自動容積導航技術獲得胎兒顱腦切面及自動測量參數的可靠性和準確性

孟 璐，王 冰，解麗梅，趙 丹*

(1.中國醫科大學附屬盛京醫院超聲科，遼寧 沈陽 110004；2.沈陽市婦嬰醫院超聲科，遼寧 沈陽 110011)

超聲是評價胎兒發育及篩查胎兒畸形的首選方法[1]。產前超聲評價胎兒顱腦發育的常用切面如下：①丘腦切面(transverse thalamus plane, TTP)，可顯示丘腦、海馬、側腦室前角和透明隔腔，在此切面可測量胎兒雙頂徑(biparietal diameter, BPD)和頭圍(head circumference, HC)；②側腦室切面(transverse ventrical plane, TVP)，可顯示透明隔腔、側腦室前、后角以及腦中線結構，在此切面能夠獲取胎兒側腦室寬度(width of lateral ventricle, LVW)；③小腦橫切面(transverse cerebellar plane, TCP)，可顯示小腦和小腦延髓池，可測量小腦橫徑(transverse cerebellar diameter, TCD)和小腦延髓池深度(depth of cerebellomedullary cistern, CMD)，用于評估后顱窩發育。此外，胎兒顱腦正中矢狀面(median sagittal plane, MSP)也可顯示胎兒腦中線結構，如胼胝體、小腦蚓部、腦干等，但以經腹二維超聲獲取該切面有一定難度，受操作者技術的影響，且需要較長檢查時間。采用自動容積導航(Smart planes)技術能夠獲取胎兒顱腦容積數據，并自動重建以上4個顱腦切面，同時可自動測量顱腦參數。本研究應用自動容積導航技術獲取胎兒顱腦的重要切面，探討其獲取切面的可靠性及自動測量的準確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017年6月—12月于中國醫科大學附屬盛京醫院超聲科接受胎兒超聲篩查的96名孕婦，其中80胎為正常胎兒(正常組)，孕婦年齡23～38歲，平均(30.2±3.4)歲，孕周20～24+6周，平均(23.84±0.88)周；16胎為顱腦發育異常胎兒(異常組)，孕婦年齡21～35歲，平均(31.4±3.4)歲，孕周24～32+6周，平均(29.06±2.38)周，16胎異常胎兒包括2胎小頭畸形，2胎腦積水，6胎側腦室擴張和6胎巨小腦延髓池。產前超聲與胎兒顱腦MRI診斷結果一致。

1.2 儀器與方法 采用邁瑞Resona 7超聲診斷儀，經腹三維容積探頭，頻率2～6 MHz。所有檢查均由同一名具有10年以上產前篩查經驗的超聲醫師完成。

1.2.1 傳統超聲測量檢查 囑孕婦仰臥，以經腹超聲獲得胎兒TTP、TVP和TCP，測量胎兒BPD、HC、LVW、 TCD和CMD；使探頭盡量平行于胎兒前囟門及腦中縫，以獲得MSP，要求能夠清晰顯示胼胝體和小腦蚓部。如因胎兒體位不佳而未能獲得此切面，囑孕婦活動后再檢查，最多檢查3次。記錄MSP切面的顯示率。記錄傳統操作所需時間，即檢查開始至獲得4個顱腦切面并完成相關測量的時間，除去孕婦活動時間。

1.2.2 自動容積導航技術 以三維容積探頭探查TCP，囑孕婦屏氣，獲取胎兒顱腦三維容積數據；啟動Smart planes功能，自動獲得顱腦TTP、TVP、TCP和MSP，顯示于同一顯示屏幕上；調節層厚為 2 mm，增加MSP圖像厚度信息，按下“自動測量”按鈕，可自動獲得BPD、HC、LVW、TCD和CMD的數值；如果胎兒體位不佳，不能顯示TCP，或檢查過程中胎兒活動頻繁，可囑孕婦活動或休息后復查，最多檢查3次，記錄自動容積導航技術的用時，即檢查開始至自動獲得4個顱腦切面并完成自動測量的時間，去除孕婦活動或休息時間。

1.3 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。對傳統方法與自動容積導航技術測量參數間及測量用時采用配對t檢驗進行比較；應用單項隨機效應模型計算組內相關系數(intraclass correlation coefficient, ICC)評估2種測量方式的一致性；以χ2檢驗分析傳統方法與自動容積導航技術獲取各切面的成功率。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 正常組 采用傳統方法獲得TTP、TVP和TCP的成功率為100%(80/80)，獲得MSP的成功率為56.25%(45/80)；以自動容積導航技術獲得TTP、TVP、TCP和MSP的成功率均為85.00%(68/80)，見圖1、2。傳統方法與自動容積導航技術獲取TTP、TVP、TCP成功率的差異無統計學意義(χ2均=3.310，P均=0.069)，自動容積導航技術獲取MSP的成功率高于傳統方法(χ2=8.127，P=0.004)。

傳統方法與自動容積導航技術間測量BPD、HC、TCD和檢查用時差異均有統計學意義(P均<0.05)，兩者測量LVW和CMD差異無統計學意義(P均>0.05)，見表1。傳統方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD的ICC分別為0.931[95%CI(0.893，0.956)]、0.818[95%CI(0.716，0.883)]、0.641[95%CI(0.440，0.769)]、0.704[95%CI(0.538，0.810)]和0.503[(95%CI(0.225，0.681)]。

圖1 孕23+6周，正常組胎兒，自動容積導航技術自動獲得顱腦4個切面，并測量相應參數 A.TCP，測量TCD、CMD分別為2.75 cm、0.50 cm； B.TTP，測量BPD、HC分別為5.52 cm、21.89 cm； C.MSP； D.TVP，測量LVD為0.60 cm 圖2 孕25+6周，正常組胎兒，自動容積導航技術自動獲取部分切面失敗 A.TCP獲取失敗，未顯示透明隔腔； B.TTP獲取失敗，不應出現小腦； C.MSP獲取成功； D.TVP獲取失敗，未完整顯示側腦室后角 圖3 孕29+3周，異常組胎兒，側腦室擴張，自動容積導航技術自動獲得顱腦4個切面，并測量相應參數 A.TCP，測量TCD、CMD分別為3.53 cm、0.54 cm； B.TTP，測量BPD、HC分別為8.03 cm、29.88 cm； C.MSP； D.TVP，測量LVD為1.17 cm

檢查方法BPD(cm)HC(cm)TCD(cm)LVW(cm)CMD(cm)檢查用時(s)傳統方法6.00±0.4421.96±1.392.65±0.290.55±0.140.52±0.1358.28±11.85自動容積導航技術5.91±0.4821.59±1.752.69±0.310.52±0.210.48±0.212.36±1.43t值3.2462.644-2.2261.8691.77043.324P值0.0020.0100.0290.0650.081<0.001

表2 異常組采用傳統方法與自動容積導航技術測量胎兒顱腦參數和用時比較(±s，n=16)

表2 異常組采用傳統方法與自動容積導航技術測量胎兒顱腦參數和用時比較(±s，n=16)

檢查方法BPD(cm)HC(cm)TCD(cm)LVW(cm)CMD(cm)檢查用時(s)傳統方法7.37±0.5426.57±2.443.36±0.461.00±0.440.93±0.3467.63±16.96自動容積導航技術7.27±0.5526.01±2.123.22±0.421.03±0.450.77±0.443.50±1.79t值1.7371.5762.084-0.3371.53916.036P值0.1040.1360.0550.7410.145<0.001

2.2 異常組 采用傳統方法獲得TTP、TVP和TCP的成功率為100%(16/16)，獲得MSP的成功率為(31.25%，5/16)；自動容積導航技術獲得TTP、TVP、TCP和MSP的成功率均為81.25%(13/16)，見圖3。傳統方法與自動容積導航技術獲取TTP、TVP、TCP成功率的差異有統計學意義(χ2=12.937，P<0.001)，自動容積導航技術獲取MSP的成功率高于傳統方法(χ2=15.937，P<0.001)。

傳統方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD差異均無統計學意義(P均>0.05)，二者測量檢查用時差異有統計學意義(P<0.001)，見表2。傳統方法與自動容積導航技術測量BPD、HC、TCD、LVW、CMD的ICC分別為0.947[95%CI(0.847，0.981)]、0.892[95%CI(0.691，0.962)]、0.908[95%CI(0.736，0.968)]、0.824[95%CI(0.497，0.939)]和0.571[(95%CI(-0.229，0.850)]。

3 討論

中樞神經系統畸形是常見的胎兒先天性畸形，占出生胎兒的1%[2]。超聲對篩查胎兒顱腦畸形具有重要價值，仔細觀察顱腦橫切面，特別是TTP、TVP和TCP等重要切面，可檢出約95%的顱腦先天畸形[3]。

胎兒顱腦MSP對診斷胼胝體發育情況及顱后窩異常很有幫助[4-6]。在臨床工作中，經腹式超聲掃查胎兒頭頂部或經陰道超聲掃查頭位胎兒均可獲得MSP，但均耗時較長，且成功率主要取決于醫師經驗和胎兒體位[7-8]。應用三維超聲多平面技術可重建胎兒顱腦MSP[9]，但目前三維超聲在常規胎兒篩查中尚未普及，可能由于三維超聲一方面仍需一定技術經驗和額外的檢查時間，另一方面，醫師普遍認為，對于橫切面未發現異常的胎兒，毋須花費額外時間以顯示胎兒顱腦MSP[10-11]。

自動容積導航技術是基于大數據的人工智能化識別系統及高級算法的精確識別系統，通過計算ρ、θ、φ參數，可精確識別中樞神經系統的基本切面。應用自動容積導航技術可自動獲得顱腦4個切面，并測量顱腦重要參數，簡化了傳統方法繁瑣的測量過程，降低了操作難度，并可提高胎兒顱腦MSP的顯示率。

本研究中，正常組以傳統方法和自動容積導航技術檢查和測量用時為(58.28±11.85)s和(2.36±1.43)s；異常組分別為(67.63±16.96)s和(3.50±1.79)s，差異均有統計學意義(P均<0.001)；而對MSP的顯示成功率，正常組和異常組中自動容積導航技術均高于傳統方法(P均<0.05)，提示自動容積導航技術能夠大大縮短檢查時間，并可提高胎頭MSP的顯示率。本研究測量80胎正常胎兒的顱腦參數，發現兩種方法測量BPD、HC、TCD、LVW的一致性較好，而測量CMD的一致性較差(正常組ICC為0.503，異常組為0.571)；回顧圖像，考慮主要原因可能為原始圖像質量欠佳，導致識別枕骨內壁錯誤。

本研究中12胎正常胎兒和3胎異常胎兒采用自動容積導航技術獲取胎兒顱腦標準切面不準確，分析其原因，主要為：①孕婦腹壁過厚、松弛，導致起始切面圖像模糊，對顱腦重要組織結構識別產生偏差；②起始的TCP上，腦中線與水平方向的夾角過大。

綜上所述，對于正常及異常胎兒，采用自動容積導航技術與傳統方法測量BPD、HC、TCD、LVW結果一致，而對于測量CMD，自動容積導航技術的適用性有限。相比傳統方法，自動容積導航技術省時、操作簡便、自動測量準確率較高，且可提高獲取胎兒顱腦MSP的成功率，對快速評價胎兒顱腦發育具有一定應用價值。