三維超聲評估胎兒心室壁體積的可行性

姚夢霞,章 鳴,周嘉煒,曾 施,周 丹 ,譚 宜*

(1.廣東省人民醫院 廣東省醫學科學院超聲科，廣東 廣州 510080；2.中南大學湘雅二醫院超聲科，湖南 長沙 410011)

三維超聲評估胎兒心室壁體積的可行性

姚夢霞1,章 鳴2,周嘉煒2,曾 施2,周 丹2,譚 宜2*

(1.廣東省人民醫院 廣東省醫學科學院超聲科，廣東 廣州 510080；2.中南大學湘雅二醫院超聲科，湖南 長沙 410011)

目的探討三維超聲時空相關成像(STIC)及虛擬器官計算機輔助分析(VOCAL)技術評估胎兒心室壁體積的可行性。方法測量247胎22～32+6周正常胎兒心室壁體積，采用組內相關系數(ICC)分析觀察者內及觀察者間一致性。測量14胎心臟異常胎兒數據進行有效性驗證。結果胎兒心臟平均室壁體積與孕周具有良好相關性，左心室壁體積=-6.542+0.339×孕周(r2=0.98)，右心室壁體積=-7.509+0.384×孕周(r2=0.74)。右心室壁體積(ICC=0.994、0.888)及左心室壁體積(ICC=0.995、0.972)的觀察者內及觀察者間一致性良好。14胎心臟異常胎兒中，6胎心室壁體積發生改變(小于第5或大于第95百分位數)。結論STIC及VOCAL技術可用于估測胎兒心室壁體積的參考范圍，可重復性良好。

超聲檢查，產前；心室；胎兒

圖1 采用STIC及VOCAL技術計算胎兒左心室腔內及左心室外容積 A.校準光標放置于二尖瓣內邊緣及心內膜邊緣； B.手動測量心室腔內面積； C.校準光標放置于二尖瓣外邊緣及心肌上； D.手動測量心室外面積，包括所有室間隔

近年來，三維超聲時空相關成像(spatiotemporal image correlation， STIC)及虛擬器官計算機輔助分析(virtual organ computer-aided analysis， VOCAL)技術已廣泛用于胎兒心臟，尤其是心功能的研究[1-4]。胎兒先天性心臟病、先天性心律失常、心肌病、心外畸形，甚至孕婦的某些慢性疾病均可引起胎兒心室壁的改變。當胎兒心室壁發生明顯改變時可致流出道梗阻或瓣膜關閉不全，最終影響心功能。傳統二維超聲評估心室壁厚度改變時，僅能觀察到某一切面的靜態平面圖像，所得數據因掃查角度及掃查切面不同可能相差較大，無法全面評估心室壁的改變。三維超聲可全方位顯示胎兒心室壁的立體結構，評估室壁體積更加精確[5-6]。本研究采用STIC及VOCAL技術測量正常胎兒心室壁體積的參考范圍，并在心臟異常胎兒中進行數據驗證。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年12月—2016年2月于我院接受檢查的22～32+6周單胎孕婦261名，年齡18～44歲，平均(29.7±0.5)歲。261胎中，正常胎兒247胎，異常胎兒14胎。正常胎兒入選標準：孕齡明確的正常單胎胎兒；胎兒各項超聲指標與孕齡相符；孕婦無重大基礎疾病和妊娠合并癥。正常胎兒的排除標準：胎兒俯臥位(脊柱位于時鐘位11點～1點)；胎兒畸形；胎兒體質量估測低于正常的10%或高于90%；羊水指數低于正常的3%或高于97%；孕婦合并慢性病；孕婦有抽煙、吸毒或長期服藥史；產后結果無法獲得者。異常胎兒的診斷均經產后隨訪證實。

1.2 儀器與方法 采用GE Voluson E8超聲診斷儀，探頭頻率4～8 MHz，具有胎兒心臟三維檢查STIC模式。所有操作均由1名檢查者進行。在胎兒完全休息或孕婦呼吸暫停時采集容積數據，以四腔心起始，采用STIC技術自動掃描，范圍從上縱隔至上腹部。容積數據采集標準[7]：以胎兒脊柱位于6點時鐘位為初始平面，避免脊柱位于時鐘位11點～1點；選取較窄的ROI以獲得最大幀頻，使圖像瞬時分辨率最優；妊娠中期掃查角度標準化在20°～25°，妊娠晚期掃查角度標準化在35°～40°；采集時間7.5～15.0 s。容積數據儲存標準[8]：胎先露為頭先露時，胎兒心臟左側與檢查者左側相一致；胎先露為臀先露時，胎兒心臟左側與檢查者右側相一致，則將A平面繞著y軸旋轉180°，使胎兒心臟左側與檢查者左側相一致。檢查后多平面重建圖像(圖1)。于舒張末期(此時心室與室壁均處于最大伸展狀態[9])測量心室腔內及心室外容積，心室壁體積為心室外容積與心室腔內容積之差。

初次測量30天后，同一檢查者及與該檢查者具有類似產科檢查經驗的第2名檢查者分別再進行1次測量。

1.3 統計學分析 采用SPSS 18.0統計分析軟件。計算每個孕周胎兒心室壁體積的第5、第50及第95百分位數；采用線性相關和回歸方法分析胎兒心室壁體積與孕周的關系；采用組內相關系數(ICC)評估觀察者內及觀察者間一致性；采用Blade-Altman散點圖的平均相對差與一致性界限評估觀察者內與觀察者間可靠性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 正常胎兒心室壁體積值 胎兒左、右心室壁平均體積與孕周具有良好相關性：左心室壁體積=-6.542+0.339×孕周(r2=0.98)，右心室壁體積=-7.509+0.384×孕周(r2=0.74)。胎兒右心室與左心室壁平均體積比值1.13±0.03(1.07～1.18)。見表1。

2.2 一致性分析 右心室壁體積(ICC=0.994、0.888)及左心室壁體積(ICC=0.995、0.972)的觀察者內及觀察者間一致性良好。右心室壁體積與左心室壁體積有較好的觀察者內可靠性，平均相對差分別為4.38%(一致性界限為-18.66%～9.90%)及2.42%(一致性界限為-18.14%～13.30%)。右心室壁體積與左心室壁體積觀察者間可靠性適中，平均相對差為11%(一致性界限為-36.4%～58.4%)及9.46%(一致性界限為-30.39%～49.31%)。

2.3 心臟異常胎兒心室壁體積 14胎心臟異常胎兒中6胎胎兒的心室室壁體積發生明顯改變，見表2。

3 討論

三維超聲在觀察心臟瓣膜[10]、大血管連接與毗鄰位置及心臟容積方面均有較大優勢。此外，三維超聲還可顯示室間隔[11]、二尖瓣環等解剖結構，且傳統二維超聲難以發現這些解剖結構。STIC技術聯合心動周期的相位信息與心臟三維數據的獲取，具有以下優勢：①可獲得融入胎心率的心室容積數據，并具較佳瞬時分辨率；②對檢查者技術依賴性減低，縮短了檢查時間；③循環回放模式可模擬一個完整的心動周期，顯示與采集平面正交的平面，獲得大量圖像[12]。測量形態不規則的組織器官，VOCAL技術應用最廣，且可重復性高[13]。

表1 STIC及VOCAL技術測量正常胎兒心室壁體積(cm3)

表2 心臟異常胎兒心室壁體積及位于正常范圍的百分位數

本研究采用三維超聲的STIC和VOCAL技術確定正常胎兒心室壁體積的參考范圍，并通過心室壁異常胎兒驗證該參考范圍的有效性。本組14胎胎兒心臟結構或功能異常，其中6胎心室壁發生明顯變化。1胎31+6周心房撲動胎兒心胸面積比增大至0.39，左、右心室壁體積均超過了第95百分位數；1胎28+1周心肌病變/主動脈弓發育不良胎兒左、右心室壁均明顯增厚，尸體解剖證實為肥厚型心肌病。1胎25+4周左心發育不良綜合征胎兒，左心室壁體積明顯減小，右心室壁體積正常，右心室壁與左心室壁體積比值達2.5。2胎法洛四聯癥胎兒左心室壁體積均有所減小，右心室壁體積均處于正常范圍，與出生后的法洛四聯癥不同，可能由于胎兒期左、右心室后負荷相當，不會引起右心室收縮壓增高所致。1胎32周肺動脈狹窄/重度三尖瓣反流胎兒，肺動脈狹窄嚴重，左、右心室比例失調，右心室減小，右心室壁體積亦減小至第3百分位數。

心室壁體積可間接反映心肌的發育狀況。心肌是心臟收縮的基礎，心肌體積改變導致心室順應性改變，影響心肌收縮功能，進而影響整個心功能。因此，評估心室壁體積的變化，對于心臟結構或功能異常的胎兒，以及處于其他病理狀態下的胎兒均有重要意義。心室壁體積可與其他心臟參數一起評估胎兒心功能的發展趨勢與嚴重程度，指導產前胎兒監護，估測產前干預的恰當時機。另外評估胎兒心室壁體積，有助于了解胎兒心臟對胎盤后負荷增加做出的反應：如妊娠高血壓綜合征時，孕婦全身小血管痙攣，胎盤血管阻力增高，胎盤灌注容量減少，影響胎兒營養及血氧的供給，使胎兒缺氧、宮內窘迫，胎兒心肌細胞代償性增生肥大，從而導致胎兒心肌肥厚。

本研究的不足：①缺乏大量先天性心臟病及其他高危條件胎兒的有效性驗證，這些高危條件包括胎兒宮內生長受限、貧血、水腫、妊娠前期和妊娠期糖尿病以及妊娠高血壓綜合征等；②缺乏低于孕22周及高于孕32周胎兒的心室壁體積數據；有待增加樣本量行進一步研究。

總之，采用STIC及VOCAL技術評估胎兒心室壁體積可行且有效，有望將其進一步應用于胎兒心臟的產前診斷。

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Feasibilityofthree-dimensionalultrasoundinassessmentoffetalcardiacventricularwallvolume

YAOMengxia1,ZHANGMing2,ZHOUJiawei2,ZENGShi2,ZHOUDan2,TANYi2*
(1.DepartmentofUltrasound,GuangdongGeneralHospital,GuangdongAcademyofMedicalSciences,Guangzhou510080,China; 2.DepartmentofUltrasound,theSecondXiangyaHospitalofCentralSouthUniversity,Changsha410011,China)

ObjectiveTo explore the feasibility of spatiotemporal image correlation (STIC) and virtual organ computer-aided analysis (VOCAL) in assessment of fetal cardiac ventricular wall volume.MethodsTwo hundred and forty-seven normal singleton pregnancies from 22-week to 32+6-week were analyzed. The intraclass correlation coefficient (ICC) was used to assess intra-observer and inter-observer concordance. The ventricular wall volume of 14 fetuses with cardiac disorders were evaluated.ResultsThere was good correlation between the mean wall volume and gestational age (GA): The volume of left cardiac ventricular wall=-6.542+0.339×GA (r2=0.98), while the volume of right cardiac ventricular wall=-7.509+0.384×GA (r2=0.74). The intra-observer and inter-observer concordance in assessing the volume of the right (ICC=0.994, 0.888) and left ventricular wall (ICC=0.995, 0.972) were good. The volume of the right and left ventricular wall were altered (<5th percentile and/or >95th percentile) in 6 fetuses of 14 fetuses with cardiac disorders.ConclusionThe reference ranges for the volume of the right and left ventricular wall can be calculated with three-dimensional ultrasound using STIC and VOCAL, and the reproducibility is good.

Ultrasonography, prenatal; Heart ventricles; Fetus

10.13929/j.1003-3289.201703179

R714.43; R445.1

A

1003-3289(2017)10-1535-05

姚夢霞(1989—)，女(瑤族)，廣西梧州人，碩士，醫師。研究方向：胎兒心臟超聲。E-mail: 417015310@qq.com

譚宜，中南大學湘雅二醫院超聲科，410011。E-mail: 340332424@qq.com

2017-03-31

2017-07-23