时间-空间相关成像技术在胎儿心脏检查中的应用进展

时间-空间相关成像技术是近年来发展起来的一种超声新技术,主要应用于胎儿心脏检查,能够获得胎儿心脏动态三维超声成像,弥补二维超声的不足,有望成为胎儿心脏检查的一种重要方法。本文就时间-空间相关成像技术的应用及进展做一综述。     

空间-时间相关成像技术在胎儿心脏检查中的价值

胎儿心脏异常是最为常见的先天性畸形之一,严重影响着胎儿宫内的生长发育以及出生后的生存质量,据文献报道在活产儿中的发生率达0．4％～0．8％,因此胎儿超声心动图作为产前胎儿心脏检查最为简便、有效的手段之一,近年来越来越受到人们的重视。目前二维超声心动图是临床胎儿心脏检查常用且有效的手段,但由于胎儿期心脏体积小、     

时间-空间相关成像技术对正常胎儿心脏大动脉空间角度的定量研究

目的 应用时间-空间相关成像(spatiotemporal image correlation,STIC)技术建立不同孕周胎儿心脏大动脉空间角度的正常参考值范围.方法 运用STIC采集352例孕20～38周正常胎儿的心脏三维数据,通过正交三平面模式测量标准四腔观与左室长轴观之间、左室长轴观与主肺动脉干观之间以及动脉导管弓观与主动脉弓观之间的角度.应用相关回归分析评价上述角度与孕周的相关性.结果 正常胎儿标准四腔观与左室长轴观的角度与孕周不相关(r=0.04,P=0.51),95%正常参考值范围为34.5°～56.7°.左室长轴观与主肺动脉干观之间以及动脉导管弓长轴观与主动脉弓长轴观之间的角度与孕周相关(r分别为-0.53、0.57,P＜0.001),回归方程分别为:Y=154-4.24X+0.05X2,Y=-20.8+2.65X-0.37X2.结论 STIC能定量测量20～38周胎儿心脏大动脉之间的角度并建立正常参考值范围,为产前筛查大动脉空间关系异常的先天性心脏病提供有价值的参考标准.

Abstract：

Objective To establish the reference ranges of the spatial angles among cardiac chambers and great vessels in second and third trimester fetuses measured by spatiotemporal image correlation (STIC).Methods Volume images of 352 normal fetuses from 20 to 38 weeks of gestation were recruited in the study.An off-line analysis of acquired volume datasets was carried out with multiplanar mode.Parameters measured included angles between:(1) the 4-chamber view and the left ventricular long axis view; (2) the left ventricular long axis view and main pulmonary artery; and (3) the ductal arch and aortic arch.The relationships between above-mentioned angles and gestational age were assessed by correlation and regression analysis.Results The angle between the 4-chamber view and the left ventricular long axis view (range:55.7° - 35.7°,mean:45.7° ± 5.12°) was uncorrelated with gestational age (r = 0.03,P = 0.51).In contrast,the angle between the left ventricular long axis view and main pulmonary artery,and the angle between the ductal arch and aortic arch were correlated with gestational age (P ＜ 0.001),and the correlation coefficient was - 0.53 and 0.57 respectively.The best-fit exponential curve regression equations of the angle between the left ventricular long axis view and main pulmonary artery was:Y = 154- 4.24X +0.05X2 ,and the angle between the ductal arch and aortic arch was:Y = - 20.8 + 2.65X - 0.37X2.Conclusions The angles among cardiac chambers and great arteries of fetuses from 20 to 38 weeks of gestation can be quantitatively measured by STIC.The reference ranges provide a reliable quantitative standard to estimate the spatial relationships of the cardiac large arteries of fetuses,which may be clinically useful in prenatal screening congenital heart disease.     

应用空间-时间成像相关技术行胎儿心脏产前筛查的可行性探讨

目的探讨空间-时间成像相关（STIC）技术在临床胎儿心脏产前筛奄应用及推广的可行性。方法对2007年11月至2008年12月在我院行超声心动图检查的心脏畸形高危胎儿214例（经二维心脏超声检查诊断为正常胎儿心脏）,尽最在无胎动时扶取有效的STIC容积数据,应用Uittenbogaard等提出的获取条件评分方法加以改良后进行STIC容积数据采集评分,最高分为10分,6分以t（含6分）为成功获得,6分以下为未成功获得。根据是否能清晰显示心脏各部分结构将所有成功获得的STIC容积信息被分为临床不可用、临床可用和临床最佳。结果根据STIC容积采集评分标准,采集的胎儿心脏容积信息评分结果为149例（69．6％）成功获得容积数据,65例（30．4％）朱成功获得;影响成功率因素中,胎动因素最常见;将研究的前半年和后半年两个时间段的成功率进行比较,后半年的成功获得率明显提高（P〈0．05）。对采集的胎儿心脏容积信息进行临床效果评价,临床效果最佳为27例（12．6％）,临床可用为139例（65．0％）,临床不吖用为48例（22．4％）;将研究的前半年和后半年两个时间段的临床价值评价结果进行比较,后半年的临床效果最伟率和临床可用牢明显提高（P〈0．05）。结论STIC技术在临床实践中获取临床最佳效果率较低,限制了其在临床上的广泛应用和推广。增加对STIC技术采集和应用的熟练程度和技巧则会明显改善信息采集的成功率和质量。     

空间-时间相关成像技术在胎儿心脏超声检查中的应用价值

目的：探讨应用空间-时间相关成像（STIC）技术进行胎儿心脏超声检查的可行性和临床价值。方法：应用STIC技术对30例孕龄20～34周正常胎儿进行数据采集及脱机分析和处理，对胎儿心脏各解剖结构进行显示和观察。结果：30例研究对象在获得容积数据后，通过正交三平面模式对图像进行切割平移或旋转，有26例成功获得了心脏各解剖结构，4例心脏结构未能完全显示。结论：STIC技术较传统超声心动图具有优势，具有广阔的临床应用前景。     

时间-空间相关成像技术对正常胎儿心脏大动脉空间角度的定量研究

Objective To establish the reference ranges of the spatial angles among cardiac chambers and great vessels in second and third trimester fetuses measured by spatiotemporal image correlation (STIC).Methods Volume images of 352 normal fetuses from 20 to 38 weeks of gestation were recruited in the study.An off-line analysis of acquired volume datasets was carried out with multiplanar mode.Parameters measured included angles between:(1) the 4-chamber view and the left ventricular long axis view; (2) the left ventricular long axis view and main pulmonary artery; and (3) the ductal arch and aortic arch.The relationships between above-mentioned angles and gestational age were assessed by correlation and regression analysis.Results The angle between the 4-chamber view and the left ventricular long axis view (range:55.7° - 35.7°,mean:45.7° ± 5.12°) was uncorrelated with gestational age (r = 0.03,P = 0.51).In contrast,the angle between the left ventricular long axis view and main pulmonary artery,and the angle between the ductal arch and aortic arch were correlated with gestational age (P ＜ 0.001),and the correlation coefficient was - 0.53 and 0.57 respectively.The best-fit exponential curve regression equations of the angle between the left ventricular long axis view and main pulmonary artery was:Y = 154- 4.24X +0.05X2 ,and the angle between the ductal arch and aortic arch was:Y = - 20.8 + 2.65X - 0.37X2.Conclusions The angles among cardiac chambers and great arteries of fetuses from 20 to 38 weeks of gestation can be quantitatively measured by STIC.The reference ranges provide a reliable quantitative standard to estimate the spatial relationships of the cardiac large arteries of fetuses,which may be clinically useful in prenatal screening congenital heart disease.     

时间-空间相关成像技术“A平面旋转法”在中孕期胎儿心脏结构筛查中的应用

目的 研究时间-空间相关成像技术(STIC)在中孕期胎儿心脏结构筛查中的应用,分析STIC技术应用于中孕期胎儿心脏检查中的最优条件及影响心脏容积数据采集成功的因素,探索后期图像快速处理的方法.方法 150例中孕期胎儿,经常规超声检查心脏结构无异常.采用STIC技术扫描获得整个胎儿心动周期的容积数据并采用“A平面旋转法”重建出左心室流出道切面(LVOT)、右心室流出道切面(RV-OT)、主动脉弓切面(LAV-AOA)、动脉导管弓切面(LAV-DA)、三血管切面(3VT)五个常用切面,根据胎心位置分为尖位四腔心组和侧位四腔心组,分析比较上述两组切面的重建率;分析影响数据采集的相关因素,如最大羊水深度、胎儿孕周、胎儿体重、胎儿心率、胎盘位置等.结果 运用STIC技术采集150例中孕期胎儿心脏容积数据成功123例(82％),未成功27例(18％).各因素对数据采集成功率的影响无统计学差异(P＞0.05).尖位四腔心组、侧位四腔心组两组间STIC重建率无统计学差异(x2 =0.624,P=0.891).结论 在胎儿静止状态下,其他因素对使用STIC技术采集容积数据影响较小,可获得满意容积数据.对不同体位胎儿后期图像处理,运用STIC正交平面技术可得到质量比较满意的图像.因此STIC技术可普遍用于中孕筛查期胎儿心脏检查,具有重要的临床应用价值.     

B-flow联合时间-空间相关成像技术在正常胎儿心血管系统中的应用

目的 评价四维B-flow联合时间-空间相关成像(STIC)技术在正常胎儿心血管系统中的临床应用价值。 方法 选择306胎孕20~39周正常胎儿,先在二维超声下进行常规扫查,然后进行B-flow显像及STIC数据采集。 结果 在306胎中,289胎在B-flow显像方式下STIC数据采集成功,采集成功率为94.44%(289/306);所采集的容积数据通过重建可获得下列心外血管:主动脉弓、动脉导管弓、降主动脉、下腔静脉、静脉导管、肝静脉及肺静脉。B-flow联合STIC技术对≥1条、≥2条、≥3条和4条肺静脉的显示率分别为100%(289/289)、97.23%(281/289)、81.31%(235/289)、46.37%(134/289),彩色多普勒超声的显示率分别为100%(289/289)、94.46%(273/289)、44.64%(129/289)、17.65%(51/289),二维灰阶超声显示率分别为100%(289/289)、93.08%(269/289)、40.83%(118/289)、15.92%(46/289)。采用B-flow联合STIC技术对于3条及以上肺静脉和4条肺静脉的显示率明显高于二维灰阶超声与彩色多普勒超声(P均＜0.05)。 结论 B-flow联合STIC技术能较好地显示血流速度较低的细小血管,如肺静脉。     

超声容积自动测量技术联合时间空间相关成像技术在胎儿心脏检查中的应用研究

目的 利用超声容积自动测量(SonoAVC)技术和时间空间相关成像(STIC)技术研究胎儿心脏三维结构.方法 利用STIC技术采集胎儿心脏的容积数据,对有引产或生后随访结果的32例胎儿心脏利用SonoAVC回顾性分析心脏容积数据,其中20例为正常胎儿,12例为复杂先天性心脏病胎儿.系统软件SonoAVC及ROI自动搜寻无回声区或低回声区,标记为不同的颜色;再用手动描记功能修正细节.结果 心脏各房室腔及大血管能被系统识别分离,通过手动描记修正后,可得到心脏腔室及大血管的铸型图,4例大动脉转位、2例法洛四联征、1例三尖瓣下移畸形、1例右室双出口及20例正常胎儿均获得了满意的三维铸型图.结论 SonoAVC结合STIC技术能够显示胎儿心脏房室及大血管的大小、形态及三维空间关系,不仅有助于胎儿心脏畸形的诊断,而且在会诊及教学中可发挥更大的作用.

Abstract：

Objective To evaluate three dimensional fetal heart structure by sono-automatic volume count (SonoAVC) with spatio-temporal image correlation(STIC). Methods The heart volumes datas were acquired by STIC in 32 fetuses with postnatally confirmed diagnoses(20 cases of normal heart, 12 cases of complex congenital heart disease between 20 - 37 gestional weeks), then the volume datas were analyzed offline. SonoAVC software automaticly searched hypoechoic and anechoic structures, and assigned individual colors,and this can be corrected by manual splitting and/or removing and merging of individual segments.Results Individual segments of fetal heat could be separated,and digital casts were generated. The digital casts were obtained successfully in 4cases of transposition of the great arteries(TGA) ,2 cases of tetralogy of Follot,1 case of Ebstein's anomaly, 1 case of double-outlet right ventricle and 20 cases of normal heart.Conclusions Combination of STIC and SonoAVC can demonstrate the size, shape and connection of fetal cardiac cavities and great arteries in three dimensional spatial context. It has the potential both to help in obtaining strctural diagnostic,and to generate 3D visual displays for consultation and teaching.     

时间-空间相关成像联合组织多普勒超声观察妊娠期糖尿病孕妇胎儿心脏结构和功能

目的 探讨时间-空间相关成像（STIC）联合组织多普勒（TDI）超声检测妊娠期糖尿病（GDM）孕妇胎儿心脏结构和功能的应用价值。方法 选取140例GDM孕妇（胰岛素治疗组40例,饮食控制组62例,血糖控制不良组38例）和211名正常妊娠孕妇（对照组）。应用STIC后处理获得M型图像（STIC-M型）,测量胎儿左、右心室壁和室间隔收缩末期和舒张末期厚度,以TDI测量胎儿心脏房室瓣环舒张早期运动速度（Ea）、舒张晚期运动速度（Aa）及收缩期运动速度（Sa）,并计算Ea/Aa值,比较4组间参数的差异。结果 4组间胎儿左、右心室壁及室间隔舒张末期和收缩末期厚度总体差异均有统计学意义（P均<0.05）,GDM各组均大于对照组（P均<0.05）,GDM各组间差异均无统计学意义（P均>0.05）。4组间二尖瓣环Ea/Aa总体差异有统计学意义（P=0.002）,GDM各组二尖瓣环Ea/Aa均小于对照组（P均<0.05）,GDM各组间差异无统计学意义（P均>0.05）。4组间三尖瓣环Ea/Aa、二尖瓣环Sa、三尖瓣环Sa总体差异均无统计学意义（P均>0.05）。结论 GDM孕妇胎儿心室壁及室间隔厚度增加,心脏舒张功能降低,血糖控制情况的差异对胎儿心肌厚度和心脏功能改变无显著影响。STIC-M型联合TDI超声技术对评估GDM孕妇胎儿心脏结构和功能具有一定应用价值。     

应用时间-空间关联成像技术评价正常胎儿房室瓣

目的评价应用三维超声时间-空间关联成像(STIC)技术观察胎儿房室瓣结构、测量正常胎儿房室瓣的周长和面积、观察其随孕周的变化的可行性。方法利用STIC技术采集176胎胎龄20～32周正常胎儿的心脏容积数据,在不同成像模式下观察胎儿房室瓣立体形态,手动测量房室瓣环的周长和面积,分析所得数值与孕周的关系。结果①176胎中,144胎应用STIC技术观测房室瓣成功,成功率为81.82%(144/176)。二、三尖瓣的周长和面积与孕周呈正相关。从20周到32周,二尖瓣平均周长从(2.41±0.35)cm增至(3.49±0.25)cm,平均面积从(0.36±0.14)cm2增至(0.97±0.23)cm2;三尖瓣平均周长从(2.46±0.23)cm增至(3.56±0.21)cm,平均面积从(0.34±0.10)cm2增至(0.96±0.23)cm2。②与二维超声相比,STIC技术可以更好地显示房室瓣结构,瓣叶在各种模式下均可得到较好显示,瓣环、乳头肌分别在表面模式、断层显像模式下显像效果较好。结论 STIC技术评价胎儿房室瓣具有一定优势,应用价值较高。     

时空关联成像检测胎儿复杂心脏畸形的应用价值

目的 评价时空关联成像(spatio-temporal image correlation,STIC)在诊断胎儿复杂心脏畸形中的应用价值.方法 选择二维超声筛查疑似复杂心脏畸形的25例中晚孕期胎儿,胎龄20～30周,平均(25.88±8.3)周.进行心脏和胸部的自动扫查,应用STIC技术后处理获得动态三维图像,对获得的容积数据应用正交三平面模式、表面成像模式、反转模式和最小模式离线分析进行心脏复杂畸形的诊断,并与尸解或出生后彩色多普勒超声复查的结果对照分析.结果 25例胎儿通过STIC技术均可获得满意的胎儿心脏容积数据.发现胎儿复杂心脏畸形中.右室双出口1例,永存动脉干1例,完全型大动脉转位3例,矫止型大动脉转位1例,完全性心内膜垫缺损4例,右室发育不良1例,左室发育不良2例,三尖瓣闭锁1例,肺动脉闭锁1例,法洛四联症3例,单心房1例,两腔心畸形4例,法洛五联症1例,房间隔缺损、室间隔缺损并冠状静脉窦扩张1例.23例与尸体解剖或产后复查结果相一致,敏感性为92%(23/25).结论 STIC技术能快速准确地检测出胎儿复杂心脏畸形,对妊娠预后具有重要的指导意义.     

自动四维彩色容积超声在胎儿心脏检查中的应用

目的 探讨自动四维彩色容积超声在正常胎儿心脏检查中的应用价值.方法 对120例孕中期(18～23孕周)胎儿心脏进行四维容积扫查,在显示四腔心切面、启动彩色多普勒后采集胎儿胸部容积数据,利用超声自动多平面成像法自动获取3个诊断切面,分别为切面1(左心室流出道切面)、切面2(右心室流出道切面)及切面3(动脉导管弓切面),并采用超声断层显像法(TUI)显示所有切面的彩色血流图.对所有的容积数据进行分析并确定在每个容积数据中切面1～3是否正确显示.结果 通过自动四维彩色容积超声扫描,切面1～3的显示率分别为100%、96.67%、91.67%.切面1至少可在连续3个TUI图像上可靠显示,切面2和切面3均至少可在连续2个TUI图像上可靠显示.结论 自动四维彩色容积超声可自动获取胎儿心脏检查中所需的重要切面,显示率较高,并可观察相应切面的血流情况,显示效果良好.     

三维超声时间空间关联成像技术检测胎儿心脏

目的 探讨时间空间关联成像(STIC)技术应用于胎儿心脏的最优成像条件. 方法 对130胎正常胎儿心脏分别进行常规二维超声心动图检查以及三维STIC容积数据采集,脱机分析后进行显示效果评分,对显示效果进行比较分析. 结果 121胎胎儿完成三维容积数据采集,采集成功率为93.13%;常规二维超声心动图检查及三维STIC容积数据采集方法整体显示效果差异无统计学意义,同一方法在不同采集条件下的显示效果差异有统计学意义:两种方法均在侧位四腔心切面显示最佳,二维切面在妊娠25～29周显示率较高,三维切面在妊娠20～24周显示率较高;两种方法在血管长轴相关切面显示评分差异有统计学意义. 结论 STIC技术应用于胎儿心脏检查较常规二维超声检查具有优势,但需要对采集条件进行控制并熟练掌握脱机分析方法.     

二维超声结合时空关联成像诊断胎儿先天性血管环

目的 探讨二维超声结合时空关联成像(STIC)诊断胎儿先天性血管环的价值。方法 对于我院接受胎儿超声心动图、可疑或明确先天性血管环的胎儿进行STIC数据采集,对产前超声诊断结果与产后新生儿超声心动图、CT及引产后胎儿尸体病理解剖结果进行对比分析。结果 二维超声心动图结合STIC共检出胎儿先天性血管环83胎,其中双主动脉弓5胎,右位主动脉弓、左位动脉导管并迷走左锁骨下动脉59胎,左位主动脉弓、左位动脉导管并迷走右锁骨下动脉19胎,漏诊1胎肺动脉吊带。84胎先天性血管环胎儿中,69胎经产后新生儿超声心动图、CT证实,2胎经尸体解剖证实,13胎失访。结论 超声心动图可用于诊断胎儿先天性血管环,STIC技术可更精确、直观地显示先天性血管环的空间位置关系。     

胎儿心脏的三维超声计算机辅助诊断检查

目的 探讨胎儿心脏三维超声计算机辅助诊断(SonoVCAD)在胎儿心脏常规筛查中的应用价值.方法 48例中孕期正常胎儿分为两组,A组18例,孕龄19～21周+6天;B组30例,22～25周.对全部胎儿心脏分别行SonoVCAD法和二维检查,SonoVCAD技术一次性重现胎儿心脏左、右心室流出道及胃泡切面,并进行图像质量评分,对两种方法所获得切面进行比较.结果 A组以SonoVCAD法重现的左、右心室流出道及胃泡位置切面的显示合格率与二维筛查法比较差异均无统计学意义(P>0.05).B组除左心室流出道外,SonoVCAD法重现的标准切面显示合格率与常规二维筛查法差异均无统计学意义(P>0.05),而三维容积数据采样时间明显短于二维筛查方法(P<0.05).结论 通过标准化数据获取与图像重现,SonoVCAD技术能够满足胎儿心脏筛查的要求.     

三维时空关联成像的研究现状及展望

近年来三维超声广泛应用于胎儿心脏成像研究。本文对现有的三维时空关联成像技术的研究成果、临床应用的发展趋势进行综述。     

B-flow显像与时间-空间相关成像联合诊断胎儿先天性心脏病的应用研究

目的 探讨B-flow显像与时间-空间相关成像联合诊断胎儿先天性心脏病的临床价值.方法 用B-flow显像分别对50例正常胎儿和14例先天性心脏病胎儿进行时间-空间相关成像(STIC)采集,再用表面模式对采集的容积图像进行四维重建.结果 50例正常胎儿及14例先天性心脏病胎儿在B-flow显像方式下进行STIC采集,分别成功地采集到63(63/71)、26(26/29)个合格的容积图像,四维重建的容积图像能清楚显示心血管正常或异常的空间位置关系.其中主、肺动脉等大血管的"数字铸型"、三至四条肺静脉同时显示等是二维超声所无法观察到的.结论 联合应用B-flow显像与STIC技术采集的胎儿心脏与大血管的容积图像清晰直观,并可获取二维超声心动图所无法提供的某些胎儿心脏解剖及病理特点的信息.     

时间-空间关联成像技术A平面平推＋旋转法快速筛查孕中期胎儿心脏结构

目的 评价时间-空间关联成像(STIC)技术A平面平推＋旋转法在快速筛查孕中期胎儿心脏结构中的应用.方法 将常规超声检查正常的胎儿400胎分为常规扫查组(200胎)和STIC组(200胎),根据胎儿心脏与探头的相对位置,将STIC组胎儿分为心尖四腔心、横位四腔心及心底四腔心3个亚组.对STIC组使用A平面平推法获得上腹部横切面、四腔心切面、左心室流出道、右心室流出道及三血管切面,并进行动态连续观察; 在三血管切面的基础上,使用A平面旋转法获得主动脉弓及动脉导管弓切面.计算两组胎儿心脏筛查所需时间,评价STIC各亚组所获得图像的质量.结果 应用STIC技术进行胎儿心脏筛查,用时较常规超声筛查明显缩短.心尖四腔心及横位四腔心亚组所获图像质量优于心底四腔心亚组 (P均<0.01).结论 与常规扫查方法相比,应用STIC技术A平面平推法＋旋转法可快速筛查孕中期胎儿心脏结构,具有重要临床应用价值.