2009年北美放射学会（Radiological Society of North America，RSNA）儿科放射会场安排胎儿MR的专场，此后胎儿MR在国内迅速发展起来，至今在国内陆续开展胎儿MR的医院已有数10家[6]。新一代MR拥有更强的梯度场，结合并行采集技术，图像质量已经能够达到胎儿影像学诊断的标准。2010年国内有学者使用半傅里叶采集序列测量引产儿模型的容积量，其误差率为7.11%[7]。国外文献报道[8]，1.5TMR的场强和梯度场噪声对胎儿无任何影响，同时在MR成像采集过程中，测量羊水、胎脑和胎腹的温度，未发现温度变化。

正常的羊水量可为胎儿的生长、发育以及运动提供必要的环境。羊水量在孕16周时约200 mL，然后逐渐增加到妊娠34～35周时的980 mL，之后逐渐减少，直至孕40周时羊水量为800 mL，妊娠42周时减少为540 mL。胎儿尿液和呼吸道分泌物是羊水的主要来源，胎儿的吞咽活动和膜内吸收是羊水吸收的主要途径。但现阶段调节羊水量平衡的具体机制尚不明确。羊水量＞2000 mL即羊水过多，其病因多为胎儿疾病，如神经管缺陷性疾病、消化道畸形、腹部缺陷、膈疝等[9]。一旦诊断为羊水过多，必须对母体和胎儿做系统的检查以确定具体的病因。羊水量＜300 mL为羊水过少，在羊水过少的报道中，有关胎儿先天性发育畸形的疾病包括染色体异常、囊性淋巴瘤、泌尿生殖道畸形等，其中以先天性泌尿系统异常最为多见。在过期妊娠中，羊水量是评估剖宫产的重要参考指标。因此，羊水对于胎儿在宫内生存有着重大的意义，过多和过少都是危险的讯号。通过区域生长法对羊水量进行测量，可获得较真实的羊水量数据，为医生诊断疾病提供依据。

图像分割一直是医学图像处理的研究热点。有学者采用阈值分割法对子宫内的羊水进行分割，但效果不佳。孕妇宫内结构复杂，羊水的流动、胎儿的四肢、脐带等都可能造成自动分割不准确。区域生长法是把相同或相似性质的像素连通构成最终的分割区域。羊水在胎儿MR T2加权图像中为高信号，容易与其他组织区分，因此使用区域生长法来分割宫内的羊水和其他组织并计算准确的羊水量是可行的。在羊水测量的过程中，采用区域生长法对图像进行分割具有操作简单、分割效果好等优势。相比于传统的分割方法具有处理时间短的优势，处理一组图像平均只需5 min，而传统的图像分割每组需要近30 min。由于算法的限制，在羊水过少、多胎等情况下采用区域生长法测量羊水量，会导致结果有一定的误差。但作为一种测量手段，准确性方面相比于B超测量具有明显优势，可以作为临床对于胎儿羊水量评估的有效手段。

[1] Sepulveda W,Alcalde JL,Schnapp C,et al．Perinatal outcome after prenatal diagnosis of placental chorioangioma[J]．Obstet Gynecol,2003,102(5 Pt 1):1028-1033．

[2] Magann EF,Nolan TE,Hess LW,et al．Measurement of amniotic fluid volume: accuracy of ultrasonography techniques[J]．Obstet Gynecol,1992,167(6):1533-1537．

[3] Hong TH,Rosenfeld A．Compact region extraction using weighted pixel linking in a pyramid[J]．IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell,1984,6(2):222-229．

[4] 孙涛,石银龙,韩善清．SSFSE序列在胎儿中枢神经系统MR检查中的应用[J]．中国医疗设备,2012,27(7):165-166,162．

[5] Baker PN,Johnson IR,Boulby P,et al．Measurement of amniotic fluid volumes using echo-planar imaging[J]．Obstet Gynaecol,1997,17(3):268-269．

[6] 朱铭．胎儿磁共振—磁共振检查的新领域[J]．磁共振成像,2011,2(1):7-12．

[7] 张永霞,史浩,丁红宇,等．磁共振测量胎儿肾脏体积的初步研究[J]．实用放射学杂志,2010,26(6):887-890．

[8] Levine D,Zuo C,Faro CB,et al．Potential heating effect in the gravid uterus during MR HASTE imaging[J]．Magn Reson Imaging,2001,13(6):856–861．

[9] 张惜阴．实用妇产科学[M]．北京:人民卫生出版社,2004:226

Application of the Region Growing Method in Measuring the Amniotic Fluid in Fetal MRI

HU Li-wei, XUE Lian-yan, DONG Su-zhen, ZHONG Yu-min, ZHU Ming
Department of Radiology, Shanghai Children’ s Medical Center, Shanghai 200127,China

目的 探讨磁共振成像中利用区域生长法测量胎儿羊水量的可行性。方法 选取26例胎儿的磁共振图像，采用传统方法和区域生长法对胎儿的羊水量进行测量，测量误差值并计算回归线性方程。结果 羊水过少时的测量误差为10%～15%，而羊水量正常和过多时的测量误差为1.2%～8%，最后计算得到的回归线性方程为Y=0.975X-9.748。线性方程矫正后的平均羊水量误差仅为2.32%。结论 对胎儿进行磁共振检查后，采用区域生长法测量胎儿的羊水量具有操作简单、测量数据真实等优点，可以作为临床对于胎儿羊水量评估的有效手段。

胎儿磁共振；区域生长法；羊水量测量

Objective To study the feasibility of the region growing method in measuring the amniotic fluid in fetal MRI. Methods Altogether 26 foetuses were selected and scanned by MRI. Then, the amniotic fluid in fetal MRI was measured respectively through the region growing method and the traditional method so as to measure the error value and calculate the linear regression equation. Results The measurement error was 10% to 15% under the conditions of oligohydramnios; while the error was in excess of 1.2% to 8% under the conditions of normality and polyhydramnios. The linear regression equation was calculated as Y=0.975X-9.748. After rectification of the amniotic fluid value through the linear regression equation, the average error was reduced to only 2.32%. Conclusion The region growing was an easy-to-operate method for precise measurement of the amniotic fluid after foetuses were scanned by MRI, which should be used as an effective clinical method to measure the fetal amniotic fluid.

fetal magnetic resonance imaging; the region growing method; measurement of amniotic fluid

R<445.2 class="emphasis_bold">445.2[文献标志码]B445.2

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.04.014

1674-1633(2015)04-0049-03

2014-08-21

2014-09-29

作者邮箱：huliweill@hotmail．com