基于四维时空关联成像技术建立早中孕期胎儿心胸比正常参考值范围▲

黎新艳 庞彩英 杨水华 黄飞雪 陈良剑 黄 欢 李圆圆 田晓先 谭 玲 胡慧云

(1 广西壮族自治区妇幼保健院超声科，2 广西胎儿疾病临床医学研究中心，3 广西壮族自治区出生缺陷预防控制研究所，南宁市 530003，电子邮箱：171060227@qq.com)

心胸比指心脏与胸廓大小比例，包括心胸横径比、周长比和面积比[1]。心胸比是产前超声检查中常见的测量指标，可作为评估胎儿心脏大小、肺部及胸廓病变的一项重要指标。目前有关超声测量心胸比的研究均建立在二维超声的基础之上,且大多集中在中晚孕期，或只研究了其中一类比值的正常值范围[2-4]。由于胎儿心脏为一不规则结构，二维超声在测量心脏及胸廓大小时容易产生误差[5-6]。采用四维时空关联成像(spatio temporal image correlation，STIC)技术能够快速获取胎儿心脏容积并离线显示任意标准切面，可以在所有维度上对胎儿脏器径线进行精确的测量[7]。本研究应用四维STIC技术采集早中孕期正常胎儿心脏的容积数据，并离线分析测量胎儿心胸比，建立早中孕期胎儿心胸比正常参考值范围，旨在为临床评估胎儿心脏大小以及肺和胸廓发育情况提供参考。现将结果报告如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 纳入2018年5月至2019年6月在广西壮族自治区妇幼保健院行产前检查的孕周11～23+6周正常单胎孕妇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。纳入标准：(1)孕妇孕前月经规则并通过测量早孕期胎儿头臀长纠正孕龄；(2)低危风险妊娠，孕妇健康，未合并妊娠高血压、糖尿病、感染等疾病；(3)胎儿无心内及心外结构畸形。排除标准：(1)通过STIC技术无法获得满意的心脏容积图像；(2)胎儿宫内发育异常。本研究经医院伦理委员会讨论审批通过，所有研究对象均签署书面知情同意书。

1.2 测量方法 (1)STIC检查方法。采用美国GE Voluson E8及E10彩色多普勒超声诊断仪，2D/3D容积探头，频率4～8 MHz。对胎儿整体发育情况进行评估，并对胎儿心外结构、羊水及胎儿附属物进行系统检查，排除胎儿心外畸形。常规测量生长相关指标，记录胎儿确切孕周。使用3D容积探头，并将其切换进入3D/4D模式，将胎儿心尖四腔心或侧位四腔心作为初始采集平面，调节取样框包络整个胎儿心脏，根据不同孕周将采集时间设为7～12 s，扫描角度为15°～40°；孕妇在整个采集过程中尽量屏气，启动STIC容积探头自动扫描胎儿整个心脏，采集容积数据，每个胎儿采集3～5个容积数据。如遇胎动频繁，则休息后再采集[8]。(2)图像离线分析方法。获取胎儿心脏容积数据后，采用GE公司的4D View 9.0成像软件，应用动态正交三平面模式,对获得的容积数据进行脱机分析。胎儿心胸比的测量均在标准四腔心观进行。标准四腔心观的获取方法：在多平面视图的a、b和c面板上的3个正交平面上同时显示包含胎儿胸廓的胎儿心脏动态图像；通过移动参考点并将胎儿心脏在3个正交轴(X轴、Y轴、Z轴)上分别旋转，对图像进行细致的调整，使得3个平面上均可显示室间隔；调节a面板图像(图1A)室间隔与b面板图像(图1B)室间隔在同一水平，此时c面板图像(图1C)可显示室间隔的全貌，即可认定为正确的图像。将平面a中四腔心视图冻结在舒张末期，此时应显示至少一条完整的胎儿肋骨，而脊柱为3个强回声点；在室瓣水平测量心脏外缘横径；经由心脏中纵轴从心底到心尖最大径测量心脏长径；清晰显示心脏后用轨迹球描画其边界即可得到心脏面积的测量值[9]。胎儿胸部的测量指标包括胸廓横径、胸廓周长和胸廓面积。其中在胸腔左右侧最宽处肋骨外缘测量胸腔横径；用轨迹球描画胎儿胸廓骨性轮廓即可得到胸廓周长和胸廓面积的测量值。以上数据均测量3次取平均值，最后计算出心胸横径比、周长比及面积比。

图1 STIC中获取的标准四腔心观图像

图2 调整完毕后胎儿心脏及胸廓大小测量示意图

1.3 统计学分析 采用SPSS 25.0软件对数据进行统计分析。采用K-S检验对计量资料进行正态性检验，均符合正态分布，以(x±s)表示。采用散点图、线性回归模型分析胎儿心胸横径比、周长比及面积比与孕周的相关性。采用正态近似法制定不同孕周各指标的95%医学参考值范围(双侧)。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 STIC容积图像数据获取成功率 675例孕妇中，有66例的STIC心脏容积图像不满意，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；胎儿STIC容积图像数据获取成功率为90.22%(609/675)，其中孕11～13+6周STIC容积图像数据获取成功率为82.16%(221/269)。最终纳入609例孕妇，年龄18～43(27.7±4.5)岁，心胸横径比、周长比、面积比分别为0.43±0.04、0.49±0.04、0.22±0.04。

2.2 胎儿心胸横径比、周长比及面积比与孕周的相关性 分别以心胸横径比、周长比及面积比为因变量，孕周为自变量，采用散点图、线性回归模型分析其相关性。结果显示，胎儿心胸横径比、周长比及面积比均与孕周呈正相关(均P<0.05)。见表1、图3。

表1 基于孕周的胎儿心胸比直线回归方程

图3 胎儿心胸横径比、周长比及面积比与孕周的散点图

2.3 不同孕周胎儿心胸横径比、周长比及面积比的正常值范围 由于不同孕周各指标数据均为正态分布，采用正态近似法制定双侧制定95%参考值范围，上限为x+1.96s，下限为x-1.96s。相关结果见表2。

表2 不同孕周正常胎儿心胸横径比、周长比和面积比的正常值

3 讨 论

胎儿心胸比这一概念由Garrett等[10]于1970年首先提出。导致胎儿心胸比增大的病因主要有胎儿贫血、感染、先天性心脏病和骨骼发育不良等[9,11]，而胎儿心胸比减小的病因主要有先天性肺囊腺瘤、高位气道梗阻、肺隔离症等[12]。与胎儿心胸周长比和面积比相比，二维超声测量横径比具有耗时少、简便、可重复性好等优点，但从理论上说，周长比和面积比更能全面反映脏器的大小。然而应用二维超声测量胎儿心胸周长和面积耗时长，且易产生误差，其原因是传统二维超声在检查过程中难以得到四腔心的准确切面，导致左右不对称和测量不准确等问题[5]。STIC技术解决了这一难题。STIC技术是一种四维容积成像技术，其能在容积扫描后直接完成图像的重建,之后即可获得胎儿心脏的四维信息,并能以多种成像模式显示胎儿心脏的立体结构,缩短孕妇检查时间,简化图像采集过程,还可获得任意方向和任意深度的胎儿心血管结构图像。在实际分析图像数据时，操作者只需对心脏平面进行旋转和定位就可以得到合适的平面，而不必像二维超声那样需要在检查过程中不断地调整探头方向，以增加测量精度和准确度。在孕早期时，由于胎儿心脏结构细小，胎心胎动快，较难获得满意的图像，但既往研究显示，在早孕期行STIC检查是可行的[13-14]。本研究结果显示，孕11～13+6周STIC容积图像数据获取成功率为82.16%(221/269)，这也在一定程度上验证了上述观点。另有文献报告，在整个孕期胎儿心胸比相对恒定[3,15]；但也有学者认为，胎儿心胸比随孕周的增长而增加[16]。本研究结果显示,胎儿心胸横径比、周长比及面积比均与孕周呈正相关(均P<0.05)，即胎儿心胸比各指标随孕周的增长而增加。但目前学界对此尚未有定论，尚需更大样本量研究来验证。

国内外已有多项研究报告了二维超声测量胎儿心胸比的正常参考值范围，其中也有关于早中孕期胎儿心胸比正常参考值范围的研究[2-4,6,16-17]。与其他研究相比，本研究具有以下特点：(1)本研究样本量较大，纳入的是单胎妊娠孕妇，且测量采用的是STIC技术，这可保证正常参考值范围的精确性。(2)本研究在测量胸廓数据时只选择没有皮肤软组织的轮廓骨性标志进行测量[17]，避免了将皮肤软组织纳入测量造来的误差。原因是胎儿水肿可导致皮肤增厚，如果将皮肤软组织纳入胸廓测量范围，此时心胸比会明显减小，从而影响对疾病的精确诊断。本研究也存在一定局限性：(1)在胎动或母体呼吸运动时以及脊柱和肢体等遮挡时，STIC技术难以获得理想的容积数据；(2)本研究只纳入了早中孕期正常胎儿；(3)未对心胸比异常病例行进一步分析。

综上所述，孕早中期，正常胎儿的心胸横径比、周长比和面积比均随孕周的增长而增加。本研究建立了基于STIC技术的早中孕期胎儿心胸比(横径比、周长比和面积比)的正常参考值范围，可为诊断和评估胎儿心胸疾病提供参考数据，但其临床应用价值有待进一步研究。