时间空间相关成像联合5D Heart智能导航技术用于正常胎儿心脏超声筛查

胡丽蓉，冉海涛，罗 瑜，马晓娟，杨 芳，王志刚

(1.成都市第一人民医院超声科，四川 成都 610041；2.重庆医科大学超声影像学研究所，重庆 400010)

常规二维超声是胎儿心脏超声筛查的基础，对于检出胎儿先天性心脏病(简称先心病)具有重要意义[1]；但胎儿心脏体积小、搏动快、结构复杂，且产前超声医师水平参差不齐，对胎儿先心病检出率不一，且较为耗时。时间空间相关成像(spatiotemporal image correlation， STIC)技术采用容积探头，可在短时间内完成对胎儿心脏的连续扫描，获取容积数据；5D Heart智能导航技术可对容积数据进行智能导航，并呈现胎儿心脏相应切面声像图。本研究采用STIC联合5D Heart智能导航技术对正常胎儿心脏进行检查，并与常规二维超声比较，探讨其在正常胎儿心脏超声筛查中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年1—8月在我院经胎儿心脏超声筛查未见明显异常的114胎胎儿，均为单胎，孕22～26周，平均(24.77±0.63)周；孕妇年龄20～43岁，平均(28.6±4.6)岁，无妊娠高危因素；受检孕妇均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Samsung WS80A超声诊断仪，配备胎儿心脏扫查模式和5D Heart智能导航胎儿心脏分析软件。

常规二维超声检查：采用CA1-7A凸阵探头，频率3～5 MHz，选择胎儿心脏模式，采集9个胎儿心脏切面：四腔心(four-chamber， 4-CH)切面、五腔心(five-chamber， 5-CH)切面、左心室流出道(left ventricular outflow tract， LVOT)切面、右心室流出道(right ventricular outflow tract， RVOT)切面、三血管气管(three vessels and trachea， 3VT)切面、主动脉弓(aortic-arch， Ao-Arch)切面、动脉导管弓(ductal-arch， D-Arch)切面、腔静脉长轴(vena cava， VC)切面和胃泡水平腹部(abdomen， Ab)横切面。容积数据采集：采用CV1-8A容积探头，频率4～8 MHz，选择胎儿心脏-5D模式，设置扫描时间15 s，扫描角度40°，以4-CH切面为初始切面，容积取样框位于4-CH切面，包括整个胸腔(即包含心脏、肺组织、脊柱、双侧肋骨)，嘱孕妇屏气后启动STIC容积数据采集，并将数据存储至硬盘。分别记录2种检查方法采集图像所需时间。以上操作均由同一名医师(医师甲，具有产前诊断资质和3年胎儿心脏超声筛查经验)完成。

采用5D Heart智能导航分析软件对STIC容积数据进行自动导航、识别，并逐步标记7个导航点(图1)，必要时行人工校正以确保导航点位置准确：于Ab切面上定位降主动脉，4-CH切面上定位胸主动脉、房室交点、右心房壁，3VT切面上定位肺动脉瓣、上腔静脉、主动脉横弓；软件可自动于仪器同一屏幕呈现与常规二维超声相同的9个胎儿心脏切面(图2)。

1.3 图像分析 由医师甲分别对常规二维超声和STIC联合5D Heart智能导航技术呈现的9个胎儿心脏切面的图像质量进行评分；间隔1周后，医师甲再次、医师乙(具有产前诊断资质及3年胎儿心脏超声筛查经验)首次对STIC联合5D Heart智能导航技术的图像质量进行评分。评分标准[2]：1分，未能完全显示该切面应显示的所有解剖结构；2分，基本显示该切面应显示的所有解剖结构，但清晰度一般；3分，清晰显示该切面应显示的所有解剖结构。2、3分为合格图像，计算显示合格率。

2 结果

对114胎成功完成常规二维超声检查；采集心脏容积数据114胎，其中2胎因胎动明显无法确定导航点位置而被排除，对其余112胎进行了分析；采集容积数据和常规二维超声图像的时间分别为(94.76±35.21)s和(595.88±139.29)s，差异有统计学意义(t=-36.321，P<0.001)。

医师甲分析常规二维超声与STIC联合5D Heart智能导航技术对各胎儿心脏切面的显示合格率均较高，LVOT和Ab切面二维超声图像显示合格率高于STIC联合5D Heart智能导航技术(P均<0.05)，其他切面合格率差异均无统计学意义(P均>0.05，表1)。医师甲2次分析STIC联合5D Heart智能导航技术Ao-Arch切面图像质量评分一致性较好(Kappa=0.593)，其余各切面图像质量评分的一致性好(Kappa均>0.75，表2)。医师甲、乙之间分析STIC联合5D Heart智能导航技术3VT切面图像质量评分一致性较差(Kappa=0.387)，Ao-Arch切面一致性较好(Kappa=0.593)，其余各切面评分一致性好(Kappa均>0.75，表3)。

表1 医师甲采用2种检查方法对各切面的显示合格率比较[胎(%)]

表2 医师甲2次分析STIC联合5D Heart智能导航技术各切面评分的一致性检验

表3 医师甲与医师乙之间分析STIC联合5D Heart智能导航技术各切面评分一致性检验

图15D Heart智能导航技术对容积数据逐步标记7个导航点 A.于Ab切面定位降主动脉； B～D.于4-CH切面定位胸主动脉、房室交点和右心房壁； E～G.于3VT切面定位肺动脉瓣、上腔静脉和主动脉横弓

图2 STIC联合5D Heart智能导航技术呈现9个胎儿心脏切面 A.3VT； B.4-CH； C.5-CH； D.LVOT； E.RVOT； F.Ab； G.D-Arch； H.Ao-Arch； I.VC

3 讨论

胎儿先天性心脏畸形是最常见的先天性畸形，约占全部胎儿畸形的30%[3]。超声是胎儿先天性心脏畸形最重要的影像学筛查方法[4]。国际妇产超声协会最新中孕期胎儿心脏超声检查指南中，推荐将4-CH、LVOT、RVOT、3VT、Ab切面作为胎儿心脏超声筛查的常用切面[1]；一旦发现心脏异常，则扫查更多辅助切面来分析心脏大血管结构，包括Ao-Arch、D-Arch及VC等美国超声心动图学会关于胎儿超声心动图检查指南推荐的切面[5]。心脏大血管节段性分析法是目前国际公认的分析心脏结构畸形的重要方法，可使诊断简单化、条理化，也是诊断先天性心脏畸形最为准确的影像学方法。该法将心脏分为心房、心室和大动脉3个节段，节段间有静脉心房连接、心房心室连接及心室动脉连接，通过分析内脏位置、各节段连接及空间排列关系等对胎儿心脏结构进行筛查。本研究运用STIC联合5D Heart智能导航技术呈现9个胎儿心脏切面，包含之前推荐的所有扫查切面，亦包含心脏大血管节段性分析法对胎儿心脏进行分析的所有要素。同时，STIC联合5D Heart智能导航技术生成动态图像，可观察心动周期内不同时相房室瓣及半月瓣开闭情况。

本研究中STIC联合5D Heart智能导航技术对4-CH、5-CH、RVOT、3VT、Ao-Arch、D-Arch、VC切面的显示率均在90%以上，与常规二维超声比较差异无统计学意义(P均>0.05)；对Ab切面的显示率为94.64%(106/112)，低于常规二维超声(114/114，100%，P=0.012)。分析原因，可能在于本研究获取容积数据的扫描角度均为40°、扫描时间均为15 s，扫描范围未完全包括胎儿上腹部，从而影响了对该切面的显示。本研究中LVOT切面的显示合格率低于常规二维超声(P=0.033)，可能因主动脉管径相对于肺动脉主干管径及各房室径较为细小，而LVOT切面与4-CH切面夹角较小(约30°)[6]，使容积数据内LVOT切面信息数据相对减少，影响该切面图像重建，与Veronese等[7]的研究结果基本一致。

4-CH切面是胎儿心脏超声筛查最重要和最基础的切面[1,6]。本研究采集容积数据是以4-CH切面为初始切面，简单易行，超声医师经过短期的培训便可熟练操作[8-9]；5D Heart智能导航技术基于STIC技术获取容积数据，对容积数据自动导航、标记7个导航点即可获得9个胎儿心脏切面[10]。分析容积数据的医师需熟悉胎儿心脏解剖结构，可辨认声像图中正常及异常胎儿心脏结构。本研究中参与图像分析的医师均具有产前诊断资质和3年胎儿心脏超声筛查经验。不同医师间(除3VT和Ao-Arch切面)及同一医师不同时间(除Ao-Arch切面)分析容积数据后对各切面的评分一致性好(Kappa均>0.75)，提示STIC联合5D Heart智能导航技术对胎儿心脏各切面显示的操作性强、可重复性好。

受多种因素影响，常规二维胎儿心脏超声检查耗时较长，而国际超声界一直遵循ALARA(as low as reasonably achievable)原则，故缩短检查时间非常必要。本研究采用STIC联合5D Heart智能导航技术，图像采集时间明显少于常规二维胎儿心脏超声。

本研究的局限性：5D Heart智能导航技术是基于STIC技术进行，图像质量受胎位、胎动、羊水量、骨骼声影等的影响；彩色多普勒血流信息有助于识别心脏结构瓣膜异常[11]，而本研究所呈现的胎儿心脏切面均为灰阶切面，且仅观察了正常胎儿心脏，已有学者[12]运用该技术对右位心合并复杂先天性心脏畸形胎儿做出正确诊断；评估胎儿心功能有赖于定量分析心室容积等[13]，本研究所用技术主要显示胎儿心脏大血管结构，无法进行数据测量及定量分析。

综上所述，STIC联合5D Heart智能导航技术对胎儿心脏容积数据采集简便，可缩短检查时间，呈现的9个胎儿心脏切面图像质量能够满足胎儿心脏超声筛查的需要；但参与图像分析的医师需具备诊断胎儿心脏先天畸形的能力；该技术在正常胎儿心脏超声筛查中具有可行性和可重复性，应用前景广阔。