三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)在正常胎兒主動脈弓和頭臂血管發(fā)出檢查中的應(yīng)用

張穎，王彧，王美蓮

（中國醫(yī)科大學1.附屬盛京醫(yī)院超聲科，沈陽110004；2.基礎(chǔ)醫(yī)學院病原生物學教研室，沈陽110122）

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三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)在正常胎兒主動脈弓和頭臂血管發(fā)出檢查中的應(yīng)用

張穎1，王彧1，王美蓮2

（中國醫(yī)科大學1.附屬盛京醫(yī)院超聲科，沈陽110004；2.基礎(chǔ)醫(yī)學院病原生物學教研室，沈陽110122）

摘要目的探討二維及三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)在顯示正常胎兒主動脈弓及頭臂血管發(fā)出中的價值。方法隨機選擇2014年9月至2015年9月于中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院門診進行常規(guī)產(chǎn)科超聲檢查的150例孕婦（150例正常胎兒）為研究對象。將胎兒按孕周分為19～22周、23～26周、27～30周、31～34周4組。胎兒矢狀面連續(xù)超聲檢查，觀察并計數(shù)主動脈弓及頭臂血管；胎兒矢狀面采集心臟三維容積數(shù)據(jù)，同時開啟彩色多普勒功能。利用圖像后處理軟件對容積數(shù)據(jù)分析重建，獲取胎兒主動脈弓及頭臂血管的三維圖像，觀察并計數(shù)主動脈弓及頭臂血管。比較兩種方法顯示主動脈弓及頭臂血管情況。結(jié)果孕＜31周胎兒三維容積超聲較二維超聲能夠顯示更多的頭臂血管；而孕≥31周胎兒二維超聲明顯優(yōu)于三維容積超聲。結(jié)論利用二維超聲心動圖對胎兒矢狀面行連續(xù)超聲檢查可有效顯示胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出。在孕周較小時，利用三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)可更好地顯示胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出，且三維重建圖像直觀、立體，有助于理解心臟大血管的空間立體結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞胎兒；主動脈弓；三維容積超聲；彩色多普勒

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胎兒心臟畸形的準確診斷是目前產(chǎn)科超聲的研究熱點之一。隨著超聲醫(yī)師臨床經(jīng)驗積累，越來越多的心臟畸形（較大的室間隔缺損、法洛四聯(lián)癥、右室雙出口、大動脈轉(zhuǎn)位及共同動脈干等）在孕期被篩查出來，但主動脈弓及頭臂血管發(fā)出異常（主動脈縮窄、主動脈弓離斷及頭臂血管變異等）胎兒卻容易漏診。當前，國內(nèi)大多產(chǎn)前診斷中心應(yīng)用心臟多個橫斷面超聲檢查來篩查胎兒心臟畸形，可檢出絕大多數(shù)胎兒的先天性心臟疾病。但對于主動脈弓及頭臂血管發(fā)出異常的胎兒來說，橫斷面超聲檢查有一定的局限性。矢狀面超聲檢查可獲取主動脈弓切面，于該切面上連續(xù)超聲檢查可明確頭臂動脈的發(fā)出［1-3］。

三維容積超聲利用時空影像關(guān)聯(lián)（spatio-tempora1 image corre1ation，STIC）技術(shù)可獲取胎兒心臟及大血管的容積數(shù)據(jù)，通過后處理進行合理切割可獲取無窮多的切面，甚至包含常規(guī)二維超聲所不能獲取的切面［4-7］。若采集三維數(shù)據(jù)時同時開啟彩色多普勒顯像，則圖像重建后可獲取大血管的優(yōu)質(zhì)三維立體圖像。本研究與二維超聲進行比較，評價三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)在顯示正常胎兒主動脈弓及頭臂血管發(fā)出的價值。

1　材料與方法

1.1研究對象

隨機選擇2014年9月至2015年9月盛京醫(yī)院門診常規(guī)產(chǎn)科超聲檢查的150例孕婦（150例正常胎兒）為研究對象。孕周19～34周，平均29.4周。孕婦年齡19～37歲，平均26.8歲，均為單胎妊娠，均無高血壓、糖尿病、腎病等疾病，均無先天性心臟病家族史。按胎兒孕周分為4組：19～22周（35例）、23～26周（40例）、27～30周（40例）、31～34周（35例）。

1.2儀器和方法

采用GE Vo1uson E8三維超聲診斷儀，配備三維容積探頭，頻率2～5 MHz。常規(guī)行胎兒超聲檢查，排除各種心外畸形。獲取胎兒縱斷面及心臟水平、上腹部水平橫斷面以確定胎兒內(nèi)臟及心臟位置正常。從四腔心切面向胎兒頭側(cè)連續(xù)超聲檢查，順次獲取左右心室流出道切面、三血管切面及三血管-氣管切面來排除胎兒心內(nèi)畸形。

矢狀面超聲檢查獲取胎兒主動脈弓切面，以主動脈弓為軸心輕微旋轉(zhuǎn)聲束，探查發(fā)出的頭臂血管，記錄顯示的頭臂血管數(shù)目。當清晰地顯示主動脈弓時，顯示血管計數(shù)值為1；若額外清晰顯示1條頭臂血管，計數(shù)為2；若額外顯示2條頭臂血管，計數(shù)為3；額外顯示3條頭臂血管，計數(shù)為4。

在獲取胎兒矢狀面切面基礎(chǔ)上，開啟彩色多普勒，采集胎兒心臟三維容積數(shù)據(jù)。將幀頻設(shè)置為中或高，采集時間12.5～15 s，采集角度30°～45°。叮囑孕婦屏住呼吸，選擇無明顯胎動時采集。圖像采集完畢后自動以多平面的形式展現(xiàn)出來，并將獲取的容積數(shù)據(jù)存儲。

采用4D viewer 14.0對獲取的容積數(shù)據(jù)進行脫機后處理。點擊“RENDER”進行三維圖像重建，適當添加偽彩、調(diào)節(jié)圖像亮度及對比度，適當旋轉(zhuǎn)X軸、Y軸及Z軸角度，適當調(diào)整B平面中取樣框的大小，以獲取清晰的主動脈弓及頭臂血管的三維圖像。記錄主動脈弓及所顯示的頭臂血管數(shù)目。

1.3統(tǒng)計學分析

采用SPSS統(tǒng)計軟件，數(shù)據(jù)采用x±s表示，組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學醫(yī)意義。

2　結(jié)果

矢狀面連續(xù)超聲檢查可顯示主動脈弓及頭臂動脈的發(fā)出（圖1），利用三維容積超聲并結(jié)合彩色多普勒技術(shù)所獲取的三維圖像則更加直觀、立體地顯示出主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出（圖2）。

圖1　二維超聲矢狀面超聲檢查結(jié)果Fig.1 The results by sagittal scans by two?dimensional echocardiography

結(jié)果顯示，27～30周胎兒二維超聲對主動脈弓及頭臂血管顯示最佳，23～26周胎兒三維容積超聲對主動脈弓及頭臂血管顯示效果最佳。與二維超聲比較，對＜31周胎兒三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)能夠更好地顯示主動脈弓及頭臂血管；≥31周胎兒三維法對主動脈弓及頭臂血管的顯示效果顯著降低（P＜0.05），見表1。

3　討論

根據(jù)AIUM推薦的胎兒心臟診斷規(guī)范［8］，二維超聲心動圖是胎兒心臟檢查中的重要部分，事實證明，單純二維超聲心動圖可檢出絕大多數(shù)的胎兒心臟畸形，如較大的室間隔缺損、房室間隔缺損、圓錐動脈干畸形（包括法洛四聯(lián)癥、大動脈轉(zhuǎn)位、右室雙出口及共同動脈干等）等。當然，更加成熟的診斷思路及超聲檢查規(guī)范是正確篩查或診斷胎兒先天性心臟病的基石。從四腔心切面篩查、四腔心加雙流出道篩查，到現(xiàn)在最成熟的心臟四個水平橫斷面篩查法，胎兒先天性心臟病的檢出率得到了顯著提高。在心臟四水平橫斷面篩查法中，添加了對胎兒大動脈水平的橫斷面超聲檢查，所以可檢出很多胎兒主動脈及肺動脈的畸形，具有重大的意義。但橫斷面超聲檢查有一定的局限性，一般依賴于在橫斷面上通過觀察主動脈、肺動脈及上腔靜脈的位置及排列關(guān)系、血管管徑的比例關(guān)系等因素來判定胎兒大血管有無異常，但是無法連續(xù)觀察具體某根血管的走行及分支。例如，在主動脈弓縮窄的胎兒中，三血管切面及三血管-氣管切面可觀察到主動脈內(nèi)徑較肺動脈比例明顯減小，提示主動脈弓縮窄的可能性，但很難判定狹窄是限局性還是累及整個主動脈弓；對主動脈弓離斷的胎兒，三血管-氣管切面不能觀察到主動脈與肺動脈的匯合提示主動脈弓離斷的可能，但橫斷面超聲檢查的局限性不能連續(xù)觀察升主動脈的走行及分支，因此無法具體判斷離斷的類型。矢狀面的超聲檢查可很好地解決這個問題。主動脈及肺動脈的長軸近似在矢狀面上，在AIUM的診斷規(guī)范中提出可利用矢狀面超聲檢查觀察大動脈水平的畸形。本研究提出利用矢狀面超聲檢查觀察正常胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出情況亦是強調(diào)矢狀面超聲檢查法在胎兒心臟畸形篩查中的重要性。結(jié)果證實，利用矢狀面連續(xù)超聲檢查可良好顯示胎兒主動脈弓（各孕周平均檢出血管數(shù)＞1），并可顯示部分頭臂血管。

表1　二維及三維技術(shù)對正常胎兒主動脈弓及頭臂血管顯示情況比較Tab.1 Comparison of two?dimensional and three?dimensional techniques for the display of the normal fetal aortic arch and the branches

圖2　三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒獲取的三維重建圖像Fig.2　Identification by three?dimensional sonography together with color doppler

目前，STIC技術(shù)已在國內(nèi)大多產(chǎn)前診斷中心得到初步應(yīng)用。利用三維容積超聲和STIC技術(shù)可對胎兒心臟一次超聲檢查獲取的容積數(shù)據(jù)進行不同角度的切割，理論上可獲取無數(shù)的診斷切面，包括某些常規(guī)二維超聲所不可能獲取的切面（如冠狀面）［9］。STIC技術(shù)有多種成像模式，各有不同的特點和優(yōu)點。在采集容積數(shù)據(jù)同時開啟其他輔助功能（B-f1ow、彩色多普勒或高分辨能量多普勒），則所獲取的容積數(shù)據(jù)將包含更多的血流信息，可用來重建三維圖像。前期研究［10］中已經(jīng)證實三維容積超聲結(jié)合B-f1ow技術(shù)可很好地顯示胎兒肺靜脈結(jié)構(gòu)。本研究則證實了利用三維容積超聲技術(shù)結(jié)合彩色多普勒可有效地顯示正常胎兒的主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出情況。同樣證明了在孕周較小的情況下，三維技術(shù)與二維技術(shù)相比可更好地顯示胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

容積數(shù)據(jù)的質(zhì)量直接影響到圖像后處理所獲取的三維重建圖像的質(zhì)量。數(shù)據(jù)采集時，儀器條件的設(shè)定十分重要，開啟多普勒后，應(yīng)將彩色速度標尺調(diào)至30～40 cm/s，并適當降低二維增益以更好地顯示血流信息。同時，應(yīng)合理設(shè)定采集時間和角度，采集時盡量避開胎兒肋骨聲影的干擾。儀器的幀頻最好設(shè)置為高，這樣采集的數(shù)據(jù)包含的信息量更多，重建效果好。采集時一定選擇無胎動、胎兒心律規(guī)整時進行，否則會有運動偽差。當然，三維容積超聲也有一定局限性，在胎兒孕周較大時，采集容積數(shù)據(jù)時可能會受胎兒肋骨聲影影響較大，以至于影響容積數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并導(dǎo)致所獲取的三維圖像質(zhì)量降低。這也是本研究中孕31周以上的胎兒三維顯示效果降低的重要原因。

本研究為前瞻性研究，利用二維超聲心動圖對胎兒矢狀面行連續(xù)超聲檢查可簡單、有效顯示胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出。在孕周較小時，利用三維容積超聲結(jié)合彩色多普勒技術(shù)可更好地顯示胎兒主動脈弓及頭臂血管的發(fā)出，且三維重建圖像更直觀、立體，有助于理解心臟大血管的空間立體結(jié)構(gòu)，對于超聲醫(yī)生更好地理解正常及異常的大血管解剖起到了重要作用。

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（編輯武玉欣）

Applicationof Three-dimensional Sonographywith Color Dopplerin Detectionof Normal Fetal Aortic Archand Brachiocephalic Arteries

ZHANGYing1，WANGYu1，WANGMei1ian2
（1.Departmentof U1trasound，Shengjing Hospita1，China Medica1 University，Shenyang 110004，China；2.Departmentof Pathogenic Bio1ogy，Co11egeof Basic Medica1 Science，China Medica1 University，Shenyang110122，China）

AbstractObjective Toeva1uatethec1inica1significanceoftraditiona1two-dimensiona1 echocardiographyandthree-dimensiona1 vo1umesonographycombinedwithco1ordopp1erinthedetectionofnorma1feta1aorticarchandthebrachiocepha1icarteries. Methods Atota1of150norma1fetuses were enro11ed in the prospective study from September 2014 to September 2015 for routine obstetrica1 u1trasound .The fetuses were divided into four subgroups according to gestationa1 weeks 19 to 22，23 to 26，27 to 30，and 31 to 34. Sagitta1 scans were used to detect aortic arch and its branches. three-dimensiona1 vo1umedatasetswereacquiredatthesagitta1viewwhenopeningco1ordopp1erfunction.Three-dimensiona1 vo1umepost-ana1- ysis was performed to obtain the rendered images of aortic arch and the branches. The number of vesse1s were recorded by both two-dimensiona1 and three-dimensiona1 methods. Comparisons were made between these two methods in the visua1ization number of aortic arch and the brachiocepha1ic arteries. Results The three-dimensiona1 moda1ity was better than traditiona1 two-dimensiona1 method in visua1ization of more vesse1s before 31 gestationa1 weeks，whi1e the two-dimensiona1 method did a better work in the 1ate pregnancy. Conclusion It is possib1e and simp1e to identify feta1 aortic arch and brachiocepha1ic arteries by sagitta1 scans with two-dimensiona1 echocardiography. However，three-dimensiona1 vo1ume sonography combined with co1or dopp1er is better in disp1aying more vesse1s than two-dimensiona1 method in ear1y pregnancies. The beautifu1 three-dimensiona1 imagesarehe1pfu1inunderstandingthespatia1re1ationshipsofthegreatarteriesforobstetricsonographers.

Keywordsfeta1；aortic arch；three-dimensiona1 sonography；co1or dopp1er

中圖分類號R71；R445.1

文獻標志碼A

文章編號0258-4646（2016）06-0531-04

DOI：10.12007/j.issn.0258-4646.2016.06.013

基金項目：遼寧省科學技術(shù)計劃（2012225098）；沈陽市科學技術(shù)計劃（F16-206-9-11）

作者簡介：張穎（1975 -），男，副教授，博士.

收稿日期：2016-01-12