三维超声虚拟器官计算机辅助分析技术监测胎儿小脑体积

贺惠琴，马明霞，宁 璞，彭 翠

(广州医科大学附属第六医院 清远市人民医院妇产科B超室，广东 清远 511500)

产前超声评估胎儿小脑发育至关重要。目前临床常以二维超声测量小脑横径，但小脑为立体三维结构，且形态不规则，二维超声难以全面评估小脑整体情况。近年有研究[1-3]采用三维超声测量胎儿小脑体积，但尚未建立相关正常值范围。本研究采用三维超声虚拟器官计算机辅助分析(virtual organ computer-aided analysis, VOCAL)技术监测正常胎儿小脑体积，观察正常胎儿小脑体积范围，并分析其与孕周和小脑横径的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年1月—2020年12月于清远市人民医院接受产前超声检查、按末次月经计算孕周为18～32周的450名孕妇，孕妇年龄20～40岁，平均(29.2±4.4)岁；按孕周将胎儿分为15组，每个孕周30胎。纳入标准：①孕妇身体健康，低风险妊娠，无严重妊娠合并症或并发症；②胎儿孕周明确，超声测量孕周与末次月经计算孕周基本相符；③单胎妊娠；④胎儿出生后均健康。排除标准：①胎儿颈项透明层(neck transparent layer， NT)增厚，或有已知结构畸形、软指标异常或染色体异常；②胎儿生长受限(fetal growth restriction， FGR)、宫内窘迫及巨大胎儿。所有孕妇对本研究均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用GE Voluson E8彩色多普勒超声诊断仪，配备VOCAL分析软件；胎儿常规扫查使用二维经腹探头，频率1～5 MHz，胎儿小脑容积扫查使用经腹三维容积探头，频率4～8 MHz，具有动态影像存储、回放功能及图像后处理功能。

采用经腹二维超声于胎儿小脑平面，于同时显示“等号样”透明隔腔、小脑最大横径、小脑蚓部、后颅窝池及枕骨时测量小脑横径；以经腹三维容积超声探头显示小脑平面，启动三维容积扫查，获取容积数据并存储(图1)。调出存储的三维容积数据，选择多平面模式，将图2A平面小脑移至屏幕正中并放大；启动VOCAL程序，以出现一条垂直的虚线为中心轴，其两端各有一个三角形图标，即上、下极点。使中心轴位于小脑横径最宽处，上、下极点位于小脑轮廓外，启动手动体积测量模式，选择旋转步长为30°，于每个旋转平面处描记小脑外缘轮廓，共描记6个平面后点击完成，软件自动生成三维重建图像，并计算小脑体积(图2)；重复3次，取平均值。

图1 三维超声表面模式扫查所获小脑容积数据图 A.小脑横切面； B.小脑冠状面； C.小脑矢状面； D.三维图像

图2 设备自动形成的三维重建图，并计算得出小脑体积 A.于小脑横切面描记其轮廓； B.小脑冠状面； C.小脑矢状面； D.小脑体积三维图

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0统计分析软件。小脑横径、小脑体积均符合正态分布，以±s表示。采用Pearson相关分析观察小脑体积与孕周及小脑横径的相关性，利用曲线拟合回归方程。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 小脑横径及小脑体积 450胎孕18～32周小脑横径、小脑体积均符合正态分布，具体测值见表1。

表1 450胎18～32孕周正常胎儿小脑横径及小脑体积测值(±s)

表1 450胎18～32孕周正常胎儿小脑横径及小脑体积测值(±s)

孕周小脑横径(mm)小脑体积(cm3)18～18+618.68±0.741.12±0.2319～19+619.93±0.731.41±0.2220～20+620.30±0.741.55±0.3421～21+622.43±1.022.05±0.5622～22+624.30±1.042.79±0.5123～23+625.80±1.252.79±0.5124～24+626.87±0.813.62±0.6425～25+628.27±1.264.29±0.7726～26+630.17±0.785.23±0.8527～27+631.90±1.256.67±1.1428～28+633.10±1.607.09±1.7529～29+635.03±1.608.25±1.0130～30+636.97±1.2810.69±1.7531～31+638.70±1.4611.53±1.6732～32+640.73±1.9012.38±2.25

2.2 小脑体积与孕周及小脑横径的相关性Pearson相关分析结果显示，小脑体积与孕周呈正相关(r=0.93，P<0.01)，见图3；曲线拟合回归方程为Y(小脑体积)=13.90-1.57X(孕周)+0.05X2(R2=0.91、P<0.05)。小脑体积与小脑横径呈正相关(r=0.94，P<0.01)，见图4；曲线拟合回归方程为Y(小脑体积)=0.63-0.12X(小脑横径)+0.01X2(R2=0.90，P<0.05)。

图3 胎儿小脑体积与孕周相关性的散点图 图4 胎儿小脑体积与小脑横径相关性的散点图

3 讨论

小脑是颅后窝重要结构，为神经系统最初分化、亦是最后成熟的结构之一，其发育从胚胎早期直至出生后持续数年[4]。小脑在子宫内的生长发育过程复杂，如其发育不良，将导致平衡、姿势、运动和学习等功能障碍。评估小脑生长发育时，小脑体积是目前最常用的客观评价指标之一。近年来，有研究[5-6]采用MRI测量小脑体积，但该方法不及三维超声方便、经济、有效。

三维超声VOCAL技术为容积自动测量技术，近年来已应用于临床[7-10]。VOCAL技术可提供多种测量角度，且在不同旋转角度测量所获结果的一致性良好[11]。为节省时间成本，本研究采用30旋转测量法。VOCAL描记方法包括手动描记、全自动及半自动描记。为更准确地勾勒小脑轮廓，本研究采用手动描记方式。临床工作中，如针对每一胎儿均于启动VOCAL程序后旋转6个平面并分别对其中的结构加以描记，需耗费一定时间及人力，故常存取容积数据再作后处理分析。VOCAL技术能处理多平面资料，并可重建组织器官。

32周后胎儿受颅底伪影或母体骨盆影响较大，而18周前胎儿小脑蚓部未发育完全，故本研究以18～32孕周正常胎儿为观察对象，此阶段羊水充足、胎儿未入盆，容积成像显示胎儿颅内结构清晰，图像质量较好，后颅窝池描绘成功率较高。本研究选择小脑横切面描记小脑边界，是由于此平面相比小脑冠状面及矢状面能更清晰地显示小脑整体轮廓。利用VOCAL技术不仅可获得小脑体积数据，还能重建出正常小脑三维形态，更具直观性及准确性。

既往研究[12]报道，胎儿发育过程中小脑形状有所改变，随孕周增加，其小脑横径与小脑宽度之比呈下降趋势。本研究结果显示，18～32孕周胎儿小脑体积随孕周增加而呈曲线增长，但其间增长趋势并非匀速，18～23孕周期间增长较缓慢， 24周后增长加快。SCOTT等[13]观察小脑生长轨迹，发现胎儿小脑体积在20～31孕周期间增加约7倍，本研究结果与之相近。ARAUJO等[1]分析52胎巴西胎儿小脑生长情况，发现小脑体积与孕周、小脑横径及胎儿各项生长指标均呈正相关。本研究结果显示，胎儿小脑体积与孕周、小脑横径均呈正相关，并以此拟合得出二次方程，在临床工作中可根据孕周或小脑横径粗略估算正常小脑体积参考值，并可与实测胎儿小脑体积进行对比，综合评估胎儿小脑发育情况。

既往研究[14]发现，小脑发育不良时，小脑横径与小脑体积均减小。何苗等[15]提出小脑发育不良与18-三体综合征相关，如小脑前后径与小脑横径比值较小；而VINKESTEIJN等[16]认为小脑横径不能作为评估染色体异常胎儿小脑发育不良的指标。曾施等[17]报道，先天性心脏病胎儿小脑体积小于正常胎儿，提示其小脑存在一定程度发育迟缓。本研究发现正常胎儿小脑横径与小脑体积呈正相关，即小脑横径增宽时小脑体积也随之增大，但评估小脑发育时，小脑体积更为直观、可信。

本研究的主要不足：由于超声探查的局限性，仅选择孕18～32周正常胎儿，未能获得32周后胎儿的小脑体积数据；分析VOCAL图像时，无法完全消除颅底伪像，可能影响描记小脑轮廓的准确性；有限样本均来源于同一医院，且未能对各孕周胎儿小脑横径及小脑体积进行总体及两两比较，有待多中心、大样本研究加以完善。

综上所述，利用三维超声VOCAL技术可监测胎儿小脑体积、评估小脑发育情况，为产前筛查提供参考。