3D MRI诊断胎儿体表畸形的研究

庞 颖，夏黎明*，孙子燕，陈欣林，杨小红

胎儿体表畸形种类繁多，主要包括颜面部畸形和肢体畸形，而这些畸形常是染色体异常或其他综合畸形的一个重要指征[1]。10%～15%的胎儿唇腭裂与染色体异常如13-三体综合征相关[2]，18-三体综合征胎儿则常伴短肢畸形、足内翻、勾状手等[3]，约60%唐氏综合征的胎儿伴有小指中节指骨发育不良或缺失[4]。因此及早检出胎儿的体表畸形，对优生优育意义重大。3D超声(ultrasonography,US)对提高体表畸形的检出率有很大优势，但是也有其局限性,如孕晚期、羊水过少、胎儿畸形部位贴近子宫、胎盘等因素均可影响成像[5]，且超声视野小，尤其是孕中晚期，单次3D US重组难以获得胎儿整体印象观。2D MRI对曲率复杂的结构如肢体、颜面的表面细节显示不直观且不便临床交流。因此用3D MRI模式进行胎儿体表畸形的研究就有一定的必要性。笔者尝试性应用3D稳态进动快速成像(FIESTA)序列进行初步探索。

1 材料与方法

1.1 一般资料

搜集2009年12月至2011年4月华中科技大学同济医学院附属同济医院和湖北省妇幼保健院2009年12月到2011年4月共34例行产前超声检查并诊断或者怀疑有胎儿体表畸形的孕妇，年龄19～37岁，平均26岁。诊断有体表畸形的胎儿共有36例，其中单胎妊娠32例，2对为双胎妊娠。此36例胎儿孕周18～38周，平均26周。于US检查48 h内行胎儿MRI检查。所有孕妇和家属均知情同意。

1.2 检查方法

1.2.1 超声检查方法

3D US检查采用Seauoia 512型彩色超声多普勒显像仪(德国西门子公司)，探头的频率为3.5～5.0 MHz。检查过程中启动胎儿保护键，彩色超声发射能量＜200 mW/cm2，2D US发射能量＜100 mW/cm2。

1.2.2 MRI检查方法

胎儿MR检查使用HDxt 1.5 T超导型MR仪(美国GE公司)，孕妇仰卧位，采用相控阵体部线圈(Torso线圈)放于盆腔，中心线置于胎儿区域。所采用的序列：(1)单次激发快速自旋回波序列(SSFSE)，扫描参数：TR 2000 ms，TE 86 ms，FOV 42 cm×42 cm，矩阵224×224，带宽62.5 kHz，激励次数0.5；层厚及层距根据胎儿的孕周和大小来决定。(2)重T2加权水成像也采用SSFSE序列，扫描参数：TR 6000 ms，TE 950～960 ms，FOV 40 cm×40 cm，矩阵352×320，层厚50 mm，间距0 mm，带宽62.5 kHz，激励次数0.5，反转角55°。(3)三维快速成像稳态进动(3D-FIESTA)序列行胎儿三维成像，扫描参数：TR 2.6 ms，TE 1.3 ms，FOV 40 cm×40 cm，矩阵224×224，激励次数0.5。3D-FIESTA扫描使用零填充内插处理技术(zerofi ll interpolation processing,ZIP)和阵列空间敏感性编码技术(array spatial sensitivity encoding technique,ASSET)。

1.3 三维MR图像后处理

将原始数据传入GE公司SUN ADW 4.4版本工作站，行三维图像后处理。采用容积重组(VR)、多平面重组(MPR)和MR仿真内窥镜(MRVE)技术进行三维重组和分析。

1.4 资料分析

MR检查于US检查后2 d内进行，以引产标本和随访观察的结果为标准，对3D MRI分别和2D MRI、3D US诊断的敏感度、特异度、准确度进行比较。采用四格表χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 引产和出生后随访结果及MRI表现

36例胎儿，单胎妊娠32例，2对为双胎妊娠，其中3例胎儿合并有体表畸形2处，1例胎儿合并有体表畸形4处。经过尸检和随访发现胎儿体表畸形42处，唇裂6例，其中双侧唇裂2例，单侧4例(图1)，表现为胎儿唇部软组织不连续(图1A)，被长T2信号的羊水填充(图1B)，部分伴牙槽弓裂，表现为牙槽弓的低信号结构不连续，腭裂(图1B)；鼻翼塌陷2例，表现为鼻翼扁平宽大畸形，向外扩张(图1A)；面部赘生物1例，表现为左侧脸颊近口角区疣状软组织小结节影(图2)；小耳畸形1例，表现为左耳廓体积明显小于正常(图2A)；小下颌1例(图2B)，表现为下颌骨前后径、左右径减小；畸胎瘤3例，少指(趾)畸形3例(图3)，四肢短小畸形3例，手掌及手指缺失2例；肢体姿势异常4例，表现为胎儿四肢僵直，马蹄内翻足4例，表现为双足明显内翻，与胫腓骨主干夹角＜90°；上肢缺如3例，脐尿管憩室1例，表现为腹中线区囊腔，一侧与脐带相连，一侧与膀胱相通，并随着膀胱排空而发生大小变化；面部血管瘤2例，小头畸形5例，表现为头围小于正常值2个标准差以上；连体双胎1例。

2.2 3D MRI、2D MRI、3D US检出胎儿畸形统计结果

图1 孕38周。胎儿上唇唇裂，牙槽弓裂，鼻翼塌陷。1A：3D FIESTA重组VR图清晰直观显示胎儿上唇稍偏右侧唇裂，鼻翼塌陷；1B：2D MRI SSFSE T2WI轴面图示胎儿唇部不连续，稍偏右侧可见缺口，被长T2WI信号羊水填充；1C：胎儿出生后4个月照片 图2 孕28.4周。胎儿左脸颊近口角区可见赘生物，鼻骨短小，小下颌，左侧小耳畸形。2A：3D FIESTA重组VR图；2B：2D MRI SSFSE T2WI冠状面示小下颌畸形，对脸颊赘生物及小耳畸形显示欠佳；2C：3D US图图3 23.2周。左手掌小，左手指可见两个残端。3A：3D FIESTA，VR图显示左手仅见2个手指残端；3B：3D MR MPR图，左手呈“叉状”；3C：引产标本 图4 胎儿整体观。4A：3D FIESTA重组胎儿整体观；4B：3D US重组胎儿整体观Fig.1 Cleft upper lip in fetus at 38 weeks gestational age with cleft alveolar arch and flat nose.1A:VR image of 3D-FIESTA clearly shows cleft lip and the flat nose.1B:Axial T2 weighted 2D-MRI SSFSE image shows the defect of cleft lip filled with hyper intense amniotic fluid.1C:The photo of the fetus at four months.Fig.2 Outgrowth of left face,micromandible,flat nose,and microtia of the left side in fetus at 28.4 weeks.2A:VR image of 3D FIESTA.2B:Coronal T2 weighted 2D MRI SSFSE image demonstrates the micromandible clearly,but the ourgrowth and microtia can not be showed directly.2C:3D US image.Fig.3 Shortness of the palm in fetus at 23.2 weeks with only two fingers left.3A:VR image of 3D FIESTA demonstrates the fetus only have only two fingers left.3B:MPR image of 3D MRI shows the left hand of the fetus is bifurcate.3C:Pathologic photograph.Fig.4 The whole view of the fetus.4A:Reconstruction of 3D FIESTA,4B:Reconstruction of 3D-US.

2D MRI、3D MRI、3D US检出胎儿体表畸形统计结果见表1。3D MRI漏诊畸形4处，分别为唇裂，小头畸形，上肢缺如，少指畸形。3D US误诊少指畸形1例，漏诊2例，分别为唇裂和左上肢缺如。2D MRI共漏诊病例11例。3D MRI正确诊断、误诊、漏诊胎儿体表畸形分别为38、0、4处；敏感度、特异度、准确度分别为90.48%、100%、99.31%。2D MRI正确诊断、误诊、漏诊胎儿体表畸形分别为29、0、13处，敏感度、特异度、准确度分别为69.05%、100%、97.74%。3D US正确诊断、误诊、漏诊胎儿体表畸形分别为39、1、2处；敏感度、特异度、准确度分别为95.12%、99.81%、 99.48%。2D MRI与3D MRI比较，敏感度(χ2=5.9737)、准确度(χ2=4.8361)差异有统计学意义(P值均＜0.05)，而3D US与3D MRI比较，敏感度(χ2= 0.6677)、特异度(χ2=0.9991)、准确度(χ2=0.1437)差异无统计学意义(P值均＞0.05)。

表1 最终诊断和2D-MRI,3D-MRI，3D-US检出胎儿体表畸形情况Tab.1 Final diagnosis vs.2D-MRI,3D-MRI and 3D-US diagnosis of fetal surface malformations

3 讨论

3.1 应用3D MRI观察胎儿的概况

用3D MRI观察胎儿发育状况的研究工作[6-7]较少。国外有报道用零间隔的二维平面图像重组形成三维立体图像，去测量胎儿或者胎儿部分结构的体积、面积、重量等，但费时、费力，且图像周边会有胎动形成的“阶梯状”伪影干扰，使所形成的三维图像不满意。国外也有根据胎儿3D US、CT和MR图像，通过计算机进行一系列转化，勾勒出胎儿的外表轮廓，形成类似于3D MRI的VR图像的3D数字模型，但是所需造价较高，甚至达上千美金，难以为临床所接受[8]。

要想形成质量较高的3D MRI，对成像有3点要求：第1，保持胎儿体表结构图像的空间连贯性[9]。胎动是影响此连贯性的最重要因素，因此，为了达到这个要求，就必须使所使用的序列用来采集图像的时间缩短，达到“冻结”胎动的目的。第2，图像必须有较高的分辨率以准确界定胎儿的边界[9]。第3，子宫壁、胎盘、羊水和胎儿间需有较高的对比度和信噪比(SNR)，以保证所形成的三维图像边缘清晰锐利[9]。FIESTA序列用于胎儿成像几乎没有运动伪影，且图像清晰度高[10]。笔者所采用的3DFIESTA技术加上并行采集技术(ASSET)，采集图像时间较短，憋气1次，十几秒钟内可完成全部的容积采集，受胎动影响较小，并有较高的组织分辨率和信噪比，在此基础上三维重组的VR图，边缘比较清晰锐利，可信度较高[11-12]。

3.2 3D MRI对胎儿体表正常结构的显示和评价

在羊水充足的情况下3D FIESTA序列重组的VR图可清晰直观显示胎儿头面部结构，四肢、脐带、外生殖器等，不受感兴趣结构复杂曲率变化的影响，获得类似于“胎儿照片”的整体印象观，父母能在产前看到胎儿带有表情的面容和肢体状况[13]。如20周时会微笑，24周后会吮吸拇指，会向外伸舌头。孕20周之前，胎手习惯于保持握拳姿势，在孕中晚期时，可能看到张开的手掌和手指[8，14]。

3.3 3D FIESTA对胎儿体表畸形的显示及漏诊分析

本组中3D FIESTA漏诊唇裂1例，与多次扫描过程中胎儿手始终置于面部、进行VR重组后面部信息被遮挡有关。

足够的羊水衬托是获得优质3D容积图像的必备条件，羊水不充足时，胎儿和周围结构缺乏良好的对比和组织分辨率，难以获得优质的三维图像，尤其是肢体远端。这个要求同时适用于3D MRI和3D US。本组中MRI发现3D US漏诊上肢缺如1例，可能是孕周较大羊水较少时，胎儿受到胎盘、子宫壁压迫，难以显示完整所致。

3D MRI进行三维重组在删除无用信息时可能使部分有益信息丢失，进而造成漏诊，如本研究中1例缺指胎儿的漏诊即是因为擦除子宫、胎盘等遮盖物时，抹去了部分手指的信息。

3.4 3D MRI在诊断胎儿体表畸形中的优势和缺陷

与常规2D MRI比较，3D MRI具有以下优势：(1) 3D MRI所形成的图像直观立体，不受感兴趣结构复杂曲率变化的影响，获得类似于“胎儿照片”的整体印象观。(2) MPR图可以把感兴趣区尤其是复杂的体表畸形旋转到最佳观察角度。(3)不需采集标准的胎儿矢、冠、轴面，减少扫描时间，从而减少胎动对图像干扰的可能[13]。

与3D US比较，3D MRI具有以下优势：(1)视野较大，孕中晚期，3D US只能对胎儿感兴趣区局部成像，而3D MRI可以对胎儿整体显示，易于展示病变和毗邻结构之间的关系。(2)不受孕妇肥胖和骨性结构的影响[4,14]。(3)组织对比度更好(图4)。

3D MRI的缺陷：(1)与3D US相比，3D MRI对骨骼、关节的显示欠佳[15]。(2) 3D MRI不能动态成像，对观察胎儿肢体运动功能方面略逊一筹[13,16]。(3)本组中的某些病例，3D MRI显示欠佳，尤其对于体表细微结构的显示可出现假阳性和假阴性，这主要与3D MRI易受多种影响因素有关，如羊水量、胎动及胎儿姿势等[13]，但是3D US图像质量同样受此因素的干扰。(4)对于某些疾病如唇腭裂，畸胎瘤等，单凭3D MRI诊断的准确率欠佳，须要结合2D MRI以及3D US来诊断。

3.5 本研究的不足和进一步的研究方向

在3D MRI与3D US比较方面，应该进一步制定更加严格的标准，如对图像的质量分级评分，进行定量比较。且本组病例在行MRI检查之前，已经知道超声诊断结果，这些结果有助于进一步支持MRI的诊断。如本组中2D MRI和3D MRI的特异性均为100%，可能与此因素及样本量比较小有关。鉴于考虑到3D MRI不能实时、动态成像，在胎儿肢体运动功能的检查方面尚有待进一步发掘，随着MRI技术的发展，一些快速电影序列可以尝试应用于此研究。胎儿3D FIESTA序列应用于胎儿体表畸形在国内外的研究均较少，本研究尚处于探索阶段，有待进一步改进扫描技术，丰富诊断经验。

总之，虽然3D MRI具有以上优点，但是并不能取代US成为产前筛选的首选方法。但是在超声难以确诊的情况下，尤其是对复杂的胎儿体表畸形，3D MRI将发挥重要的补充诊断的作用[17]。

[References]

[1]Jaffe R,Abramowicz JS.Anatomic assessment of secondand thir d- trimester gestat ions.Manual of Obstetr ic &Gy necologic Ult rasound.Philadelphia:Lippincott-Raven,1997:63-132.

[2]Chen CP,Lu ZL.Ultrasound doppler in perinatology.People’s Medical Publishing House,2002:73-75.陈常佩,陆兆龄.围生期超声多普勒诊断学.北京:人民卫生出版社,2002:73-75.

[3]Benacerraf BR.Prenatal sonography of autosomal trisomies.Ultrasound Obstet Gynecol,1991,1(1):66-75.

[4]Benacerraf BR.The second-trimester fetus with down syndrome:detection using sonographic features.Ultrasound Obstet Gynecol,1996,7(2):147-155.

[5]Johnson DD,Pretorius DH,Budorick NE.Fetal lip and primary palate:three dimensional versus two-dimensional US.Radiology,2000,217(10):236-239.

[6]Schierlitz L,Dumanli H,Robinson JN.Three-dimensional magnetic resonance imaging of fetal brains.Lancet,2001,357(9263):1177-1178.

[7]Cachia A,Mangin JF,Riviere D,et al.A primal sketch of the cortex mean curvature:a morpho-genesis based approach to study the variability of the folding patterns.IEEE Trans Med Imaging,2003,22(6):754-765.

[8]Kurjak A,Miskovic B,Andonotopo W,et al.How useful is 3D and 4D ultrasound in perinatal medicine? J Perinat Med,2007,35(1):10-27.

[9]Anquez J,Angelini E,Bloch I,et al.Interest of the steady state free precession (SSFP) sequence for 3D modeling of the whole fetus.Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc,2007,2007:771-774.

[10]Hu JW,Wang W,Sun ZY,et al.Comparative study and evaluation of mr sequences in fetus imaging:SSFSE versus FIESTA.Radiology Practice,2006,21(6):623-625.胡军武,王伟,孙子燕,等.胎儿磁共振成像序列的对比研究及应用.放射学实践,2006,21(6):623-625.

[11]Jiang SZ,Xue H,Glover A,et al.MRI of moving subjects using multislice snapshot images with volume reconstruction(SVR):appli-cation to fetal,neonatal,and adult brain studies.IEEE Trans Med Imaging,2007,26(7):967-980.

[12]Zhu M.Fetal MR imaging:a new clinical application.Chin J Magn Reson Imaging,2011,2(1):7-12.朱铭.胎儿磁共振——磁共振检查的新领域.磁共振成像，2011,2(1):7-12.

[13]Levine D.Three-dimensional fetal MR imaging:will it fulfill its promise? Radiology,2001,219(2):313-315.

[14]Mailath-pokorny M,Worda C,Krampl-bettelheim E,et al.What does magnetic resonance imaging add to the prenatal ultrasound diagnosis of facial clefts? Ultrasound Obstet Gynecol,2010,36(4):445-451.

[15]Glenn OA,Barkovich AJ.Magnetic resonance imaging of the fetal brain and spine:an increasingly important tool in prenatal diagnosis,Part 1.AJNR Am J Neuroradiol,2006,27(9):1604-1611.

[16]Xia LM,Yang WZ,Zou ML,et al.Normal anatomy and MR findings of fetal main organs at MR imaging.Chin J Radiol,2005,39(10):1064-1067.夏黎明,杨文忠,邹明丽,等.胎儿主要器官的正常解剖和MRI表现.中华放射学杂志,2005,39(10):1064-1067.

[17]Noha H,Behairya ST,Sahar N,et al.Magnetic resonance imaging in fetal anomalies:what does it add to 3D and 4D US? Eur J Radiol,2010,74(1):250-255.