应用虚拟现实技术对室间隔缺损三维超声诊断的实验研究

目的应用虚拟现实(VR)技术,实现室间隔缺损(VSD)的心内三维超声虚拟现实诊断.方法建立10个新鲜离体猪心VSD模型,采集三维超声图像进行三维重建和可视化,建立心内三维超声VR系统.结果应用VR技术后,显示缺损的形态、部位、数目和邻近解剖结构间的关系,均与与解剖后观察结果一致.测量三维重建并虚拟显示后的VSD面积、最大径和最小径,结果测得数据与实测值高度相关(r＞0.95,P＜0.01).结论 VR为小儿先天性心脏病三维超声诊断提供了一种新方法.     

心脏三维超声虚拟内窥镜系统导航与介入方法研究

目的通过心脏三维超声虚拟内窥镜系统导航和介入方法研究,旨在探索并建立复杂型先心病虚拟现实环境下观察的规范化"路径"和介入方法。方法采用体绘制技术重建心腔内表面的三维图像,并置感兴趣的心内结构于可视化显示窗中心,键盘操作与人工导航结合使三维重建图像沿着视线方向前进,产生被观察心内结构目标不断靠近观察者和放大的多帧图像。结果系统通过控制鼠标、键盘立体定位,结合VanPraagh"节段分析法"对感兴趣区域观察,使操作者在虚拟心脏内漫游,实现部分心内畸形结构的诊断。对诊断房、室间隔缺损者,应用虚拟介入装置模拟ASD、VSD介入治疗。结论三维超声虚拟内窥镜为先天性心脏病临床诊断、术前模拟介入、手术计划、外科手术导航及计算机辅助医学教学提供了一种新方法。     

先天性心脏病三维超声虚拟内窥镜可视化研究

目的 研究开发三维心脏超声虚拟内窥镜系统并对先天性心脏病进行可视化研究.方法 正常小儿10例、先天性心脏病患儿22例(房间隔缺损10例,室间隔缺损6例,法洛四联症6例),将计算机虚拟现实技术和科学计算可视化技术结合,使用C++6.0语言编写和可视化工具库(VTK)开发平台对心脏超声数据集进行三维重建,创建虚拟现实环境系统,建立三维超声虚拟心脏,通过心内导航实现虚拟心内漫游.结果 三维心脏超声虚拟内窥镜系统实现了心脏超声数据的心内三维可视化和心内导航.结论 三维心脏超声虚拟内窥镜系统为先天性心脏病的诊断提供了一种新的可视化方法.     

Voxel模型超声三维重建测量房间隔缺损大小的实验研究和…

为了评价Ｖｏｘｅｌ模型超声三维重建法定量房间隔缺损准确性，我们对１４个房间隔缺损的模型和１５例患者进行三维重建。结果显示：三维重建法可明确显示缺损的形态，部位和邻近上腔静脉和下腔静脉间的关系，并与实际观察到的情况相一致，三维法测得房间隔缺损模型的最大径和最小径与实测值差别无显著意义。     

Voxel模型超声三维重建测量房间隔缺损大小的实验研究和临床初步应用

为了评价Ｖｏｘｅｌ模型超声三维重建法定量房间隔缺损准确性，我们对１４个房间隔缺损的模型和１５例患者进行三维重建。结果显示：三维重建法可明确显示缺损的形态、部位和邻近上腔静脉和下腔静脉间的关系，并与实际观察到的情况相一致。三维法测得房间隔缺损模型的最大径和最小径与实测值差别无显著意义（Ｐ值＞０．０５）。三维法测得的房间隔缺损大小与实测值高度相关（最大径：ｒ＝０．９７，Ｐ值＜０．００１；最小径：ｒ＝０．９５，Ｐ值＜０．０００１）。１５例患者中８例房间隔缺损还进行了手术对照，三维法测定的缺损大小也与手术所见相符（ｒ＝０．９０，Ｐ值＜０．００５）。     

动态心内三维超声虚拟现实诊断方法研究

目的应用虚拟现实（VR）技术,通过临床初步应用研究,评价小儿先天性心脏病心内三维虚拟现实诊断方法的可行性.方法正常小儿20例、先天性心脏病患儿30例（ASD 10例、VSD 9例、TOF 11例）,分别进行全心三维图像重建,实现动态三维超声虚拟现实显示,对虚拟心内结构进行三维空间定位观察,显示心内结构异常者与心导管术后或手术后诊断或三维超声诊断进行比较,确定该方法的空间定位及空间结构关系判断的准确性.结果动态心内三维超声虚拟显示技术能正确显示正常及先天性心脏病患儿的心内结构,诊断心内结构异常者与心导管术后或手术后诊断或三维超声诊断一致.结论动态心内三维超声虚拟现实技术为小儿先天性心脏病无创性三维超声诊断提供了一种新方法.     

经胸超声心动图在引导房间隔缺损经右心导管封堵术中的临床价值

目的　评价经胸彩色多普勒超声引导经导管房间隔缺损 (ASD)封堵术的可靠性及应用方法。方法37例房间隔缺损患者 ,采用经胸彩色超声心动图检查 ,多个切面综合判断房间隔缺损的伸展径。比较超声测量值与封堵成功所选用的封堵器大小之间的相关性。结果　 35例患者经胸超声引导经右心导管封堵房间隔缺损术成功 ,超声测量的最大伸展径与ASD实际最大伸展径一致 ,r =0 .97,P <0 .0 0 1。 33例ASD封堵器一次放置成功 ,2例测量偏小 ,第二次放置成功 ;封堵术成功后即刻彩超显示穿隔血流消失 ;术后 3月复查 ,房间隔无穿隔血流 ,右心系统明显回缩。结论　经胸彩色多普勒超声引导经右心导管房间隔缺损封堵术准确性高 ,方法简便 ,无痛苦 ,值得推广。     

体元模型超声三维重建定量室间隔缺损大小：实验和临床初步应用

为了评价体元（Ｖｏｘｅｌ）模型超声三维重建对室间隔缺损定性和定量诊断的准确性和临床应用价值，我们对１４个未经固定的正常离体猪心建成的大小不同、形状各异的室间隔缺损模型和１３例室间隔缺损的患者进行研究。结果显示：三维重建法可立体显示缺损的形态、部位和邻近解剖结构间的关系，并与实际观察到的情况相一致。三维法测得室间隔缺损的最大径与最小径与实测值差别无显著意义（Ｐ＞０．０５），并呈高度相关（最大径：ｒ＝０．９５，ＳＥＥ＝０．８７，Ｙ＝０．９７Ｘ＋０．４３，Ｐ＜０．００１，最小径：ｒ＝０．９６，ＳＥＥ＝０．７７，Ｙ＝０．８３Ｘ＋２．１，Ｐ＜０．００１）。１３例患者中１１例获得满意的动态三维重建，其中４例经手术证实，三维重建的室间隔缺损的形态、大小与手术所见相符。２例因室间隔缺损过小，三维显示缺损有困难，但加上彩色血流显像后，不仅获得满意的三维重建，而且还可动态显示室水平的分流柱。     

实时三维超声心动图对成人房间隔缺损的再认识

目的　利用实时三维超声心动图对成人房间隔缺损再认识。方法　对 17例成人房间隔缺损进行了常规二维超声检查及实时三维超声心动图 3种技术 (Live-3D、Fullvolume、3D-color)的详细探测。结果　经过实时三维任意切割图像立体观察,可清楚地显示房间隔的全貌,缺损完整的空间结构、大小、形态、部位、范围、动态变化、与上腔静脉下腔静脉的关系、残留房间隔的立体结构等,缺损形态前后径 >上下径类椭圆形 11例 (占64. 7% ),类圆形 4例(占 23. 5% ),不规则形 2例(占 11. 8% )。二维超声测量的缺损最大径与三维超声测量的较大径之间的相关性较低(r=0. 72,P<0. 002),二者差异有显著性意义(t=2. 823,P<0. 01);二维超声测量的缺损最大径与术中实测最大径之间的相关性较低(r=0. 75,P<0. 002),二者差异有显著性意义(t=2. 359,P<0. 05);而术中实测最大径与三维超声测量较大径之间的相关性较高 (r=0. 92, P<0. 001),二者差异无显著性意义(t=0. 416,P>0. 05)。结论　实时三维超声心动图显示房间隔缺损大多为类椭圆形,并非类圆形,大多前后径>上下径,而传统二维超声测量的缺口大小均为上下径,故常低估了缺损真正的大小。     

房间隔缺损的经胸多平面三维超声心动图剖析诊断研究

目的:探讨影响继发孔房间隔缺损(ASD)经胸三维超声心动图(3DTTE)重建的采样途径和三维剖析诊断方案。方法:选取ASD 21例,应用经胸多平面探头分别在胸骨旁、心尖部和剑突下采集图像,脱机三维重建,利用任意剖切功能,显示ASD及周边结构,测量缺损最大长轴径和短轴径。结果:20例ASD三维重建成功。从右房侧正对房间隔选择性剖切,正面动态成像了ASD完整的形状和在房隔的空间部位,除心尖部外,余部位采样测量ASD大小与手术测值均具有高度相关性。额面四腔顺序剖切能较好地观察ASD与周边结构的关系。结论:3DTTE能理想重建ASD,右房侧剖切剖视能完整显示ASD,结合额面四腔心剖视有利于ASD解剖分型。     

经胸多平面探头三维重建及实时全容积三维超声心动图检测房间隔缺损的实验比较研究

目的探讨经胸多平面探头三维重建与实时三维超声心动图技术对房间隔缺损定性、定量的诊断价值.方法分别应用TTO探头及X4探头对15只离体猪心房间隔缺损模型进行采样后三维重建,以L1a、L2a剖视面对房间隔缺损进行观察;两种不同采样方式三维重建测量房间隔缺损长径、短径、面积与解剖实际测量值进行比较;同时比较两种三维技术在采样及重建及定性、定量分析时间过程中所耗时间.结果 TTO-3DE和RT-3DE均可显示缺损的形态、部位及与周边结构的毗邻关系,两种方法的超声测量值与实测值差异无显著性意义(P>0.05),且与实测值均具有良好相关性,TTO-3DE采样时间远远长于RT-3DE,但重建及定性、定量分析所耗时间无显著性差异.结论 TTO-3DE和RT-3DE能准确显示房间隔缺损的解剖结构信息,RT-3DE因其采样迅速、即时成像的特点,在指导外科手术和介入性治疗方面更具有实用意义.     

实时三维超声心动图对人工模拟房间隔缺损封堵的实验研究

目的评价实时三维超声心动图对人工模拟各种形态房间隔缺损(ASD)封堵的作用。方法采用医用乳胶片人工模拟20个各种形态ASD,用数码图片法、二维及实时三维超声心动图,观测其面积、长径及短径,并计算出三维面积代换内径。放置封堵器后用放射摄片法测量其面积及腰部最大径。将数码图片法及放射摄片法的测量值作为标准验证值。结果在14例以非类圆形为主(14/20)的模拟ASD中,二维超声测量的缺损长径小于数码图片法测量值,短径及计算面积大于数码图片法测量值,而三维超声心动图测量值与后者差异无统计学意义。对于各种形态的缺损封堵器释放后腰部均为类圆形。面积代换内径与放射摄片法测量封堵器释放后腰部最大径具有极高的相关性(Y=0.0828+0.97X,r=0.965,P0.0001)。结论在指导模拟ASD封堵实验中,实时三维超声心动图面积代换内径是较为准确的封堵器选择参数。     

经胸实时三维超声心动图指导房间隔缺损封堵器选择

目的 评价经胸实时三维超卢心动图(RT-3DE)指导房间隔缺损(ASD)封堵器选择的临床应用价值.方法 30例ASD患者,术前应用二维经胸超声心动图观测ASD大小及周缘情况,RT-3DE及彩色RT-3DE观察ASD形态,测量ASD面积及最大径,并计算出圆形面积代换内径.封堵器释放后测量其面积及腰径.结果 ASD以非类圆形为主22例(73.3%).在各种ASD形态中,封堵器释放后腰部形态仍为类圆形,其面积与RT-3DE及彩色RT-3DE所测量ASD面积差异无统计学意义(P>0.05).二维测量ASD内径小于封堵器释放后腰径,RT-3DE测量ASD最大内径大于封堵器释放后腰径,但圆形面积代换内径与封堵器释放后腰径差异无统计学意义(P>0.05).ASD圆形面积代换内径与封堵器大小(Y=0.29+1.132 X,r=0.93,P<0.0001)及释放后封堵器腰径(Y=一0.160+1.063 X,r=0.98,P<0.0001)显著相关.所有患者ASD封堵器牢固无脱落.结论 经胸RT-3DE在指导ASD封堵器选择中有肯定价值.     

实时三维经食管超声心动图评价房间隔缺损动态变化特征

目的 探讨实时三维经食管超声心动图(RT-3D TEE)评价房间隔缺损(ASD)的大小、形态及边缘等随心动周期的动态变化特征及其影响因素.方法 对20例继发孔型ASD患者(20个ASD)分别应用二维经食管超声心动图(2D-TEE)及RT-3D TEE测量ASD的最大径,并与经皮导管球囊充盈测量直径(stretched balloon diameter,SBD)或开胸手术测值进行相关分析.通过实时三维3D-Zoom获得ASD三维外科医生观,观察RT-3D TEE状态下ASD的形态、边缘及毗邻等随心动周期的变化特征.测量RT-3DTEE状态下的ASD面积和最大径在心动周期不同时相的数值,计算最大面积变化率和直径变化率,并利用多元线性回归逐步分析法分析其影响因素.结果 ①RT-3D TEE所见的ASD形状在收缩末期时常表现为类圆形或椭圆形,舒张末期时常表现为不规则形或椭圆形.②RT-3D TEE所测ASD的面积和最大径在等容收缩期时最小,等容舒张期时最大,最大径与SBD的相关系数为0.962,优于2D-TEE所测ASD最大径与SBD的相关系数(0.820).③RT-3D TEE所测得的ASD的面积变化率为11.48%～71.12%,最大径变化率为2.8%～43.87%,两者间的相关系数为0.879.结论 RT-3D TEE能实时、直观、清晰、完整地显示ASD随着心动周期而呈周期性变化的特征,弥补2D-TEE视角上的缺陷,为经皮导管球囊介入术和开胸手术治疗术前提供完整的信息.

Abstract：

Objective To determine whether real-time three-dimensional transesophageal echocardiography(RT-3D TEE) is an accurate non-invasive technique for defining the morphology of atrial septal defects(ASD). Methods In 20 patients with secundum ASD, mean age 42.2 years (7 male, 13 female) ,live three dimensional surgical views of ASD were acquired,qualitative morphology of ASD such as the shape, presence of fenestrations and the defect margins were noted during the cardiac cycle. The measurements obtained from 2-dimensional transesophageal echocardiography(2D-TEE) and RT-3D TEE were compared to those obtained from stretched balloon diameter(SBD) or surgery. Measurements of the size and area change of ASD were validated during the cardiac cycle by RT-3D TEE,stepwise multiple linear regression analysis was performed to test the correlation between the maximum change ratios of area and diameter of ASD and age, atrial septal length, ASD shunting velocity, the maximum diameter of ASD and right ventricular systolic pressure. Results ① The morphology of ASD was circle-like or elliptical in systole,irregular or elliptical in diastole. ②The area and diameter of ASD measured by RT-3D TEE was minimal in isovolumetric contraction phase, maximal in isovolumetric diastole phase. The correlation coefficient of maximum diameter measured by 3D with SBD was 0.962 , greater than that by 2D and SBD (0.820). ③The change ratio of area and maximum diameter of ASD acquired by RT-3D-TEE was 11.48%-71.12% and 2.80%-43.87% respectively,and the correlation coefficient of them was 0.921. Conclusions RT-3D TEE using live 3D-Zoom mode accurately displayed the varying morphology,dimensions and spatial relations of ASD. RT-3D TEE can offer visualization morphological changing of ASD in different periods of cardiac cycle,providing more information for percutanous catheter intervention and open heart surgery.     

实时三维多平面成像测量离体猪心右心室容积

目的 探讨实时三维超声心动图（RT3DE）多平面成像测量经甲醛固定后离体猪心右心室容积的准确性.方法 应用10%甲醛溶液固定16个离体猪心,将模型浸入水槽中,RT3DE多平面成像模式下分别对各个模型进行扫查并测量其右心室容积.结果与相应模型右心室内实际液体量进行对比研究.结果 RT3DE能够实时、快速地测量右心室容积;线性回归分析表明RT3DE测量的右室容积与实际容积之间具有很好的相关性（r＝0.979,P〈0.001）;Bland and Altman法分析表明两者之间具有高度一致性.结论 RT3DE多平面成像能够快速、准确地测量右心室容积,从而奠定了对右室功能进行可靠评价的基础.     

Three-dimensional echocardiographic virtual endoscopy for the diagnosis of congenital heart disease in children

Virtual endoscopy (VE) is a new post-processing method that uses volumetric data sets to simulate the tracks of a “conventional” flexible endoscope. However, almost all studies of this method have involved virtual visualizations of the cardiovascular structures applied to computed tomography (CT) and magnetic resonance (MR) datasets. This paper introduces a novel visualization method called the “three-dimensional echocardiographic intracardiac endoscopic simulation system (3DE IESS)”, which uses 3D echocardiographic images in a virtual reality (VR) environment to diagnose congenital heart disease. The aim of this study was to analyze the feasibility of VE in the evaluation of congenital heart disease in children and its accuracy compared with 2DE. Three experienced pediatric cardiologists blinded to the patients’ diagnoses separately reviewed 40 two-dimensional echocardiographic (2DE) datasets and 40 corresponding VE datasets and judged whether abnormal intracardiac anatomy was present in terms of a five-point scale (1 = definitely absent; 2 = probably absent; 3 = cannot be determined; 4 = probably present; and 5 = definitely present). Compared with clinical diagnosis, the diagnostic accuracy of VE was 98.7% for ASD, 92.4% for VSD, 92.6% for TOF, and 94% for DORV, respectively. Diagnostic accuracy of VE was significantly higher than that of 2DE for TOF and DORV except for ASD and VSD. The receiver operating characteristic (ROC) curve for VE was closer to the optimal performance point than was the ROC curve for 2DE. The area under the ROC curve was 0.96 for VE and 0.93 for 2DE. Kappa values (range, 0.73–0.79) for VE and 2DE indicated substantial agreement. 3D echocardiographic VE can enhance our understanding of intracardiac structures and facilitate the evaluation of congenital heart disease.     

实时三维超声心动图评价房室间隔缺损大小的初步研究

目的 探讨实时三维超声心动图测量房、室间隔缺损面积的可行性和应用价值。方法 应用实时三维超声诊断仪获取20例先天性房间隔和／或室间隔缺损患者的三维数据库，利用三维数据工作站对缺损面积的大小进行测量分析，部分病例的三维测量值与二维超声测量值及手术结果对照。结果 实时三维成像能以多种视角观察间隔缺损的全貌并可对缺损面积进行三维测量，同二维超声所测直径相比，三维超声测量结果与手术结果具有更好的相关性(r=0．78 vs r=0．91)。结论 实时三维超声可显示房室间隔缺损的整体形态，可对缺损面积进行准确的定量分析，具有重要的临床应用潜力。     

二维超声心动图显示房间隔缺损的平面图像

目的对缺损的大小和形态学特征的准确评估，是房间隔缺损（ASD）临床决策至关重要的信息；然而，二维超声心动图（2DE）常规切面难以显示ASD的整个缺损VI的形态，本研究探讨特殊的2DE切面显示ASD形态学特征的全貌和ASD与周边结构的空间关系。 方法2DE常规切面诊断237例成人继发孔型ASD，再使用房间隔切面显示ASD完整的平面形态学特征。比较任何一个常规切面测量的ASD最大直径和房间隔切面显示完整的ASD平面的情况下测量ASD最大直径。 结果220／237例（92．8％）患者使用胸骨旁房间隔切面成功地显示ASD的整个缺损平面，其中单个缺损口的194例患者，常规切面与房间隔切面显示的ASD最大直径的差异有非常显著的统计学意义（P〈0．001），2种方法测量的最大直径呈直线相关，相关系数有高度显著性（r=0．935，P〈0．001）。胸骨旁房间隔切面能显示ASD的大小、形状、边缘情况及与周边结构的空间关系，也能显示2个或2个以上缺损口之间的关系。 结论作者首次提出使用经胸2DE胸骨旁房间隔切面能清晰显示ASD完整的平面图像，提供ASD的大小、形状、位置及周边关系的信息，如此精确的显像对临床决策和确定是单个或多个缺损具有重要的意义。