三维容积超声结合彩色多普勒技术在正常胎儿主动脉弓和头臂血管发出检查中的应用

张颖，王彧，王美莲

（中国医科大学1.附属盛京医院超声科，沈阳110004；2.基础医学院病原生物学教研室，沈阳110122）



三维容积超声结合彩色多普勒技术在正常胎儿主动脉弓和头臂血管发出检查中的应用

张颖1，王彧1，王美莲2

（中国医科大学1.附属盛京医院超声科，沈阳110004；2.基础医学院病原生物学教研室，沈阳110122）

摘要目的探讨二维及三维容积超声结合彩色多普勒技术在显示正常胎儿主动脉弓及头臂血管发出中的价值。方法随机选择2014年9月至2015年9月于中国医科大学附属盛京医院门诊进行常规产科超声检查的150例孕妇（150例正常胎儿）为研究对象。将胎儿按孕周分为19～22周、23～26周、27～30周、31～34周4组。胎儿矢状面连续超声检查，观察并计数主动脉弓及头臂血管；胎儿矢状面采集心脏三维容积数据，同时开启彩色多普勒功能。利用图像后处理软件对容积数据分析重建，获取胎儿主动脉弓及头臂血管的三维图像，观察并计数主动脉弓及头臂血管。比较两种方法显示主动脉弓及头臂血管情况。结果孕＜31周胎儿三维容积超声较二维超声能够显示更多的头臂血管；而孕≥31周胎儿二维超声明显优于三维容积超声。结论利用二维超声心动图对胎儿矢状面行连续超声检查可有效显示胎儿主动脉弓及头臂血管的发出。在孕周较小时，利用三维容积超声结合彩色多普勒技术可更好地显示胎儿主动脉弓及头臂血管的发出，且三维重建图像直观、立体，有助于理解心脏大血管的空间立体结构。

关键词胎儿；主动脉弓；三维容积超声；彩色多普勒

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胎儿心脏畸形的准确诊断是目前产科超声的研究热点之一。随着超声医师临床经验积累，越来越多的心脏畸形（较大的室间隔缺损、法洛四联症、右室双出口、大动脉转位及共同动脉干等）在孕期被筛查出来，但主动脉弓及头臂血管发出异常（主动脉缩窄、主动脉弓离断及头臂血管变异等）胎儿却容易漏诊。当前，国内大多产前诊断中心应用心脏多个横断面超声检查来筛查胎儿心脏畸形，可检出绝大多数胎儿的先天性心脏疾病。但对于主动脉弓及头臂血管发出异常的胎儿来说，横断面超声检查有一定的局限性。矢状面超声检查可获取主动脉弓切面，于该切面上连续超声检查可明确头臂动脉的发出［1-3］。

三维容积超声利用时空影像关联（spatio-tempora1 image corre1ation，STIC）技术可获取胎儿心脏及大血管的容积数据，通过后处理进行合理切割可获取无穷多的切面，甚至包含常规二维超声所不能获取的切面［4-7］。若采集三维数据时同时开启彩色多普勒显像，则图像重建后可获取大血管的优质三维立体图像。本研究与二维超声进行比较，评价三维容积超声结合彩色多普勒技术在显示正常胎儿主动脉弓及头臂血管发出的价值。

1　材料与方法

1.1研究对象

随机选择2014年9月至2015年9月盛京医院门诊常规产科超声检查的150例孕妇（150例正常胎儿）为研究对象。孕周19～34周，平均29.4周。孕妇年龄19～37岁，平均26.8岁，均为单胎妊娠，均无高血压、糖尿病、肾病等疾病，均无先天性心脏病家族史。按胎儿孕周分为4组：19～22周（35例）、23～26周（40例）、27～30周（40例）、31～34周（35例）。

1.2仪器和方法

采用GE Vo1uson E8三维超声诊断仪，配备三维容积探头，频率2～5 MHz。常规行胎儿超声检查，排除各种心外畸形。获取胎儿纵断面及心脏水平、上腹部水平横断面以确定胎儿内脏及心脏位置正常。从四腔心切面向胎儿头侧连续超声检查，顺次获取左右心室流出道切面、三血管切面及三血管-气管切面来排除胎儿心内畸形。

矢状面超声检查获取胎儿主动脉弓切面，以主动脉弓为轴心轻微旋转声束，探查发出的头臂血管，记录显示的头臂血管数目。当清晰地显示主动脉弓时，显示血管计数值为1；若额外清晰显示1条头臂血管，计数为2；若额外显示2条头臂血管，计数为3；额外显示3条头臂血管，计数为4。

在获取胎儿矢状面切面基础上，开启彩色多普勒，采集胎儿心脏三维容积数据。将帧频设置为中或高，采集时间12.5～15 s，采集角度30°～45°。叮嘱孕妇屏住呼吸，选择无明显胎动时采集。图像采集完毕后自动以多平面的形式展现出来，并将获取的容积数据存储。

采用4D viewer 14.0对获取的容积数据进行脱机后处理。点击“RENDER”进行三维图像重建，适当添加伪彩、调节图像亮度及对比度，适当旋转X轴、Y轴及Z轴角度，适当调整B平面中取样框的大小，以获取清晰的主动脉弓及头臂血管的三维图像。记录主动脉弓及所显示的头臂血管数目。

1.3统计学分析

采用SPSS统计软件，数据采用x±s表示，组间比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学医意义。

2　结果

矢状面连续超声检查可显示主动脉弓及头臂动脉的发出（图1），利用三维容积超声并结合彩色多普勒技术所获取的三维图像则更加直观、立体地显示出主动脉弓及头臂血管的发出（图2）。

图1　二维超声矢状面超声检查结果Fig.1 The results by sagittal scans by two⁃dimensional echocardiography

结果显示，27～30周胎儿二维超声对主动脉弓及头臂血管显示最佳，23～26周胎儿三维容积超声对主动脉弓及头臂血管显示效果最佳。与二维超声比较，对＜31周胎儿三维容积超声结合彩色多普勒技术能够更好地显示主动脉弓及头臂血管；≥31周胎儿三维法对主动脉弓及头臂血管的显示效果显著降低（P＜0.05），见表1。

3　讨论

根据AIUM推荐的胎儿心脏诊断规范［8］，二维超声心动图是胎儿心脏检查中的重要部分，事实证明，单纯二维超声心动图可检出绝大多数的胎儿心脏畸形，如较大的室间隔缺损、房室间隔缺损、圆锥动脉干畸形（包括法洛四联症、大动脉转位、右室双出口及共同动脉干等）等。当然，更加成熟的诊断思路及超声检查规范是正确筛查或诊断胎儿先天性心脏病的基石。从四腔心切面筛查、四腔心加双流出道筛查，到现在最成熟的心脏四个水平横断面筛查法，胎儿先天性心脏病的检出率得到了显著提高。在心脏四水平横断面筛查法中，添加了对胎儿大动脉水平的横断面超声检查，所以可检出很多胎儿主动脉及肺动脉的畸形，具有重大的意义。但横断面超声检查有一定的局限性，一般依赖于在横断面上通过观察主动脉、肺动脉及上腔静脉的位置及排列关系、血管管径的比例关系等因素来判定胎儿大血管有无异常，但是无法连续观察具体某根血管的走行及分支。例如，在主动脉弓缩窄的胎儿中，三血管切面及三血管-气管切面可观察到主动脉内径较肺动脉比例明显减小，提示主动脉弓缩窄的可能性，但很难判定狭窄是限局性还是累及整个主动脉弓；对主动脉弓离断的胎儿，三血管-气管切面不能观察到主动脉与肺动脉的汇合提示主动脉弓离断的可能，但横断面超声检查的局限性不能连续观察升主动脉的走行及分支，因此无法具体判断离断的类型。矢状面的超声检查可很好地解决这个问题。主动脉及肺动脉的长轴近似在矢状面上，在AIUM的诊断规范中提出可利用矢状面超声检查观察大动脉水平的畸形。本研究提出利用矢状面超声检查观察正常胎儿主动脉弓及头臂血管的发出情况亦是强调矢状面超声检查法在胎儿心脏畸形筛查中的重要性。结果证实，利用矢状面连续超声检查可良好显示胎儿主动脉弓（各孕周平均检出血管数＞1），并可显示部分头臂血管。

表1　二维及三维技术对正常胎儿主动脉弓及头臂血管显示情况比较Tab.1 Comparison of two⁃dimensional and three⁃dimensional techniques for the display of the normal fetal aortic arch and the branches

图2　三维容积超声结合彩色多普勒获取的三维重建图像Fig.2　Identification by three⁃dimensional sonography together with color doppler

目前，STIC技术已在国内大多产前诊断中心得到初步应用。利用三维容积超声和STIC技术可对胎儿心脏一次超声检查获取的容积数据进行不同角度的切割，理论上可获取无数的诊断切面，包括某些常规二维超声所不可能获取的切面（如冠状面）［9］。STIC技术有多种成像模式，各有不同的特点和优点。在采集容积数据同时开启其他辅助功能（B-f1ow、彩色多普勒或高分辨能量多普勒），则所获取的容积数据将包含更多的血流信息，可用来重建三维图像。前期研究［10］中已经证实三维容积超声结合B-f1ow技术可很好地显示胎儿肺静脉结构。本研究则证实了利用三维容积超声技术结合彩色多普勒可有效地显示正常胎儿的主动脉弓及头臂血管的发出情况。同样证明了在孕周较小的情况下，三维技术与二维技术相比可更好地显示胎儿主动脉弓及头臂血管的发出，具有一定的技术优势。

容积数据的质量直接影响到图像后处理所获取的三维重建图像的质量。数据采集时，仪器条件的设定十分重要，开启多普勒后，应将彩色速度标尺调至30～40 cm/s，并适当降低二维增益以更好地显示血流信息。同时，应合理设定采集时间和角度，采集时尽量避开胎儿肋骨声影的干扰。仪器的帧频最好设置为高，这样采集的数据包含的信息量更多，重建效果好。采集时一定选择无胎动、胎儿心律规整时进行，否则会有运动伪差。当然，三维容积超声也有一定局限性，在胎儿孕周较大时，采集容积数据时可能会受胎儿肋骨声影影响较大，以至于影响容积数据的质量，并导致所获取的三维图像质量降低。这也是本研究中孕31周以上的胎儿三维显示效果降低的重要原因。

本研究为前瞻性研究，利用二维超声心动图对胎儿矢状面行连续超声检查可简单、有效显示胎儿主动脉弓及头臂血管的发出。在孕周较小时，利用三维容积超声结合彩色多普勒技术可更好地显示胎儿主动脉弓及头臂血管的发出，且三维重建图像更直观、立体，有助于理解心脏大血管的空间立体结构，对于超声医生更好地理解正常及异常的大血管解剖起到了重要作用。

参考文献：

［1］Zhang D，Zhang Y，Ren W，et a1. Prenata1 diagnosis of feta1 interrupted aortic arch type A by two-dimensiona1 echocardiography and four-dimensiona1 echocardiography with B-f1ow imaging and spatiotempora1 image corre1ation［J］. Echocardiography，2016，33（1）：90-98.

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（编辑武玉欣）

Applicationof Three-dimensional Sonographywith Color Dopplerin Detectionof Normal Fetal Aortic Archand Brachiocephalic Arteries

ZHANGYing1，WANGYu1，WANGMei1ian2
（1.Departmentof U1trasound，Shengjing Hospita1，China Medica1 University，Shenyang 110004，China；2.Departmentof Pathogenic Bio1ogy，Co11egeof Basic Medica1 Science，China Medica1 University，Shenyang110122，China）

AbstractObjective Toeva1uatethec1inica1significanceoftraditiona1two-dimensiona1 echocardiographyandthree-dimensiona1 vo1umesonographycombinedwithco1ordopp1erinthedetectionofnorma1feta1aorticarchandthebrachiocepha1icarteries. Methods Atota1of150norma1fetuses were enro11ed in the prospective study from September 2014 to September 2015 for routine obstetrica1 u1trasound .The fetuses were divided into four subgroups according to gestationa1 weeks 19 to 22，23 to 26，27 to 30，and 31 to 34. Sagitta1 scans were used to detect aortic arch and its branches. three-dimensiona1 vo1umedatasetswereacquiredatthesagitta1viewwhenopeningco1ordopp1erfunction.Three-dimensiona1 vo1umepost-ana1- ysis was performed to obtain the rendered images of aortic arch and the branches. The number of vesse1s were recorded by both two-dimensiona1 and three-dimensiona1 methods. Comparisons were made between these two methods in the visua1ization number of aortic arch and the brachiocepha1ic arteries. Results The three-dimensiona1 moda1ity was better than traditiona1 two-dimensiona1 method in visua1ization of more vesse1s before 31 gestationa1 weeks，whi1e the two-dimensiona1 method did a better work in the 1ate pregnancy. Conclusion It is possib1e and simp1e to identify feta1 aortic arch and brachiocepha1ic arteries by sagitta1 scans with two-dimensiona1 echocardiography. However，three-dimensiona1 vo1ume sonography combined with co1or dopp1er is better in disp1aying more vesse1s than two-dimensiona1 method in ear1y pregnancies. The beautifu1 three-dimensiona1 imagesarehe1pfu1inunderstandingthespatia1re1ationshipsofthegreatarteriesforobstetricsonographers.

Keywordsfeta1；aortic arch；three-dimensiona1 sonography；co1or dopp1er

中图分类号R71；R445.1

文献标志码A

文章编号0258-4646（2016）06-0531-04

DOI：10.12007/j.issn.0258-4646.2016.06.013

基金项目：辽宁省科学技术计划（2012225098）；沈阳市科学技术计划（F16-206-9-11）

作者简介：张颖（1975 -），男，副教授，博士.

收稿日期：2016-01-12